CN108777715A - 一种高效率互联网教育系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效率互联网教育系统，解决的是效率低的技术问题，通过采用包括行为采集系统，与行为采集系统网络连接的中心服务器，中心服务器连接有用户终端，还包括用于网络连接行为采集系统与中心服务器以及中心服务器与用户终端的光网络通信装置；所述光网络通信装置包括与光网络依次连接的光纤传输模块，光频域相位编解码模块，电时域时延编解码模块及数据收发端，还包括至少2个通信控制接口的中控单元；中控单元通过第一通信控制接口连接光频域相位编解码模块，第二通信控制接口连接电时域时延编解码模块的技术方案，较好的解决了该问题，可用于互联网教育中。
Description
技术领域
本发明涉及互联网教育领域，具体涉及一种高效率互联网教育系统。
背景技术
教育是由教育机构来完成，互联网教育基于他的便利性和快捷性得到了广泛关注。其中在学生年龄较为年幼时，家长对于学生的教育状况、生活状况的重视非常高。认为教育能够影响幼儿身体成长和认知、情感、性格等方面发展，是教育体系中的重要一环。在当今社会中越来越引发大家的重视。但是，在作为幼教中心场所的幼儿园中仍然存在一些亟待解决的问题，例如，存在因视频数据量大，传输速度慢导致的互联网教育行为识别处理不及时的缺陷。
因此，提供一种高效率互联网教育系统就很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的行为识别过程慢、数据传输慢的技术问题。提供一种新的高效率互联网教育系统，该高效率互联网教育系统具有能满足行为识别的视频数据大容量传输、高速率传输的特点。
为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
一种高效率互联网教育系统，所述高效率互联网教育系统包括行为采集系统，与行为采集系统网络连接的中心服务器，中心服务器连接有用户终端，还包括用于网络连接行为采集系统与中心服务器以及中心服务器与用户终端的光网络通信装置；所述光网络通信装置包括与光网络依次连接的光纤传输模块，光频域相位编解码模块，电时域时延编解码模块及数据收发端，还包括至少2 个通信控制接口的中控单元；中控单元通过第一通信控制接口连接光频域相位编解码模块，第二通信控制接口连接电时域时延编解码模块。
本发明的工作原理：本发明在行为采集系统，中心服务器和用户终端之间的连接采用光网络进行数据传输，依托光传输的大容量、高速率传输构架了一个简单、重构性高、大容量、速率高的互联网教育系统。其中光网络通信装置的通信方法主要是：S1，在不同用户终端或行为采集系统中预设有光地址码集，将n个用户比特信号复制成nω份，并根据光地址码将每个用户发送的数据信号的每个复制体进行时延得到N个多阶幅度信号；S2：数据发送时，nω×N复选耦合器将N个多阶幅度信号送入光频域编码器中，光频域编码器为光频域相位编码器，光频域相位编码器将叠加后的信号进行相位调制并且发送至光纤进行传输；S3：数据接收时，光频域相位解码器对光信号进行相位解调，检测出光信号，并将光信号转换成电信号后送入电时域时延解码模块；电时域时延解码器对光频域相位解码器解调后的电信号进行反向延时后对应顺序进行加法运算得到叠加后的电信号，将所述叠加后的电信号在滤光波器中进行滤光波后，再进行阈值判决，最终输出解码后的电信号。
上述方案中，为优化，进一步地，所述光纤传输模块包括与光网络连接的光纤，与光纤连接的光波分复用器和光波分解复用器，光波分复用器与光频域相位编解码模块中的光频域相位编码模块连接，光波分解复用器与光频域相位编解码模块中的光频域相位解码模块连接。
进一步地，所述电时域时延编解码模块包括并联的时间延时编码器与时间延时解码器，时间延时编码器连接有1×N分路器；时间延时解码器连接有N×1 合路器和阈值判决器。
进一步地，所述光频域相位编解码模块包括并联的多阶幅度光电转换器和多阶幅度电光转换器，多阶幅度电光转换器连接有光相位调制器，多阶幅度光电转换器连接有NΩ×N复选耦合器。
进一步地，所述中控单元内存储有数据传输程序，数据传输程序保护以下步骤：
步骤一，数据收发端的数据发端对数据添加数据属性标签，对光网络连接添加光网络连接属性标签，并定义数据属性标签库以及光网络连接属性标签库；
步骤二，数据收发端的数据发端判断待发送数据属性以及判断光网络连接属性进行数据信息发送；
步骤三，数据收发端的数据发端侦听用于接收数据发端发出数据的数据收端的反馈信息，并根据反馈信息判断数据收端是否成功接收数据；将反馈信息添加到数据属性标签库的。
进一步地，步骤二中的所述判断待发送数据属性包括检索待发送数据的数据属性标签，待发送数据的数据属性标签在数据属性标签库中匹配成功则判定待发送数据没有存在变化，匹配失败则判定待发送数据存在变化。
进一步地，待发送数据存在变化时则对待发送数据进行压缩加密处理；待发送数据没有存在变化则根据待发送数据的对应的数据属性标签调用预先加密数据。
进一步地，所述压缩加密处理采用RC4流密码加密处理方法。
本发明的有益效果：本发明通过实现了一种高效率互联网教育系统，采用光网络通信，实现行为数据大容量高速率传输，实现了互联网教育系统的高效率。在此基础上，采用了加密措施，保证了数据的保密性。本发明的光网络通信在时域上进行电时域延时编解码，提高传输效率；本发明在时域上进行延时编解码后进行了频域的相位编解码采用二维编解码，大大提高了系统用户容量；本发明的方案获得了现实简单可行、重构性好、大容量、速率高的技术效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1，实施例1中的高效率互联网教育系统示意图。
图2，实施例1中的光网络通信装置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种高效率互联网教育系统，如图1，所述高效率互联网教育系统包括行为采集系统，与行为采集系统网络连接的中心服务器，中心服务器连接有用户终端，还包括用于网络连接行为采集系统与中心服务器以及中心服务器与用户终端的光网络通信装置；所述光网络通信装置包括与光网络依次连接的光纤传输模块，光频域相位编解码模块，电时域时延编解码模块及数据收发端，还包括至少2个通信控制接口的中控单元；中控单元通过第一通信控制接口连接光频域相位编解码模块，第二通信控制接口连接电时域时延编解码模块。
本实施例中，行为采集系统、中心服务器和用户终端之间的连接采用光网络进行数据传输。需要发送行为采集数据或发送其他数据时，数据发送时，第一步，根据用户的光地址码集，将n个用户比特信号复制成nw份，同时送入延时编码器中；延时编码器根据每个用户分配的地址码，将各个用户信号的第路信号分别延时个比特信号，得到每个用户的延时信号；nω×N复选耦合器自步骤S12中任意确定两个用户分配的地址码，并根据地址码选定对应的延时信号用于叠加，得出各个用户在0到N-1个加法器上的多阶幅度电信号。第二步，光频域相位编码器根据每个用户分配的地址码，将各个用户的第路叠加后的多阶幅度电信号两两分组，每一组转换成相同光波长和不同相位的多阶幅度光信号，不同组之间的光波长不同；其中，每一组转换出的多阶幅度光信号的相位值相差为90°；光频域相位编码器将不同相位的多阶幅度光信号送入发射端光波分复用器中进行复用；复用后的信号送入光纤传输。
另一端接收数据，接收第一步，接收端光波分解复用器接收光信号，将光信号分成n路光信号后根据光波长被送入相对应相干检测模块中；接收端根据每个用户分配的地址码，将光波分解复用器输出的不同光波长的光信号送入对应的相干接收检测模块，各个用户解码端本振光信号的初始相位为；通过零差相干检测原理检测出光信号；通过光电探测器将这一路的光信号转换成电信号后送入电时域时延解码模块。
第二步，在电时域时延解码器中，光电探测器输出的电信号被送入时间延时器中；根据用户每个用户分配的地址码，时间延时器将各个用户的第路信号分别延时个单位；延时后的w路电信号被送入加法器中，进行加法运算；叠加后的电信号进入滤光波器中，最后送入阈值判决模块后，最终输出解码后的电信号供行为采集系统、中心服务器和用户终端采用现有的方法进行后续处理，进行行为识别，最终采用现有的互联网课程轴实现互联网教育的课程编排。
具体地，如图2，所述光纤传输模块包括与光网络连接的光纤，与光纤连接的光波分复用器和光波分解复用器，光波分复用器与光频域相位编解码模块中的光频域相位编码模块连接，光波分解复用器与光频域相位编解码模块中的光频域相位解码模块连接。
如图2，所述电时域时延编解码模块包括并联的时间延时编码器与时间延时解码器，时间延时编码器连接有1×N分路器；时间延时解码器连接有N×1合路器和阈值判决器。
如图2，所述光频域相位编解码模块包括并联的多阶幅度光电转换器和多阶幅度电光转换器，多阶幅度电光转换器连接有光相位调制器，多阶幅度光电转换器连接有NΩ×N复选耦合器。
为了进一步提高数据传输的可靠性、效率和保密性，优选地，所述中控单元内存储有数据传输程序，数据传输程序保护以下步骤：
步骤一，数据收发端的数据发端对数据添加数据属性标签，对光网络连接添加光网络连接属性标签，并定义数据属性标签库以及光网络连接属性标签库；
步骤二，数据收发端的数据发端判断待发送数据属性以及判断光网络连接属性进行数据信息发送；
步骤三，数据收发端的数据发端侦听用于接收数据发端发出数据的数据收端的反馈信息，并根据反馈信息判断数据收端是否成功接收数据；将反馈信息添加到数据属性标签库的。
具体地，步骤二中的所述判断待发送数据属性包括检索待发送数据的数据属性标签，待发送数据的数据属性标签在数据属性标签库中匹配成功则判定待发送数据没有存在变化，匹配失败则判定待发送数据存在变化。
具体地，待发送数据存在变化时则对待发送数据进行压缩加密处理；待发送数据没有存在变化则根据待发送数据的对应的数据属性标签调用预先加密数据。
具体地，所述压缩加密处理采用RC4流密码加密处理方法。包括使用RC4 流密码生成装置，RC4流密码生成装置包括真随机数生成装置，伪随机数生成装置，以及与所述真随机数生成装置、所述伪随机数生成装置通过字典CD共同连接的流密码的生成装置；所述字典CD为同步的真随机数所构成。生成RC4流密码包括：
步骤A，伪随机数生成装置通过执行RC4算法生成随机数序列；
步骤B，真随机数生成装置生成同步的真随机数；
步骤C，将RC4算法所产生的伪随机数与真随机数相结合，包括使用RC4算法的指针jt，指向的字典CD中的元素与伪随机数Zt相模加，RC4流密码为： Codet＝mod(Zt+CDt[jt],2n)。其中，所述真随机数同步装置包括同步物理随机源，O/E转换模块，A/D转换模块以及延时异或模块。RC4算法包括密钥初始化算法KSA和伪随机数生成算法PRGA。
RC4算法的工作详细工作方式，其中定义N＝256，首先对状态S赋初值 0,1,2，…255。然后根据密钥的长度，将密钥的值循环赋给T。生成同步的真随机数过程包括：
步骤a：第三半导体激光器DSL在外腔反馈作用下产生初始混沌激光信号；
步骤b：初始混沌激光信号作为驱动信号，分裂成相同的混沌信号SG1与混沌信号SG2，混沌信号SG1注入到第一半导体激光器SL1，混沌信号SG2注入到第二半导体激光器SL2；步骤c：第一半导体激光器SL1和第二半导体激光器SL2 所产生的同步的混沌激光信号通过光电转换模块中的光电探测器完成O/E转换得到电信号SE；步骤d：电信号SE通过A/D模块，经过采样、量化、判决之后得到二进制序列C2D；步骤e：二进制序列C2D依次经过延时异或后的随机数序列为同步的真随机数。所述字典CD根据真随机数以及其产生速率做定期的更新。
如果进一步的降低第三半导体激光器DSL到第一半导体激光器SL1/2的注入强度，该相关系数可以进一步减小。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (8)
1.一种高效率互联网教育系统，其特征在于：所述高效率互联网教育系统包括行为采集系统，与行为采集系统网络连接的中心服务器，中心服务器连接有用户终端，还包括用于网络连接行为采集系统与中心服务器以及中心服务器与用户终端的光网络通信装置；
所述光网络通信装置包括与光网络依次连接的光纤传输模块，光频域相位编解码模块，电时域时延编解码模块及数据收发端，还包括至少2个通信控制接口的中控单元；中控单元通过第一通信控制接口连接光频域相位编解码模块，第二通信控制接口连接电时域时延编解码模块。
2.根据权利要求1所述的高效率互联网教育系统，其特征在于：所述光纤传输模块包括与光网络连接的光纤，与光纤连接的光波分复用器和光波分解复用器，光波分复用器与光频域相位编解码模块中的光频域相位编码模块连接，光波分解复用器与光频域相位编解码模块中的光频域相位解码模块连接。
3.根据权利要求2所述的高效率互联网教育系统，其特征在于：所述电时域时延编解码模块包括并联的时间延时编码器与时间延时解码器，时间延时编码器连接有1×N分路器；时间延时解码器连接有N×1合路器和阈值判决器。
4.根据权利要求2所述的高效率互联网教育系统，其特征在于：所述光频域相位编解码模块包括并联的多阶幅度光电转换器和多阶幅度电光转换器，多阶幅度电光转换器连接有光相位调制器，多阶幅度光电转换器连接有NΩ×N复选耦合器。
5.根据权利要求1-4任一所述的高效率互联网教育系统，其特征在于：所述中控单元内存储有数据传输程序，数据传输程序保护以下步骤：
步骤一，数据收发端的数据发端对数据添加数据属性标签，对光网络连接添加光网络连接属性标签，并定义数据属性标签库以及光网络连接属性标签库；
步骤二，数据收发端的数据发端判断待发送数据属性以及判断光网络连接属性进行数据信息发送；
步骤三，数据收发端的数据发端侦听用于接收数据发端发出数据的数据收端的反馈信息，并根据反馈信息判断数据收端是否成功接收数据；将反馈信息添加到数据属性标签库的。
6.根据权利要求5所述的高效率互联网教育系统，其特征在于：步骤二中的所述判断待发送数据属性包括检索待发送数据的数据属性标签，待发送数据的数据属性标签在数据属性标签库中匹配成功则判定待发送数据没有存在变化，匹配失败则判定待发送数据存在变化。
7.根据权利要求6所述的高效率互联网教育系统，其特征在于：待发送数据存在变化时则对待发送数据进行压缩加密处理；待发送数据没有存在变化则根据待发送数据的对应的数据属性标签调用预先加密数据。
8.根据权利要求6所述的高效率互联网教育系统，其特征在于：所述压缩加密处理采用RC4流密码加密处理方法。
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