摘 要：多校區(qū)辦學模式提升了高校的競爭力，但同時也帶來資源共享問題。本文以中山大學為例，介紹了如何利用校園網(wǎng)資源和流媒體技術構建基于MEPG-2的高清教學節(jié)目直播系統(tǒng)，使多個在地理位置上互不相連的校區(qū)成為一個虛擬校園，提高學校各類優(yōu)質(zhì)資源的共享度。

關鍵詞：節(jié)目直播系統(tǒng) 流媒體技術 多校區(qū)辦學 資源共享

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：B 文章編號：1673-8454（2008）15-0075-02

近年來，隨著高等教育的快速發(fā)展，很多高校都在進行著一校多區(qū)的辦學實踐。多校區(qū)辦學模式開拓了新的教育發(fā)展空間，彌補了教育資源的不足，增加了高校的競爭優(yōu)勢，緩解了我國高等教育從精英教育階段走向大眾化教育階段的一些矛盾，但與此同時也帶來一些諸如如何平等地共享學校資源的問題，如優(yōu)質(zhì)師資共享、校園文化共享、學術研究共享、行政會議共享等等。因此，探討如何利用校園網(wǎng)絡資源和流媒體傳輸技術，構建高校教學節(jié)目直播系統(tǒng)對于解決校區(qū)間資源共享問題具有現(xiàn)實意義。

教學節(jié)目直播系統(tǒng)涉及視音頻壓縮技術、傳輸技術和實際應用需求等多個方面的問題。

一、流媒體技術

數(shù)字視頻和聲音傳輸所涉及的一個重要概念就是“流媒體”。所謂流媒體是指視頻、聲音和數(shù)據(jù)從源端同時向目的地傳輸，它可以作為連續(xù)實時流在目的地被接收。流媒體的一個重要特征是對時間的敏感性，這對于實時性要求高的應用是必需的。流媒體的實現(xiàn)主要取決于網(wǎng)絡帶寬和壓縮算法的提高。

1．常見的視頻編解碼標準和實現(xiàn)技術

目前已發(fā)展和正在發(fā)展的數(shù)字視頻和音頻壓縮技術有很多種，不同的壓縮技術有不同的側重點，適應不同的應用。常見的視音頻編碼標準有VCEG（Video Code Expert Group，國際電信聯(lián)合會ITU下的視頻編碼專家組）制定的主要應用于實時視頻通信領域的H.261、H.263、H.264，以及由ISO/IEC針對運動圖像而設計的MPEG系列標準MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21。MPEG系列主要應用于視頻存儲、廣播電視、因特網(wǎng)或無線網(wǎng)上的流媒體等。其中MPEG-1用于傳輸1.5Mbps數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲媒體運動圖像及其伴音的編碼；MPEG-2主要針對高清晰度電視(HDTV)的需要，傳輸速率為10Mbps，與 MPEG-1兼容，適用于高要求的廣播和娛樂應用程序；MPEG-4標準是超低碼率運動圖像和語言的壓縮標準，用于速率低于64Mbps 的實時圖像傳輸。此外還有Real Networks公司的Real Media、微軟公司的Windows Media以及蘋果公司的QuickTime等互不兼容的視音頻格式。

就目前而言，基于校園網(wǎng)的節(jié)目實時傳送，MEPG-2編解碼技術是不錯的選擇。它可以在網(wǎng)絡帶寬足夠的情況下提供廣播電視級圖像質(zhì)量乃至高清晰度電視的圖像質(zhì)量，而且符合MPEG-2標準的視頻壓縮編碼器已形成商品化產(chǎn)品，產(chǎn)品成熟，兼容性好。

2．流媒體的網(wǎng)絡傳輸方式

流媒體的傳輸技術主要有三種：單播（Unicast）、組播 （Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ，也叫多播）和廣播（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）。單播的特點是流媒體的源和目的地是一一對應的，即流媒體從一個源發(fā)送出去后只能到達一個目的地。單播一般用于廣域網(wǎng)的流媒體傳輸。組播是一種基于“組”的廣播，其源和目的地是建立在同一組內(nèi)的一對多的關系，即流媒體從一個源發(fā)送出去后，任何一個已經(jīng)加入了與源同一個組號的目的地均可以接收到。組播一般只能用于局域網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)段內(nèi)傳播。廣播的源和目的地也是一對多的關系，但這種一對多的關系并不局限于組，也就是說，流媒體從一個源發(fā)送出去后，同一網(wǎng)段上的所有目的地均可以接收到，廣播可以看作組播的一個特例。

由于流媒體的數(shù)據(jù)量往往都很龐大，需要占用很大的網(wǎng)絡帶寬，為減少校園網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸量，高校節(jié)目直播系統(tǒng)應充分利用組播技術。

二、高校節(jié)目直播系統(tǒng)的解決方案

下面以中山大學為例，談談高校教學節(jié)目直播系統(tǒng)的建設。中山大學現(xiàn)有四個校區(qū)，分別是廣州南校區(qū)、廣州北校區(qū)、廣州東校區(qū)以及珠海校區(qū)，校區(qū)之間相隔都比較遠，尤其是珠海校區(qū)，更是跨了不同的城市，因此需要利用校園網(wǎng)絡資源、有線電視網(wǎng)資源和流媒體傳輸技術，建設中山大學綜合節(jié)目直播系統(tǒng)，使在地理位置上不相連的多個校區(qū)變成一個虛擬校園，共享學校各類優(yōu)質(zhì)資源。

1．應用需求

各校區(qū)均能高質(zhì)量直播在本校區(qū)舉辦的重要會議，學術講座、遠程授課、大型文藝活動等到其它校區(qū)。

校本部（南校區(qū)）設有學校自辦的電視臺，每天都有固定的學校新聞和專題節(jié)目播出，需通過直播系統(tǒng)實時把電視臺的節(jié)目直播到其它三個校區(qū)；各校區(qū)也可直播自辦節(jié)目到校本部和其它校區(qū)。

各校區(qū)固定的大型接收場地、校園網(wǎng)用戶和有線電視網(wǎng)用戶均可實時接收直播節(jié)目。

2．已有基礎

四校區(qū)之間已經(jīng)實現(xiàn)IP網(wǎng)萬兆互連，帶寬有充分的保證。

廣州南校區(qū)和珠海校區(qū)已經(jīng)具有可插播自辦節(jié)目的模擬有線電視網(wǎng)，廣州東校區(qū)則有數(shù)字有線電視網(wǎng)，建設一套數(shù)字電視小前端設備，可實現(xiàn)自辦節(jié)目的插播。

3．技術路線

MPEG-2適用于高帶寬的能夠提供高質(zhì)量低延遲的視頻和音頻應用。我校各校區(qū)之間已實現(xiàn)IP網(wǎng)萬兆互連，帶寬有充分的保證，為高質(zhì)量傳輸節(jié)目，采用MPEG1/2算法對運動圖像和聲音進行壓縮，并通過MEPG-2 OVER IP技術實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡上傳輸DVD質(zhì)量的活動圖像。

編碼設備采用性能穩(wěn)定、視音頻質(zhì)量高的嵌入式專用硬件設備；而接收節(jié)目則采用軟硬件兩種方式混合使用，對于固定的大型接收場地以及送入有線電視網(wǎng)的前端信號采用硬件解碼器；對于上網(wǎng)的PC終端，則安裝相應的播放軟件（如VLC Media Player ）來接收。

壓縮后的視音頻數(shù)字信號在校園網(wǎng)以組播方式傳送。

4．系統(tǒng)結構

節(jié)目直播系統(tǒng)結構如圖1所示。每個校區(qū)均能將節(jié)目信號（模擬視音頻信號）通過MPEG-2編碼器處理成基于IP的TS流（數(shù)字信號）并通過校園網(wǎng)實現(xiàn)校區(qū)間的實時傳送，校園網(wǎng)用戶通過專用解碼器或安裝播放軟件接收節(jié)目，而連接到各校區(qū)有線電視網(wǎng)的信號接收處理則略有差別。具體描述如下：

東校區(qū)采用數(shù)字方式，將其他校區(qū)送來的IP TS流通過適配器轉(zhuǎn)換成ASI信號，與本地經(jīng)過編碼壓縮后的ASI信號通過復用器復用成一路碼流，送至QAM調(diào)制器調(diào)制成數(shù)字射頻信號，再通過混合器與市有線電視信號混合后發(fā)射到校區(qū)的數(shù)字有線電視網(wǎng)內(nèi)，這種方式要用數(shù)字電視機頂盒方可接收。

南校區(qū)和珠海校區(qū)采用模擬方式，將其它校區(qū)傳送過來的IP TS流通過解碼器或者IP機頂盒解碼成模擬視音頻信號，再經(jīng)過模擬調(diào)制器調(diào)制成模擬射頻信號，與本地調(diào)制后的模擬射頻信號以及省市有線電視信號一起混入校區(qū)有線電視網(wǎng)內(nèi)，用普通的電視機即可接收。

北校區(qū)目前不能在有線電視網(wǎng)內(nèi)插播自辦節(jié)目，但可以將北校區(qū)的自辦節(jié)目經(jīng)編碼器編碼后通過校園網(wǎng)傳送至其它校區(qū)。

三、結束語

節(jié)目直播系統(tǒng)對高校多校區(qū)辦學模式的資源共享起著重要作用。中山大學的節(jié)目直播系統(tǒng)已應用于日常的跨校區(qū)大型會議、每年的新生軍訓理論培訓、就業(yè)指導、每周的中外文化優(yōu)秀講座、醫(yī)學講座、各類的學術講座、文藝匯演等行政、教學、科研和校園文化方面，使用效果理想。節(jié)目直播系統(tǒng)將在構建虛擬校區(qū)、營造濃厚的學術氣氛、傳承優(yōu)良的校園文化傳統(tǒng)中繼續(xù)扮演重要角色。

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