校园数字IP广播系统解决方案

1.1 设计理念

随着教育信息化建设进程越来越深入，数字网络越来越多的进入校园教学、生活和管理的方方面面，传统的模拟校园广播系统在应用模式，配套功能等方面都趋于落后和淘汰，远远不能达到现代校园数字化，网络化建设的需求。

此方案采用当今世界广泛使用的TCP/IP网络技术, 将音频信号以标准IP包形式在局域网和广域网上进行传送，是一套纯数字传输的双向音频扩声系统。彻底解决了传统广播系统存在的音质不佳，维护管理复杂，缺乏互动性等问题。该系统设备使用简单，安装扩展方便，只需将音频终端接入计算机网络即可构成功能强大的数字化广播系统，每个接入点无需单独布线，真正实现计算机网络、数字视频监控、公共广播的多网合一。

IP网络广播系统是完全不同于传统广播系统、调频寻址广播系统和数控广播系统的产品，多方面体现了显著的优越性：

功能方面：可独立控制每个终端播放不同的内容。不仅能够完全实现传统广播系统的功能(如：定时打铃、分区播放、消防报警等)，而且还具备终端自由点播、终端间双向对讲等功能；

传输方面：音频传输距离无限延伸，可运行在跨网关的局域网和Internet网上，支持大范围的重要型应用，从主校区到分校区集中控制广播，从总部到各个分部的同声广播，实现快速、可靠的信息沟通；

音质方面：终端输出音质接近CD级(44.1K, 16bit), 满足对声音质量要求较高的场合，如高考、大学四六级考试听力播放，及教室里的日常外语听力训练，每个发音都可以清晰可辨，不再为含混不清的声音所困扰；

可靠性方面：服务器(Windows操作系统)与IP网络主控机(嵌入式操作系统)提供双重保险，如一方故障，另一方可接管所有终端，确保系统基本功能正常运行。主控机与终端均采用工业级芯片，全天24小时工作，完全不受病毒侵扰。借助于成熟的以太网络硬件，整套系统无需额外的线路维护。

1.2 设计思想

严格按照GJ/T16-92《民用建筑电器设计范》（摘录）作为设计依据，结合贵方的需求，用最佳设计方案体现最高的性能价格比，使系统的功能和指标达到国内同类型系统的先进行列，是我们的总体设计思想。具体体现在以下几个方面：

    (a) 先进性和可扩展性

    (b) 科学性和规范性

    执行的主要规范内容包括：

1． GBJ-89 《民用建筑电缆电视系统工程技术规范》

2． GJ/T16-92《民用建筑电器设计规范》

3． GB 50168-92《电气装置安装工程电缆线路施工验收规范》

4． GB 50254-96《电气装置安装工程底低压电器施工验收规范》

5． JGJ/T16-92《民用建设电气设计规范》

    (c) 安全性和可靠性

     (d)音质优化

在设计IP数字广播系统工程项目的时候，严格遵循对IP数字广播系统工程项目各个场地的具体技术要求，同时参照国家有关声学标准，按照场地的实际情况和使用功能要求，进行IP数字广播系统的设计和设备配置，使系统的设计技术标准规范、设备标准规范、工程标准规范完全符合国家有关条例及规范。

1.3 功能介绍

根据客户需求设计的本校园广播系统，是集公共广播，语音教学，紧急通讯，背景音乐于一体的一套基于以太网系统为平台运行的实现全数字音频无损传输的数字广播系统，在有网络条件的环境下，无需布设专用的音频和控制总线，轻松快速的组建一套先进的数字化广播系统。本系统扩展性强，节省系统安装的施工量，保护了现有建筑物的美观，为以后维护及管理提供了方便。

本系统应用于校园广播时，广播中心对全校进行语音教学、发生紧急情况时能进行应急广播通知，空闲时能播放背景音乐等。真正做到一线多用，简单高效，为方便教学生活，提高学习和工作效率，提供了高科技的数字设备解决方案。

1.4 设计原则

1．先进性

本系统除了达到大型企业对广播系统的要求外，在设计方案时充分考虑了系统的先进性。本系统的音频传送全采用无损的数字编解码，高保真CD音质的信号远距离以太网传输，解决模拟信号传输时易受外部信号源的干扰，产生信号失真及噪声。网络音频终端的硬件采用64位ARM内核高速嵌入式微处理器，自举知识产权的IP　AUDIO音频处理技术确保音频传输的实时性，高保真。同时加上同样自主知识产权的网络音频回音智能消除技术，从而使进行双工对讲时无任何回音。

主控设备采用双主控系统，系统软件＋系统主控机组成。当任何一系统发生故障时，备用的主控系统可以最短的时间内进行系统自动切换。确保不影响广播系统的正常工作。

2．易维护性

系统设备全选用国标产品，硬件设备尽量采用标准的模块化产品，用标准化的网络接口，软件要求使用简单，易用，人机界面友好。

3．易升级和扩展

当系统需增加广播分区的数量，只需对软件进行设置，增加对应的终端设备并接入网络即可，不需要重新工程施工及增加系统设备。

4．低施工强度

由于室内大范围的施工会给现有的建筑物进行不必要的破坏，影响整体建筑的美观。本系统只要在有网络的地方，可以将系统设备轻松接入，不需重新布一根线，动一处建筑施工。

5．系统稳定性

1.5 系统功能

1.涵盖传统广播系统所有功能

包括自动打铃、课间音乐播放、校领导讲话、播送通知和转播电台节目等

2.系统基于IP网络，遵循TCP/IP协议

一线多用，充分利用校园网络资源，避免重复架设线路，有以太网接口的地方就可以接数字广播终端，真正实现广播、计算机网络的多网合一。

3.任意选择寻呼

通过IP网络寻呼话筒或网上的任意一台计算机，能指定全部、局部或单个终端，实现广播寻呼。工作站软件还支持跨越Internet的远程寻呼。

4.自由点播

教师通过遥控器控制分布在每个教室的数字广播终端完成音频服务器中数据库的任意点播。操作简单方便。可彻底“摒弃上外语课带录音机到教室的教学方法”，教师只需要用遥控器选择相应的课程内容，按一下播放即可！无需倒带、换面等繁琐的操作。

5.实时采播

将外接音频（卡座、CD、收音机、话筒等）接入音频服务器实时压缩成高音质数据流，并通过校园网络发送广播数据，安装在不同教室的数字广播终端可实时接收并通过自带音箱进行播放。

6.双向对讲

寻呼话筒与终端之间，终端与终端之间可以实现双向对讲功能。用于日常联络和应急通讯。(注:部分型号终端支持对讲,客户可根据需要自由选择)

7.定时播音

数字广播终端具有独立IP地址，可以单独接收服务器的个性化定时播放节目。教师将需要使用的教材或课件存储在服务器硬盘上，并使用专门软件编制播放计划，系统将按任务计划实现全自动播出。

8.多路分区播音

系统可设定任意多个组播放制定的音频节目，或对任意指定的区域进行广播讲话；服务软件可远程控制每台终端的播放内容（划定区域播放）和音量等。

9.教室音频扩音

数字广播终端提供音频输入功能。在没有广播信号的时候，教学计算机的音频输出可接入语音终端，经扩音播出。终端可以根据语音信号的有无，自动切换功放音箱的电源。

10.紧急消防广播

系统可接入消防报警信号，实现消防联动，并支持邻层报警。终端带强切功能，可控制三线制音控器。

11.音频素材制作

实现数字素材的录制、转换和剪辑。系统服务器可存储数千小时以上的音乐节目。

12.其他辅助功能

节目监听，可设任意终端作为监听器，监听其他终端的节目广播内容；

1.6 传统广播系统存在的问题

l技术落后，兼容性、扩展性不佳

现有校园广播基本都是采用模拟传输，人工管理的工作方式，系统易受环境干扰，多路广播时容易产生串音。无法实现数字格式（MP3）音频文件在终端直接播放，无法与校园网连接，以真正实现音源数字化、播放管理自动化。

        l音质差、功能单一

目前校园广播设备只能用于广播体操、眼保健操、广播通知等少数教学与管理活动，无法满足现代教育的外语听力训练、考试、课间音乐音质要求。

l安装复杂、维护不便、故障率高

由于定压有线广播是严格按照阻抗与功率匹配的原则进行配置，往往因一台变压器或音箱故障而烧坏功放，影响整个广播。

l可管理性差、无法进行远程控制

由于只能以专用播放设备（磁带、唱片、CD机等）和储存了MP3文件的计算机作为音源，需要专人在专门地点管理广播内容，因此无法使用现代技术对广播音源进行有效管理，更无法进行远程播放控制，不利于校园广播系统的灵活应用，造成资源浪费。

l语音教学设备昂贵、使用不便，难以普及

语音教室和多媒体教室，虽然具备很好的教学效果，但是由于其设备昂贵，学校往往只能装备极少的几个教室。教师如果需要使用专用教室还需提前预约，在使用过程中还经常会由于学生或设备原因出现诸多故障影响教学进度，因此多数老师还是选择了使用录音机来完成语音教学。

l操作麻烦、普通教师无法应用于课堂教学

在我国的许多院校里都已经有了各自独立的音频广播系统，但是多数院校仅将此系统运用于英语听力考试。由于其音源为录音带，因此需要有专人按照各年级老师的要求转录编辑，工作效率很低，往往是制作一次节目至少要播上一个礼拜。

1.7 数字IP网络广播系统的优势

l更强的功能

纯数字广播系统，涵盖了传统校园广播系统的所有功能。并实现了音频点播的功能（AOD）。并充分利用了校园网络的资源，可随时随地获取网络上的音频资源。由于每个终端有独立的IP地址，因而可以控制任意一个终端播放不同的节目

l更好的音质

由于采用了网络传输技术，使音频信号无传输干扰及失真。采用了MP3压缩算法占用网络带宽低(8k-128k)又能保证音质保真度，经测试采用44.1khz 16bit采样128kbps速率压缩 通频带(线路输出)  20-16khz ，失真度 ≤ 3%

l更高的可靠性

校园广播系统的不稳定因素主要取决传输线路的质量，不合理的传输线路或造成不稳定甚至烧毁大功率的定压功率放大器。纯数字广播系统由于借助于成熟的以太网络通讯技术，每一个终端设备相当于一台联入校园网络的简易计算机。用户只需要保证网络的畅通，无需增加其它的维护。

l更简单的安装

安装简单。只要教室具备以下三个条件：交流220V插座，标准以太网络接入插座（RJ45）和摆下数字广播终端的位置。

1.8 连接拓扑图