孟慶華 金明吉

現(xiàn)代教育技術(shù)的快速發(fā)展，使教育現(xiàn)場(chǎng)的廣播與網(wǎng)絡(luò)通信之間的區(qū)分變得越來(lái)越模糊，由此所產(chǎn)生的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)合、終端設(shè)備等的發(fā)展，也擴(kuò)大了廣播與網(wǎng)絡(luò)通信相融合為各種教育教學(xué)服務(wù)的范圍，促進(jìn)了教師在教育教學(xué)中越來(lái)越多地使用與多媒體及廣播、網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)的系統(tǒng)。部分學(xué)校也開(kāi)始積極普及以音視頻服務(wù)為主的校園廣播系統(tǒng)（音箱、有線電視、校園公共廣播）和各種多媒體器材（電子講臺(tái)、電子白板、投影儀、實(shí)物展臺(tái)等）。然而，多套系統(tǒng)、多個(gè)操作平臺(tái)、系統(tǒng)的多樣化等增加了使用的復(fù)雜性，在實(shí)際使用中常常出現(xiàn)因“新老系統(tǒng)及設(shè)備間的統(tǒng)合”、“使用及運(yùn)行管理的復(fù)雜”等導(dǎo)致的系統(tǒng)被放置不用或減少使用等問(wèn)題。在學(xué)校項(xiàng)目實(shí)施中，因特網(wǎng)及本地網(wǎng)絡(luò)、音頻線、同軸線（公共廣播及有線電視）、電話線、監(jiān)控線等分開(kāi)鋪設(shè)，各設(shè)備和系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，無(wú)法統(tǒng)一地管理校園區(qū)域內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)。不僅如此，初期建設(shè)時(shí)的線路鋪設(shè)、功能性設(shè)備的費(fèi)用以及設(shè)備、線路等的維保費(fèi)用也增加了不少。

“三網(wǎng)融合校園數(shù)字化系統(tǒng)”統(tǒng)合了校園音視頻網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)一根傳輸電纜傳輸所有信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)校的有線電視系統(tǒng)、鈴聲系統(tǒng)、校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、校園音視頻公共廣播系統(tǒng)等的有效整合，為學(xué)校的其他應(yīng)用系統(tǒng)提供可運(yùn)行的平臺(tái)。

單一線纜構(gòu)成的校園數(shù)字化系統(tǒng)

“三網(wǎng)融合校園數(shù)字化系統(tǒng)”在電纜上使用同軸線（5C、7C、9C）搭建成單一線纜網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了廣播與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（因特網(wǎng)）的共纜傳輸。

學(xué)校使用的各種音視頻信號(hào)（包括系統(tǒng)外信號(hào)源）通過(guò)調(diào)制器進(jìn)行信號(hào)調(diào)制轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)也就是RF信號(hào)后，通過(guò)信號(hào)混合器將信號(hào)混合傳輸?shù)街醒肟刂破?。同時(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通過(guò)核心交換機(jī)連接到中央控制器，經(jīng)過(guò)中央控制器將網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以由同軸電纜直接傳送的RF信號(hào)。中央控制器將統(tǒng)合的各種音視頻信號(hào)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)用一根同軸電纜向下傳輸?shù)礁鱾€(gè)終端管理器，實(shí)現(xiàn)校園系統(tǒng)的單一線纜傳輸。

該系統(tǒng)采用了QAM和OFDM兩種調(diào)制方式。QAM數(shù)字調(diào)制亦指QAM數(shù)字調(diào)制器，屬于數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)的前端設(shè)備，接收來(lái)自編碼器、復(fù)用器、視頻服務(wù)器等設(shè)備的TS流，進(jìn)行RS編碼、卷積編碼和QAM數(shù)字調(diào)制后輸出的射頻信號(hào)，可以直接在有線電視網(wǎng)上傳送，同時(shí)也可根據(jù)需要選擇中頻輸出。OFDM調(diào)制技術(shù)是多載波調(diào)制的一種，即正交頻分復(fù)用技術(shù)，其主要技術(shù)思想是將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到每個(gè)子信道上傳輸。 OFDM調(diào)制技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)诡l率選擇性衰落或窄帶干擾，因而被廣泛用于各種數(shù)字傳輸和通信中。

系統(tǒng)在信號(hào)傳輸中也打破了常規(guī)。信號(hào)傳輸時(shí)頻率使用范圍為5~1500MHz，除正常傳輸音視頻的頻率范圍外，另開(kāi)辟高頻率段傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，由此有效地隔離了音視頻傳輸及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。

系統(tǒng)在信號(hào)傳輸技術(shù)上是基于CMTS的傳輸技術(shù)。CMTS屬于頭端設(shè)備，既可部署在有線電視網(wǎng)絡(luò)的前端，也可部署在雙向HFC網(wǎng)絡(luò)中的光節(jié)點(diǎn)。它在數(shù)據(jù)網(wǎng)與HFC網(wǎng)之間起網(wǎng)關(guān)的作用。 CMTS的配置內(nèi)容主要有下行頻率、下行調(diào)制方式、下行電平等。下行頻率在指定的頻率范圍內(nèi)可以任意設(shè)定，但為了不干擾其他頻道的信號(hào)，應(yīng)參照有線電視的頻道劃分表選定在規(guī)定的頻點(diǎn)上。

用一根同軸線纜傳輸校園音視頻信號(hào)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到各個(gè)班級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)校線纜最簡(jiǎn)化，使工程難度、造價(jià)大大降低，工期縮短，同時(shí)保障數(shù)據(jù)、音視頻傳輸質(zhì)量，避免音視頻不統(tǒng)一、延遲、畫(huà)質(zhì)不清晰等現(xiàn)象。

音視頻廣播源多樣性及靈活性

“三網(wǎng)融合校園數(shù)字化系統(tǒng)” 在音視頻廣播頻道設(shè)計(jì)時(shí)遵循了PAL-DK制電視廣播技術(shù)規(guī)范，這意味著系統(tǒng)可以在保障音視頻質(zhì)量的前提下，傳送多達(dá)100個(gè)頻道的音視頻。這擺脫了目前視頻傳輸依賴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)象和由于網(wǎng)絡(luò)傳送容量的有限導(dǎo)致視頻質(zhì)量下降的問(wèn)題，以及現(xiàn)有校園廣播以音頻為主的環(huán)境限制。

在“三網(wǎng)融合校園數(shù)字化系統(tǒng)”環(huán)境下，學(xué)校的音頻和視頻通過(guò)調(diào)制器將音頻源和視頻源調(diào)制成頻道的方式后進(jìn)行傳輸。因此，學(xué)?？勺杂傻卦鰷p和選擇所需要的音視頻設(shè)備。同時(shí)，學(xué)校可以自由地進(jìn)行多元化廣播（音視頻的多頻道同時(shí)播放）。此外，通過(guò)中央控制軟件可支持任意音視頻的全校播放、任意一個(gè)或多個(gè)終端的播放、多個(gè)終端同時(shí)播放不同信息等靈活性應(yīng)用。

整套系統(tǒng)及其功能的電腦操作管理

“三網(wǎng)融合校園數(shù)字化系統(tǒng)”的各項(xiàng)功能都通過(guò)自行開(kāi)發(fā)的中央控制軟件界面進(jìn)行操作使用。裝有中央控制軟件的電腦與中央控制器相連。

中央控制器是一款基于Linux系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的“三網(wǎng)融合校園數(shù)字化系統(tǒng)”的核心設(shè)備。在系統(tǒng)連接中，它位于校園廣播和通信系統(tǒng)（Head-End）與各終端之間，是各種信號(hào)的發(fā)送設(shè)備。中央控制器可識(shí)別每個(gè)與自身連接的終端管理器及每臺(tái)音頻控制矩陣的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，將接收到的音視頻信號(hào)按照命令傳輸?shù)饺我饨K端節(jié)點(diǎn)（終端管理器及音頻控制矩陣的節(jié)點(diǎn)）。

中央控制軟件是系統(tǒng)的命令設(shè)定發(fā)送點(diǎn)。在軟件界面中，既可選取系統(tǒng)中運(yùn)行的任意音視頻源，也可以選擇音視頻的任意接收點(diǎn)。利用中央控制器與每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的信號(hào)雙向傳輸，使用者在軟件界面中可以查看各終端節(jié)點(diǎn)的連接狀態(tài)，并對(duì)任意終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行命名等操作。此外，軟件上還帶有預(yù)約廣播功能，對(duì)發(fā)出的命令進(jìn)行時(shí)間及終端節(jié)點(diǎn)的設(shè)定，使其在指定時(shí)間對(duì)指定終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令。

（作者單位：中國(guó)教學(xué)儀器設(shè)備有限公司）