EPON技术在HFC网络中的应用研究[精选多篇]

第一篇：EPON技术在HFC网络中的应用研究

EPON技术在HFC网络中的应用研究

摘要

本文主要依据我国广电的现状，介绍了EPON技术的特点、发展、原理与标准。探讨了EPON技术在HFC网络中的应用原理及各种不同接入网络的构成形式，论述了EPON在HFC中应用的优势。

关键词：光纤同轴混合网(HFC);以太无源光网络(EPON)

1．绪论

.广电系统在视频业务、网络资源和用户资源方面拥有突出的优势，如何利用自身优势，把握市场发展并抢得用户需求的先机是广电赢取市场的关键。广电在光纤网络资源和入户线路资源方面占有很大优势，但旧有的单向HFC网络无法满足新业务的需求，EPON(Ethernet Passive Optipnal Network:EPON)技术的成熟为HFC网络的双向化改造带来了新的契机。EPON网络结构和HFC光传输网络结构类似，部署起来比较方便，用EPON技术实现双向HFC网络比传统的CableModem改造方式更具成本和业务能力的优势。EPON网络可以独立组网完成双向网络，实现互动电视业务的回传，还可以实现多种基于IP的数据、话音和视频业务。另外EPON也可以通过WDM技术和现有155Onm波长的有线传输网络结合，大大节省了光纤资源。

本论文结合我国有线电视的现状，介绍了EPON技术在HFC网络中的应用原理，并且研究了EPON技术在HFC双向光网络中的应用。

2．EPON技术简介

EPON是指采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。

目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上。EPON由于使用了经济和高效的结构，是接入网中的一种最有效的通信方法。

2.1EPON的网络结构

EPON系统是一个典型的光接入网，一套典型的EPON系统由硬件和软件两大部分构成:硬件部分主要包括有源网络设备和无源光分配网两大部分。有源设备包括:光线路终端OLT;光网络单元/光网络终端ONU/ONT;无源光分配网主要包括无源光网络/光分配器PON/ODN。OLT位于根节点，通过PON/ODN与各个ONU相连。在下行方向，OLT提供面向无源光纤网络的光纤接口;在上行方向，OLT将提供eE(eigabitEthernet)。将来，OLT也会支持10Gbit/s以太网的高速接口。为了支持其他流行的协议，OLT还可支持A翎、FR以及oc3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口标准。OLT通过支持El接口来实现传统的TDM话音的接入。在EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的主要功能。

2.2EPON工作原理

l、EPON的物理层

EPON的物理层由PCS、PMA和PMD三个子层构成。根据EPON应用于接入网的定位，IEEE802.3ah所规范的EPONPMD子层的基本目标是:①支持光纤、光分/合路器构成的点对多点的拓扑结构;②在分支比1:16时，支持在一根单模光纤上100oMbPs(数据速率)不小于20km的双向传输;③物理层接口的误码率小于等于10-2。IEEE802.3ah规定采用WDM技术实现在一根光纤上进行双向传输。

2、EPON的层次模型

对于以太网技术而言，PON是一个新的媒质。而对以太网做C层以及MAC层以上则尽量做最小的改动以支持新的应用和媒质。EPON是由OLT(光线路终端)、ONU(光网络单

元)以及ODN(光分配网络，由无源分光器和光纤组成)等单元构成的点到多点系统。其系统拓扑多为星型或树型分支结构。

OLT位于EPON系统的局端一侧，负责EPON系统外部资源与终端用户的连接，汇聚外部业务，协调远端ONU。外部资源包括语音、数据及视频业务。除了这些基本功能外，高等级的OLT还具备数据路由、交换和语音网关等功能。ONU负责用户的接入和业务的覆盖。下行方向(由OLT到ONU)采用广播方式，每一个ONtl将接收到所有下行信息，根据其袱C地址提取有用信号。上行方向(由ONU到OLT)采用时分方式共享系统。

3．EPON技术在HFC网络中的应用原理

3.1EpON与HFC网络结构的比较

EPON网络与HFC网络结构均主要有树枝型、星型、环型、混合型与总线型等几种。EPON网络的物理构造与HFC网络的体系结构没有差异，网络的结构都是点对多点的传输方式，即星型或多级星型的构造。且各分光器均可采用不对称分光比的分光器，保证每条链路在设备光接受灵敏度范围内。这样EPON系统很容易采用WDM技术叠加在HFC网络上，从而实现双向传输。

综上所述，HFC网络与EPON技术结合，可以快捷地实现网络双向改造，并可以为用户提供更大带宽，甚至向FTTH平滑过渡。较之于其它业务网络，最没有体系结构的差异，具有天然的优势，建设成本会最低，从而令HFC网络成为最具有竞争能力和广阔发展前景的宽带业务接入网。

3.2EpON技术在HFC网络的应用原理

EPON采用以太网帧结构、点到多点结构、无源光纤传输方式，极大地简化了网络结构。结合HFC的网络结构，采用EPON技术和HFC技术的结合，在广电网络原有网络基础上扩展新的宽带数据接入功能、迅速占领宽带接入市场提供了机会。

1、前端或分前端

有线电视网络能够开展的业务主要有:传统模拟、数字电视业务:以太网接入业务:交互电视数据回传;IP话音业务;IP视频业务:其它增值业务等。这就要求前端或分前端除了能够提供模拟、数字电视业务以外还要具有以上其它业务的接入功能。经过EPON技术改造的前端或分前端原理如图5一3。图中OLT为EPON的前端设备;路由器完成各种IP业务、电话业务及网管系统的接入;模拟、数字电视业务采用155Onm光波长送入光纤网。OLT的下行光波长为1490nm，上行光波长为1310nm。三个光波长通过WDM采用光波分复用的技术共用一根光纤。

2、光缆传输

WDM的使用，使系统采用的3个光波长能够在一根光纤中来传输全业务，而光缆中仅保留备用和预留光纤即可，或增加备份路由。PON技术的采用，使光节点的覆盖范围达到20km以内、数量16个以上。

光分路器(ODN)的使用，使网络成为点对多点的结构，大大降低了光纤(缆)的使用量。当前HFC网络的四芯光缆完全能够满足EPON网络对光纤的需求，并且可以完全保留原HFC网络的拓扑结构和光缆路由，仅需增加光接点而己。

3、用户端

对于预留了两线或具备重新布线条件的建筑，可采用EPON+LAN的技术使多个用户共用一个ONU，采用五类线入户方案。结合EPON技术与EoC(EthernetoverCoax)技术。

对于未预留网线又不具备重新布线条件(用户已完成室内的装修)或线路距离较长的用户，可以利用原同轴电缆代替5类线做基带传输(占用O~30翩z频带，10MbPs半双工)。即将以TV的RF信号和数据信号按照频分复用的技术来混频，在同轴电缆中传输，避免楼道内的线路改造、铺设，完成HFC网络的双向化。简单的说EoC就是一种通过有源或无源介

质变换器(合波器)在同轴电缆中传输以太网信号的技术。

3.3EPON在HFC中应用的优点

1、EPON网络局端(OLT)与用户(ONU)之间仅有光纤、光分路器等无源光器件，无需机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员。

2、采用单纤波分复用技术仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。

3、上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分多址接入(TD撇)共享带宽。

4、系统成本低，建设周期短。

5、EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力

6、协议转换成本低。

7、安全性高。

结束语

本论文论述的主要是就目前广电网络的发展。随着光纤进一步接近用户，光纤到户(FTTH)无疑是各个电信业务运营商追求的最终目标。采用EPON技术建设广电新一代双向接入网将是一种较好的方案。EPON系统及其构造，比较适应HFC网络的双向接入，与FTTH的发展方向吻合，从而确保了系统设备使用的长期性和减轻系统的维护量，代表了一个时期内的接入技术发展的方向。

参考文献

[1]陈志国，张红，EPON技术及其在HFC网络中的应用探讨，广播与电视技术，[2]程树文，EPON系统实用化设计与探讨，电视技术，2006，294(10):8一11，2006年10月

第二篇：EPON技术和在广电HFC网络的应用

EPON技术和在广电HFC网络的应用

2007-4-2 19:30:57作者:zjj点击数:110评论共:0条 收藏此页

EPON技术和在广电HFC网络的应用

盛立亚（中国）光网络系统有限公司EPON技术背景

互联网用户的快速增长和宽带应用的普及，推动着网络基础设施的发展。网络的总带宽以每半年翻一番的速度递增，VoIP、ITPV、在线游戏等新的网络应用和网络技术也不断对网络带宽提出新的挑战。从长远来看，现有的宽带接入技术已经无法满足这种高速的需求增长，在这种背景下，EPON技术作为一种可以满足未来需求的宽带接入技术越来越得到瞩目。

无源光网络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）等无源器件组成，不需要昂贵的有源电子设备和其它安装环境，大大降低了网络铺设成本和运营支出。PON网络的一般结构如下图：

PON网络一般结构图

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PON（passive optical network）不是一个新概念。在1995年，ATM技术的全盛时期，ITU（the International

Telecommunications Union）和FSAN(Full Services Access Network)联盟建立了ATM标准，并把它作为在PON之上的第二层的帧和封装技术。自那以后，许多设备供应商都在开发APON的产品。然而，由于ATM本身技术的复杂性和设备成本太高等原因，APON一直没有被市场所接受。它的后继者BPON虽然在带宽和业务方面作了很多改进，但并没有取得新的突破。

PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和室内设备完成。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无须另设机房，维护容易。因此这种结构具有良好的经济性，适合大规模的驻地网用户接入服务。

目前主流的PON技术主要有： EPON和GPON。GPON技术由APON（ATM PON）发展而来，GPON（Gigabit PON）标准由APON/BPON发展而来，它具备更好的协议适配性、更高的带宽和更高的传输效率。GPON标准还没有最终完成，产品和和市场应用尚未成熟，目前价格也比

较昂贵。

众所周知，以太网早已成为局域网的事实标准，几乎所有用户的网络环境都是以太网，在这种情况下，接入网使用以太网技术就顺理成章。但是把传统以太网直接用于接入网有很多问题：安全难以保证、无法有效管理带宽、不能提供端到端的QoS，实装率低导致成本过高等。基于这些原因，2000年11月，IEEE802.3标准化组织成立了EFM（Ethernet in the First Mile：以太第一公里）研究组，这个组织致力于制定最后一公里以太网接入的标准。包括3Com, Salira, Alloptic, Aura Networks, CDTMohawk, Cisco Systems, DomiNet Systems, Intel, WorldCom等六十九家公司已经参与了这个小组。这个小组的一个很重要的议题，就是如何把以太网技术和PON结合起来，来提供更廉价，更高带宽的接入系统，同时解决以太网接入存在的一些问题。这个标准于2004年最终获得通过，也就是802.3ah标准。目前有多家芯片厂家推出了符合802.3ah标准的商用EPON芯片。EPON市场走向成熟

市场需求和产业链已经成熟

自802.3ah标准正式颁布以来，经过设备厂商和器件厂商的共同推动和发展，可以说EPON技术从协议标准和设备应用方面都已经成熟，外围配套的光纤光器件也日趋完善和成熟，EPON芯片已经实现规模量产，整个EPON产业链比较完善，具备了大规模市场发展的需求。

由于光纤、光器件价格的大幅下降和用户带宽需求的增长，EPON逐渐显示出了它的经济性和技术上的优势。目前，固网运营商面临ARPU值降低和业务增长减弱的压力，如何通过更好的服务和提供更丰富的业务来提高用户在网率和增加收入成为运营商面临的挑战。另一方面，用户对视频、多媒体业务的需求也在快速增长，IPTV、VOIP、Triple Play等业务需求和FTTH、FTTB等应用需求的增长都需要新的技术来满足。EPON技术的成熟正是顺应了这种市场需求。

光进铜退的趋势不断加速

为了提供更多的带宽，运营商们已经就长距离传输和接入网的城域段上进行了巨大的投资，铺设了大量的光缆。光纤被广泛采用是因为光纤与铜线相比具有明显的优势。首先，光纤比铜线能承载更多的带宽。一公斤光纤能传送的信息量与20吨铜线所传送的信息量相当。其次，铜线有衰减和串扰等电气问题。第三，光纤的寿命大约是铜线的三倍。最后，光纤材料的价格已经大大下降，已经和铜线相近。

光纤的优势使得大家相信铜线最终会被光纤取代。光纤以及光设备的价格大大降低，使光纤已经从主干，走向城域，并进一步走向接入网。随着更多的光纤铺设，传输介质必然是走向全光纤。而FTTH（Fiber to the Home）将成为最终的接入方式。

光设备市场快速发展

根据Infonetics 和Dells’ Oro的调查，全球PON市场在2009年将达到 30亿美金，使用PON的FTTH用户将达到3800万。在亚洲，日本的FTTH市场已经迈入一个高速发展的阶段，日本的光纤到户用户已经达到600万，日本目前的PON网络建设开始从BPON技术转向EPON。由于EPON和GPON技术的兴起，BPON的使用将会大幅度减少，在亚洲，EPON将扮演重要的角色，而在北美，GPON逐渐被看好。

未来的网络是一个光传输的世界，光设备的广泛应用将使光设备的价格进一步降低，速度更高。对于PON来说，昂贵的无源光收发器也会因为市场需求得到大量生产，几乎可以肯定这将导致成本的降低。从而为廉价和成熟的PON设备走向市场铺平道路。

国内外EPON市场状况

目前，EPON技术在亚太地区得到很好的应用，日本是拥有最大规模FTTH网络的国家，同时也是EPON设备部署最多的国家，截止2006年已经拥有600万的FTTH用户，主要采用的是BPON和EPON技术，在未来几年，将连接超过上千万用户。包括中国在内的整个亚太地区对EPON技术的需求将快速增长。在美国，以Verizon为主的多家运营商主要使用GPON技术部署FTTP网络。而为了和电话公司进行竞争，很多广电运营商（MSO）开始关注和使用EPON技术。

目前中国的EPON市场处于起步阶段，但大量的实验网络和商用网络已经开始部署，巨大的市场容量所蕴涵的机会不可小视。2006年，国内外EPON厂家在包括电信、网通、移动和广电在内的很多运营商网络部署了EPON系统，大约有10万线的宽带接入用户使用了EPON技术，其中既有FTTH应用，也有FTTB的应用。预计今后几年，这个数字会以超常规的速度发展。EPON在广电HFC双向网络改造的应用

需求背景

目前，广电网络面临数字电视变革和一系列技术和需求变化带来的冲击，新型业务的出现和技术的发展促进了业务模式的变化和网络技术的发展，也带来了新的市场的机会和发展可能，使广电网络运营面临着新的机遇和挑战。

传统电信运营商正逐步从单纯的网络运营向综合信息服务提供商转型，电信传输网络的发展也有了新的趋势，一是光网络的发展趋势，从核心层的ASON到接入层的FTTX，无不预示网络承载向光的演化；另外是以IP为核心的网络和业务整合，互联网的发展使IP成为最理想的业务承载协议，IPTV、VoIP等新业务的快速发展预示了IP承载网络的前景。在这种背景下，三网融合和FTTx的发展成为一种必然趋势，十一五规划也把三网融合列入电信行业发展的重点。面对这种网络和业务融合的发展趋势，广电网络最终将不能回避，除了IP视频业务带来的挑战，广电网络也将面临多业务运营的机会和抉择。广电系统在视频业务、网络资源和用户资源方面拥有突出的优势，如何利用自身优势，把握市场发展并抢得用户需求的先机是广电赢取市场的关键。广电在光纤网络资源和入户线路资源方面占有很大优势，但旧有的单向HFC网络无法满足新业务的需求，EPON技术的成熟为HFC网络的双向化改造带来了新的契机，目前广电也越来越认识到EPON技术在HFC网络改造的价值，很多地方的广电网络已经部署了EPON网络。EPON网络结构和HFC光传输网络结构类似，部署起来比较方便，用EPON技术实现双向HFC网络比传统的CMTS改造方式更具成本和业务能力的优势。EPON网络可以独立组网完成双向网络，实现互动电视业务的回传，还可以实现多种基于IP的数据、话音和视频业务。另外EPON也可以通过WDM技术和现有1550波长的有线传输网络结合，这样可以节省光纤网络资源。

双纤到楼方式实现HFC双向改造

针对目前广电网络系统的特点，FTTB（光纤到楼）解决方案比较符合目前双向网络的的实际，在主要的分前端机房部署OLT设备，ONU根据光纤的情况进行部署，可以放在搂头或单元，然后使用五类线直接入户或再通过交换机入户，对那些无法部署五类线的楼，可以通过EOC技术使用同轴缆入户。通过EPON网络的部署完成HFC双向改造，网络可以实现交互电视的数据回传，同时可以实现基于IP的各种宽带业务，包括宽带互联网接入、VOIP、IPTV等业务。

双纤到楼方式实现HFC双向改造

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EPON系统可以覆盖10-20公里范围的接入点。在城市中楼宇分布比较分散，如果采用点到点的组网方式，将占用大量局端端口资源和光纤资源，使用EPON网络可以节省大量局端端口和干路光纤，EPON网络分支点是无源设备，不需要电源等机房设施，也可以节省大量投资。和现在的接入方式相比，EPON解决方案具有以下明显优势：

·使用光纤传输，不受外部环境干扰，并提供极富弹性的带宽配置；

·使用无源分光器替代有源设备，降低了机房和配电设施的建设和维护成本；

·单一网络结构，简化了网络结构，减少故障点，便于维护；

·良好和安全性保证，提供端口级的带宽控制和良好的业务质量保证（QoS）；

·高效的网络管理，使用集中统一的网络管理和业务管理；

·网络具有良好的扩展性和升级能力，适合接入网的建设和发展特点。

EPON+1550nm解决方案

HFC网络的下行结构与无源光网络一样采用星型结构，与EPON十分相似。目前的HFC网络主要使用1310nm波长，对使用1550nm波长的网络或新建网络中，可以采用EPON+1550nm的方案，这种方案在同一个光纤网络上做简单的配置，就可在较短时间内完成网络的叠加。

通过波分复用（WDM）的方式将1550波长和EPON的1490/1310nm波长合成于一根光纤，经过分路，光纤传输送到ONU前解波分复用，还原出1550nm信 号给CATV光接收机，提供RF视频服务，1490/1310nm信号接到ONU，完成宽带数据业务的传输。这种方式适合使用1550系统的网络，也适合将来光纤到户网络的部署，是实现三网合一（Triple Play）的理想模式。网络结构如图所示：

网络结构图

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利用EPON平台开展多种宽带业务

通过EPON平台实现双向网络，使广电HFC网络成为一个支持多种宽带数据交换业务的网络平台，EPON系统从业务支持能力、带宽能力、QoS、安全性和网络管理等各个方面对多种业务提供独一无二的保证。这些业务包括：

·以太网接入业务

主要实现宽带互联网接入。EPON系统可以支持端口级的带宽控制和管理，支持全面的QoS和SLA，为以太业务提供独一无二的带宽和服务保证。另外EPON支持802.1Q VLAN, pVLAN和VLAN TRUNK等特性。这些特性为数据接入业务提供了良好的保证。

·交互电视数据回传

传统HFC网络对高带宽需求的广播视频业务具有很好的支持能力，网络成熟可靠。因此广电运营商在开展交互电视业务时主要选择HFC网络实现下行视频节目传送，而通过IP网实现数据回传。

·IP话音业务

对具备NGN网络业务能力的运营商，开展IP话音业务成为优选的解决方案，ONU可以内置IAD来连接普通话机，或者使用IP话机实现VoIP业务。

·IP视频业务

EPON系统可以很好的支持IPTV视频业务，系统支持组播业务，结合充足的带宽和QOS保证机制，不论是MPEG2/MPEG4视频格式或其它视频格式，都可以充分保证视频业务质量。

·增值业务

通过EPON网络，可以针对企业客户开展数据VPN业务。另外也可以针对企业客户和其它有特殊需求的客户开展视频增值业务，比如网上远程教学、视频会议等等。视频业务和视频内容是广电的优势，通过EPON网络的带宽和服务能力，可以充分发挥这种资源优势。

第三篇：浅析广电网络中的EPON应用

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浅析广电网络中的EPON应用

作者：姬煦

来源：《科技创新导报》2011年第11期

摘 要:随着Internet接入的普及,以及三网融合的需求。采用什么宽带接入技术能满足带宽增长的发展趋势,并能做到逐步扩容,所有广电网络运营商都面临这一挑战。本文主要针对广电网络在采用EPON+EoC组网方式中,如何应对三网融合的背景下的多业务运营管理,尤其是如何有效的区分接入层多业务流进行阐述。

关键词:EPON PUPV PSPV PUPSPV ONU OLT

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(b)-0021-01引言

EPON是实现光纤到家(FTTH)的最佳方案之一,是长远发展方向。虽然目前单位用户造价已经低于初期CM和ADSL的造价,但只有在高带宽需求的地方才能成为性价比较高的方案。在高带宽需求不足、宽带用户开通率很低的情况下,单位用户建设、维护成本都还较高。因此,广电城域网的接入网采用EPON-FTTB(光纤到楼)的结构,ONU安装在每个楼栋,ONU输出的以太网信号如何入户就成为需要解决的问题。

通常,有两种入户的技术方案,其一为多用户共用一个ONU,五类线入户方案,即EPON+以太;其二是多用户共用一个ONU,同轴电缆入户方案,即EPON+EOC。EPON到楼+EOC无源同轴接入方案,这应该是广电网改造双向接入的一条新出路。

EOC实现的方法很多,分为无源方案和有源方案。无源方案如基带传输;有源方案如WLAN、PLC、MoCA、HPNA以及其它技术。工作原理

EOC基带方案的同轴接入,在许多情况下都是可考虑应用的方案。例如5类线布线碰到困难的时候或距离较长时,可以利用同轴电缆代替５类线做基带传输(占用0-20MHz频带,10Mbps半双工)。EOC就是基于同轴电缆上的一种以太网信号传输技术。其原有的以太网信号的帧格式没有改变,改变的是双绞线上的双极性(差分)信号转换成为适合同轴传输的单极性信号。EOC基带无源器件造价可以控制在几十元以内,这在许多时候比重新布线更为经济。3 业务流区分主要方式分析

在用户EoC终端设备至OLT进行业务流量隔离,将个人宽带、高清互动业务数据流进行区分处理,从而保证各类业务的有序传输。

针对业务流的区分,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。广电网络EPON＋EOC标签应用配置管理方案

4.1 部署方式

内层TAG置于EOC终端、ONU对内层TAG进行替换转发、外层TAG置于 OLT。内层VLAN标签在接入EOC终端(由EOC局端配置);用于对业务进行区分;;ONU进行替换并转发。

外层VLAN标签在OLT部署;并针对不同的源tag进行不同的外层tag封装和不同上行的处理,保证外层tag不重复。

4.1.1 内层tag

每个EOC终端用户预留2类VLAN,目前EOC终端可以识别接入设备的MAC地址,(例如:STB回传vlanid=5;数据上网vlanid=6)分别用于上网、双向回传。VLAN数量共计:2个。ONU对CLAN进行替换(如果进行透传处理,全市OLT侧tag不能重复,否则将会对防止用户漫游带来隐患)如此配置继承并保持目前部署方式,不会对目前的tag规划产生大的冲突。就是ONU侧封装的tag数量增加1倍。

4.1.2 外层TAG

OLT同样根据CVLAN号选择性对各业务VLAN 进行标记外层标签、QoS位处理、不同上行端口。保证PSPV,经过EOMPLS传输至总前端BRAS。外层tag数量没有增加。

4.2 举例说明

4.2.1 EOC配置

EOC局端根据MAC地址前缀,区分EOC终端不同端口的tag封装;VLAN ID =5为双向回传业务(目前不能配置COS,正在改进);VLAN ID =6为数据上网。ONU配置:ONU分别根据EOC终端携带的tag 进行替换,(目前应用EPON设备均可以做到16:1的替换能力),同样继承携带的cos并转发。例如:VLAN ID 5替换为200且cos＝5并转发;VLAN ID 6替换为300。如此配置继承并保持目前部署方式,不会对目前的tag规划产生大的冲突。就是ONU侧封装的tag数量增加1倍。

4.2.2 OLT配置

依据不同的tag信息,做不同的外层tag封装、不同上行的转发至BRAS。数据上网QINQ=Cvlan300+Svlan30,点播回传QINQ=Cvlan200+Svlan20+cos5。

EOC终端要求:出厂时即将2个以太网口标识明确,引导用户正确连接。具体技术细节不像用户解释。

4.3 安全问题描述

EOC局端配置好识别业务的tag配置信息(例如:点播回传vlanid＝5;数据上网vlanid＝6),并在以太端口做明显标识(计算机、机顶盒)。

当用户利用计算机连接“机顶盒”端口上网,依据radius判断原则,将验证username＋passwd＋NAS_port_ID,由于cvlan tag将封装依据连接EOC终端下的设备MAC地址,所以tag信息没有改变,因此依然可以拨号上网。

当用户利用机顶盒连接“计算机”端口回传,依据radius判断原则,将验证username＋passwd＋终端MAC,由于重点识别的STB的MAC没有发生变化,因此双向STB可以实现漫游应用。假如用户攒取双向STB拨号的username＋passwd,并利用计算机进行拨号,重点识别的STB的MAC发生变化,则拨号失败。如果计算机修改自身的MAC地址(修改为双向STB的MAC地址)则拨号成功,单由于双向互动业务系统(包括互动游戏、在线支付等系统)前面均设备防火墙,又因双向STB的拨号策略的限制(双向STB的拨号获取私有地址,且只能在指定网络传输)也不能上网浏览,用户也会放弃。结语

在接入层面对业务流进行区分是广电网络应对三网融合多业务运营的基础,同时广电网络还应借鉴电信运营商Triple Play思想,在认证、授权、计费等应用层面进行精细化管理,统一化运营。

参考文献

[1] 面向下一代广播电视网(NGB)电缆接入技术(EoC)需求白皮书[J].国家广播电影电视总局科技司,2009(4).[2] 王兴亮,李伟.现代接入技术概论[J].电子工业出版社,2009(7).[3] 阎德升.EPON:新一代宽带光接入技术与应用[J].机械工业出版社,2007(1).[4] YD-T 1531-2006 接入网设备测试方法—基于以太网方式的无源光网络(EPON).[5] 中国电信[2007]890号_中国电信EPON设备技术要求V2.

第四篇：多媒体技术在幼儿教育中的应用研究

**学院

题目：多媒体技术在幼儿教育中的应用研究

学生姓名：

学 号： 专 业： 年 级： 指导教师： 职 称：

摘

要

随着科学技术的快速发展，多媒体技术越来越多的被各大高校课堂掌握和运用。较之前的传统教学相比，多媒体技术教学具有灵活多变，可控性和交互性强等特点，是一种综合运用声音、文字、图像、动画、视频等多种媒体的现代教育技术。由于这门技术的巨大优势，所以目前它不仅在高校中得到广泛应用，更是在中小学,甚至幼儿园中被采用。这一现象是可喜的。但多媒体技术教学毕竟还是一门新起的学科，有关这一学科的教学方法的发展还不够成熟。在幼儿教育中还是存在着或多或少的问题。本文主要通过多媒体技术在幼儿教育中的应用研究，探讨多媒体技术在幼儿教育中的作用及多媒体在幼儿园发展中的前景分析，希望能为幼儿园在使用多媒体技术教学时带来一些启发。

关键词： 多媒体技术；幼儿教育；应用策略

目 录

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

第1节 研究背景................................................................................................................3 第2节 研究目的................................................................................................................3 第3节 相关研究状况.......................................................................................................3 第2章 多媒体技术概念、特点及发展状况......................................................................4

第1节 多媒体技术的概念..............................................................................................4 第2节 多媒体技术特点...................................................................................................4 第3节 多媒体技术的发展状况.....................................................................................5 第3章 多媒体技术在幼儿教学中的应用研究..................................................................6

第1节 多媒体技术在幼儿教学中的应用...................................................................6 第2节 多媒体技术在幼儿教学中的优势...................................................................8 第3节 多媒体技术在幼儿教学中存在的不足..........................................................9 第4章 多媒体技术在幼儿教育中应用策略.............................10 第1节 适当的利用多媒体技术进行幼儿教学........................................................10 第2节 提高多媒体课件的质量，重视教学中的引导互动.................................10 第3节 增加幼儿教师职后技术培训的机会............................................................10 第4节 多媒体课件制作要选择适当的教学内容...................................................11 结 语...........................................................................................................................................11 致 谢...........................................................................................................................................12 参考文献......................................................................................................................................12

第1章 研究背景及目的

第1节 研究背景

近些年来幼儿的教育问题越来越受到广大家长们的重视，各级政府及专家学者也因此对幼儿的教育问题进行了大量的调查研究，推动了幼儿教育改革的热潮，为了使教学方法和教学内容更好的融合，增加幼儿的学习兴趣，我们就需要丰富的教学形式及手段，使得幼儿教育得到更好的发展。

当今的时代是信息的时代，信息技术带入课堂中与书本教学相融合，已经不是稀罕事了。很多高校、中职院校、初高中已经采用了这种形式教学，但对于幼儿园教学来说，这似乎还只占少数。本研究主要讨论了多媒体技术及课件在幼儿教育中的应用，并指出多媒体教学中应注意的问题。第2节 研究目的

随着多媒体技术的迅速发展及电脑的广泛普及，实现教育信息化和教育现代化已成为幼儿教育改革的重头戏。与传统的教学手段相比，多媒体教学的声形并茂的特点充分的活跃了幼儿思维、培养了幼儿学习兴趣、激发了创造力。多媒体技术以图、文、声、像融为一体，传递大量的信息，极大的丰富了教学内容。该技术的出现是现代化教学发展中的一大突破。幼儿教学在整个教育教学阶段起着很关键的作用。因此，在幼儿教学课堂中引入多媒体教学则显得至关重要，本研究主要探讨在幼儿教学中，适当的利用多媒体技术来培养幼儿的学习动力，从而能更好的推动幼儿教育的快速发展。第3节 相关研究状况 1.3.1国外研究现状

国外计算机的运用比较早，无论是理论上还是技术上都比国内成熟的多，在多媒体幼儿教育方面比国内运用的更为广泛，像美国这些发达国家，在20世纪九十年代就已经开始通过多媒体远程教育的方式开设了针对幼儿学习的许多启蒙课程。另外一方面，像加拿大、英国等其他西方国家也相继地采用多媒体技术对幼儿进行教育，开发一些益智娱乐类 3 软件，比如让幼儿在电脑上走迷宫，认识形状、数字等，幼儿自主学习得到充分体现，既满足了他们的好奇心，也开发了他们自我探索的兴趣。

1.3.2国内研究现状

国内对多媒体技术在幼儿教学中的应用要稍晚于西方国家，但在近些年来也有不少的专家学者对多媒体技术在幼儿教学中的应用做了相关的研究。如骆秀曼在其论文《浅谈多媒体技术在幼儿教育中的问题》中介绍了多媒体技术及课件在幼儿教育中的应用，并指出多媒体教学中需要注意的问题。刘宏在其硕士论文《应用多媒体技术促进幼儿形象思维发展的研究》中介绍了多媒体与幼儿教育，幼儿形象思维能力发展之间的关系，从应用的角度探讨了多媒体技术对幼儿形象思维发展的促进作用。还有何凡的《多媒体技术在幼儿教学中的应用》也结合多媒体技术的自身特点，探索多媒体技术在幼儿园各领域教学中合理化应用的方法和策略。

第2章 多媒体技术概念、特点及发展状况

第1节 多媒体技术的概念

有关多媒体技术的定义，不同角度有不同的解释。

徐阳（1995）在其论文中指出：多媒体是指集图像、声音、文本于一体并能将上述多种信息统一在计算机中进行信息处理的一种载体，能处理多媒体信息的计算机技术就称为多媒体技术。[1]

孙敏、贾曙文、相景力（2000）对此定义为：多媒体技术是指计算机综合处理多种媒体信息，包括文本、图形、图像和声音以及影视动画等，并且在各种媒体间按照某种方式建立逻辑链接，成为具有交互能力的系统的一种技术。[2]

杨辉军（2001）认为：多媒体技术不只是运用计算机及CAI课件、积件、也包括幻灯、投影、录像机和电视机，还包括运用粉笔、黑板等媒体辅助教学的技巧，多媒体手段指的是将各种媒体综合运用，把声音、图像、文字等有机组合起来，借以表达教育者的意图。[3]

徐明成（2006）多媒体技术是以利用多媒体计算机技术，将文字、图像、声音等多种媒体信息有机继承，并通过计算机输出设备展示给操作者，使其通过交互界面完成一系列

人机交互操作。[4]

笔者通过上述所述研究分析后，对其综合归纳为：多媒体技术是指通过计算机对文字、数据、图形、图像、动画、声音等多种媒体信息进行综合处理和管理，使用户可以通过多种感官与计算机进行实时信息交互的技术。

第2节 多媒体技术特点

2.2.1.多种媒体相交互

利用多媒体这个教学平台，可以将多种媒体有序的安放在一起，每一种媒体都有其自身的优势，可以同时将音频，视频，动画，文字等多种媒体综合交互，然后向外界输出丰富的信息。各种媒体的交互是多媒体技术的一大亮点。2.2.2.多种数据能综合压缩

在多媒体技术应用中，其中最大的一个特点就是大量的数据能够进行压缩，从而避免数据处理时容量过大的缺点，多媒体技术可以同时将数据、语音、文字、图形图像、视频等多种媒体进行处理，为了能得到满意的视频或音频效果，多媒体技术在处理的过程中，则需要对视频和音频信号进行一连串的压缩处理，处理之后的总体容量则远远小于之前的容量。

2.2.3.音频采集技术

音视频采集的过程主要是：通过对一些模拟信号进行有选择的采样，生成数字信号后，再经过计算机的严密处理将数字信号存储到数字介质上去。现如今市面上都有很多技术可以独立完成多媒体音视频的实时采集，如VEW和DirectShow技术。

第3节 多媒体技术的发展状况

目前我国多媒体技术仍处于起步、发展阶段，需要不断拓展其应用领域，探索新的应用途径，以适应信息社会发展的需要。从总的发展来看，多媒体技术主要往两个方向发展：一个是与互联网方向发展，使得多媒体技术进入科研设计、企业管理、在线教育、远程医疗、自动监控等领域；另一个是多媒体技术终端的部件化、智能化和嵌入化，提高计算机系统的性能，开发出更智能化的产品。近年来的计算机网络技术快速崛起，无疑给现代信息技术的传播方式带来了一场巅峰。现如今的多媒体以计算机技术为支撑，不仅具有计算

机的运算速度快、精度高；存储能力与记忆能力；逻辑判断能力；自动化程度高等这些特点，还有图形图像处理、界面交互、语音识别功能等。使计算机能够以图形图像、视频动画、声音等各种方式生动的把这些知识和信息表达出来。多媒体技术的崛起为教育方式带来了蓬勃的发展，促进了多媒体教室、电子图书馆、学校教务管理系统等新方式的诞生。

如今，利用多媒体在网络中进行教学更是新时代教育发展的趋势，前不久的十八大会议提出“互联网+”这一模式，更是预示着“互联网+教育”是新时代的教学方式。相信在不久的将来，多媒体技术将会给我们的生活、学习、工作上带来一次新的变革。

第3章 多媒体技术在幼儿教学中的应用研究

第1节 多媒体技术在幼儿教学中的应用

多媒体技术由于其具有形象、生动、趣味性强等特点，使得其在幼儿教学活动中被广泛采用，由此，幼儿教学已进入一个全新的教学时代。3.1.1多媒体技术在语文教学中的应用

幼儿在学习语文方面的知识时，主要是靠语言、思维来掌握具体情节，理解文章句子的含义。而传统的教学方式主要是通过几幅图片来进行教学展示，这些手段已经不能完全适应现在幼儿教学的需要，现如今利用多媒体课件的教学方式将文章的故事情节、内容、思想全部融合在一起，以图文声像并茂的方式展示出来，一方面能激发幼儿的好奇心，提高幼儿学习新知识的注意力；另一方面通过生动的动画视频将这些难以理解的文字全部视觉化，形象化，使得幼儿们在学习的过程中能有更高效率。

如，大班语言课上，教师讲授《小动物找工作》，其重点是学习“因为所以”的句式，在教学活动中，利用多媒体技术将小动物、及各种工作图片进行编辑、加工，同时配以音响效果，教学过程中运用视听与启发、讲解相结合，引导、启发幼儿思维。整个教学在教师自由灵活的调控中轻松进行，幼儿们都能主动、积极地参加到活动中去。真正体现了“乐中学、动中学、玩中学”这一观点，这样的教学方式不仅能让孩子感受到语言的魅力，而且也发展路他们的观察能力和表达能力。[5] 3.1.2多媒体技术在幼儿美术教学中的应用

多媒体技术教学利用其直观、生动、形象、感染力强的特点，极大的激发幼儿学习的 6 主动性和热情，从而使得幼儿在课堂教学过程中更易集中精神。因此，在幼儿美术教学中运用多媒体技术，也有利于激发幼儿在美术领域的学习动力，培养幼儿的审美能力。如，在大班美术课上，教师向幼儿讲解梵高《向日葵》的作品时，可以先让幼儿了解向日葵的一些生长特点，比如是向阳的，花瓣是黄色的，然后列举相关的向日葵图片在电脑上循环播放，教师在电脑上教幼儿进行绘画时，首先对作品勾画出一个框架，然后再在细节上对其加工，最后将向日葵图像变成了几根颇具形态的线条，最后填充相关的颜色，一朵向日葵大体上就完成了。幼儿通过教师的示范之后，也开始尝试制作，通过老师在旁指导以及反复练习，最终也能绘画出想类似的作品了。3.1.3多媒体技术在幼儿音乐教学中的应用

在幼儿音乐教学中，适当的利用多媒体技术来辅助课堂气氛是非常有必要的。在多媒体技术的辅助下，幼儿能边欣赏歌曲边欣赏歌曲中的画面，在画面和声音完美的结合下，幼儿能充分的发挥自身的想象力，从而感受音乐的美妙。

如：在小班幼儿音乐课上，教师讲解《哆来咪》时，可以在课前先将歌曲中涉及到的几个音调做成相应的图片，然后在每张图片上标好阿拉伯数字，将哆来咪歌曲作为背景音乐插入课件当中，从而实现了将音乐与数字的整体认知，幼儿在学习音乐的同时，也能潜在的记住这些阿拉伯数字。这不仅能增加幼儿学习音乐的动力，而且也加深了他们对于音乐和数字的认知，对幼儿的综合发展带来很大帮助。3.1.4多媒体技术在幼儿科学教学中的应用

利用多媒体技术，可以将一些抽象的科学知识具体化。幼儿的科学教育是指幼儿在学习一些抽象知识时，通过老师的指引，对这些抽象的知识进行感知、观察、操作并记录来发现问题，解决问题。在科学知识的领域里，很多深奥的，抽象的知识对于老师们来说，并不好表达。这时候，他们就可以通过多媒体技术设计一些通俗易懂的动画，把这些复杂的知识由书本转到动态页面中，使幼儿对于这些抽象的事物有了具体的感知，理解起来更容易、更深刻。

如，教师再讲解“动物”概念性的知识时，可以先从网上搜集相关动物的信息，选择合适的内容并经过整理设计出“动物在日常是如何保护自己的”宣传片，还从电视片《动物世界》中截取片段制作成形声教材，让幼儿在情景逼真的画面以及在悦耳的伴奏音乐声中走进奇妙的大自然了解相关的动物，了解到北极熊利用自身的皮毛来保护自己，骆驼利 7 用沙漠来保护自己，螃蟹运用随身的大钳子保护自己等等。还有各种各样的动物相继的运用自身的特殊本领来保护自己，利用图片声音相结合的教学模式，生动形象的揭示了动物的一些自我保护的方法及生活规律。这样的教学方式加深了幼儿对动物的认识，也加深了幼儿要学会保护动物的意识。

综上，多媒体技术在幼儿园教学中已广泛的运用，还包括英语教育、数学教育等，多媒体技术在幼儿教学中有着不可忽视的作用，在不久的将来，多媒体技术将更普遍化，通过多媒体技术的有效教学，幼儿将获得全面发展。

第2节 多媒体技术在幼儿教学中的优势

多媒体技术的出现从根本上改变了人们获取和交流信息的手段，运用在幼儿教学中，会有以下作用：

3.2.1有利于创设教学情境

多媒体技术综合运用图形、图像、动画、声音等多种效果有利于创设各种生动灵活、形象多变的教学情境，通过多媒体技术能使抽象的知识具体化，使静态的事物动态化，使枯燥的教学变得更有趣味性，营造轻松活泼的学习氛围，增强幼儿的学习兴趣，使他们不禁能全身心的融入到教学活动中，从而极大的提高幼儿的学习能力。3.2.2 有利于优化教学内容

通过多媒体教学可以将枯燥的教学内容以极生动、形象的教学形式表现出来，在教学过程中通过图形、文字、声音、动画的形式集中的把这些知识精彩的呈现。使抽象的知识具体化，使幼儿更容易理解掌握。3.2.3有利于丰富教学过程

多媒体技术最大的特点就是交互性。教师在教学过程中可以根据教学的需要进行调节计算机上的画面，主动的控制教学的进程。幼儿在教学活动中注意力不够集中时，教师可以利用多媒体进行播放有趣的音乐、动画等，及时的缓解幼儿在课堂中一些厌倦情绪。

第3节 多媒体技术在幼儿教学中存在的不足

3.3.1多媒体技术在幼儿教学中的应用过于泛滥

许多幼儿园已经把多媒体技术带到幼儿课堂教学中，这种现象是可喜的。但是，我们

通过仔细观察发现，很多幼儿教师并没有深刻的理解多媒体技术在幼儿教学中所占的比重，多媒体技术在幼儿教学中只是充当着一个辅助的作用，传统的以老师为主导的教学还是占主导地位，但很明显，很多教师则没有分清这种轻重关系，有点本末倒置了，导致在幼儿教学中多媒体技术的使用的过于泛滥，如语文教学、数学教学、英语教学、音乐教学、美术教学、体育教学等等。虽然多媒体技术能为幼儿教学带来很多优势，但是如果过度的、不合理的去使用多媒体技术教学，长时间会降低幼儿对其教学的兴趣，也容易导致幼儿懒惰行为的滋长。如：不愿主动思考，不能充分发挥自身想象力及创造力。从这一角度而言，此种行为非常不利于幼儿的积极健康成长。3.3.2部分教师不能很好的运用多媒体技术进行教学

近些年来受追捧的多媒体技术很受幼儿教育的欢迎，毕竟，适当的运用该技术确实能有效的提升我国幼儿教育的整体水平，这种主流教学方式深受一些年轻老师的欢迎，但是，还有相当一部分的幼儿老教师，由于其年龄原因，自学能力不足，不能很熟练的利用多媒体技术进行教学，即使使用这种方式进行教学，也只能偶尔的用一种单一的多媒体教学方式，例如播放一些图片和音乐等。不能很好的设计一些小动画、小课件之类来吸引幼儿。长期下去，这种过于单一的多媒体教学不仅会影响整个教学质量，也会渐渐的使幼儿对这种教学模式失去兴趣，影响教学进度，阻碍幼儿综合发展。3.3.3课程教学过于依赖多媒体技术

在幼儿教学中，有的老师过于依赖多媒体技术，几乎在整个教学过程都运用多媒体技术，一味的给幼儿看视频听音乐等，教师只是在一旁轻松的叙述教学内容，这种过度的依赖多媒体教学，不仅忽略了教师在课堂教学中占主导地位，而且也非常不利于幼儿的思考，一味的给幼儿灌输知识，却很少的给幼儿独立思考问题的机会。幼儿也因此容易养成依赖性，不喜欢主动思考，只喜欢简单的看有趣的动画和听好玩的音乐。

第4章 多媒体技术在幼儿教育中应用策略

随着多媒体技术的不断创新，使得其在幼儿教学中占有越来越重要的作用，这种现象固然可喜，但在值得欣喜的同时也出现了一些负面问题，这就需要我们努力的去解决现如今面临的问题，以下是笔者根据其教学方式在课堂中出现的一些问题，对其加以分析、总结、归纳出自己的一些浅薄意见，希望能对后续问题的解决提供一些借鉴。

第1节 适当的利用多媒体技术进行幼儿教学

多媒体技术虽然给幼儿教育教学带来了革新，但它主要是在教学中充当一个辅助的作用。合理的运用多媒体技术，能对幼儿课堂教学起着一个事半功倍的效果。幼儿教师不能一味的依赖多媒体技术来指导教学，课程质量的好坏关键还是取决于教师在教学上能否有自己的创新，能否把自己的教学策略恰到好处的运用到课件中。此外，如果一旦过于的依赖多媒体技术，就会使得教师与幼儿互动交流的机会相应的减少，导致幼儿的关注度被降低，在课堂教学中则不能充分的体现出幼儿的主体地位，从而阻碍幼儿的全面发展。因此，教师在进行幼儿教学时，要适度的运用多媒体技术，教学中要时刻体现出以幼儿为主体，让幼儿主动的去学习、去探究。教师要充分的主导整个课堂教学。

第2节 提高多媒体课件的质量，重视教学中的引导互动

要充分的利用多媒体技术进行教学，使其能够发挥出最大的课程效用，则不光要求教师有着掌控全局的能力，还需要教师有着较高的课件制作能力和对知识的剖析理解能力，根据相应的活动内容以及幼儿的身心特点制作丰富的教学课件，一个丰富的课件不仅能培养幼儿的观察力和思维想象能力，而且还能在无形中激发幼儿的潜在能力。课件制作水平的高低直接关系到能否成功开展多媒体幼儿教学。此外，在利用相关课件进行教学的同时，教师还要注重把课件中的信息与课堂互动、效果、思考等环节紧密结合，教学内容既要丰富紧凑，教师也要不断对幼儿引导互动，只有两者相结合，才能在教学中收到良好效果。

第3节 增加幼儿教师职后技术培训的机会

很多年轻的幼儿教师学习能力强，接受新知识也相对的比较快，有关多媒体技术的运用则能很快的掌握，授课过程中可以根据课程内容、幼儿的喜好来设计相应的教学课件或动画。但是部分幼儿老教师相对于年轻教师来说，其学习能力则要差一些，不能很快的适应这种新的教学方式，即使在课堂上运用多媒体技术，也只是简单的给幼儿播放一些动画案例、音乐视频、对其播放时选择快进或倒退，对于一些丰富的动画视频、课件ppt等则不能熟练的掌握，因此，幼儿园整体要对这种情况进行重视，加大幼儿教师培训力度，不断提高幼儿教师的制作课件的能力，帮助幼儿教师掌握其技能的运用，从而能够设计出丰 富的课件案例，增强课程的吸引力，幼儿的听课效率才能更高，吸收的更好。

第4节 多媒体课件制作要选择适当的教学内容

教师应根据具体的教学内容来制作相应的课件，并不是所有的幼儿教学课程都需要通过相应的多媒体技术进行辅助，对于一些幼儿难以理解的课程知识，可以通过多媒体动画逼真的进行演示，丰富幼儿的思维，比如，涉及到一些抽象概念时，像一些科学知识、数学知识则可以适当的利用多媒体技术来发散幼儿的思维，但对于一些区角活动的组织时，则可以不用多媒体技术进行辅助，像一些木工区、益智区、操作区的具体实践操作，则需要教师的亲身示范，并在幼儿自己动手的操作过程中加以详细指导。这类的教学则不需要相关的多媒体技术，更多的是需要亲身实践。

总之，多媒体教学在幼儿教学的应用，既是时代发展的需要，也是教育改革的必然，教师要适当的运用多媒体教学方法，充分调动幼儿的积极性，增强和发展幼儿的认知能力。相信通过各方面的不断改善，幼儿教育的不断改革深化，多媒体技术教学方式将会在幼儿教育中发挥出更大的作用。

结 语

多媒体技术教学主要是利用多媒体的各种特性，为幼儿学习营造一个直观互动的学习环境，利用多媒体技术图文并茂的特点，激发幼儿学习兴趣，教师抓住幼儿的兴趣点，通过有组织、有目标、有计划的设计课程教学来实现更好的教学效果。本文通过大量的理论研究基础上，结合幼儿园的一些实际情况和教学经验，探讨了关于多媒体技术在幼儿教育中的作用以及相关技术的前景分析。相信在不久的将来，多媒体技术在幼儿园教育中将发挥的更好，更能为幼儿教育带来一片新的蓝天。

致 谢

首先要感谢我的指导教师黄海老师。在毕业论文写作期间，我得到了黄老师精心指导,他不但花费大量心血指导我的毕业论文，还将他所拥有的知识、经验心得毫无保留地传授给我，让我学习到了以前从未学到的宝贵知识，并且还了解到许多待人接物与为人处世的道理。在此论文完成之际，谨向我尊敬的导师*老师致以最诚挚的谢意和崇高的敬意。

感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。

感谢院领导、老师、同学和朋友们的大力支持与协助！你们的督促、鼓励，成为我完成毕业论文的巨大的动力。在这里，我衷心地感谢你们！

参考文献

[1] 徐阳.方兴未艾的多媒体网络[J].计算机文汇.1995（5）:41 [2] 孙敏，贾曙文，相景丽.多媒体《计算机网络》CAI系统开发[J].计算机工程.2000（5）：67.[3] 杨辉军.现代化教学手段在德育中的应用研究[J].北京成人教育.2001（9）：29.[4] 徐明成.多媒体技术对教学的作用和影响[J].现代情报.2006（10）

[5] 何凡.多媒体在幼儿园教学中的运用[D].东北师范大学 2008

第五篇：虚拟现实技术在煤矿安全中的应用研究

0-10-12;修订日期: 2000-11-20 作者简介:李珍香(1967-),女,现在阳泉煤炭专科学校从事教学与科研工作。

虚拟现实技术在煤矿安全中的应用研究

李珍香1, 杜红兵1,2, 夏征义2(11山西阳泉煤炭专科学校,山西阳泉045001;21中国矿业大学北京校区,北京100083)摘 要:介绍了虚拟现实技术及该技术在煤矿安全中应用的必要性和可行性,并提供了该应用领域中编制虚拟现实软件的工具。关键词:虚拟现实;煤矿安全;应用

中图分类号:TD7

文献标识码:A

文章编号:1008-8725(2000)06-0027-02 0 引言

多年以来,煤炭科技的发展,使得煤矿安全技术水平有了很大的提高,但是由于本身所处的自然条件,煤炭行业仍然被认为是比较危险的行业,各种事故(如顶板冒落、火灾、瓦斯煤尘爆炸等)的发生严重威胁着矿工的生命安全和煤炭生产的正常进行。在各种灾害事故中,矿井火灾是煤矿主要灾害之一,据统计,在全国统配煤矿和重点煤矿中,有自燃发火危险的矿井约占47%。当矿井火灾发生后,火势发展迅猛,变化复杂,影响范围广,往往造成人员伤亡和财产的损失,极易酿成重大灾害事故[1]。在救灾时,救灾行动的成功与否取决于救灾人员能否迅速、正确地决策并实施,而这些又取决于救灾人员的素质和他们平时训练水平。然而在矿山救护队的平时训练中,传统的训练方法很难给他们提供一个与真正的矿井灾害相近的训练环境,这样他们在救灾时,由于缺乏亲身的感受和实践经验,面对井下灾害时期极其危险复杂的场面,就很可能不知所措,而不能正确运用平时训练中学来的理论和技术[2]。虚拟现实技术完全可以模拟一个真正的矿井灾害和在火灾时期矿井的风流和烟流流动情况,并实时采取一些救灾措施,把救灾措施的效果逼真地反映给参与者。救护人员可以通过进入这个虚拟的环境,尝试采取各种各样的救灾措施,从而获得训练[3~4]。虚拟现实还可以模拟一个已发生 的事故,便于调查事故原因,吸取事故教训。1 虚拟现实技术[5]

虚拟现实,作为一门新兴的交叉学科,是当今计算机界广泛关注的一个热点。特别是VRML这一基于WWW上虚拟现实建模语言的出现和发展更推动了虚拟现实技术的发展。

虚拟现实来自于英文/Virtual Reality0(VR),它是利用计算机生成一种模拟环境(如飞机驾驶舱,分子结构世界等),通过多种传感设备使用户/沉浸0到该环境中,实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。实际上它就是一种先进的人机接口,通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段,最大限度地方便用户的操作,从而减轻用户的负担,提高整个系统的工作效率。它是多年以来在实时图像显示技术、控制理论、数据库设计、机器人技术、多媒体技术、立体声、跟踪定位技术、计算机辅助设计和影视技术基础上发展的结果。它可以完全彻底地转化人们的想象力,可以在计算机中产生另一种境界,然后将境界的有关信息传给人的感觉器官,使人们获得一种全新的感受,让人觉得他的确是在另外一个三维世界中。

VR技术具有以下四个重要特征:(1)多感知性(Multi-Sensory)。所谓多感知,就是说除一般计算机技术所具有视觉感知外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知,甚至还应该包括味觉感知、嗅觉感知。(2)存在感(Presence)。又称为临场感(Immer-sion),是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的 真实程度。

(3)交互性(Interaction)。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度(包括实时性)。

(4)自主性(Autonomy)。指虚拟环境中的物体依据物理定律动作的程度。2 国内外研究现状

随着虚拟现实技术的兴起和发展,有关它的应用也得到了很大的发展,目前在军事、航空航天、医学、建筑工程、娱乐方面的应用研究比较多。比如,医学上的虚拟解剖,建筑上的辅助设计,军事上的虚拟现实飞行模拟训练及联网战场模拟,以及各种各样精彩的虚拟现实游戏等等。虚拟现实已经形成了一个很大的潜在市场。

但是在煤炭行业,虚拟现实的应用研究还不是很多。英国的诺丁汉大学矿产资源工程系的AIMS研究小组利用虚拟现实技术模拟了一个井下房柱式开采系统。人们可以随时从真三维的各个方位观察这个开采系统中各个设备的运转情况及整个系统的运行状况,还可以实时的改变开采系统的配置,系统自动给出各种情况下的效率参数,通过对比来获得最佳的开采效率下的设备和人员配置。他们还模拟了露天矿的交通安全训练与教育系统,井下矿车出轨撞人的场景[3,4]。现有国内的安全技术及工程的各种理论技术已经相当丰富并且还在不断发展,但虚拟现实技术作为一门新技术在煤炭行业的安全技术中的应用研究可以说还是一个空白。3 矿井灾害的虚拟现实技术模拟及意义

用虚拟现实技术来模拟一个真正的矿井灾害,使人们更彻底更直观地了解矿井灾害的各方面因素,从而更有效地采取防灾和救灾措施。用Visual C++程序设计语言、Open GL程序设计语言、虚拟现实建模语言VRML、Visual J++程序设计语言、计算机图形学等知识编制虚拟现实软件,主要模拟采区的通风系统,当运输巷皮带跑偏与机架磨擦引起火灾时,先是自动喷淋系统喷水灭火;如果火灾发生蔓延,就模拟火的蔓延过程;工程人员关闭风门的过程;矿工撤退的过程;人员的巷道中行走时,烟流对人员造成的影响等。以及救护人员采用水龙头喷水灭水时,如果在上风侧灭火,发生的烟流滚退现象等。

为此,该虚拟过程的实现有着重要的意义:它可以减少矿山救护时的实际训练费用,并大大减少训练时的危险性,而且还可以不受时间、地点、天气的影响,任意设置实际灾害中可能出现的一些特殊情况。它也可以提高煤矿安全及生产管理人员的安全意识,提高管理水平,预防重大灾害的发生,提高矿井救灾人员处理灾害的决策应变水平,并把矿井灾害的伤亡和损失降到最低。同时可以协助调查事故原因。另外,通过软件演示可以实现矿井安全救灾防灾的实际培训。4 结束语

虚拟现实技术的应用具有巨大实用性、真实性和灵活性。随着这种技术研究工作的不断深入和相关技术的发展(I/O设备的普遍使用、视频显示质量的提高以及功能很强且易于使用的软件的实用化),它在煤矿安全中的应用一定会有更广阔的前景。参考文献: [1] 周心权,吴兵1矿井火灾救灾理论与实践[M]1北京:煤炭工业出版社,19961 [2] 戚宜欣,秦跃平1矿井通风安全技术与管理[M]1北京:煤炭工业出版社,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虚拟现实技术[M]1大连:大连理工大学出版社,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 术

2000年