1 基于地面的网络教育问题及卫星解决方法 1.1 基于地面的网络教育问题 20世纪末，随着互联网的兴起，出现了基于网站的远程教育形式，简称网络教育。它集面授、广播、电视教育的优势于一身，融文字、声音、图像信息传播媒介为一体。但该方法的普及和效果受地面互联网狭窄带宽、无数次路由和交换的限制，不尽人意。教育最需要的是新技术、新概念、新动向的把握。在新技术日新月异的当今社会，只用传统纸质或光盘会失去时效性，学生刚学到的内容可能已经过时。使用地面网络又会出现以下问题：基于地面网的网络教育受地面网络节点影响，会造成通信障碍，如电信网接入网通网；地面网营运商们为了防止网络广播风暴，往往限制广播业务在网上运行，为了防止带宽被少数流媒体应用占用，设置了许多策略，以限制视频应用。 而卫星通信会避开不同的网络服务商，组建成基于网络课程的专网，不受外界环境的影响。基于上述原因，需要在网络教育中引入卫星通信技术。 1.2 卫星通信技术概述 1.2.1 VSAT卫星通信技术 VSAT（Very Small Aperture Terminal），即甚小口径终端，指的是卫星通信天线的口径很小（一般在3m以内）、具有多功能的卫星地面站。VSAT建造成本很低，且容易在地面线路难以到达的场合安装。VSAT小站一般与中心站用网络的形式协同工作，通常一个中心站可以控制许多小站而形成广域上的卫星通信网。目前，卫星通信网络基本都属于VSAT通信。 1.2.2 基于IP的卫星通信 IP（Internet Protocol），为互联网络协议。所谓基于IP，是指数据通信能透明地遵循IP通信协议。过去的VSAT卫星通信不能直接支持IP通信协议，而今天的VSAT能够很好地支持，且与地面IP通信几乎相同。人们也称其为卫星数字通信。 1.2.3 DVB-S标准 卫星通信需要制定传输信道编码和调制标准。 欧洲制定的卫星数字信号广播（Digital Video Broadcast - by Satellite，DVB-S）标准，已被国际上大多数国家采用，我国也于1999年制订了《GB/T17700-1999卫星电视广播信道编码和调制标准》，与DVB-S标准兼容。 1.2.4 具有回传功能的卫星通信技术 该技术出现时间较晚，还未普及，特点是能够实现教师端和学生端的互动，具有如下两种方式： （1）卫星小站直接回传。如欧洲标准的DVB-RCS，能够直接通过小的卫星天线将数据传回。 （2）通过地面网回传。将基于DVB-S标准的VSAT通信系统和地面互联网通信系统相结合，形成环路网络。本文中卫星通信新技术特指该技术（后文简称新技术）。 1.3 基于卫星通信新技术的网络教育优劣分析 传统卫星通信技术的优势：①通信距离不受地面距离和地形影响且覆盖面宽，这一特点适合我国地面通信不发达的偏远地区；②以广播方式工作，点对多点，使用者越多越便宜；③基于IP的卫星广播可传输以文件形式保存的多媒体课件，这一点是传统广播电视做不到的，容易和基于TCP/IP协议的软件联合使用，便于教学软件的使用和二次开发。 传统卫星通信技术的劣势：①卫星带宽费用高，需要达到一定的教学点数，才能实现和地面网费用的平衡；②只负责发送教学内容，教师和学生间没有互动，学生无法向老师提出问题，教师无法获知学生的学习情况，导致教学效果无法跟踪，教学质量得不到保障。 而新技术在解决地面互联网多媒体数据传输路由限制的同时，也解决了卫星双向通信费用较高的问题，符合绝大多数应用上行数据量少（请求信息为主）、下行数据量多（是海量信息或长时间的流媒体）的实际需求。这种方式避免了地面网的劣势，减少了卫星带宽的占用。
2 基于卫星通信新技术的网络教育应用模式 基于卫星通信新技术的网络教育拓扑结构如图1所示。新技术有效弥补了原有卫星网络教育的不足，主教育/课件制作室里老师上课或者播放课件，能够通过互联网送到卫星主站，由卫星发送广播到各个接收站，接收站再把接收到的视音频或课件通过电化教育系统传到到各个学生面前。如果老师提问，学生端可以回答，回答内容通过电化系统连接互联网发回给老师；学生如果有问题，可通过电化系统连接互联网向老师发出提问申请，老师对于各个接收站的学生端可分别准许他们提问（这样避免了多个接收站同时提问造成的麻烦），然后学生的视音频或文件便可传给老师。这就形成了老师向学生传递的内容通过卫星，学生向老师传递的内容通过互联网的一个完整的环形结构，圆满完成了教学闭环。 该结构适应了老师端发送内容较多、发至各个学生端的内容一致，而学生端反馈内容较少、因人而异的需求。如果引入一些即时课堂出题回答软件，老师拿出题目，学生作答，学生则能够实现与老师类似面对面的交流。
3基于卫星通信新技术的网络教育系统主要由以下5部分组成： （1）主教室/课件制作室。在一个多媒体课堂的授课过程中，将授课信息，包括授课教案、老师讲解的视音频信息等通过摄像头和视频采集卡实时采集下来，同步合并生成课件，然后将录制好的课件进行剪辑和审核，最后加密。 （2）互联网。包括专线、ADSL、拨号等多种方式，负责传送教学内容和学生返回信息。 （3）卫星广播站。卫星广播站通过地面网络接收内容，并通过通信机打包成卫星信号传输上星。 （4）卫星接收端。卫星接收端由室外天线、变频器、馈线、室内卫星数据接收卡/接收盒、计算机等组成，卫星数据接收卡/接收盒安装在计算机上使用。卫星接收端从卫星信道接收广播站发出的信号，并还原成原始的教学内容。 （5）辅助教学单元。辅助教学单元为显示设备、麦克风、扬声器等，与卫星接收端的计算机联合完成教学活动。
4 基于卫星通信新技术的网络教育系统配置 4.1 硬件平台 （1）主教室/课件制作室（授课端）。主要包括计算机、摄像头（带同步录音）、视频采集卡及其配套的多媒体教室。 （2）播出内容服务器单元（授课端）和卫星广播站。主要包括网络设备、地面宽带网络接口。 （3）卫星终端（学生端）。包括接收天线等室外设备、卫星接收卡或接收盒、计算机等。 （4）辅助教学单元（客户端）。按用户教学需要配备单机、局域网、计算机教室、投影仪、打印机、音响设备等。 4.2 软件平台 （1）教学内容制作系统（授课端）。包括视音频压缩软件、课件制作软件、加密软件等。 （2）课堂教学系统（授课端）。由以下模块组成：支持TCP协议或UDP协议的教学软件、卫星信号接收卡/接收盒驱动程序、接收程序（含设定卫星接收参数、调频道、测试信号强度和质量的界面、条件接收PID识别）、解密程序等。 （3）多媒体电子教室软件（客户端）。提供了教师进行计算机辅助教学的平台，能够方便地利用多媒体课件提高教学质量。该软件只有在客户安装了计算机教室时才需要配备。