5G+远程智慧教育新未来丨基于MICS全域可视化云解决方案

　　目录

　　1 项目概述4

　　1.1 项目背景4

　　1.2 需求概述 4

　　1.3 建设内容 4

　　2 方案设计 5

　　2.1 技术选型 5

　　2.2 系统设计 7

　　2.2.1 问题解决 7

　　2.2.2 需求分析 7

　　2.2.3 系统设计 8

　　2.2.4 基本描述 9

　　2.2.5 实现功能 9

　　2.2.6 平台特点 12

　　3 产品性能 12

　　3.1 可视化云平台 12

　　3.1.1 产品描述 12

　　3.1.2 产品特性 12

　　3.1.3 规格参数 13

　　3.2 云平台接入网关 14

　　3.2.1 产品描述 14

　　3.2.2 产品特性 14

　　3.2.3 规格参数 14

　　3.3 一体化云节点 16

　　3.3.1 产品描述 16

　　3.3.2 产品特性 16

　　3.3.3 规格参数 16

　　3.4 云中控主机 18

　　3.4.1 产品概述 18

　　3.4.2 性能特点 18

　　3.4.3 应用示意 19

　　3.4.4 产品规格 19

　　3.5 音频云处理器 20

　　3.5.1 产品概述 20

　　3.5.2 性能特点 20

　　3.5.3 应用示意 20

　　3.5.4 规格参数 21

　　项目概述

　　项目背景

　　随着通信技术和信息技术的高速发展，互联网时代的科技革命正不断改变我们的日常生活，各领域的信息化应用也在不断创新和丰富，有效促进了国民经济持续发展和社会文明不断进步。以数字化、网络化、智能化为核心内容的信息化浪潮下的远程教育应用也在不断深入和发展，尤其今年面临新冠疫情，全国大中小学校师生共同开展了一场规模空前的在线远程教育，进一步加快了远程教育的普及。而新一代高带宽、高速率、低延时5G通信技术的应用推广，更为打造沉浸式远程课堂教学奠定了基础。5G+VR成像技术和4K超高清视频可以进一步助力远程教育互动体验的提升，5G的更高速率、高稳定性、高可靠性、以及低延时，使用户可以获得更高的清晰度和更好的流畅度，可以让学生切身体验更具现场感的沉浸式课堂教学，大大提高教学效率。

　　因此，5G通信技术的迅猛发展和革新应用，不仅使得各领域的信息化建设如虎添翼，同时也为我们带来了前所未有的机遇和挑战。如何结合5G通信技术，为现代远程智慧教育解决方案提供更好的创新应用，以实现教育的革命性转型，实现教育现代化，是历史赋予我们的责任。

　　需求概述

　　“教育兴则国家兴，教育强则国家强”，5G+远程智慧教育信息化旨在积极响应习近平总书记的号召，坚定实施科教兴国战略。各地教育部门和相关行业借中国5G技术和应用不断推进的东风，5G+远程智慧教育的推广和应用风生水起。

　　5G+远程智慧教育已经成为5G时代新形势下远程教育的重要应用创新，其不仅可以改变教育形式单一、课堂情景单一、智能化程度低，更可以有效解决当下比较突出的教育资源不平均、优质师资不足的客观现实问题。

　　5G+远程智慧教育应用是利用5G网络高速率，结合VR应用，进行远程4K超高清视频数据的高速传输与多方实时共享，将优质课堂资源进行大范围的有效辐射，可以一点带多点、一校带多校，扩大优质课堂资源的覆盖面，全面提升教育质量。

　　建设内容

　　5G+远程智慧教育信息化项目以MICS全域可视化云平台为核心，建设教育局可视化云调度管理平台;以云平台接入网关为纽带，建设校区远程视频可视化云接入;以一体化云节点为接入，作为教室课堂音视频双向传输和显示。项目建设在每个校区部署一台云平台接入网关+每个教室课堂部署一台一体化云节点。这样的云架构和部署形式可以因地制宜地实现多点、多地和多方的远程视频互动教育，可以有效节省网络IP地址资源，无需高昂的建设投入。

　　基于MICS全域可视化云平台架构技术的5G+远程智慧教育信息化，可以有效打通教育局管辖的近90多所中小学校区和300多个教室课堂，灵活实现一对一、一对多、多对多的多地、多方互动教学，有效集中教学优势资源，让更多的学生分享信息化带来的建设成果。

　　5G+远程智慧教育信息化建设，通过 5G网络+局域网将教育局可视化云调度管理平台、校区主讲教室(教师端)和听课教室(学生端)等多个异地空间场所实现互联互通，将主讲教室的课程内容同时分享给一个或多个校园听课教室，不再受地理因素的束缚，为地处偏远或师资薄弱的学校师生提供同样优质教学的机会。

　　不仅如此，可视化云平台支持实时直播、录播和点播，无论校园内、外，均可以随时分享智慧课堂教学内容。

　　通过5G+远程智慧教育信息化建设，实现校园、课堂的场景化、智能化，为师生提供沉浸式的教学环境和增加教学的互动性，全面提高教学效率和教育质量，进一步促进教育公平。

　　(总体架构示意)

　　方案设计

　　技术选型

　　随着网络信息化技术的不断更新迭代、音视频编解码技术的不断创新，去中心化的全网络分布式音视频互联互通和协作协同的应用需求推动了多地、多方云架构分布式技术应用的探索和研究不断深入。云架构分布式应用不再局限于局域网、VPN专网、或互联网等网络部署形式，不再局限于RTSP、RTMP、或HLS等流媒体传输协议，云架构可以利用各种网络环境支撑企业级用户实现全地域、全领域、全种类的可视化音视频信息接入，应用上集成视频调度、监控录播和视频会议等平台应用服务。

　　上海寰视网络科技有限公司通过这几年技术上的潜心耕耘和不断创新，将MICS系统从传统的局域网走向VPN专网和广域网的技术创新，首创MICS全域可视化云平台架构技术，为企业用户全域互联的指挥/会议可视化音视频调度平台信息化建设奠定了基础。

　　MICS云平台架构技术全面颠覆了市面上其他的传统技术，可以支持实现全地域、全领域、全种类可视化数据信息互联，实现跨域视听信息可视化调度、存储和共享，彻底打破信息孤岛。MICS云平台架构产品为企业级用户构建集信息互联、会议协作、业务监控、指挥调度的可视化信息中心提供全域互联、协同协作解决方案。

　　上海寰视网络科技有限公司推出云平台架构技术之初，就确定了“平台即服务”的应用思路，坚持“应用接地气、产品能落地、技术要创新”的市场服务理念，致力于将“云”智慧技术和应用惠利至各领域，推动智慧业务信息化建设，服务于社会，造福于民。

　　MICS云平台采用高性能的X86服务器架构和高可靠性的Linux操作系统，依托其强大高效的处理能力，除了全域可视化音视频调度以外，还具有监控录播和视频会议等各种应用服务。MICS云平台具有完全的开放性和前瞻性，其特性决定了平台应用的无限可能，可以有效支持企业级用户各类可视化业务应用，其中也包括了智慧远程互动教育信息化应用建设。

　　系统设计

　　问题解决

　　各区经济发展的不均衡，尤其是城乡差别，优质教育资源缺乏、高度集中于几所重点学校，推进远程智慧教育可以有效解决当下比较突出的教育资源不平均、优质师资不足的客观现实问题。

　　传统的远程视频教育技术手段，或采用远程视频会议终端，需要部署专网和MCU设备;或采用PC、平板，基于互联网技术和应用软件。无论哪种方式，要么带宽小、成本高昂、部署困难;要么网络速率慢、软解码能力不强，导致直播视频卡顿，流畅度、清晰度无从保证。

　　正是应用上的技术缺陷，传统远程视频教育的应用体验感得不到充分保证。基于5G通信技术的可视化云平台架构技术，可以充分应用VR和4K/8K等前沿技术，打造用户体验良好的沉浸式课堂教学，赋能教育新的理念。

　　教育局管辖有90多所校区和300多个教室课堂，而网络IP地址是一种有限的资源。如何在IP资源有限的情况下，保证更多的教室课堂加入到远程智慧教育平台，云平台接入网关成为破解问题的有力武器。

　　学校各类培训、教学、多媒体会议室、报告厅等场所，以往采用传统集中式音视频处理系统，彼此间相互独立，迫切需要全域互联的可视化信息技术进行信息化改造打破信息孤岛，实现互联互通和多媒体信息资源共享。

　　远程智慧教育和教学管理一体化，需要统一的管理和维护平台，集中资源管理和方便远程维护，进一步提高信息化系统和设备的使用效率。

　　随着教育体制改革的不断深化和调整，教育管理面临校区点多面广、督导力量薄弱，需要先进的信息化应用技术促进教育管理的现代化。

　　需求分析

　　5G+远程智慧教育信息化需求，将教育局各区、县共计90多所中小学校区、300多个教室课堂构建于同一个调度管理平台，各校区之间或校区内部的教室课堂可以灵活进行一对一、一对多、多对多的远程教学互动，可以将优质、稀缺的教育资源充分共享给偏远落后地区的学校师生。5G+远程智慧教育信息化建设将基于5G+AR/VR、4K/8K等前沿革新技术，在主讲教室打造沉浸式3D立体课堂，与远程听课教室的师生进行教学互动。课堂内容4K超高清、全实时和低延时，完全双向实时视频交互以模拟真实课堂的教学场景，不会因为教师端和学生端之间物理空间的阻隔而影响学习效果和降低教学质量。

　　5G+远程智慧教育信息化建设部署可视化调度管理平台，一方面可以实时了解所有校区、所有教室课堂的教学状况，实时进行远程督导;另外一方面，平台也可以统一安排课堂直播，共享优质的教育资源。

　　不仅如此，平台支持实时直播、录播和导播，无论校园内、外，无论是学生、老师还是学生家长，均可以随时随地分享教学课件内容。平台建设还可以应用于学校其他各种应用场景，例如远程会议、远程培训等，可以有效提高教育系统日常管理效率和政策执行力度。

　　系统设计

　　5G+远程智慧教育信息化拟通过MICS全域可视化云平台来实现多个校区、多个教室课堂间的音视频双向互联互通，实现主讲教室(教师端)和听课教室(学生端)的远程视频教学互动。5G+远程智慧教育信息化以部署可视化云平台作为核心枢纽，提供跨地域视频调度、监控录播的一体化应用服务。因此，从物理空间来说，总体架构包括作为核心管理平台的MICS可视化云平台、作为校区云平台接入纽带的云平台接入网关、以及作为教室课堂音视频双向传输和显示的一体化云节点等设备构成。

　　5G+远程智慧教育可视化云平台和各校区之间通过5G网络实现互联;校区内部的课堂教室通过局域网实现互联，再通过部署的校区云平台接入网关与可视化云平台实现互联，从而实现教室课堂的全域互联。

　　系统设计考虑在教育局建设可视化云平台集中监控场所，一方面对远程智慧教育起到教学督导和集中监控的作用;另外一方面，也可以作为教育成果进行可视化集中展示和业务交流的平台。平台系统设计如下：

　　对于校区的5G+远程智慧教育信息化建设而言，根据每个校区的规模和应用需求不同，需要2间或以上教室课堂(每台云平台接入网关可以支持每个校区有16间教室课堂)加入远程智慧教育云平台。校区系统设计如下：

　　基本描述

　　5G+远程智慧教育可视化云平台，可以采用小间距LED拼接显示，构建2*4(8路4K分辨率)拼接显示墙(可以根据空间场地、规模和应用需求而定)，以单画面、四画面、九画面或十六画面分割形式显示教室课堂实时视频内容，保证足够的视频窗口大小和窗口数量。当有更多的课堂教室使用时，可以采用轮询方式显示更多的实时远程视频教学。监控平台显示的视频内容可以通过客户端电脑、或移动触摸终端进行可视化调度管理，可视化界面可以根据应用场景的特殊需要进行界面定制。

　　加入5G+远程智慧教育可视化云平台的每个校区，通过部署一台云平台接入网关，实现校区与云平台的互联互通。校区的每间教室课堂部署一台4K一体化云节点(根据应用需要，可以再额外增加输入/输出云节点)，通过局域网打通每间教室课堂，再通过云平台接入网关实现与云平台的互联互通，进行双向音视频实时传输，完成多点和多方的音视频交互，实现远程视频互动教育。

　　每个空间场所均部署接入数字音频云处理器和云中控主机，以实现音频的多方通话、以及教室课堂声、光、电的集中控制，真正打造“数字化、网络化、智能化”智慧教育。

　　实现功能

　　多媒体影像漫游

　　云节点处理设备内置多媒体影像漫游系统，构建的可视化云平台可以实现任意信号源的开窗、缩放、漫游、跨屏、叠加，拼接画面无任何撕裂和错开现象，精准同步，有效支撑云平台大屏幕可视化集中监控的应用需求。

　　每台云节点处理设备能解码16路全高清信号，可以有效满足多地、多方、多画面实时共享和视频交互。

　　一体化集中管控

　　可视化统一管控

　　MICS全域可视化云平台可将任何DVI/HDMI/DP/3G-SDI/VGA/BNC/网络视频等市面全部类型信号统统接入平台中，例如4K超高清摄像机、笔记本电脑以及其他多媒体教育设备。通过MICS云平台，可在调度平台同时调取多地、多方、多路教室课堂的视频画面，任意漫游叠加显示。

　　全域互联互通

　　MICS全域可视化云平台架构技术决定了跨校区的全信号资源具备了互联互通性，可视化云架构下的任何教室课堂均可以共享信息资源，多个校区、多个教室课堂之间的信号源可以相互推送，从而构建一个管理集中、功能丰富的视频数据云可视化管理平台，可以全资源管理和调度任意一个校区、任意一个课堂教室的各类音视频信号。

　　多屏联动管理

　　可对分散在不同空间的大屏幕或显示终端进行可视化集中管理。用户无需在特定屏幕前操作，可在任何空间场所通过iPad或PC客户端或其它类型的触控终端, 随时随地操控处在任意区域的大屏幕, 任意调取信号进行漫游显示。更可同时调取多个大屏幕显示不同场景，实现多屏联动。该功能适用于多个区教育局平台监控下的多屏联动。

　　多屏显示镜像

　　可将监控大厅的大屏幕100%镜像到位于其它监控平台的大屏幕上，任何监控大屏幕内容与操作变化都将完全同步地呈现在镜像屏幕上。这使得领导/指挥人员可以在特殊情况下无需亲临监控现场，就能实时了解实时调度过程，出现任何紧急情况时可以第一时间作出快速响应。

　　环境量统一管理

　　不仅实现可视化音视频调度管理，云平台中输入/输出云节点具有中控功能，支持整个音视频系统的可视化集中控制管理。可完成多路音视频源的网络漫游与任意播放切换，并可对音响扩声系统、智能照明系统和环境动力设施等周边外设进行统一控制，实现全面的网络化云管理。云架构部署使多系统融合管理的实施更加便捷，更可大量减少集中控制设备的使用，化繁为简，系统控制更灵活。

　　可视化调度管理

　　全网资源调度管理

　　可视化控制系统最大的优点就是可视化操作，通过触控终端可以全面预览信号源、显示屏以及其它所有AV系统设备，可视化信号源一键“指点”，手势拖拽、开窗、缩放和漫游，纵览全局、一览无遗，大大提高操作的执行效率。

　　声光电一体化控制

　　可以通过触摸平板或触摸一体机的可视化控制界面实现对大屏幕显示设备、音频处理设备、会议摄像机以及周边其它的声、光、电设备的触控操作。操作人员可以通过可视化直观的界面迅速进入指定的功能区域，快速便捷的进行所需要的可视化操作。

　　多种应用场景调用

　　可视化操作界面可以个性化定制化设计，进行各种预案配置和调用，支持针对所信号源、显示设备、音频设备以及周边设备的不同应用配置不同的场景模式，进行一键式预案操作，大大提高操作的执行效率。

　　平台特点

　　可扩展性

　　采用云平台架构技术，无论是需要增加校区或增加教室课堂，还是需要增加多媒体信号接入，仅需要增加相应的云平台接入网关和云节点处理设备，系统结构无需更多的调整，支持无限扩容。

　　高可靠性

　　云平台采用X86架构、Linux操作系统;云平台接入网关设备为嵌入式Linux系统;云节点设备自带DSP处理。分布式处理系统的固有特性，决定了平台设计的可靠性。

　　即使某个教室课堂的云节点设备甚至某个校区的接入网关出现故障，也不会影响其他教室课堂云节点设备或校区接入网关设备的正常运行。

　　支持云平台集群部署、全链路冗余热备份，以及数据多重加密机制，全方位保障了平台运行的可靠性和数据传输的安全性。

　　产品性能

　　可视化云平台

　　产品描述

　　NB7-CLOUD可视化云平台是MICS云私有化部署的基础设备，通过集群部署一体化可视化云平台可快速构建规模任意的云平台，提供包括跨地域调度、监控录播和视频会议在内的一体化应用服务。可视化云平台可实现在网全部设备管理、联动、共享，支持多级权限管理。云平台架构支持自动负载均衡与冗余备份，可弹性扩展系统，满足不同规模及安全需要。

　　产品特性

　　X86服务器架构，Linux操作系统，稳定可靠

　　支持跨网分布式系统管理、视频互通、大屏交互、存储录播、视频会议等服务

　　支持本地系统控制调度，支持大屏联动、信号源调取、用户权限、预案管理等

　　支持集群部署，快速组建云服务

　　支持BS/CS架构，支持Windows/Linux/麒麟等各种OS

　　云平台架构，支持自动负载平衡、热备份，可弹性扩展系统

　　支持局域网、VPN专网和互联网等任何各种网络环境

　　规格参数

　　云平台接入网关

　　产品描述

　　NB3-MRT可视化云平台接入网关用于中小规模分布式系统管理调度，以及跨地域小规模音视频直接组网互联，支持私有化部署或上海寰视公司提供MICS云服务，可实现设备管理、大屏联动、信号管理、用户权限、预案管理等应用功能。设备采用全嵌入式硬件架构，支持多种操作系统终端管理，系统安全可靠。

　　产品特性

　　嵌入式硬件架构，Linux OS系统，稳定可靠

　　支持分布式系统配置与管理调度，支持大屏联动、信号源调取、用户权限、预案管理等

　　支持信号源与大屏实时预览回显

　　支持16路双向流转发，支持多地互联及推送上云

　　支持多台集群式部署，扩充云流控的能力

　　支持Windows/Linux/麒麟等各种国产操作系统的控制管理终端

　　支持局域网、VPN专网和互联网等任何各种网络环境

　　规格参数

　　一体化云节点

　　产品描述

　　VENUS3一体化云节点，输入输出一体化，可完成对4K@30及以下分辨率视频信号的采集、传输、输出，支持最高4K@30视频解码及4:4:4色彩模式，支持数字音频。

　　产品特性

　　单通道HDMI1.4输入/ HDMI2.0输出，支持最大4K@30Hz分辨率

　　输入输出一体化，支持编码/解码/编解一体三种工作模式

　　支持4K@30fps视频解码显示，支持4:4:4色彩模式，H.265/H.264 Codec

　　支持高音质音频

　　双千兆网络，1*RJ-45接口和1*SFP接口，支持POE供电

　　支持多屏拼接、窗口漫游、多画面漫游叠加和预览回显

　　可对接MICS云，实现全域互联并支持各类MICS云应用软件

　　支持全链路冗余备份机制

　　规格参数

　　云中控主机

　　产品概述

　　MVC-7000-CCTRL云中控主机是上海寰视公司自主研发的网络型中控主机产品，适用于周边环境设备的MICS云接入与智能控制管理，实现周边环境统一管理。

　　MVC-7000-CCTRL云中控主机集中控制设备提供了丰富的控制接口，支持系统区域内各类环境设备的快速云接入，同时支持按需定制化的编程控制。MVC-7000-CCTRL云中控主机产品采用分布式云布置架构，灵活且易扩展，支持多终端实现全部系统设备的智能化控制和管理。MVC-7000-CCTRL云中控主机集中控制设备对系统区域中多类设备进行集中管控，使用智能终端在云中任何地点都能够对系统设备进行智能化的联动控制，实时操作响应，不仅可以为用户操作控制带来更多的便捷，更能够体现智慧型控制中心的先进性。从设备供电到照明控制和AV音响系统，从会议终端到大屏幕显示设备，周边外设都可通过MICS集中控制设备接入到MICS云中进行集中管控，支持区域内场景控制联动，为用户提供更方便、稳定、简易的控制体验。

　　性能特点

　　全网络控制，云端设备管理

　　采用32位主处理器芯片，处理能力高达480MIPS

　　支持可视化编程，可进行多设备间智能联动

　　8个双向可编程串口，支持RS232/RS485

　　8个独立可控触点式继电器，可用于电气开关控制

　　1个红外接收接口，支持设备红外指令学习

　　分布式布置，可按需要无限扩展接口

　　多协同处理器确保每个接口的控制实时准确

　　标准100Mbps以太网接口

　　8个独立可编程I/0输入输出控制

　　4个独立的红外发射接口，发射功率可调整

　　采用嵌入式硬件架构，所有产品均严格测试，确保7x24小时稳定运行

　　应用示意

　　产品规格

　　音频云处理器

　　产品概述

　　MVP-DSP88数字音频云处理器是上海寰视公司针对指挥调度、会议会商等应用推出的新一代网络数字音频处理器，针对高品质音频应用设计的专业音频处理和控制产品，实现MICS云节点、会议话筒以及其他多媒体设备高品质音频接入。产品配备模拟、Dante以及专业话筒/线路音频输入输出接口，拥有先进的DSP音频处理技术，支持全新的自适应反馈、回声、噪声消除功能，可进行全功能矩阵混音。采用全新的信号调用方式，用户仅需拖拽即可完成音频切换，没有复杂的设置与控制，更符合指挥、会商中的高效快速音频切换需求。

　　性能特点

　　▇ 支持8x8平衡模拟输入输出，高保真音频采样

　　配备8进8出模拟通道，支持48V幻象供电。每通道均采用48KHz采样与24bit量化，拥有超高动态范围。

　　▇ 支持Dante音频网络，8x8输入输出

　　集成Dante网络传输模块，支持8进8出Dante设备连接，实现低延时、高保真的音频信号传输。

　　▇ 先进的DSP音频处理算法

　　输入每通道具有前级放大、信号发生器、扩展器、压缩器、5段参量均衡。输出每通道具有31段图示均衡、延时器、分频器、限幅器。内置混音台，支持回声、反馈、噪声消除。

　　▇ 音频路由，任意切换

　　近端与远端不同接口音频设备间可任意路由，支持模拟和Dante网络音频间全功能矩阵混音。

　　▇ 音视频同传，精确同步控制

　　支持独立音频传输或与MICS云视频绑定传输，特有同步控制机制确保唇音同步。

　　▇ 简化调度，更符合指挥会议中的高效应用

　　用户仅需拖拽即可完成任意音源至任意音频输出的快速切换，支持视频开窗时自动开启音频。

　　▇ 全软件配置简化操作，支持场景预设

　　用户仅需轻点鼠标即可完成复杂音效配置，支持场景预设与快速调用，无需现场调整复杂的大型调音台，大大简化了操作难度，提高效率。

　　应用示意

　　规格参数