校园音视频广播标准系统.docx
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校园音视频广播标准系统
校园音视频广播系统
校园信息化建设的全新解决方案
中国教学仪器设备有限公司
一、学校系统环境现状及所面临的新挑战
1.学校现状
随着现代信息化技术的快速发展及由此产生的数字化、网络统合、终端设备及这些相关的各种应用影响着社会的各层各面。
在学校教育领域中也越来越多地使用起各种多媒体系统及应用且教案教材等软件建设也走向了多媒体化的方向。
在教育教学活动中所使用的信息，除了铃声从简单的电铃改换为具有提前设定、自动播放功能的音乐形式外，视频及音频应用形式也已然丰富许多。
视频有：
有线电视、DVD、VOD点播视频及电脑视频文件（avi、mp4、rm等）等形式；音频上有：
FM调频广播、卡座、CD、麦克及电脑音频文件（mp3、wmv等）等形式。
此外播放形式上也出现了分组播放、点对点播放等智能化的播放需求。
在校园信息化及应用系统建设上也从最为原始的机械式音频广播系统发展为：
有线电视系统、广播及打铃系统及由此扩展的点对点播放系统、校园网络系统、安防监控系统、电话系统、录播系统、VOD点播系统、校长评估系统等。
不仅如此，为了满足视频的分组和点对点的播放需求，各种规格的矩阵产品也逐渐开始登场。
此外学校各项教学工作的管理都将通过数字化校园的建设，逐步提升为网络化管理，如学校行政办公管理、学籍管理、成绩管理及分析等等。
2.学校系统面临的新挑战
学校的这些多媒体环境的建设虽然通过各种系统、应用及信息的引进变得丰富多彩，但不难发现这些多媒体的实现方式在不知不觉中集中在校园的计算机网络上。
这种转变引发了计算机网络使用量的暴增，也给学校带来了诸如：
传送音视频时的数据量暴增和由此促发的网络超负荷问题；
“计算机网络统和”口号下各系统分散搭建引起的多套系统多个操作平台的运行环境混乱问题和各系统单独布线及线缆网庞大且复杂的问题；
新旧系统之间的统和与并存问题等。
1）网络带宽超负荷问题
∙IP广播系统的引入将把传统广播的音频线传输转变为网络上的传输；
∙视频系统的传输也选择了计算机网络传输方式（点播录播系统、视频矩阵）；
∙为保存数据需要增设大容量的系统服务器（FTP、录播服务器等）；
∙网络信息点的增加需要增设交换机等网络设备和扩展布线；
∙线缆增加产生的中长期维保费用的增加；
∙网络带宽的超负荷引起的整体网络升级及由此产生的资金投入。
2）“计算机网络统和”口号下各系统分散搭建所引起的问题
∙学校各种系统虽说是在IP统和方式下建设的，但其实质上都是分散着的。
-铃声及点对点系统（音频，IP广播）
-视频广播系统
-校园网建设
-数字化校园建设系统
-录播系统
-视频会议系统
-安防监控系统
-校长评估系统
∙系统的分散性建设加剧了校园线缆网的复杂性。
∙网络安全受到影响。
3）新旧系统之间的统和与并存问题
∙引入IP广播设备需要将全面地更替学校现有设备；
∙各系统高度集中在网络上使用将引起线路及网络设备的全面更替；
∙校园音视频及教室多媒体的分离建设带来的系统间整合性及重复性建设等问题。
对于引起系统的复杂性，设备的重复性投资，投资过大及增加长期管理及维保费用等一系列问题的建设方式，我们是否需要重新考虑及定位校园信息化系统建设的合理性和适用性？
二、三网融合校园数字化系统介绍
1.系统研发方向
1.解决网络超负荷等问题出发，给学校各项系统提供稳定的运行环境
∙根本性解决网络负担的原因，大幅提升网络及整个系统的效率性及稳定性；
∙防止由过度压缩引起的画质下降、延迟、不同步等降低播放质量的现象；
∙使校务管理等须用双向数据传输的系统更加稳定地使用网络。
2.统合各项系统及简化系统建设
∙单一线缆网简化系统及线缆结构；
∙把分散着的系统整合在统合的系统环境下便于使用和管理；
∙降低故障率，故障时能够快速方便地采取措施。
3.符合学校中长期需求及发展方向
∙根据学校实际运行情况量身订做地专用系统；
∙引进后一次性满足学校日后的中长期运营及发展需求；
∙降低总投资及后期维保费用。
2.系统主要特征及效果
三网融合校园数字化系统统合了校园音视频广播网和计算机网络，用一根线缆传输所有信号。
同时为其他各种应用系统提供可运行的平台。
1）“115”理念——统合学校主要系统
∙“1”：
一根同轴电缆
∙“1”：
一个系统平台
∙“5”：
校园五大系统
-有线电视系统
-音频广播及打铃系统（FM、音乐、通知等）
-校园网络系统
-校园公共广播系统（自制AV栏目、现场直播等）
-VoIP电话系统（IP电话）
2）用单一线缆统合传送计算机网络信号和视频、音频信号
∙把学校线缆网中占用量最大且最为主要的各系统中心到教室端的部分统合为单一线缆，由此降低工程规模及费用；
∙线缆网的缩减及系统的简化减少故障发生率降低管理及维保费用；
∙外露线缆的最小化由此改善及美化校内环境；
∙日后发生增设、教室用途变更等环境变化时的布线最小化。
3）通过中央控制软件操作全校所有音视频和管理学校系统环境
∙仅通过一个软件统合运行校内所有音视频广播；
∙具备音视频的各种智能化播放功能；
∙通过链路诊断功能方便迅速地确认各线路和终端设备/节点的连接状态。
4）根本上解决视频、音频等广播及多媒体带来的网络超负荷问题
∙超负荷现象产生的主要原因是将原视频及音频信号转换成数字格式（多媒体化）并全部基于网络传输所引起的；
∙将所有广播级多媒体数据用广播信号传输由此根源性地解决网络超负荷问题；
∙VOD、FTP、IP-TV等现有方式通常在同时传送量超过一定数量以上或同时在线使用的用户稍多时，便会出现服务器容量或网络带宽等原因引起的障碍现象，但在三网融合系统环境下就不会发生此类问题（1台用户端PC连接于视频传输频率段，解决问题同时可实现全校、分组及点对点等播放功能）；
∙根本性解决网络带宽问题，大幅度提升整体网络系统的效率性及稳定性；
∙数字化校园建设等须用双向数据传输网的系统更加快速、稳定、可靠。
5）庞大的视频、音频的传输容量
∙视频基准可同时传送约100个无压缩完整视频（频道模式；PAL-D/K制式）；
∙模拟和数字广播设备都可以使用。
分类
说明
视频
TV、DVD等视频播放设备外，在电脑中能够观看的所有多媒体数字文件（VOD、rm、avi、mp4等）
音频
FM调频广播、CD、卡座、麦克等音频设备外，在电脑中能够播放的所有多媒体数字文件（MP3、WMV等）
6）系统自带丰富的教室端集成功能提高投资效益
安装于每间教室的终端管理器（TCA-5000G）具有强大的多媒体集成功能，它所配备的多种输入输出端口可与教室多媒体设备连接实现班级个性化教学同时，有效避免教室端多媒体建设与校园信息化建设之间的重复性投资，有效提高投资效益。
三网融合系统环境下，教室端多媒体和校园广播可共用一组扬声器从而减少教室内的扬声器数量。
不仅如此，终端管理器有内置的功放，因此教室的多媒体设备中可直接减少功放和红外无线扩音系统（约5,000元/教室）。
设备
数量（1间教室）
金额（元）
备注
教师笔记本
1
电子白板
1
近距离投影机
1
视频展示台
1
多媒体讲台
1
2,500
选择
多媒体集中控制系统
1
700
选择
分线盒
1
减少
功放
1
800-1,000
减少
红外无线扩音系统
1
3,000-4,000
减少
多媒体音箱
2-4
1,000-2,000
统合
三、投资效益性
1.初期建设投资比较
单位:
万元
三网融合
※制作基准
a）拟定规模：
30个教室、约1,000名学生的规模
b）搭建的系统：
打铃系统/IP广播系统（音频点对点系统）/视频矩阵（32ⅹ32）/现场直播系统/统合运行系统/校园网建设/综合布线/音视频源设备
c）上述项目的建设与普通方式相比，用三网融合系统搭建时能够节省约40%的初期建设投资费用。
2.三网融合校园数字化系统的价值
三网融合
普通方式
三网融合系统平台
55万元
打铃系统
3万元
点对点/IP广播（音频）
15~20万元
视频矩阵
30~50万元
上行广播（现场直播）
10万元
统合运行
5万元
安装调试费用
5万元
安装调试费用
10万元
合计
60万元
合计
80~100万元
※此项费用为把三网融合系统的功能通过普通系统实现时搭建系统所需要的费用。
※系统价格比较
系统
安装调试
单位:
万元
3.预计降低的其它费用
分类
金额
降低综合布线的施工费用
约5万元，原施工费的约50%
减少网络设备及服务器
约30万元
增加可用的网络资源
约30万元
降低教室端多媒体集成
约15万元
节省长期维保费用
约现线路维保费用的50%
降低人员费用（专业运行人员最少化）
1.5名*5年
四、公司及推进思路探讨
1.中国教学仪器设备有限公司
公司作为教育部直属龙头企业，以经营教学科研仪器设备为主体，以联合开发研制教学设备和软件为基础，为我国教育事业的发展提供了有力的支持。
公司坚持以优质的产品、优惠的价格和优良的服务，与全国数以万计的各级各类学校建立了良好的合作关系，赢得了广大用户的称赞和信任。
公司源于教育、服务教育，“为教育提供最好的服务”是我们奉行的一贯宗旨。
在国家中长期教育改革发展规划纲要的指导下，为认真贯彻实施教育信息化发展十二五规划，公司将为普教、职教提供全新理念下的校园信息化、数字化系统解决方案，愿在此基础上与各级行业主管部门及专家学者们一道共同努力，加快推进教育信息化进程。
2.推进思路探讨
以专家、行业协会的认定为基础，在主管部门的指导下做好普及推广，对此，做出以下实施方案：
∙与各级行业主管部门、学校、合作伙伴（联盟），分析现有系统现状及未来需求；
∙积极向行业主管部门申请探讨校园信息化、数字化系统的标准化的可行性，积极参与教育装备、行业标准化系统研究，积极承担相关相应责任及义务；
∙公司积极参与校园标准化项目的推广，并为其提供融资租赁服务；
五、与其它系统的比较及常见问题解答
1.与现行系统方式的比较
类别
普通方式
三网融合系统方式
分区控制
需增加软件及设备
教室区域仅能固定式分区
每台只能覆盖8~10个分区
系统自带
教室区域不受限制（自由分区）
教室以外分16个区域/台（走廊、操场等）
分组播放
按已设定的方式分组播放/不易变更
任意选择一个或多个终端进行播放
铃声及预约广播
需增加软件及设备
每次变更需要编程并写入设备之中
播放对象选择受限
系统自带
仅在软件界面中设置、变更及删除
任意设置播放对象及时间
多频道同时播放
仅限音频播放3—5路
音视频基准同时播放100个频道
任意教室现场直播
无法实现
装有终端管理器的任意教室
统和运行软件
无法实现
仅在一个软件中运行所有校园音视频并通过此软件对学校系统环境进行管理
音频广播优先顺序
不具备
4阶段优先顺序级及切断插入功能
有线电视
无法自由控制
可实现特定栏目的分组、点对点等控制
音视频监听监控
限于监听音频输出情况
无法监控监听音视频接收端的播放情况
监控监听音频视频
监控监听中心输出及终端播放状况
链路诊断功能
无法实现
系统自带
教室扬声器
广播和教室多媒体需要独立配备
可以共享一组
增加音视频源
需增加多种设备、受较多限制、
需要线路施工
增减不受限
不需要线路施工
教室用途变更
涉及各信息点的线路施工
需调整各功能性设备设实è操作繁琐
仅在软件设置界面中进行变更
教室入户线缆
4根（信息点：
网络*2、电视*1、扬声器*1）
1根（信息点：
网络*5、电视*1、扬声器*2、复合视频*1、分量色差高清视频*1）
教室网络信息点
2/间
5/间
2.与点对点/IP广播（音频）系统的比较
类别
三网融合
IP网络广播
1.区域划分
∙教室:
每间教室为单位（终端设备为基准）
∙其它:
走廊、操场等根据学校需求划分
∙设备:
教室（终端管理器）、其它区域（中心机房的音频控制矩阵-16分区/台）、常用扬声器及其线缆
∙教室:
每间教室为单位（终端设备为基准）
∙其它:
每一个分区都需要专用网络适配器和功放。
不使用适配器时扬声器需要替换成网络广播专用扬声器，且每个扬声器点都需要重新铺设网络线缆。
2.广播类别
∙视频广播
∙音频广播
∙数字文件（电脑中可播放的所有文件格式）
∙无法实现视频（日后增加视频广播时需要另增设）
∙音频广播（只支持数字格式。
CD、卡座等音源需要采集转换成MP3等数字格式后方能播放）
3.周边设备兼容性
∙前端-终端系统核心产品外，其他都可与常用标准设备统合及兼容
∙前端-终端核心产品外，仍需有很多功能性广播设备，因此需要替换的产品会增加
4.上行广播
∙在安装终端的所有教师之间直播传送视频及音频广播
∙无法实现双向通信
∙无法传送视频
5.连接视频会议系统
∙可实现
∙无
6.链路诊断功能
∙可监控线路及设备运行状态
∙发生故障时可快速把我故障位置及类型
∙无
7.布线方式
∙1根同轴电缆统合视频、音频及网络，线路简单且便于管理
∙音频专用，另铺设的网络线路增加布线工程量
∙日后增加视频时需另增加系统及线路工程
8.网络的负担
∙利用广播频道用RF射频信号传送，音视频广播设备、播放媒体数量及收看终端数量多少都不会影响网络。
∙广播信号用RF信号传送根源性解决了网络负担原因，大大提高网络稳定性及效率性。
∙增加网络带宽使用量
∙信息点增加所带来的网络设备数量的增加
∙日后扩展视频功能时给网络带来严重性负荷，深化网络不稳定性，加大增设整体网络等负担。
∙网络使用量较高时广播质量会被受影响。
类别
三网融合
IP网络广播
9.投资效率性
∙可与原设备兼容，设备替换数量少。
∙大大减少线路施工费用。
∙教室端集成功能，防止功放、扬声器等多媒体设备的重复性投入。
∙增加设备替换的数量。
∙广播用网络线路的建设、管线等线路工程大幅增加。
∙教室端仍然教室多媒体与广播设备间分离建设。
10.其它附加效果
∙原有广播及数字格式的所有视频及音频
∙点对点的广播和铃声，及其它学校运行中所需的所有广播功能的操作都统合在一个软件上进行
∙增设、补修等情况时大大降低线路工程负担
∙节省管理、运行及维保费用
∙设备、线路的集中化减少线路的外部露出，美化校园建筑环境
∙视频使用量与日俱增，将面临另行搭建视频系统的负担
∙建设广播点对点系统后，增建其他系统时线路铺设都会分散搭建
∙线缆结构的更加复杂化
3.常见问题解答（技术标准相关）
三网融合校园数字化系统为了给国内用户提供更为平稳的使用环境，技术上采用了中国国内及国际通用的技术标准，在环境搭建上也使用了国产的周边设备。
1）音视频传输技术标准
∙三网融合校园数字化系统在音视频传输制式上采用了中国国内使用的PAL-D/K制式。
∙PAL（PhaseAlternationLine）制采用逐行倒相正交平衡调幅的技术方法，优点是对相位偏差不敏感，并在传输中受多径接收而出现重影彩色的影响较小。
世界各国所采用的PAL制再细分目有：
A、B、C、D、E、F、G、H、I、K、K1、L、M、N等，共计13种，我国内地采用的是PAL-D/K制。
2）周边设备
∙三网融合校园数字化系统除中央控制器（DT-5000G）、终端管理器（TCA-5000G）及音频控制矩阵（SC-1000）三个系统核心产品外，其他所有广播及网络的周边设备均可采用通用的国产设备。
3）线材
∙所有电缆为国产通用的75Ω-5/7/9同轴电缆和常用音频线和话筒线。
4）网络标准
∙RFCStandards
RFC791,950,919,922:
IP
RFC792:
ICMP
RFC1112:
IGMP
RFC768:
UDP
RFC793:
TCP
RFC854,855:
Telnet
RFC959:
FTP
RFC1157,1441:
SNMPv1/v2
RFC1213:
MIB-II
RFC1305:
NTPv3
RFC1350:
TFTP
RFC1643:
Ether-MIB
RFC826:
ARP
RFC903:
RARP
RFC1042:
IP-IEEE802
RFC2131:
DHCP
RFC2074:
RMON-MIB
RFC1349:
TOS
∙IEEEStandard
IEEE802.1D:
Bridgestandard（STP）1998edition
IEEE802.1p:
PriorityandClassofServicestandard
IEEE802.1w:
RapidSTPreconfiguration
IEEE802.1Q:
VLANstandard
IEEE802.3u:
FastEthernetstandard
IEEE802.3z:
GigabitEthernetstandard
IEEE802.3ab:
GigabitUTPstandard
IEEE802.3x:
Flowcontrolstandard
IEEE802.3ad:
Porttrunking（TBD）
4.成功应用案例
校园信息化系统的统合应用及统一管理
花家地实验小学方舟校区
花家地实验小学方舟苑校区是一所新建的校区，从2011年9月份开始投入使用。
新校区在信息化建设及多媒体系统建设中使用了先进的技术产品及系统，当然，作为学校信息化管理者最为关注的仍是这些系统及设备的稳定运行及方便管理以及它在教育教学中实际使用情况。
“三网融合校园数字化系统”在校园信息化建设当中是个新名词，而作为这个新型系统的使用及管理人员，这一个学期的使用中真正体会到了系统在各项功能及其操作方式上真正为学校和其使用者考虑的人性化的一面。
“三网融合校园数字化系统”具有强大功能和方便可操作性，也切实的为学校营造了一个温馨和谐的学习生活环境。
下面与大家分享一下“三网融合校园数字化系统”的具体实践应用。
首先，“三网融合校园数字化系统”拥有高度的集成性，这反映在系统本身自带的各种功能上，也反映在教室终端管理器的中控集成上。
在数字化校园及校园信息化建设中数字化音视频广播也是一个大项。
数字化音视频要求学校铃声的智能化、校园的分区控制及多元化广播等功能。
通常为了实现这些功能都会有各自专门的设备和控制模式。
这样的建设模式无形中加大了管理员的工作量，同时当学校有特殊需求的时候，如有录课时铃声的调整等，不仅工作繁琐且灵活性的很低。
但是，“三网融合校园数字化系统”本身自带了非常人性化的数字化校园广播功能，且各种功能的设置、操作及使用都仅在一个软件界面中完成，大大减轻了管理工作的同时加强了灵活性，可根据学校运营及教学需求任意且简便地使用，完全克服了之前存在的这些问题。
在校园音视频广播的使用上，在软件的一个操作界面中操作完成任何音频甚至视频的全校播放、分组播放及点对点播放，且同时可以播放多个节目源。
在这里需要强调的是，在分组或点对点上操作时仅需在列表中选择播放对象，无需任何的重新编组等作业，这对校园音视频的播放带来了很大的灵活性，因此我校在利用多种音视频资源打造校园氛围过程中也可以应对自如。
也可以很轻松的应付每学期各种分年级的听力考试。
在铃声上此系统自带了铃声的定时定点播放功能，无需另配打铃器设备。
三网融合校园数字化系统自带的铃声及预约广播功能的设置及操作仍是在同一个软件的此项功能界面上操作完成。
在设置上，系统充分考虑到了学校各种使用环境的变化，在播放地点及时间的设置、修改、删除上细致到每个终端节点给管理员给予了充分的能动性与可操作性，同时在音频文件的选择上，与常见打铃器设备相比，所设置的定时预约播放的音频文件是存储在本地电脑中或在局域网中其他能访问到的电脑上，增强音频文件选择性更丰富，不需要强制的格式转换。
在这里值得一提的是，学校利用每天课间十分钟来播放一些儿童读物，欲在无形中营造良好的学习氛围，和安抚少儿的烦躁情绪。
这项工作具体实施乍看下是很大的工作量，但是在三网融合校园数字化系统环境下却是仅在中控电脑上即可简便完成。
三网融合校园数字化系统另一大优点是系统自带了高画质无延迟的现场直播功能。
它的实现原理是，将直播地点做为一路视频源，以频道播放的方式播放到班级。
学校可以将一些集体活动，演讲比赛、文艺表演等活动，通过现场直播功能将音频和视频直播到班级。
根据直播地点的位置，可分为指定点现场直播和任意教室现场直播。
顾名思义，指定点现场直播指非教室区域的指定点即我校环境来说是风雨操场和舞蹈教室；任意教室现场直播指任意安装终端管理器的教室。
在这些地方，都可以将现场的音频和视频直播到班级。
学校不仅在风雨操场具有直播点，舞蹈教室和所有班级都可以将现场的画面直播到任意教室。
提到现场直播，目前与我校一样教室不配备电视机仅配投影机的学校来说在不另配中心播放设备的环境下进行现场直播，需要在每个欲播放的班级进行搜台调整。
难能可贵的是，三网融合校园数字化系统不仅自带此项功能外，在实现现场直播中其播放模式与校园音视频一般仅在软件界面中进行操作，且同样实现了现场直播的全校、分组、点对点及多元化的播放功能。
三网融合校园数字化系统的另一大优势是系统自带的链路诊断功能。
作为一所新建校所有细节都需要时间来步入正轨，进行稳定。
在这个过程中各班级及教务职能部门上报的各种异常现象的解决也是管理员较为头痛的情况。
但是利用系统的链路诊断功能后可以立即锁定问题范围，也可以提前做到防范。
对于教室端的中控集成能力来说，放置于每个教室的终端管理器本身具有很丰富的输入输出端口：
有1个千兆口和4个百兆口网络接口，2对音频输出端子，2组视频输出接口（复合端口、分量色差端口），1组音频RCA输出接口，1组RCA音视频输入接口，1个话筒输入接口。
它可以独立地与多媒体设备连接也可以与教室中控面板连接使用。
其次，“三网融合校园数字化系统”具有强大的人性化的环境适应能力。
虽然校园信息化建设是大同小异，但学校的信息化环境是根据不同教育教学运营模式不断变化的，不仅是老校有着新旧应用系统的更替及兼容问题，新建校也在实际运营过程中存在使用方式及应用上的应变能力上的需求。
通常校园广播除了用于打铃或麦克通知的室内控制室外，都会为操场另搭建一个分控广播室方便不同教务组人员使用。
这不仅使校园广播室内外隔离，操作人员和管理人员也需要两边跑，在实际使用中会导致一些不大不小的麻烦。
但是，“三网融合校园数字化系统”可有效合并两端，不仅在初期设计时直接统合，在两端分离的固定环境下也可以进行有效合并。
我校就是两端合并的案例之一。
自从把分控广播室与“三网融合校园数字化系统”相融合后，每天出操时，不需要到分
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