第一篇：EPON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究

EPON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究

摘要

本文主要依據(jù)我國廣電的現(xiàn)狀，介紹了EPON技術(shù)的特點、發(fā)展、原理與標(biāo)準。探討了EPON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用原理及各種不同接入網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成形式，論述了EPON在HFC中應(yīng)用的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：光纖同軸混合網(wǎng)(HFC);以太無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)

1．緒論

.廣電系統(tǒng)在視頻業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)資源和用戶資源方面擁有突出的優(yōu)勢，如何利用自身優(yōu)勢，把握市場發(fā)展并搶得用戶需求的先機是廣電贏取市場的關(guān)鍵。廣電在光纖網(wǎng)絡(luò)資源和入戶線路資源方面占有很大優(yōu)勢，但舊有的單向HFC網(wǎng)絡(luò)無法滿足新業(yè)務(wù)的需求，EPON(Ethernet Passive Optipnal Network:EPON)技術(shù)的成熟為HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向化改造帶來了新的契機。EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和HFC光傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類似，部署起來比較方便，用EPON技術(shù)實現(xiàn)雙向HFC網(wǎng)絡(luò)比傳統(tǒng)的CableModem改造方式更具成本和業(yè)務(wù)能力的優(yōu)勢。EPON網(wǎng)絡(luò)可以獨立組網(wǎng)完成雙向網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)互動電視業(yè)務(wù)的回傳，還可以實現(xiàn)多種基于IP的數(shù)據(jù)、話音和視頻業(yè)務(wù)。另外EPON也可以通過WDM技術(shù)和現(xiàn)有155Onm波長的有線傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，大大節(jié)省了光纖資源。

本論文結(jié)合我國有線電視的現(xiàn)狀，介紹了EPON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用原理，并且研究了EPON技術(shù)在HFC雙向光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。

2．EPON技術(shù)簡介

EPON是指采用點到多點結(jié)構(gòu)，無源光纖傳輸方式，在以太網(wǎng)上提供多種業(yè)務(wù)。EPON是幾個最佳的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)合。

目前，IP/Ethernet應(yīng)用占到整個局域網(wǎng)通信的95%以上。EPON由于使用了經(jīng)濟和高效的結(jié)構(gòu)，是接入網(wǎng)中的一種最有效的通信方法。

2.1EPON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

EPON系統(tǒng)是一個典型的光接入網(wǎng)，一套典型的EPON系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成:硬件部分主要包括有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和無源光分配網(wǎng)兩大部分。有源設(shè)備包括:光線路終端OLT;光網(wǎng)絡(luò)單元/光網(wǎng)絡(luò)終端ONU/ONT;無源光分配網(wǎng)主要包括無源光網(wǎng)絡(luò)/光分配器PON/ODN。OLT位于根節(jié)點，通過PON/ODN與各個ONU相連。在下行方向，OLT提供面向無源光纖網(wǎng)絡(luò)的光纖接口;在上行方向，OLT將提供eE(eigabitEthernet)。將來，OLT也會支持10Gbit/s以太網(wǎng)的高速接口。為了支持其他流行的協(xié)議，OLT還可支持A翎、FR以及oc3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口標(biāo)準。OLT通過支持El接口來實現(xiàn)傳統(tǒng)的TDM話音的接入。在EPON的統(tǒng)一網(wǎng)管方面，OLT是主要的控制中心，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的主要功能。

2.2EPON工作原理

l、EPON的物理層

EPON的物理層由PCS、PMA和PMD三個子層構(gòu)成。根據(jù)EPON應(yīng)用于接入網(wǎng)的定位，IEEE802.3ah所規(guī)范的EPONPMD子層的基本目標(biāo)是:①支持光纖、光分/合路器構(gòu)成的點對多點的拓撲結(jié)構(gòu);②在分支比1:16時，支持在一根單模光纖上100oMbPs(數(shù)據(jù)速率)不小于20km的雙向傳輸;③物理層接口的誤碼率小于等于10-2。IEEE802.3ah規(guī)定采用WDM技術(shù)實現(xiàn)在一根光纖上進行雙向傳輸。

2、EPON的層次模型

對于以太網(wǎng)技術(shù)而言，PON是一個新的媒質(zhì)。而對以太網(wǎng)做C層以及MAC層以上則盡量做最小的改動以支持新的應(yīng)用和媒質(zhì)。EPON是由OLT(光線路終端)、ONU(光網(wǎng)絡(luò)單

元)以及ODN(光分配網(wǎng)絡(luò)，由無源分光器和光纖組成)等單元構(gòu)成的點到多點系統(tǒng)。其系統(tǒng)拓撲多為星型或樹型分支結(jié)構(gòu)。

OLT位于EPON系統(tǒng)的局端一側(cè)，負責(zé)EPON系統(tǒng)外部資源與終端用戶的連接，匯聚外部業(yè)務(wù)，協(xié)調(diào)遠端ONU。外部資源包括語音、數(shù)據(jù)及視頻業(yè)務(wù)。除了這些基本功能外，高等級的OLT還具備數(shù)據(jù)路由、交換和語音網(wǎng)關(guān)等功能。ONU負責(zé)用戶的接入和業(yè)務(wù)的覆蓋。下行方向(由OLT到ONU)采用廣播方式，每一個ONtl將接收到所有下行信息，根據(jù)其袱C地址提取有用信號。上行方向(由ONU到OLT)采用時分方式共享系統(tǒng)。

3．EPON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用原理

3.1EpON與HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的比較

EPON網(wǎng)絡(luò)與HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均主要有樹枝型、星型、環(huán)型、混合型與總線型等幾種。EPON網(wǎng)絡(luò)的物理構(gòu)造與HFC網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)沒有差異，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)都是點對多點的傳輸方式，即星型或多級星型的構(gòu)造。且各分光器均可采用不對稱分光比的分光器，保證每條鏈路在設(shè)備光接受靈敏度范圍內(nèi)。這樣EPON系統(tǒng)很容易采用WDM技術(shù)疊加在HFC網(wǎng)絡(luò)上，從而實現(xiàn)雙向傳輸。

綜上所述，HFC網(wǎng)絡(luò)與EPON技術(shù)結(jié)合，可以快捷地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)雙向改造，并可以為用戶提供更大帶寬，甚至向FTTH平滑過渡。較之于其它業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，最沒有體系結(jié)構(gòu)的差異，具有天然的優(yōu)勢，建設(shè)成本會最低，從而令HFC網(wǎng)絡(luò)成為最具有競爭能力和廣闊發(fā)展前景的寬帶業(yè)務(wù)接入網(wǎng)。

3.2EpON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用原理

EPON采用以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)、點到多點結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式，極大地簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。結(jié)合HFC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用EPON技術(shù)和HFC技術(shù)的結(jié)合，在廣電網(wǎng)絡(luò)原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上擴展新的寬帶數(shù)據(jù)接入功能、迅速占領(lǐng)寬帶接入市場提供了機會。

1、前端或分前端

有線電視網(wǎng)絡(luò)能夠開展的業(yè)務(wù)主要有:傳統(tǒng)模擬、數(shù)字電視業(yè)務(wù):以太網(wǎng)接入業(yè)務(wù):交互電視數(shù)據(jù)回傳;IP話音業(yè)務(wù);IP視頻業(yè)務(wù):其它增值業(yè)務(wù)等。這就要求前端或分前端除了能夠提供模擬、數(shù)字電視業(yè)務(wù)以外還要具有以上其它業(yè)務(wù)的接入功能。經(jīng)過EPON技術(shù)改造的前端或分前端原理如圖5一3。圖中OLT為EPON的前端設(shè)備;路由器完成各種IP業(yè)務(wù)、電話業(yè)務(wù)及網(wǎng)管系統(tǒng)的接入;模擬、數(shù)字電視業(yè)務(wù)采用155Onm光波長送入光纖網(wǎng)。OLT的下行光波長為1490nm，上行光波長為1310nm。三個光波長通過WDM采用光波分復(fù)用的技術(shù)共用一根光纖。

2、光纜傳輸

WDM的使用，使系統(tǒng)采用的3個光波長能夠在一根光纖中來傳輸全業(yè)務(wù)，而光纜中僅保留備用和預(yù)留光纖即可，或增加備份路由。PON技術(shù)的采用，使光節(jié)點的覆蓋范圍達到20km以內(nèi)、數(shù)量16個以上。

光分路器(ODN)的使用，使網(wǎng)絡(luò)成為點對多點的結(jié)構(gòu)，大大降低了光纖(纜)的使用量。當(dāng)前HFC網(wǎng)絡(luò)的四芯光纜完全能夠滿足EPON網(wǎng)絡(luò)對光纖的需求，并且可以完全保留原HFC網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和光纜路由，僅需增加光接點而己。

3、用戶端

對于預(yù)留了兩線或具備重新布線條件的建筑，可采用EPON+LAN的技術(shù)使多個用戶共用一個ONU，采用五類線入戶方案。結(jié)合EPON技術(shù)與EoC(EthernetoverCoax)技術(shù)。

對于未預(yù)留網(wǎng)線又不具備重新布線條件(用戶已完成室內(nèi)的裝修)或線路距離較長的用戶，可以利用原同軸電纜代替5類線做基帶傳輸(占用O~30翩z頻帶，10MbPs半雙工)。即將以TV的RF信號和數(shù)據(jù)信號按照頻分復(fù)用的技術(shù)來混頻，在同軸電纜中傳輸，避免樓道內(nèi)的線路改造、鋪設(shè)，完成HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向化。簡單的說EoC就是一種通過有源或無源介

質(zhì)變換器(合波器)在同軸電纜中傳輸以太網(wǎng)信號的技術(shù)。

3.3EPON在HFC中應(yīng)用的優(yōu)點

1、EPON網(wǎng)絡(luò)局端(OLT)與用戶(ONU)之間僅有光纖、光分路器等無源光器件，無需機房、無需配備電源、無需有源設(shè)備維護人員。

2、采用單纖波分復(fù)用技術(shù)僅需一根主干光纖和一個OLT，傳輸距離可達20公里。

3、上下行均為千兆速率，下行采用針對不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼?，上行利用時分多址接入(TD撇)共享帶寬。

4、系統(tǒng)成本低，建設(shè)周期短。

5、EPON具有同時傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力

6、協(xié)議轉(zhuǎn)換成本低。

7、安全性高。

結(jié)束語

本論文論述的主要是就目前廣電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。隨著光纖進一步接近用戶，光纖到戶(FTTH)無疑是各個電信業(yè)務(wù)運營商追求的最終目標(biāo)。采用EPON技術(shù)建設(shè)廣電新一代雙向接入網(wǎng)將是一種較好的方案。EPON系統(tǒng)及其構(gòu)造，比較適應(yīng)HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向接入，與FTTH的發(fā)展方向吻合，從而確保了系統(tǒng)設(shè)備使用的長期性和減輕系統(tǒng)的維護量，代表了一個時期內(nèi)的接入技術(shù)發(fā)展的方向。

參考文獻

[1]陳志國，張紅，EPON技術(shù)及其在HFC網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用探討，廣播與電視技術(shù)，[2]程樹文，EPON系統(tǒng)實用化設(shè)計與探討，電視技術(shù)，2006，294(10):8一11，2006年10月

第二篇：EPON技術(shù)和在廣電HFC網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

EPON技術(shù)和在廣電HFC網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

2007-4-2 19:30:57作者:zjj點擊數(shù):110評論共:0條 收藏此頁

EPON技術(shù)和在廣電HFC網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

盛立亞（中國）光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有限公司EPON技術(shù)背景

互聯(lián)網(wǎng)用戶的快速增長和寬帶應(yīng)用的普及，推動著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)的總帶寬以每半年翻一番的速度遞增，VoIP、ITPV、在線游戲等新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也不斷對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出新的挑戰(zhàn)。從長遠來看，現(xiàn)有的寬帶接入技術(shù)已經(jīng)無法滿足這種高速的需求增長，在這種背景下，EPON技術(shù)作為一種可以滿足未來需求的寬帶接入技術(shù)越來越得到矚目。

無源光網(wǎng)絡(luò)PON(Passive Optical Network)包括OLT（Optical Line Terminal）、ONU(Optical Network Unit)和ODN（Optical Distribution Network），ODN全部由光分路器（Splitter：分支器）等無源器件組成，不需要昂貴的有源電子設(shè)備和其它安裝環(huán)境，大大降低了網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)成本和運營支出。PON網(wǎng)絡(luò)的一般結(jié)構(gòu)如下圖：

PON網(wǎng)絡(luò)一般結(jié)構(gòu)圖

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PON（passive optical network）不是一個新概念。在1995年，ATM技術(shù)的全盛時期，ITU（the International

Telecommunications Union）和FSAN(Full Services Access Network)聯(lián)盟建立了ATM標(biāo)準，并把它作為在PON之上的第二層的幀和封裝技術(shù)。自那以后，許多設(shè)備供應(yīng)商都在開發(fā)APON的產(chǎn)品。然而，由于ATM本身技術(shù)的復(fù)雜性和設(shè)備成本太高等原因，APON一直沒有被市場所接受。它的后繼者BPON雖然在帶寬和業(yè)務(wù)方面作了很多改進，但并沒有取得新的突破。

PON網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)點是消除了戶外的有源設(shè)備，所有的信號處理功能均在交換機和室內(nèi)設(shè)備完成。它的傳輸距離比有源光纖接入系統(tǒng)的短，覆蓋的范圍較小，但它造價低，無須另設(shè)機房，維護容易。因此這種結(jié)構(gòu)具有良好的經(jīng)濟性，適合大規(guī)模的駐地網(wǎng)用戶接入服務(wù)。

目前主流的PON技術(shù)主要有： EPON和GPON。GPON技術(shù)由APON（ATM PON）發(fā)展而來，GPON（Gigabit PON）標(biāo)準由APON/BPON發(fā)展而來，它具備更好的協(xié)議適配性、更高的帶寬和更高的傳輸效率。GPON標(biāo)準還沒有最終完成，產(chǎn)品和和市場應(yīng)用尚未成熟，目前價格也比

較昂貴。

眾所周知，以太網(wǎng)早已成為局域網(wǎng)的事實標(biāo)準，幾乎所有用戶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都是以太網(wǎng)，在這種情況下，接入網(wǎng)使用以太網(wǎng)技術(shù)就順理成章。但是把傳統(tǒng)以太網(wǎng)直接用于接入網(wǎng)有很多問題：安全難以保證、無法有效管理帶寬、不能提供端到端的QoS，實裝率低導(dǎo)致成本過高等?；谶@些原因，2000年11月，IEEE802.3標(biāo)準化組織成立了EFM（Ethernet in the First Mile：以太第一公里）研究組，這個組織致力于制定最后一公里以太網(wǎng)接入的標(biāo)準。包括3Com, Salira, Alloptic, Aura Networks, CDTMohawk, Cisco Systems, DomiNet Systems, Intel, WorldCom等六十九家公司已經(jīng)參與了這個小組。這個小組的一個很重要的議題，就是如何把以太網(wǎng)技術(shù)和PON結(jié)合起來，來提供更廉價，更高帶寬的接入系統(tǒng)，同時解決以太網(wǎng)接入存在的一些問題。這個標(biāo)準于2004年最終獲得通過，也就是802.3ah標(biāo)準。目前有多家芯片廠家推出了符合802.3ah標(biāo)準的商用EPON芯片。EPON市場走向成熟

市場需求和產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成熟

自802.3ah標(biāo)準正式頒布以來，經(jīng)過設(shè)備廠商和器件廠商的共同推動和發(fā)展，可以說EPON技術(shù)從協(xié)議標(biāo)準和設(shè)備應(yīng)用方面都已經(jīng)成熟，外圍配套的光纖光器件也日趨完善和成熟，EPON芯片已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，整個EPON產(chǎn)業(yè)鏈比較完善，具備了大規(guī)模市場發(fā)展的需求。

由于光纖、光器件價格的大幅下降和用戶帶寬需求的增長，EPON逐漸顯示出了它的經(jīng)濟性和技術(shù)上的優(yōu)勢。目前，固網(wǎng)運營商面臨ARPU值降低和業(yè)務(wù)增長減弱的壓力，如何通過更好的服務(wù)和提供更豐富的業(yè)務(wù)來提高用戶在網(wǎng)率和增加收入成為運營商面臨的挑戰(zhàn)。另一方面，用戶對視頻、多媒體業(yè)務(wù)的需求也在快速增長，IPTV、VOIP、Triple Play等業(yè)務(wù)需求和FTTH、FTTB等應(yīng)用需求的增長都需要新的技術(shù)來滿足。EPON技術(shù)的成熟正是順應(yīng)了這種市場需求。

光進銅退的趨勢不斷加速

為了提供更多的帶寬，運營商們已經(jīng)就長距離傳輸和接入網(wǎng)的城域段上進行了巨大的投資，鋪設(shè)了大量的光纜。光纖被廣泛采用是因為光纖與銅線相比具有明顯的優(yōu)勢。首先，光纖比銅線能承載更多的帶寬。一公斤光纖能傳送的信息量與20噸銅線所傳送的信息量相當(dāng)。其次，銅線有衰減和串?dāng)_等電氣問題。第三，光纖的壽命大約是銅線的三倍。最后，光纖材料的價格已經(jīng)大大下降，已經(jīng)和銅線相近。

光纖的優(yōu)勢使得大家相信銅線最終會被光纖取代。光纖以及光設(shè)備的價格大大降低，使光纖已經(jīng)從主干，走向城域，并進一步走向接入網(wǎng)。隨著更多的光纖鋪設(shè)，傳輸介質(zhì)必然是走向全光纖。而FTTH（Fiber to the Home）將成為最終的接入方式。

光設(shè)備市場快速發(fā)展

根據(jù)Infonetics 和Dells’ Oro的調(diào)查，全球PON市場在2009年將達到 30億美金，使用PON的FTTH用戶將達到3800萬。在亞洲，日本的FTTH市場已經(jīng)邁入一個高速發(fā)展的階段，日本的光纖到戶用戶已經(jīng)達到600萬，日本目前的PON網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開始從BPON技術(shù)轉(zhuǎn)向EPON。由于EPON和GPON技術(shù)的興起，BPON的使用將會大幅度減少，在亞洲，EPON將扮演重要的角色，而在北美，GPON逐漸被看好。

未來的網(wǎng)絡(luò)是一個光傳輸?shù)氖澜?，光設(shè)備的廣泛應(yīng)用將使光設(shè)備的價格進一步降低，速度更高。對于PON來說，昂貴的無源光收發(fā)器也會因為市場需求得到大量生產(chǎn)，幾乎可以肯定這將導(dǎo)致成本的降低。從而為廉價和成熟的PON設(shè)備走向市場鋪平道路。

國內(nèi)外EPON市場狀況

目前，EPON技術(shù)在亞太地區(qū)得到很好的應(yīng)用，日本是擁有最大規(guī)模FTTH網(wǎng)絡(luò)的國家，同時也是EPON設(shè)備部署最多的國家，截止2006年已經(jīng)擁有600萬的FTTH用戶，主要采用的是BPON和EPON技術(shù)，在未來幾年，將連接超過上千萬用戶。包括中國在內(nèi)的整個亞太地區(qū)對EPON技術(shù)的需求將快速增長。在美國，以Verizon為主的多家運營商主要使用GPON技術(shù)部署FTTP網(wǎng)絡(luò)。而為了和電話公司進行競爭，很多廣電運營商（MSO）開始關(guān)注和使用EPON技術(shù)。

目前中國的EPON市場處于起步階段，但大量的實驗網(wǎng)絡(luò)和商用網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始部署，巨大的市場容量所蘊涵的機會不可小視。2006年，國內(nèi)外EPON廠家在包括電信、網(wǎng)通、移動和廣電在內(nèi)的很多運營商網(wǎng)絡(luò)部署了EPON系統(tǒng)，大約有10萬線的寬帶接入用戶使用了EPON技術(shù)，其中既有FTTH應(yīng)用，也有FTTB的應(yīng)用。預(yù)計今后幾年，這個數(shù)字會以超常規(guī)的速度發(fā)展。EPON在廣電HFC雙向網(wǎng)絡(luò)改造的應(yīng)用

需求背景

目前，廣電網(wǎng)絡(luò)面臨數(shù)字電視變革和一系列技術(shù)和需求變化帶來的沖擊，新型業(yè)務(wù)的出現(xiàn)和技術(shù)的發(fā)展促進了業(yè)務(wù)模式的變化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，也帶來了新的市場的機會和發(fā)展可能，使廣電網(wǎng)絡(luò)運營面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)電信運營商正逐步從單純的網(wǎng)絡(luò)運營向綜合信息服務(wù)提供商轉(zhuǎn)型，電信傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也有了新的趨勢，一是光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，從核心層的ASON到接入層的FTTX，無不預(yù)示網(wǎng)絡(luò)承載向光的演化；另外是以IP為核心的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)整合，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使IP成為最理想的業(yè)務(wù)承載協(xié)議，IPTV、VoIP等新業(yè)務(wù)的快速發(fā)展預(yù)示了IP承載網(wǎng)絡(luò)的前景。在這種背景下，三網(wǎng)融合和FTTx的發(fā)展成為一種必然趨勢，十一五規(guī)劃也把三網(wǎng)融合列入電信行業(yè)發(fā)展的重點。面對這種網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)融合的發(fā)展趨勢，廣電網(wǎng)絡(luò)最終將不能回避，除了IP視頻業(yè)務(wù)帶來的挑戰(zhàn)，廣電網(wǎng)絡(luò)也將面臨多業(yè)務(wù)運營的機會和抉擇。廣電系統(tǒng)在視頻業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)資源和用戶資源方面擁有突出的優(yōu)勢，如何利用自身優(yōu)勢，把握市場發(fā)展并搶得用戶需求的先機是廣電贏取市場的關(guān)鍵。廣電在光纖網(wǎng)絡(luò)資源和入戶線路資源方面占有很大優(yōu)勢，但舊有的單向HFC網(wǎng)絡(luò)無法滿足新業(yè)務(wù)的需求，EPON技術(shù)的成熟為HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向化改造帶來了新的契機，目前廣電也越來越認識到EPON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)改造的價值，很多地方的廣電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)部署了EPON網(wǎng)絡(luò)。EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和HFC光傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類似，部署起來比較方便，用EPON技術(shù)實現(xiàn)雙向HFC網(wǎng)絡(luò)比傳統(tǒng)的CMTS改造方式更具成本和業(yè)務(wù)能力的優(yōu)勢。EPON網(wǎng)絡(luò)可以獨立組網(wǎng)完成雙向網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)互動電視業(yè)務(wù)的回傳，還可以實現(xiàn)多種基于IP的數(shù)據(jù)、話音和視頻業(yè)務(wù)。另外EPON也可以通過WDM技術(shù)和現(xiàn)有1550波長的有線傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，這樣可以節(jié)省光纖網(wǎng)絡(luò)資源。

雙纖到樓方式實現(xiàn)HFC雙向改造

針對目前廣電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點，F(xiàn)TTB（光纖到樓）解決方案比較符合目前雙向網(wǎng)絡(luò)的的實際，在主要的分前端機房部署OLT設(shè)備，ONU根據(jù)光纖的情況進行部署，可以放在摟頭或單元，然后使用五類線直接入戶或再通過交換機入戶，對那些無法部署五類線的樓，可以通過EOC技術(shù)使用同軸纜入戶。通過EPON網(wǎng)絡(luò)的部署完成HFC雙向改造，網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)交互電視的數(shù)據(jù)回傳，同時可以實現(xiàn)基于IP的各種寬帶業(yè)務(wù)，包括寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入、VOIP、IPTV等業(yè)務(wù)。

雙纖到樓方式實現(xiàn)HFC雙向改造

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EPON系統(tǒng)可以覆蓋10-20公里范圍的接入點。在城市中樓宇分布比較分散，如果采用點到點的組網(wǎng)方式，將占用大量局端端口資源和光纖資源，使用EPON網(wǎng)絡(luò)可以節(jié)省大量局端端口和干路光纖，EPON網(wǎng)絡(luò)分支點是無源設(shè)備，不需要電源等機房設(shè)施，也可以節(jié)省大量投資。和現(xiàn)在的接入方式相比，EPON解決方案具有以下明顯優(yōu)勢：

·使用光纖傳輸，不受外部環(huán)境干擾，并提供極富彈性的帶寬配置；

·使用無源分光器替代有源設(shè)備，降低了機房和配電設(shè)施的建設(shè)和維護成本；

·單一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少故障點，便于維護；

·良好和安全性保證，提供端口級的帶寬控制和良好的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證（QoS）；

·高效的網(wǎng)絡(luò)管理，使用集中統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)管理；

·網(wǎng)絡(luò)具有良好的擴展性和升級能力，適合接入網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展特點。

EPON+1550nm解決方案

HFC網(wǎng)絡(luò)的下行結(jié)構(gòu)與無源光網(wǎng)絡(luò)一樣采用星型結(jié)構(gòu)，與EPON十分相似。目前的HFC網(wǎng)絡(luò)主要使用1310nm波長，對使用1550nm波長的網(wǎng)絡(luò)或新建網(wǎng)絡(luò)中，可以采用EPON+1550nm的方案，這種方案在同一個光纖網(wǎng)絡(luò)上做簡單的配置，就可在較短時間內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)的疊加。

通過波分復(fù)用（WDM）的方式將1550波長和EPON的1490/1310nm波長合成于一根光纖，經(jīng)過分路，光纖傳輸送到ONU前解波分復(fù)用，還原出1550nm信 號給CATV光接收機，提供RF視頻服務(wù)，1490/1310nm信號接到ONU，完成寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。這種方式適合使用1550系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，也適合將來光纖到戶網(wǎng)絡(luò)的部署，是實現(xiàn)三網(wǎng)合一（Triple Play）的理想模式。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示：

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

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利用EPON平臺開展多種寬帶業(yè)務(wù)

通過EPON平臺實現(xiàn)雙向網(wǎng)絡(luò)，使廣電HFC網(wǎng)絡(luò)成為一個支持多種寬帶數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)平臺，EPON系統(tǒng)從業(yè)務(wù)支持能力、帶寬能力、QoS、安全性和網(wǎng)絡(luò)管理等各個方面對多種業(yè)務(wù)提供獨一無二的保證。這些業(yè)務(wù)包括：

·以太網(wǎng)接入業(yè)務(wù)

主要實現(xiàn)寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入。EPON系統(tǒng)可以支持端口級的帶寬控制和管理，支持全面的QoS和SLA，為以太業(yè)務(wù)提供獨一無二的帶寬和服務(wù)保證。另外EPON支持802.1Q VLAN, pVLAN和VLAN TRUNK等特性。這些特性為數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)提供了良好的保證。

·交互電視數(shù)據(jù)回傳

傳統(tǒng)HFC網(wǎng)絡(luò)對高帶寬需求的廣播視頻業(yè)務(wù)具有很好的支持能力，網(wǎng)絡(luò)成熟可靠。因此廣電運營商在開展交互電視業(yè)務(wù)時主要選擇HFC網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)下行視頻節(jié)目傳送，而通過IP網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)回傳。

·IP話音業(yè)務(wù)

對具備NGN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力的運營商，開展IP話音業(yè)務(wù)成為優(yōu)選的解決方案，ONU可以內(nèi)置IAD來連接普通話機，或者使用IP話機實現(xiàn)VoIP業(yè)務(wù)。

·IP視頻業(yè)務(wù)

EPON系統(tǒng)可以很好的支持IPTV視頻業(yè)務(wù)，系統(tǒng)支持組播業(yè)務(wù)，結(jié)合充足的帶寬和QOS保證機制，不論是MPEG2/MPEG4視頻格式或其它視頻格式，都可以充分保證視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量。

·增值業(yè)務(wù)

通過EPON網(wǎng)絡(luò)，可以針對企業(yè)客戶開展數(shù)據(jù)VPN業(yè)務(wù)。另外也可以針對企業(yè)客戶和其它有特殊需求的客戶開展視頻增值業(yè)務(wù)，比如網(wǎng)上遠程教學(xué)、視頻會議等等。視頻業(yè)務(wù)和視頻內(nèi)容是廣電的優(yōu)勢，通過EPON網(wǎng)絡(luò)的帶寬和服務(wù)能力，可以充分發(fā)揮這種資源優(yōu)勢。

第三篇：淺析廣電網(wǎng)絡(luò)中的EPON應(yīng)用

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淺析廣電網(wǎng)絡(luò)中的EPON應(yīng)用

作者：姬煦

來源：《科技創(chuàng)新導(dǎo)報》2011年第11期

摘 要:隨著Internet接入的普及,以及三網(wǎng)融合的需求。采用什么寬帶接入技術(shù)能滿足帶寬增長的發(fā)展趨勢,并能做到逐步擴容,所有廣電網(wǎng)絡(luò)運營商都面臨這一挑戰(zhàn)。本文主要針對廣電網(wǎng)絡(luò)在采用EPON+EoC組網(wǎng)方式中,如何應(yīng)對三網(wǎng)融合的背景下的多業(yè)務(wù)運營管理,尤其是如何有效的區(qū)分接入層多業(yè)務(wù)流進行闡述。

關(guān)鍵詞:EPON PUPV PSPV PUPSPV ONU OLT

中圖分類號:TP393 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0021-01引言

EPON是實現(xiàn)光纖到家(FTTH)的最佳方案之一,是長遠發(fā)展方向。雖然目前單位用戶造價已經(jīng)低于初期CM和ADSL的造價,但只有在高帶寬需求的地方才能成為性價比較高的方案。在高帶寬需求不足、寬帶用戶開通率很低的情況下,單位用戶建設(shè)、維護成本都還較高。因此,廣電城域網(wǎng)的接入網(wǎng)采用EPON-FTTB(光纖到樓)的結(jié)構(gòu),ONU安裝在每個樓棟,ONU輸出的以太網(wǎng)信號如何入戶就成為需要解決的問題。

通常,有兩種入戶的技術(shù)方案,其一為多用戶共用一個ONU,五類線入戶方案,即EPON+以太;其二是多用戶共用一個ONU,同軸電纜入戶方案,即EPON+EOC。EPON到樓+EOC無源同軸接入方案,這應(yīng)該是廣電網(wǎng)改造雙向接入的一條新出路。

EOC實現(xiàn)的方法很多,分為無源方案和有源方案。無源方案如基帶傳輸;有源方案如WLAN、PLC、MoCA、HPNA以及其它技術(shù)。工作原理

EOC基帶方案的同軸接入,在許多情況下都是可考慮應(yīng)用的方案。例如5類線布線碰到困難的時候或距離較長時,可以利用同軸電纜代替５類線做基帶傳輸(占用0-20MHz頻帶,10Mbps半雙工)。EOC就是基于同軸電纜上的一種以太網(wǎng)信號傳輸技術(shù)。其原有的以太網(wǎng)信號的幀格式?jīng)]有改變,改變的是雙絞線上的雙極性(差分)信號轉(zhuǎn)換成為適合同軸傳輸?shù)膯螛O性信號。EOC基帶無源器件造價可以控制在幾十元以內(nèi),這在許多時候比重新布線更為經(jīng)濟。3 業(yè)務(wù)流區(qū)分主要方式分析

在用戶EoC終端設(shè)備至OLT進行業(yè)務(wù)流量隔離,將個人寬帶、高清互動業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流進行區(qū)分處理,從而保證各類業(yè)務(wù)的有序傳輸。

針對業(yè)務(wù)流的區(qū)分,可采用的方式有:PUPV(Per User Per Vlan)、PSPV(Per Service Per Vlan)模式、PUPSPV(Per User Per Service Per Vlan)模式。廣電網(wǎng)絡(luò)EPON＋EOC標(biāo)簽應(yīng)用配置管理方案

4.1 部署方式

內(nèi)層TAG置于EOC終端、ONU對內(nèi)層TAG進行替換轉(zhuǎn)發(fā)、外層TAG置于 OLT。內(nèi)層VLAN標(biāo)簽在接入EOC終端(由EOC局端配置);用于對業(yè)務(wù)進行區(qū)分;;ONU進行替換并轉(zhuǎn)發(fā)。

外層VLAN標(biāo)簽在OLT部署;并針對不同的源tag進行不同的外層tag封裝和不同上行的處理,保證外層tag不重復(fù)。

4.1.1 內(nèi)層tag

每個EOC終端用戶預(yù)留2類VLAN,目前EOC終端可以識別接入設(shè)備的MAC地址,(例如:STB回傳vlanid=5;數(shù)據(jù)上網(wǎng)vlanid=6)分別用于上網(wǎng)、雙向回傳。VLAN數(shù)量共計:2個。ONU對CLAN進行替換(如果進行透傳處理,全市OLT側(cè)tag不能重復(fù),否則將會對防止用戶漫游帶來隱患)如此配置繼承并保持目前部署方式,不會對目前的tag規(guī)劃產(chǎn)生大的沖突。就是ONU側(cè)封裝的tag數(shù)量增加1倍。

4.1.2 外層TAG

OLT同樣根據(jù)CVLAN號選擇性對各業(yè)務(wù)VLAN 進行標(biāo)記外層標(biāo)簽、QoS位處理、不同上行端口。保證PSPV,經(jīng)過EOMPLS傳輸至總前端BRAS。外層tag數(shù)量沒有增加。

4.2 舉例說明

4.2.1 EOC配置

EOC局端根據(jù)MAC地址前綴,區(qū)分EOC終端不同端口的tag封裝;VLAN ID =5為雙向回傳業(yè)務(wù)(目前不能配置COS,正在改進);VLAN ID =6為數(shù)據(jù)上網(wǎng)。ONU配置:ONU分別根據(jù)EOC終端攜帶的tag 進行替換,(目前應(yīng)用EPON設(shè)備均可以做到16:1的替換能力),同樣繼承攜帶的cos并轉(zhuǎn)發(fā)。例如:VLAN ID 5替換為200且cos＝5并轉(zhuǎn)發(fā);VLAN ID 6替換為300。如此配置繼承并保持目前部署方式,不會對目前的tag規(guī)劃產(chǎn)生大的沖突。就是ONU側(cè)封裝的tag數(shù)量增加1倍。

4.2.2 OLT配置

依據(jù)不同的tag信息,做不同的外層tag封裝、不同上行的轉(zhuǎn)發(fā)至BRAS。數(shù)據(jù)上網(wǎng)QINQ=Cvlan300+Svlan30,點播回傳QINQ=Cvlan200+Svlan20+cos5。

EOC終端要求:出廠時即將2個以太網(wǎng)口標(biāo)識明確,引導(dǎo)用戶正確連接。具體技術(shù)細節(jié)不像用戶解釋。

4.3 安全問題描述

EOC局端配置好識別業(yè)務(wù)的tag配置信息(例如:點播回傳vlanid＝5;數(shù)據(jù)上網(wǎng)vlanid＝6),并在以太端口做明顯標(biāo)識(計算機、機頂盒)。

當(dāng)用戶利用計算機連接“機頂盒”端口上網(wǎng),依據(jù)radius判斷原則,將驗證username＋passwd＋NAS_port_ID,由于cvlan tag將封裝依據(jù)連接EOC終端下的設(shè)備MAC地址,所以tag信息沒有改變,因此依然可以撥號上網(wǎng)。

當(dāng)用戶利用機頂盒連接“計算機”端口回傳,依據(jù)radius判斷原則,將驗證username＋passwd＋終端MAC,由于重點識別的STB的MAC沒有發(fā)生變化,因此雙向STB可以實現(xiàn)漫游應(yīng)用。假如用戶攢取雙向STB撥號的username＋passwd,并利用計算機進行撥號,重點識別的STB的MAC發(fā)生變化,則撥號失敗。如果計算機修改自身的MAC地址(修改為雙向STB的MAC地址)則撥號成功,單由于雙向互動業(yè)務(wù)系統(tǒng)(包括互動游戲、在線支付等系統(tǒng))前面均設(shè)備防火墻,又因雙向STB的撥號策略的限制(雙向STB的撥號獲取私有地址,且只能在指定網(wǎng)絡(luò)傳輸)也不能上網(wǎng)瀏覽,用戶也會放棄。結(jié)語

在接入層面對業(yè)務(wù)流進行區(qū)分是廣電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對三網(wǎng)融合多業(yè)務(wù)運營的基礎(chǔ),同時廣電網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)借鑒電信運營商Triple Play思想,在認證、授權(quán)、計費等應(yīng)用層面進行精細化管理,統(tǒng)一化運營。

參考文獻

[1] 面向下一代廣播電視網(wǎng)(NGB)電纜接入技術(shù)(EoC)需求白皮書[J].國家廣播電影電視總局科技司,2009(4).[2] 王興亮,李偉.現(xiàn)代接入技術(shù)概論[J].電子工業(yè)出版社,2009(7).[3] 閻德升.EPON:新一代寬帶光接入技術(shù)與應(yīng)用[J].機械工業(yè)出版社,2007(1).[4] YD-T 1531-2006 接入網(wǎng)設(shè)備測試方法—基于以太網(wǎng)方式的無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON).[5] 中國電信[2007]890號_中國電信EPON設(shè)備技術(shù)要求V2.

第四篇：多媒體技術(shù)在幼兒教育中的應(yīng)用研究

**學(xué)院

題目：多媒體技術(shù)在幼兒教育中的應(yīng)用研究

學(xué)生姓名：

學(xué) 號： 專 業(yè)： 年 級： 指導(dǎo)教師： 職 稱：

摘

要

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，多媒體技術(shù)越來越多的被各大高校課堂掌握和運用。較之前的傳統(tǒng)教學(xué)相比，多媒體技術(shù)教學(xué)具有靈活多變，可控性和交互性強等特點，是一種綜合運用聲音、文字、圖像、動畫、視頻等多種媒體的現(xiàn)代教育技術(shù)。由于這門技術(shù)的巨大優(yōu)勢，所以目前它不僅在高校中得到廣泛應(yīng)用，更是在中小學(xué),甚至幼兒園中被采用。這一現(xiàn)象是可喜的。但多媒體技術(shù)教學(xué)畢竟還是一門新起的學(xué)科，有關(guān)這一學(xué)科的教學(xué)方法的發(fā)展還不夠成熟。在幼兒教育中還是存在著或多或少的問題。本文主要通過多媒體技術(shù)在幼兒教育中的應(yīng)用研究，探討多媒體技術(shù)在幼兒教育中的作用及多媒體在幼兒園發(fā)展中的前景分析，希望能為幼兒園在使用多媒體技術(shù)教學(xué)時帶來一些啟發(fā)。

關(guān)鍵詞： 多媒體技術(shù)；幼兒教育；應(yīng)用策略

目 錄

摘 要.............................................................................................................................................1 第1章 研究背景及目的...........................................................................................................3

第1節(jié) 研究背景................................................................................................................3 第2節(jié) 研究目的................................................................................................................3 第3節(jié) 相關(guān)研究狀況.......................................................................................................3 第2章 多媒體技術(shù)概念、特點及發(fā)展?fàn)顩r......................................................................4

第1節(jié) 多媒體技術(shù)的概念..............................................................................................4 第2節(jié) 多媒體技術(shù)特點...................................................................................................4 第3節(jié) 多媒體技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r.....................................................................................5 第3章 多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中的應(yīng)用研究..................................................................6

第1節(jié) 多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中的應(yīng)用...................................................................6 第2節(jié) 多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中的優(yōu)勢...................................................................8 第3節(jié) 多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中存在的不足..........................................................9 第4章 多媒體技術(shù)在幼兒教育中應(yīng)用策略.............................10 第1節(jié) 適當(dāng)?shù)睦枚嗝襟w技術(shù)進行幼兒教學(xué)........................................................10 第2節(jié) 提高多媒體課件的質(zhì)量，重視教學(xué)中的引導(dǎo)互動.................................10 第3節(jié) 增加幼兒教師職后技術(shù)培訓(xùn)的機會............................................................10 第4節(jié) 多媒體課件制作要選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容...................................................11 結(jié) 語...........................................................................................................................................11 致 謝...........................................................................................................................................12 參考文獻......................................................................................................................................12

第1章 研究背景及目的

第1節(jié) 研究背景

近些年來幼兒的教育問題越來越受到廣大家長們的重視，各級政府及專家學(xué)者也因此對幼兒的教育問題進行了大量的調(diào)查研究，推動了幼兒教育改革的熱潮，為了使教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容更好的融合，增加幼兒的學(xué)習(xí)興趣，我們就需要豐富的教學(xué)形式及手段，使得幼兒教育得到更好的發(fā)展。

當(dāng)今的時代是信息的時代，信息技術(shù)帶入課堂中與書本教學(xué)相融合，已經(jīng)不是稀罕事了。很多高校、中職院校、初高中已經(jīng)采用了這種形式教學(xué)，但對于幼兒園教學(xué)來說，這似乎還只占少數(shù)。本研究主要討論了多媒體技術(shù)及課件在幼兒教育中的應(yīng)用，并指出多媒體教學(xué)中應(yīng)注意的問題。第2節(jié) 研究目的

隨著多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展及電腦的廣泛普及，實現(xiàn)教育信息化和教育現(xiàn)代化已成為幼兒教育改革的重頭戲。與傳統(tǒng)的教學(xué)手段相比，多媒體教學(xué)的聲形并茂的特點充分的活躍了幼兒思維、培養(yǎng)了幼兒學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)了創(chuàng)造力。多媒體技術(shù)以圖、文、聲、像融為一體，傳遞大量的信息，極大的豐富了教學(xué)內(nèi)容。該技術(shù)的出現(xiàn)是現(xiàn)代化教學(xué)發(fā)展中的一大突破。幼兒教學(xué)在整個教育教學(xué)階段起著很關(guān)鍵的作用。因此，在幼兒教學(xué)課堂中引入多媒體教學(xué)則顯得至關(guān)重要，本研究主要探討在幼兒教學(xué)中，適當(dāng)?shù)睦枚嗝襟w技術(shù)來培養(yǎng)幼兒的學(xué)習(xí)動力，從而能更好的推動幼兒教育的快速發(fā)展。第3節(jié) 相關(guān)研究狀況 1.3.1國外研究現(xiàn)狀

國外計算機的運用比較早，無論是理論上還是技術(shù)上都比國內(nèi)成熟的多，在多媒體幼兒教育方面比國內(nèi)運用的更為廣泛，像美國這些發(fā)達國家，在20世紀九十年代就已經(jīng)開始通過多媒體遠程教育的方式開設(shè)了針對幼兒學(xué)習(xí)的許多啟蒙課程。另外一方面，像加拿大、英國等其他西方國家也相繼地采用多媒體技術(shù)對幼兒進行教育，開發(fā)一些益智娛樂類 3 軟件，比如讓幼兒在電腦上走迷宮，認識形狀、數(shù)字等，幼兒自主學(xué)習(xí)得到充分體現(xiàn)，既滿足了他們的好奇心，也開發(fā)了他們自我探索的興趣。

1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中的應(yīng)用要稍晚于西方國家，但在近些年來也有不少的專家學(xué)者對多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中的應(yīng)用做了相關(guān)的研究。如駱秀曼在其論文《淺談多媒體技術(shù)在幼兒教育中的問題》中介紹了多媒體技術(shù)及課件在幼兒教育中的應(yīng)用，并指出多媒體教學(xué)中需要注意的問題。劉宏在其碩士論文《應(yīng)用多媒體技術(shù)促進幼兒形象思維發(fā)展的研究》中介紹了多媒體與幼兒教育，幼兒形象思維能力發(fā)展之間的關(guān)系，從應(yīng)用的角度探討了多媒體技術(shù)對幼兒形象思維發(fā)展的促進作用。還有何凡的《多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中的應(yīng)用》也結(jié)合多媒體技術(shù)的自身特點，探索多媒體技術(shù)在幼兒園各領(lǐng)域教學(xué)中合理化應(yīng)用的方法和策略。

第2章 多媒體技術(shù)概念、特點及發(fā)展?fàn)顩r

第1節(jié) 多媒體技術(shù)的概念

有關(guān)多媒體技術(shù)的定義，不同角度有不同的解釋。

徐陽（1995）在其論文中指出：多媒體是指集圖像、聲音、文本于一體并能將上述多種信息統(tǒng)一在計算機中進行信息處理的一種載體，能處理多媒體信息的計算機技術(shù)就稱為多媒體技術(shù)。[1]

孫敏、賈曙文、相景力（2000）對此定義為：多媒體技術(shù)是指計算機綜合處理多種媒體信息，包括文本、圖形、圖像和聲音以及影視動畫等，并且在各種媒體間按照某種方式建立邏輯鏈接，成為具有交互能力的系統(tǒng)的一種技術(shù)。[2]

楊輝軍（2001）認為：多媒體技術(shù)不只是運用計算機及CAI課件、積件、也包括幻燈、投影、錄像機和電視機，還包括運用粉筆、黑板等媒體輔助教學(xué)的技巧，多媒體手段指的是將各種媒體綜合運用，把聲音、圖像、文字等有機組合起來，借以表達教育者的意圖。[3]

徐明成（2006）多媒體技術(shù)是以利用多媒體計算機技術(shù)，將文字、圖像、聲音等多種媒體信息有機繼承，并通過計算機輸出設(shè)備展示給操作者，使其通過交互界面完成一系列

人機交互操作。[4]

筆者通過上述所述研究分析后，對其綜合歸納為：多媒體技術(shù)是指通過計算機對文字、數(shù)據(jù)、圖形、圖像、動畫、聲音等多種媒體信息進行綜合處理和管理，使用戶可以通過多種感官與計算機進行實時信息交互的技術(shù)。

第2節(jié) 多媒體技術(shù)特點

2.2.1.多種媒體相交互

利用多媒體這個教學(xué)平臺，可以將多種媒體有序的安放在一起，每一種媒體都有其自身的優(yōu)勢，可以同時將音頻，視頻，動畫，文字等多種媒體綜合交互，然后向外界輸出豐富的信息。各種媒體的交互是多媒體技術(shù)的一大亮點。2.2.2.多種數(shù)據(jù)能綜合壓縮

在多媒體技術(shù)應(yīng)用中，其中最大的一個特點就是大量的數(shù)據(jù)能夠進行壓縮，從而避免數(shù)據(jù)處理時容量過大的缺點，多媒體技術(shù)可以同時將數(shù)據(jù)、語音、文字、圖形圖像、視頻等多種媒體進行處理，為了能得到滿意的視頻或音頻效果，多媒體技術(shù)在處理的過程中，則需要對視頻和音頻信號進行一連串的壓縮處理，處理之后的總體容量則遠遠小于之前的容量。

2.2.3.音頻采集技術(shù)

音視頻采集的過程主要是：通過對一些模擬信號進行有選擇的采樣，生成數(shù)字信號后，再經(jīng)過計算機的嚴密處理將數(shù)字信號存儲到數(shù)字介質(zhì)上去?，F(xiàn)如今市面上都有很多技術(shù)可以獨立完成多媒體音視頻的實時采集，如VEW和DirectShow技術(shù)。

第3節(jié) 多媒體技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

目前我國多媒體技術(shù)仍處于起步、發(fā)展階段，需要不斷拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，探索新的應(yīng)用途徑，以適應(yīng)信息社會發(fā)展的需要。從總的發(fā)展來看，多媒體技術(shù)主要往兩個方向發(fā)展：一個是與互聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展，使得多媒體技術(shù)進入科研設(shè)計、企業(yè)管理、在線教育、遠程醫(yī)療、自動監(jiān)控等領(lǐng)域；另一個是多媒體技術(shù)終端的部件化、智能化和嵌入化，提高計算機系統(tǒng)的性能，開發(fā)出更智能化的產(chǎn)品。近年來的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速崛起，無疑給現(xiàn)代信息技術(shù)的傳播方式帶來了一場巔峰?，F(xiàn)如今的多媒體以計算機技術(shù)為支撐，不僅具有計算

機的運算速度快、精度高；存儲能力與記憶能力；邏輯判斷能力；自動化程度高等這些特點，還有圖形圖像處理、界面交互、語音識別功能等。使計算機能夠以圖形圖像、視頻動畫、聲音等各種方式生動的把這些知識和信息表達出來。多媒體技術(shù)的崛起為教育方式帶來了蓬勃的發(fā)展，促進了多媒體教室、電子圖書館、學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)等新方式的誕生。

如今，利用多媒體在網(wǎng)絡(luò)中進行教學(xué)更是新時代教育發(fā)展的趨勢，前不久的十八大會議提出“互聯(lián)網(wǎng)+”這一模式，更是預(yù)示著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”是新時代的教學(xué)方式。相信在不久的將來，多媒體技術(shù)將會給我們的生活、學(xué)習(xí)、工作上帶來一次新的變革。

第3章 多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中的應(yīng)用研究

第1節(jié) 多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中的應(yīng)用

多媒體技術(shù)由于其具有形象、生動、趣味性強等特點，使得其在幼兒教學(xué)活動中被廣泛采用，由此，幼兒教學(xué)已進入一個全新的教學(xué)時代。3.1.1多媒體技術(shù)在語文教學(xué)中的應(yīng)用

幼兒在學(xué)習(xí)語文方面的知識時，主要是靠語言、思維來掌握具體情節(jié)，理解文章句子的含義。而傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是通過幾幅圖片來進行教學(xué)展示，這些手段已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)在幼兒教學(xué)的需要，現(xiàn)如今利用多媒體課件的教學(xué)方式將文章的故事情節(jié)、內(nèi)容、思想全部融合在一起，以圖文聲像并茂的方式展示出來，一方面能激發(fā)幼兒的好奇心，提高幼兒學(xué)習(xí)新知識的注意力；另一方面通過生動的動畫視頻將這些難以理解的文字全部視覺化，形象化，使得幼兒們在學(xué)習(xí)的過程中能有更高效率。

如，大班語言課上，教師講授《小動物找工作》，其重點是學(xué)習(xí)“因為所以”的句式，在教學(xué)活動中，利用多媒體技術(shù)將小動物、及各種工作圖片進行編輯、加工，同時配以音響效果，教學(xué)過程中運用視聽與啟發(fā)、講解相結(jié)合，引導(dǎo)、啟發(fā)幼兒思維。整個教學(xué)在教師自由靈活的調(diào)控中輕松進行，幼兒們都能主動、積極地參加到活動中去。真正體現(xiàn)了“樂中學(xué)、動中學(xué)、玩中學(xué)”這一觀點，這樣的教學(xué)方式不僅能讓孩子感受到語言的魅力，而且也發(fā)展路他們的觀察能力和表達能力。[5] 3.1.2多媒體技術(shù)在幼兒美術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

多媒體技術(shù)教學(xué)利用其直觀、生動、形象、感染力強的特點，極大的激發(fā)幼兒學(xué)習(xí)的 6 主動性和熱情，從而使得幼兒在課堂教學(xué)過程中更易集中精神。因此，在幼兒美術(shù)教學(xué)中運用多媒體技術(shù)，也有利于激發(fā)幼兒在美術(shù)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)幼兒的審美能力。如，在大班美術(shù)課上，教師向幼兒講解梵高《向日葵》的作品時，可以先讓幼兒了解向日葵的一些生長特點，比如是向陽的，花瓣是黃色的，然后列舉相關(guān)的向日葵圖片在電腦上循環(huán)播放，教師在電腦上教幼兒進行繪畫時，首先對作品勾畫出一個框架，然后再在細節(jié)上對其加工，最后將向日葵圖像變成了幾根頗具形態(tài)的線條，最后填充相關(guān)的顏色，一朵向日葵大體上就完成了。幼兒通過教師的示范之后，也開始嘗試制作，通過老師在旁指導(dǎo)以及反復(fù)練習(xí)，最終也能繪畫出想類似的作品了。3.1.3多媒體技術(shù)在幼兒音樂教學(xué)中的應(yīng)用

在幼兒音樂教學(xué)中，適當(dāng)?shù)睦枚嗝襟w技術(shù)來輔助課堂氣氛是非常有必要的。在多媒體技術(shù)的輔助下，幼兒能邊欣賞歌曲邊欣賞歌曲中的畫面，在畫面和聲音完美的結(jié)合下，幼兒能充分的發(fā)揮自身的想象力，從而感受音樂的美妙。

如：在小班幼兒音樂課上，教師講解《哆來咪》時，可以在課前先將歌曲中涉及到的幾個音調(diào)做成相應(yīng)的圖片，然后在每張圖片上標(biāo)好阿拉伯?dāng)?shù)字，將哆來咪歌曲作為背景音樂插入課件當(dāng)中，從而實現(xiàn)了將音樂與數(shù)字的整體認知，幼兒在學(xué)習(xí)音樂的同時，也能潛在的記住這些阿拉伯?dāng)?shù)字。這不僅能增加幼兒學(xué)習(xí)音樂的動力，而且也加深了他們對于音樂和數(shù)字的認知，對幼兒的綜合發(fā)展帶來很大幫助。3.1.4多媒體技術(shù)在幼兒科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

利用多媒體技術(shù)，可以將一些抽象的科學(xué)知識具體化。幼兒的科學(xué)教育是指幼兒在學(xué)習(xí)一些抽象知識時，通過老師的指引，對這些抽象的知識進行感知、觀察、操作并記錄來發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。在科學(xué)知識的領(lǐng)域里，很多深奧的，抽象的知識對于老師們來說，并不好表達。這時候，他們就可以通過多媒體技術(shù)設(shè)計一些通俗易懂的動畫，把這些復(fù)雜的知識由書本轉(zhuǎn)到動態(tài)頁面中，使幼兒對于這些抽象的事物有了具體的感知，理解起來更容易、更深刻。

如，教師再講解“動物”概念性的知識時，可以先從網(wǎng)上搜集相關(guān)動物的信息，選擇合適的內(nèi)容并經(jīng)過整理設(shè)計出“動物在日常是如何保護自己的”宣傳片，還從電視片《動物世界》中截取片段制作成形聲教材，讓幼兒在情景逼真的畫面以及在悅耳的伴奏音樂聲中走進奇妙的大自然了解相關(guān)的動物，了解到北極熊利用自身的皮毛來保護自己，駱駝利 7 用沙漠來保護自己，螃蟹運用隨身的大鉗子保護自己等等。還有各種各樣的動物相繼的運用自身的特殊本領(lǐng)來保護自己，利用圖片聲音相結(jié)合的教學(xué)模式，生動形象的揭示了動物的一些自我保護的方法及生活規(guī)律。這樣的教學(xué)方式加深了幼兒對動物的認識，也加深了幼兒要學(xué)會保護動物的意識。

綜上，多媒體技術(shù)在幼兒園教學(xué)中已廣泛的運用，還包括英語教育、數(shù)學(xué)教育等，多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中有著不可忽視的作用，在不久的將來，多媒體技術(shù)將更普遍化，通過多媒體技術(shù)的有效教學(xué)，幼兒將獲得全面發(fā)展。

第2節(jié) 多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中的優(yōu)勢

多媒體技術(shù)的出現(xiàn)從根本上改變了人們獲取和交流信息的手段，運用在幼兒教學(xué)中，會有以下作用：

3.2.1有利于創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

多媒體技術(shù)綜合運用圖形、圖像、動畫、聲音等多種效果有利于創(chuàng)設(shè)各種生動靈活、形象多變的教學(xué)情境，通過多媒體技術(shù)能使抽象的知識具體化，使靜態(tài)的事物動態(tài)化，使枯燥的教學(xué)變得更有趣味性，營造輕松活潑的學(xué)習(xí)氛圍，增強幼兒的學(xué)習(xí)興趣，使他們不禁能全身心的融入到教學(xué)活動中，從而極大的提高幼兒的學(xué)習(xí)能力。3.2.2 有利于優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

通過多媒體教學(xué)可以將枯燥的教學(xué)內(nèi)容以極生動、形象的教學(xué)形式表現(xiàn)出來，在教學(xué)過程中通過圖形、文字、聲音、動畫的形式集中的把這些知識精彩的呈現(xiàn)。使抽象的知識具體化，使幼兒更容易理解掌握。3.2.3有利于豐富教學(xué)過程

多媒體技術(shù)最大的特點就是交互性。教師在教學(xué)過程中可以根據(jù)教學(xué)的需要進行調(diào)節(jié)計算機上的畫面，主動的控制教學(xué)的進程。幼兒在教學(xué)活動中注意力不夠集中時，教師可以利用多媒體進行播放有趣的音樂、動畫等，及時的緩解幼兒在課堂中一些厭倦情緒。

第3節(jié) 多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中存在的不足

3.3.1多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中的應(yīng)用過于泛濫

許多幼兒園已經(jīng)把多媒體技術(shù)帶到幼兒課堂教學(xué)中，這種現(xiàn)象是可喜的。但是，我們

通過仔細觀察發(fā)現(xiàn)，很多幼兒教師并沒有深刻的理解多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中所占的比重，多媒體技術(shù)在幼兒教學(xué)中只是充當(dāng)著一個輔助的作用，傳統(tǒng)的以老師為主導(dǎo)的教學(xué)還是占主導(dǎo)地位，但很明顯，很多教師則沒有分清這種輕重關(guān)系，有點本末倒置了，導(dǎo)致在幼兒教學(xué)中多媒體技術(shù)的使用的過于泛濫，如語文教學(xué)、數(shù)學(xué)教學(xué)、英語教學(xué)、音樂教學(xué)、美術(shù)教學(xué)、體育教學(xué)等等。雖然多媒體技術(shù)能為幼兒教學(xué)帶來很多優(yōu)勢，但是如果過度的、不合理的去使用多媒體技術(shù)教學(xué)，長時間會降低幼兒對其教學(xué)的興趣，也容易導(dǎo)致幼兒懶惰行為的滋長。如：不愿主動思考，不能充分發(fā)揮自身想象力及創(chuàng)造力。從這一角度而言，此種行為非常不利于幼兒的積極健康成長。3.3.2部分教師不能很好的運用多媒體技術(shù)進行教學(xué)

近些年來受追捧的多媒體技術(shù)很受幼兒教育的歡迎，畢竟，適當(dāng)?shù)倪\用該技術(shù)確實能有效的提升我國幼兒教育的整體水平，這種主流教學(xué)方式深受一些年輕老師的歡迎，但是，還有相當(dāng)一部分的幼兒老教師，由于其年齡原因，自學(xué)能力不足，不能很熟練的利用多媒體技術(shù)進行教學(xué)，即使使用這種方式進行教學(xué)，也只能偶爾的用一種單一的多媒體教學(xué)方式，例如播放一些圖片和音樂等。不能很好的設(shè)計一些小動畫、小課件之類來吸引幼兒。長期下去，這種過于單一的多媒體教學(xué)不僅會影響整個教學(xué)質(zhì)量，也會漸漸的使幼兒對這種教學(xué)模式失去興趣，影響教學(xué)進度，阻礙幼兒綜合發(fā)展。3.3.3課程教學(xué)過于依賴多媒體技術(shù)

在幼兒教學(xué)中，有的老師過于依賴多媒體技術(shù)，幾乎在整個教學(xué)過程都運用多媒體技術(shù)，一味的給幼兒看視頻聽音樂等，教師只是在一旁輕松的敘述教學(xué)內(nèi)容，這種過度的依賴多媒體教學(xué)，不僅忽略了教師在課堂教學(xué)中占主導(dǎo)地位，而且也非常不利于幼兒的思考，一味的給幼兒灌輸知識，卻很少的給幼兒獨立思考問題的機會。幼兒也因此容易養(yǎng)成依賴性，不喜歡主動思考，只喜歡簡單的看有趣的動畫和聽好玩的音樂。

第4章 多媒體技術(shù)在幼兒教育中應(yīng)用策略

隨著多媒體技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使得其在幼兒教學(xué)中占有越來越重要的作用，這種現(xiàn)象固然可喜，但在值得欣喜的同時也出現(xiàn)了一些負面問題，這就需要我們努力的去解決現(xiàn)如今面臨的問題，以下是筆者根據(jù)其教學(xué)方式在課堂中出現(xiàn)的一些問題，對其加以分析、總結(jié)、歸納出自己的一些淺薄意見，希望能對后續(xù)問題的解決提供一些借鑒。

第1節(jié) 適當(dāng)?shù)睦枚嗝襟w技術(shù)進行幼兒教學(xué)

多媒體技術(shù)雖然給幼兒教育教學(xué)帶來了革新，但它主要是在教學(xué)中充當(dāng)一個輔助的作用。合理的運用多媒體技術(shù)，能對幼兒課堂教學(xué)起著一個事半功倍的效果。幼兒教師不能一味的依賴多媒體技術(shù)來指導(dǎo)教學(xué)，課程質(zhì)量的好壞關(guān)鍵還是取決于教師在教學(xué)上能否有自己的創(chuàng)新，能否把自己的教學(xué)策略恰到好處的運用到課件中。此外，如果一旦過于的依賴多媒體技術(shù)，就會使得教師與幼兒互動交流的機會相應(yīng)的減少，導(dǎo)致幼兒的關(guān)注度被降低，在課堂教學(xué)中則不能充分的體現(xiàn)出幼兒的主體地位，從而阻礙幼兒的全面發(fā)展。因此，教師在進行幼兒教學(xué)時，要適度的運用多媒體技術(shù)，教學(xué)中要時刻體現(xiàn)出以幼兒為主體，讓幼兒主動的去學(xué)習(xí)、去探究。教師要充分的主導(dǎo)整個課堂教學(xué)。

第2節(jié) 提高多媒體課件的質(zhì)量，重視教學(xué)中的引導(dǎo)互動

要充分的利用多媒體技術(shù)進行教學(xué)，使其能夠發(fā)揮出最大的課程效用，則不光要求教師有著掌控全局的能力，還需要教師有著較高的課件制作能力和對知識的剖析理解能力，根據(jù)相應(yīng)的活動內(nèi)容以及幼兒的身心特點制作豐富的教學(xué)課件，一個豐富的課件不僅能培養(yǎng)幼兒的觀察力和思維想象能力，而且還能在無形中激發(fā)幼兒的潛在能力。課件制作水平的高低直接關(guān)系到能否成功開展多媒體幼兒教學(xué)。此外，在利用相關(guān)課件進行教學(xué)的同時，教師還要注重把課件中的信息與課堂互動、效果、思考等環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容既要豐富緊湊，教師也要不斷對幼兒引導(dǎo)互動，只有兩者相結(jié)合，才能在教學(xué)中收到良好效果。

第3節(jié) 增加幼兒教師職后技術(shù)培訓(xùn)的機會

很多年輕的幼兒教師學(xué)習(xí)能力強，接受新知識也相對的比較快，有關(guān)多媒體技術(shù)的運用則能很快的掌握，授課過程中可以根據(jù)課程內(nèi)容、幼兒的喜好來設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)課件或動畫。但是部分幼兒老教師相對于年輕教師來說，其學(xué)習(xí)能力則要差一些，不能很快的適應(yīng)這種新的教學(xué)方式，即使在課堂上運用多媒體技術(shù)，也只是簡單的給幼兒播放一些動畫案例、音樂視頻、對其播放時選擇快進或倒退，對于一些豐富的動畫視頻、課件ppt等則不能熟練的掌握，因此，幼兒園整體要對這種情況進行重視，加大幼兒教師培訓(xùn)力度，不斷提高幼兒教師的制作課件的能力，幫助幼兒教師掌握其技能的運用，從而能夠設(shè)計出豐 富的課件案例，增強課程的吸引力，幼兒的聽課效率才能更高，吸收的更好。

第4節(jié) 多媒體課件制作要選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容

教師應(yīng)根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容來制作相應(yīng)的課件，并不是所有的幼兒教學(xué)課程都需要通過相應(yīng)的多媒體技術(shù)進行輔助，對于一些幼兒難以理解的課程知識，可以通過多媒體動畫逼真的進行演示，豐富幼兒的思維，比如，涉及到一些抽象概念時，像一些科學(xué)知識、數(shù)學(xué)知識則可以適當(dāng)?shù)睦枚嗝襟w技術(shù)來發(fā)散幼兒的思維，但對于一些區(qū)角活動的組織時，則可以不用多媒體技術(shù)進行輔助，像一些木工區(qū)、益智區(qū)、操作區(qū)的具體實踐操作，則需要教師的親身示范，并在幼兒自己動手的操作過程中加以詳細指導(dǎo)。這類的教學(xué)則不需要相關(guān)的多媒體技術(shù)，更多的是需要親身實踐。

總之，多媒體教學(xué)在幼兒教學(xué)的應(yīng)用，既是時代發(fā)展的需要，也是教育改革的必然，教師要適當(dāng)?shù)倪\用多媒體教學(xué)方法，充分調(diào)動幼兒的積極性，增強和發(fā)展幼兒的認知能力。相信通過各方面的不斷改善，幼兒教育的不斷改革深化，多媒體技術(shù)教學(xué)方式將會在幼兒教育中發(fā)揮出更大的作用。

結(jié) 語

多媒體技術(shù)教學(xué)主要是利用多媒體的各種特性，為幼兒學(xué)習(xí)營造一個直觀互動的學(xué)習(xí)環(huán)境，利用多媒體技術(shù)圖文并茂的特點，激發(fā)幼兒學(xué)習(xí)興趣，教師抓住幼兒的興趣點，通過有組織、有目標(biāo)、有計劃的設(shè)計課程教學(xué)來實現(xiàn)更好的教學(xué)效果。本文通過大量的理論研究基礎(chǔ)上，結(jié)合幼兒園的一些實際情況和教學(xué)經(jīng)驗，探討了關(guān)于多媒體技術(shù)在幼兒教育中的作用以及相關(guān)技術(shù)的前景分析。相信在不久的將來，多媒體技術(shù)在幼兒園教育中將發(fā)揮的更好，更能為幼兒教育帶來一片新的藍天。

致 謝

首先要感謝我的指導(dǎo)教師黃海老師。在畢業(yè)論文寫作期間，我得到了黃老師精心指導(dǎo),他不但花費大量心血指導(dǎo)我的畢業(yè)論文，還將他所擁有的知識、經(jīng)驗心得毫無保留地傳授給我，讓我學(xué)習(xí)到了以前從未學(xué)到的寶貴知識，并且還了解到許多待人接物與為人處世的道理。在此論文完成之際，謹向我尊敬的導(dǎo)師*老師致以最誠摯的謝意和崇高的敬意。

感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。

感謝院領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友們的大力支持與協(xié)助！你們的督促、鼓勵，成為我完成畢業(yè)論文的巨大的動力。在這里，我衷心地感謝你們！

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第五篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)在煤礦安全中的應(yīng)用研究

0-10-12;修訂日期: 2000-11-20 作者簡介:李珍香(1967-),女,現(xiàn)在陽泉煤炭專科學(xué)校從事教學(xué)與科研工作。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在煤礦安全中的應(yīng)用研究

李珍香1, 杜紅兵1,2, 夏征義2(11山西陽泉煤炭專科學(xué)校,山西陽泉045001;21中國礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū),北京100083)摘 要:介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)及該技術(shù)在煤礦安全中應(yīng)用的必要性和可行性,并提供了該應(yīng)用領(lǐng)域中編制虛擬現(xiàn)實軟件的工具。關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實;煤礦安全;應(yīng)用

中圖分類號:TD7

文獻標(biāo)識碼:A

文章編號:1008-8725(2000)06-0027-02 0 引言

多年以來,煤炭科技的發(fā)展,使得煤礦安全技術(shù)水平有了很大的提高,但是由于本身所處的自然條件,煤炭行業(yè)仍然被認為是比較危險的行業(yè),各種事故(如頂板冒落、火災(zāi)、瓦斯煤塵爆炸等)的發(fā)生嚴重威脅著礦工的生命安全和煤炭生產(chǎn)的正常進行。在各種災(zāi)害事故中,礦井火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一,據(jù)統(tǒng)計,在全國統(tǒng)配煤礦和重點煤礦中,有自燃發(fā)火危險的礦井約占47%。當(dāng)?shù)V井火災(zāi)發(fā)生后,火勢發(fā)展迅猛,變化復(fù)雜,影響范圍廣,往往造成人員傷亡和財產(chǎn)的損失,極易釀成重大災(zāi)害事故[1]。在救災(zāi)時,救災(zāi)行動的成功與否取決于救災(zāi)人員能否迅速、正確地決策并實施,而這些又取決于救災(zāi)人員的素質(zhì)和他們平時訓(xùn)練水平。然而在礦山救護隊的平時訓(xùn)練中,傳統(tǒng)的訓(xùn)練方法很難給他們提供一個與真正的礦井災(zāi)害相近的訓(xùn)練環(huán)境,這樣他們在救災(zāi)時,由于缺乏親身的感受和實踐經(jīng)驗,面對井下災(zāi)害時期極其危險復(fù)雜的場面,就很可能不知所措,而不能正確運用平時訓(xùn)練中學(xué)來的理論和技術(shù)[2]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)完全可以模擬一個真正的礦井災(zāi)害和在火災(zāi)時期礦井的風(fēng)流和煙流流動情況,并實時采取一些救災(zāi)措施,把救災(zāi)措施的效果逼真地反映給參與者。救護人員可以通過進入這個虛擬的環(huán)境,嘗試采取各種各樣的救災(zāi)措施,從而獲得訓(xùn)練[3~4]。虛擬現(xiàn)實還可以模擬一個已發(fā)生 的事故,便于調(diào)查事故原因,吸取事故教訓(xùn)。1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)[5]

虛擬現(xiàn)實,作為一門新興的交叉學(xué)科,是當(dāng)今計算機界廣泛關(guān)注的一個熱點。特別是VRML這一基于WWW上虛擬現(xiàn)實建模語言的出現(xiàn)和發(fā)展更推動了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展。

虛擬現(xiàn)實來自于英文/Virtual Reality0(VR),它是利用計算機生成一種模擬環(huán)境(如飛機駕駛艙,分子結(jié)構(gòu)世界等),通過多種傳感設(shè)備使用戶/沉浸0到該環(huán)境中,實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進行自然交互的技術(shù)。實際上它就是一種先進的人機接口,通過給用戶同時提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自然的實時感知交互手段,最大限度地方便用戶的操作,從而減輕用戶的負擔(dān),提高整個系統(tǒng)的工作效率。它是多年以來在實時圖像顯示技術(shù)、控制理論、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、機器人技術(shù)、多媒體技術(shù)、立體聲、跟蹤定位技術(shù)、計算機輔助設(shè)計和影視技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的結(jié)果。它可以完全徹底地轉(zhuǎn)化人們的想象力,可以在計算機中產(chǎn)生另一種境界,然后將境界的有關(guān)信息傳給人的感覺器官,使人們獲得一種全新的感受,讓人覺得他的確是在另外一個三維世界中。

VR技術(shù)具有以下四個重要特征:(1)多感知性(Multi-Sensory)。所謂多感知,就是說除一般計算機技術(shù)所具有視覺感知外,還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知,甚至還應(yīng)該包括味覺感知、嗅覺感知。(2)存在感(Presence)。又稱為臨場感(Immer-sion),是指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的 真實程度。

(3)交互性(Interaction)。指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境中得到反饋的自然程度(包括實時性)。

(4)自主性(Autonomy)。指虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)物理定律動作的程度。2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的興起和發(fā)展,有關(guān)它的應(yīng)用也得到了很大的發(fā)展,目前在軍事、航空航天、醫(yī)學(xué)、建筑工程、娛樂方面的應(yīng)用研究比較多。比如,醫(yī)學(xué)上的虛擬解剖,建筑上的輔助設(shè)計,軍事上的虛擬現(xiàn)實飛行模擬訓(xùn)練及聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)場模擬,以及各種各樣精彩的虛擬現(xiàn)實游戲等等。虛擬現(xiàn)實已經(jīng)形成了一個很大的潛在市場。

但是在煤炭行業(yè),虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用研究還不是很多。英國的諾丁漢大學(xué)礦產(chǎn)資源工程系的AIMS研究小組利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬了一個井下房柱式開采系統(tǒng)。人們可以隨時從真三維的各個方位觀察這個開采系統(tǒng)中各個設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況及整個系統(tǒng)的運行狀況,還可以實時的改變開采系統(tǒng)的配置,系統(tǒng)自動給出各種情況下的效率參數(shù),通過對比來獲得最佳的開采效率下的設(shè)備和人員配置。他們還模擬了露天礦的交通安全訓(xùn)練與教育系統(tǒng),井下礦車出軌撞人的場景[3,4]?，F(xiàn)有國內(nèi)的安全技術(shù)及工程的各種理論技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)豐富并且還在不斷發(fā)展,但虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一門新技術(shù)在煤炭行業(yè)的安全技術(shù)中的應(yīng)用研究可以說還是一個空白。3 礦井災(zāi)害的虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬及意義

用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬一個真正的礦井災(zāi)害,使人們更徹底更直觀地了解礦井災(zāi)害的各方面因素,從而更有效地采取防災(zāi)和救災(zāi)措施。用Visual C++程序設(shè)計語言、Open GL程序設(shè)計語言、虛擬現(xiàn)實建模語言VRML、Visual J++程序設(shè)計語言、計算機圖形學(xué)等知識編制虛擬現(xiàn)實軟件,主要模擬采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng),當(dāng)運輸巷皮帶跑偏與機架磨擦引起火災(zāi)時,先是自動噴淋系統(tǒng)噴水滅火;如果火災(zāi)發(fā)生蔓延,就模擬火的蔓延過程;工程人員關(guān)閉風(fēng)門的過程;礦工撤退的過程;人員的巷道中行走時,煙流對人員造成的影響等。以及救護人員采用水龍頭噴水滅水時,如果在上風(fēng)側(cè)滅火,發(fā)生的煙流滾退現(xiàn)象等。

為此,該虛擬過程的實現(xiàn)有著重要的意義:它可以減少礦山救護時的實際訓(xùn)練費用,并大大減少訓(xùn)練時的危險性,而且還可以不受時間、地點、天氣的影響,任意設(shè)置實際災(zāi)害中可能出現(xiàn)的一些特殊情況。它也可以提高煤礦安全及生產(chǎn)管理人員的安全意識,提高管理水平,預(yù)防重大災(zāi)害的發(fā)生,提高礦井救災(zāi)人員處理災(zāi)害的決策應(yīng)變水平,并把礦井災(zāi)害的傷亡和損失降到最低。同時可以協(xié)助調(diào)查事故原因。另外,通過軟件演示可以實現(xiàn)礦井安全救災(zāi)防災(zāi)的實際培訓(xùn)。4 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用具有巨大實用性、真實性和靈活性。隨著這種技術(shù)研究工作的不斷深入和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展(I/O設(shè)備的普遍使用、視頻顯示質(zhì)量的提高以及功能很強且易于使用的軟件的實用化),它在煤礦安全中的應(yīng)用一定會有更廣闊的前景。參考文獻: [1] 周心權(quán),吳兵1礦井火災(zāi)救災(zāi)理論與實踐[M]1北京:煤炭工業(yè)出版社,19961 [2] 戚宜欣,秦躍平1礦井通風(fēng)安全技術(shù)與管理[M]1北京:煤炭工業(yè)出版社,19981 [3] Aims ResearchUnit.Board and Pillar SystemUserManual.Department of Mineral Resources Engineering University of Nottingham.[4] Aims Research Unit.VR System General User Manual.Department of Mineral Resorurce Engineering University of Nottingham1 [5] 俞志和,曾建超1虛擬現(xiàn)實技術(shù)[M]1大連:大連理工大學(xué)出版社,19961 Application of VR technology in mining safety

LI Zhen xiang1DUHong-bing1、2XIA Zheng-yi2(1.Yangquan Training Iustitute of Coal,Yangquan 045001 China;2.China Univ.of Mining&Tech.,Beijing Campus,Beijing 100083,China)Abstract:This paper introduces VR technology and its application in minning safety and presentes the programming tools of VR technology in this field.Key words:VR;minning safety;application

煤 炭 技 術(shù)

2000年