孟慶華 金明吉

現(xiàn)代教育技術的快速發(fā)展，使教育現(xiàn)場的廣播與網(wǎng)絡通信之間的區(qū)分變得越來越模糊，由此所產(chǎn)生的數(shù)字化、網(wǎng)絡統(tǒng)合、終端設備等的發(fā)展，也擴大了廣播與網(wǎng)絡通信相融合為各種教育教學服務的范圍，促進了教師在教育教學中越來越多地使用與多媒體及廣播、網(wǎng)絡通信相關的系統(tǒng)。部分學校也開始積極普及以音視頻服務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、電子白板、投影儀、實物展臺等）。然而，多套系統(tǒng)、多個操作平臺、系統(tǒng)的多樣化等增加了使用的復雜性，在實際使用中常常出現(xiàn)因“新老系統(tǒng)及設備間的統(tǒng)合”、“使用及運行管理的復雜”等導致的系統(tǒng)被放置不用或減少使用等問題。在學校項目實施中，因特網(wǎng)及本地網(wǎng)絡、音頻線、同軸線（公共廣播及有線電視）、電話線、監(jiān)控線等分開鋪設，各設備和系統(tǒng)單獨運行，無法統(tǒng)一地管理校園區(qū)域內的整個系統(tǒng)。不僅如此，初期建設時的線路鋪設、功能性設備的費用以及設備、線路等的維保費用也增加了不少。

“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)絡和計算機網(wǎng)絡，通過一根傳輸電纜傳輸所有信號，可以實現(xiàn)學校的有線電視系統(tǒng)、鈴聲系統(tǒng)、校園網(wǎng)絡系統(tǒng)、校園音視頻公共廣播系統(tǒng)等的有效整合，為學校的其他應用系統(tǒng)提供可運行的平臺。

單一線纜構成的校園數(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，實現(xiàn)了廣播與計算機網(wǎng)絡環(huán)境（因特網(wǎng)）的共纜傳輸。

學校使用的各種音視頻信號（包括系統(tǒng)外信號源）通過調制器進行信號調制轉換成射頻信號也就是RF信號后，通過信號混合器將信號混合傳輸?shù)街醒肟刂破?。同時，計算機網(wǎng)絡信號通過核心交換機連接到中央控制器，經(jīng)過中央控制器將網(wǎng)絡數(shù)字信號轉換成可以由同軸電纜直接傳送的RF信號。中央控制器將統(tǒng)合的各種音視頻信號和計算機網(wǎng)絡信號用一根同軸電纜向下傳輸?shù)礁鱾€終端管理器，實現(xiàn)校園系統(tǒng)的單一線纜傳輸。

該系統(tǒng)采用了QAM和OFDM兩種調制方式。QAM數(shù)字調制亦指QAM數(shù)字調制器，屬于數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)的前端設備，接收來自編碼器、復用器、視頻服務器等設備的TS流，進行RS編碼、卷積編碼和QAM數(shù)字調制后輸出的射頻信號，可以直接在有線電視網(wǎng)上傳送，同時也可根據(jù)需要選擇中頻輸出。OFDM調制技術是多載波調制的一種，即正交頻分復用技術，其主要技術思想是將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調制到每個子信道上傳輸。 OFDM調制技術的最大優(yōu)點是能夠對抗頻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)在信號傳輸中也打破了常規(guī)。信號傳輸時頻率使用范圍為5~1500MHz，除正常傳輸音視頻的頻率范圍外，另開辟高頻率段傳輸網(wǎng)絡信號，由此有效地隔離了音視頻傳輸及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸。

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

用一根同軸線纜傳輸校園音視頻信號和計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)到各個班級，可以實現(xiàn)學校線纜最簡化，使工程難度、造價大大降低，工期縮短，同時保障數(shù)據(jù)、音視頻傳輸質量，避免音視頻不統(tǒng)一、延遲、畫質不清晰等現(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計時遵循了PAL-DK制電視廣播技術規(guī)范，這意味著系統(tǒng)可以在保障音視頻質量的前提下，傳送多達100個頻道的音視頻。這擺脫了目前視頻傳輸依賴計算機網(wǎng)絡的現(xiàn)象和由于網(wǎng)絡傳送容量的有限導致視頻質量下降的問題，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，學校的音頻和視頻通過調制器將音頻源和視頻源調制成頻道的方式后進行傳輸。因此，學校可自由地增減和選擇所需要的音視頻設備。同時，學?？梢宰杂傻剡M行多元化廣播（音視頻的多頻道同時播放）。此外，通過中央控制軟件可支持任意音視頻的全校播放、任意一個或多個終端的播放、多個終端同時播放不同信息等靈活性應用。

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)”的各項功能都通過自行開發(fā)的中央控制軟件界面進行操作使用。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)平臺開發(fā)的“三網(wǎng)融合校園數(shù)字化系統(tǒng)”的核心設備。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，是各種信號的發(fā)送設備。中央控制器可識別每個與自身連接的終端管理器及每臺音頻控制矩陣的每個節(jié)點。同時，將接收到的音視頻信號按照命令傳輸?shù)饺我饨K端節(jié)點（終端管理器及音頻控制矩陣的節(jié)點）。

中央控制軟件是系統(tǒng)的命令設定發(fā)送點。在軟件界面中，既可選取系統(tǒng)中運行的任意音視頻源，也可以選擇音視頻的任意接收點。利用中央控制器與每個終端節(jié)點的信號雙向傳輸，使用者在軟件界面中可以查看各終端節(jié)點的連接狀態(tài)，并對任意終端節(jié)點進行命名等操作。此外，軟件上還帶有預約廣播功能，對發(fā)出的命令進行時間及終端節(jié)點的設定，使其在指定時間對指定終端節(jié)點發(fā)送命令。

（作者單位：中國教學儀器設備有限公司）