非IP全光纤KVM技术对医院教学直播的方案-wingmax x-station V3技术

某三甲医院为加速培训各类医疗人才，特别是为年轻的医疗工作者增加实操经验、提高专业素养提供一个教学平台，手术现场教学是最快达到目标的手段，但由于手术室的环境所限，不可能容纳更多的医疗工作者。所以此医院需要把手术室远端的一个综合教室改造建立一个电子教学多功能厅，此多功能厅的重要作用就是远程直播教学。为此天翼讯通特为此项目提供了一套非IP全光纤KVM坐席方案来实施此医学教学方案。文章具体分为下面三个部分：“

一、 概述

1、 行业背景

2、 在项目实施中客户遇到的问题

二、 项目应用

1． WINGMAX非IP光纤KVM坐席管理系统简述

2． WINGMAX非IP光纤KVM坐席管理系统在直播中的方案

3． 方案特点

4． 在本应用方案中天翼讯通提供的设备

三、 天翼讯通产品售后服务承诺及技术支持

天翼讯通简介：

一、概述

1、行业背景

某三甲医院为加速培训各类医疗人才，特别是为年轻的医疗工作者学习经验、提高专业素养进行全方位的教学，手术现场教学是最快达到目标的手段，但由于手术室的环境所限，不可能容纳更多的医疗工作者。所以在手术室远端的一个综合教室改造建立一个电子教学多功能厅。多功能厅的重要作用就是远程直播教学。具体需求如下：

（1）需要把20个手术室进行远程传输，将手术现场医疗电脑的显示画面同时传输到另外的教学现场，其中需要进行现场直播的用于培训或观摩。现场摄像头是3G-SDI球形摄像头，需要信号传输的信号要求高清分辨率。

（2）将心脏影像科的影像设备( Innova3100)的影像图像( RGBHV)从医院机房服务器传输到另外的演示现场，用于培训或观摩，主机视频口为DVI显示口。

（3）演示教学需要和现场工作人员进行交流问答，因为主机型号只支持PS2鼠标键盘，需要PS2+DVI的远程KVM控制。

2、在项目实施中客户遇到的问题

（1）在这个项目的直播现场中，需要把摄像机SDI和DVI信号源输送远处进行处理，而且信号源的距离各不相同，近的仅3~4米，远的可能是几十米，基至达到几百米。拿DVI信号来说，由于DVI信号是串行的数字信号，在DVI1.0标准下，其最高的信号传输速率高达1.65GHz。而DVI1.0标准中规定的电缆最大传输距离仅5米，虽然可以使用 DVI Repeat之类的设备来进行接力传输。但是这样既増加了系统成本，又大大降低了系统的可靠性。

（2）在多媒体应用系统中，也往往需要把模拟计算机显示信号送到远处进行处理，但是信号源的距离各不相同，近的仅3~4米，远的可能是几十米，甚至达到几儿百米。这为工程应用带来了很多很难解决的问题，其中最为突出的问题有：一、由于电缆对信号的高频部分损耗太大，信号带宽又很高，造成远处收到的信号模糊；二、因很难保证R、G、B三路信号的传输延迟一致，因而造成远处收到的信号出现分色现象；三、由于信号是模拟传输，很难保证整个传输过程中的信号匹配，因此造成远处收到的信号产生重影和拖尾：四、在长距离传输情况下，很难消除系统中的地电位差，容易造成远处收到的信号出现网纹干扰。

（3）USB或者PS2键盘鼠标传输距离一般为5米，如何解决远程视频教学的师生沟通也是一个问题。

（4）在现场教学中，如果直接把现场信号全部传过来，同时再加上服务器传来的图像就会杂乱无章，不能突出重点。所以只会选择性的挑选某一个或几个现场进行医疗研究学习，需要对需要的信号进行切换，这对直播教学也提出了新要求。

二、项目应用

1．WINGMAX非IP光纤KVM坐席管理系统简述

WINGMAX非IP光纤KVM坐席管理系统是一套大型音视频及KVM解决方案，用于解决各类音视频、KVM控制信号的互联互通，该系统采用全光纤架构，以光纤KVM技术为核心，基于FPGA开发，非TCP/IP的私有协议，非交换机的闭环式全光架构，实现不同区域之间的物理隔离，通过KVM坐席终端配合专用光纤物理信道，传输前端设备的管理控制信息，整套系统可使构建在不同区域的信号实时共享，使用户轻松达到多区域协同办公、资源共享一体化操作和控制的目标，是具有高可靠性和优秀操作体验的新型集成解决方案，为关键任务环境提供整体解决方案，实现汇集管理、高效协调、实时操控、信息沟通、安全管控等功能。

设备本身支持带电热插拔和业务恢复功能，完全不占系统资源，无操作系统，完全杜绝IT病毒侵扰、黑客攻击，确保高度的安全和保密性。 整体项目实施采用人机分离模式，服务器等终端统一放在机房，便于运维管理维护，同时告别过去凌乱的操作台面和噪音污染。 针对任务繁重的管控坐席，轻松实现一人多机，一席多屏，单套键鼠、多屏间无缝衔接跨屏功能。 KVM信号传输过程中，告别传统压缩方案，采用光纤KVM独有的无损、非压缩、零延时的传输优势，保证实时同步性。硬件设备采用模块化插卡式架构，扩容灵活方便，支持多系统跨平台应用操作，精细的分组和权限分配，权责可控。

2．WINGMAX非IP光纤KVM坐席管理系统在直播中的方案

依据客户要求，通过与客户的不断沟通交流，在这个KVM坐席系统中，用到了SDI传输设备，DVI传输设备，切换矩阵，中控设备，控制电脑，拼接大屏等来实施客户的项目。

医院中的20个手术室都装有专用摄像头，从而连接SDI光端机的发射端通过光纤把手术室的手术现场发送到远端多功能厅。同时机房2台影像服务器连接KVM光端机的发射端通过光纤把影像资料传送到远端。在多功能厅设有光矩阵，手术室和机房的光纤直接接入矩阵，矩阵起到对信号的切换作用，然后投送大屏，同时一路KVM线路连一台控制电脑，可以通过USB键盘鼠标远程控制。在矩阵上还可以连接一台带WIFI的中控设备，除了控制切换信号还可以控制大屏等多种设备。

如下图：整个WINGMAX非IP光纤KVM坐席管理系统的拓扑图，可以很清楚的看到各种信号的走向和设备的安置。

（天翼讯通为某三甲医院提供的非IP光纤KVM坐席管理系统方案的拓扑图）

3．方案特点

在这套方案中，体现了WINGMAX非IP光纤KVM坐席管理系统的极大优越性，主要表现在：

（1）人机分离，整洁高效

将服务器统一放置在机房管理，为指挥控制中心留出空间，告别过去凌乱的操作台面和噪音污染，实现人机分离，一人多机。即可节约工作区空间，也可提高服务器数据的安全级别。

（2）无损非压缩、零延时，实时同步

信号传输过程中无损、无压缩、零延时，保证实时同步性。信号无缝切换，无黑屏、无闪屏，操作无需等待。显示器的显示与鼠标键盘的操作同步无延时，确保指挥决策的快速准确下达。

（3）模块化设计，灵活扩容

系统硬件设备采用模块化插卡式架构，同时支持服务器、摄像机、DVD、视频会议终端等上而路数据信号接入，支持显示屏、鼠标、键盘等上百路坐席信号输出，按需扩容，灵活方便是。最大支持576个端口数，包括HDMI、DVI、DMS59、SDI、IP(H.264)、HDBaseT、KVM光纤、光纤（4K）等高清和4K分辩率的各类接口混合输入输出。

（4）跨系统平台操作

系统在一个工作台上只需要一套键盘鼠标，坐席人员即可在多个系统或平台之间平滑切换、流畅操作、实现舒适与高效。支持调用任意不同操作系统（Linux/windows/ios/Android/磬石/麒麟等）、不同分辨率真（模拟/标清/高清2K/超高清4K等）、不同接口（Video/VGA/DVI/HDMI/DP/SDI/HDBT/MDS59等。）的数据，完全无需担心切换问题。

4．在本应用方案中天翼讯通提供的设备

应用场景共分三部分，分别是手术室、服务器机房、多功能厅。其中手术室距离多功能厅约200-500米，机房距离多功能厅距离超过200米。需要用光纤连接传送信号。和本应用方案相关的设备有如下几种：

手术室中的设备：

l 手术室中的3G-SDI球形摄像头；

l 手术室中连接摄像头的TY-HFS111G光端机发送端；

l 机房设备：

l 机房存放影像资料的服务器；

l 连接机房服务器的TY-HFD321KVM光端机发送端。

l 多功能厅设备：

l 32*32光矩阵

l 中控设备

l 连接大屏的DVI光端机

l 控制电脑。

l 连接控制电脑的TY-HFD321接收端。

l 其它如光纤线视频线键盘鼠标不计。

（1）光端机产品

WINGMAX KWM光端机可广泛应用于专业AV、大型会议系统、大型会展场所、航天指挥控制中心、数字影院、电视墙、部队指挥系统、体育场馆显示系统、金融证券交易场所、医疗机构、安保系统、校园环境、工业监控等场合，以满足从远端接入计算机或计算机视频信号的需要。

除了传输DVI、USB、PS/2键盐鼠标外，WINGMAX KVM光端机还具有LAN、音频、开关量、数据等接口，所有信号均通过1芯单模光纤进行非压缩、透明方式传输。

WINGMAX KWM光端机采用专用ASIC设计技术、高速DSP技术、全数字、非压缩、无损伤传输等高科技技术开发的光纤传输设备，该光端机为单模单纤接口，传输距离可达10Km，通过转换不同的光模块传输距离可达80Km，光接口为LC口。同时，提供丰富的设备信号状态显示功能，如电源、光纤链路等指示功能，使得用户安装、调试、使用十分方便。

WINGMAX KWM光端机采用工业级芯片、全表面贴装技术，稳定性好、可靠性高。适应-30~+70°C的工业环境：采用先进的开关电源，保证设备长期无故障连续运行。

A. 3G-SDI非压缩高清光端机TY-HFS111G  

天翼讯通wingmax天翼讯通的TY-HFS111G非压缩高清光端机可以通过单根光纤长距离地传输符合标准的3G-SDI信号。产品设有LED信号指示灯可显示电源、视频和光信号的状态。3G-SDI高清光端机包括发送端和接收端两种设备，发送端可支持1路SDI环路输出功能，信号格式持SMPTE292M，SMPTE295M标准，速率支持到143Mbps，270Mbps，1.483Gbps，1.485Gbps，2.97Gbps。

（TY-HFS111G正面图）

产品特点

l 单根光纤传输；

l 光纤传输距离支持10KM、40KM、60KM、80KM；

l 发送端支持1路3G-SDI信号环出；

l 接收端支持2路3G-SDI信号输出；

l 发送端带有时钟恢复功能，能够自动均衡线缆长度；

l 支持1路反向RS485数据；

l 信号格式支持SMPTE292M，SMPTE295M标准；

l 视频、数据接口均有防雷防静电设计。

（TY-HFS111G简单拓扑图）

在本三甲医院的直播方案中也提到，也需要本地一路环出，可以更好的在主治大夫医疗过程中给远程学员更好的修正自己的教学手段。TY-HFS111G不但支持本地环出，同时还支持接收端的两路高清视频，为方案以后更多的功能扩展提供了方便。

B. DVI KVM光端机TY-HFD321

KVM代表着键盘（Keyboard）、显示器（Video）和鼠标（Mouse），即利用一组键盘、显示器和鼠标实现对多台设备的控制，在远程调度监控方面发挥着重要作用。KVM技术可以向远程终端发送调度信息网中的各项数据资料，为下一级调度机构提供方便，这样即便下级调度机构没有建立调度数据网，也能够实现信息的共享。

多计算机切换器（KVM）以多主机切换技术为依据，借助一组键盘、鼠标和显示器完成多台服务器之间的切换，进而节省空间，降低成本，使得管理更为简易方便，以提升工作效率。精密的KWM解决方案可以让多位使用者在任何地点、任何时间访问数以千计的服务器和网络设备。而且如事件记录、远程电源管理、多层次使用者权限安全管理、环境警示系统Cat5电缆线等功能，帮助IT管理者从他们希望的任何地点安全地管理日常的运作。让您轻易访问、监视及管理您所有的IT设备。称之为全方位数据中心管理( Total Data CenterManagement，TDCM)。它是一种集中式管理，可以増加1T设备正常运作的时间(因为可以减少访问及诊断的时间)，节省可观的楼地板面积以及不必要的设备与人力，毋须考虑网络的。

在本次应用中，因为医院机房服务器为PS2键鼠接口，所以我们为客户提供了TY-HFD321 KVM光端机。

天翼讯通WINGMAXTY-HFD321非压缩DVI高清光端机可以通过单光纤长距离地传输符合标准的DVI信号、音频、PS2接口键盘、鼠标业务信号。其设计注重可靠性和出色的分辨率图像性能，使用全数字、非压缩技术对高达分辨率 1920X1200@60Hz(WUXGA)或1080p@60Hz(HDTV)的DVI视频图像进行完美的无丢帧、无延迟的透明传输。产品设有LED信号指示灯可显示电源，视频和光信号的状态。DVI高清光端机包括发送端和接收端两种设备，发送端可支持1路环路输出功能。

产品特点

l 发送端带有本地DVI环出功能；

l 单光纤传输超远距离传输，最远可传输 80Km；

l 全数字、纯透明，无延迟、无压缩、无丢帧传输；

l 用标准的DVI-D、HD15接口

l 状态显示：电源、光链路等状态指示

l 最高分辨率可以支持1920×1200@60Hz(WUXGA)或1920×1080@60Hz(HDTV)；

l EDID读写按钮；安装方便，使用时，无须调节

l 24bit 音频编码，最多支持 1 路双向立体声音频无失真传输；

l 工业及设计思路，支持宽温度范围，良好的抗ESD、雷击、电源浪涌性能，保证产品质量稳定可靠；

l  通过ROHS认证、CE认证和 EMI/RFI 测试；

l 支持音频、PS2 鼠标键盘 。

KVM光端机TY-HFD321发射端将医疗设备输出的画面通过本身自带的环出功能将1路高清视频在影像现场显示，另1路高清视频信号转换为光信号经过光纤发送到远端的TY-HFD321接收端，然后光信号转换为高清视频图像。

TY-HFD321是采用专用ASIC设计技术、高速DSP技术、非压缩、无损伤传输等高科技技术开发的级联光端机，该产品采用数字技术，可同时传输视频、控制数据、音频等信号，为单模单纤接口，传输距离可达10-80Km，光接口为LC口。同时提供丰富的设备信号状态显示功能，如电源、光纤链路、视频、数据等LED指示功能，使得用户安装、调试、使用十分方便。

（2）天翼讯通wingmax TY-OMX3232光矩阵

    TY-OMX系列光矩阵是天翼讯通积累多年先进的音视频处理和光纤传输技术经验的基础上开发的一种高性能、模块化的光纤矩阵切换器，适用于通过光纤进行完整的KVM信号传输的应用场合。TY-OMX系列光矩阵的容量可从8×8扩展到288×288，支持传输速率250—3Gbps单波长光信号的切换传输。TY-OMX系列光矩阵可以配合本公司HF系列光端机实现高清视频的切换，实现了高清光端机和混合矩阵的双重功能；也可以配合行业内各种光端机使用，实现多种信号的传输、切换功能；配合本公司非压缩KVM光端机使用可以实现KVM矩阵切换器功能，最多支持288个控制端控制288台主机。电源支持热插拔，热备份。可为任何环境提供高可靠性的光纤音视频和控制信号的切换。小尺寸，大容量，如288的光矩阵高度仅为14U。

（wingmax光矩阵）

    在本次医院的医疗直播方案中，采用了32×32路光矩阵，最大可实际3路光信号的输入和32路信号的输出。它对于普通视频矩阵具有跨时代的优势。

A. 体积更小，比同类型视频矩阵可以节省1/3体积。

B. 支持KVM切换：普通视频矩阵只支持视频的切换，不具备KVM控制作用。wingmax光矩阵可实现人机分离，配合KVM光端机可实现KVM光矩阵切换功能，完美替换KVM切换器。

C. 音视频无缝完美切换

D. 配合SCALER光端机可以实现无缝光矩阵切换功能，完美替换混合矩阵。

E. 操控多样，系统灵活可用

F. 支持面板按键、双RS-232 串口、以太网及第三方软件和快捷键触发控制。

G. 安全可靠 运行持久

H. 光纤独有的安全性和免干扰性，使得OMX光矩阵在国防、航空、涉密等行业大有作为；同时还可采用双电源备份，强制散热，确保24小时连续工作。

（光矩阵在方案中的应用）

（3）中控设备TY-C8

WINGMAX智能控制网关设计应用于指挥控制中心、办公自动化、多媒体环境及智能家居等领域，是可编程组态协议与可编程人机界面相统一的，全网络化、智能化的集中控制系统，是现代化指挥与控制中心的必备装备。 WINGMAX智能控制网关采用互联网及物联网设计思想，整合lnuX平台、谷歌V8内核、人工智能技术。控制上采用神经网络图算法，支持自主绘制任意控制运行图;人机界面采用符合HTML5标准的动态图形及失量图形技术，支持编制各类生动优美的动态人机交互界面。被广泛应用于应急报警指挥中心，部队作战指挥系统、C4SR、各级政府行政中心、楼宇自控、会议室、多功能厅、培训中心、展示中心、演播室、工业自动化等领域。

产品特点：

l 同时支持本地及云平台在线编程，无需安装软件，直接通过 hrome浏览器访间控制主机1P地址或云平台。

l 神经网络图式控制运行模式，掌握全局运行状态，支持受控设备封装可有效检视各受控设备实时运行状态。

l 人工智能神经网络图控制算法，支持任意复杂度制运行图谱编织，实现自由设计、自主意志、闭环控制。

l 支持任意 Linux+平台，可自由迁移，针对不同应用需求可将运行套包自由迁移与第三方产品平台融为一体。

l 云平台上共享资源，无论自建模块、宏模块编组、用户图形组件组，均可在云平台上分享并形成共享社区。

l 同时支持三套相互独立的用户控制界面，支持多用户跨平台、分布式控制，适用于多用户集群控制场景。

l 支持多种网络控制协议，除标准Tcp、Udp、 Telnet、Http协议等，还可任意添加其他通用或私有网络协议。

l 远程在线调试、远程在线诊断、远程在线编程，极大地节省人力差旅成本，可选由专业人士在线完成编程。

三、天翼讯通产品售后服务承诺及技术支持

    本公司有完整的质保体系，有一支技术过硬、装备精良的技术服务队伍。“为用户提供满意的服务，为用户免除后顾之忧”是我们的宗旨，我们承诺：

1. 我方按照客户方要求，将采购设备送达采购单位；

2. 本公司设备质保期为一年，质保期内免费提供服务；

3. 质保期内，客户提出服务要求时，我方在三天内或厂家所规定的更短时间内提供服务；

4. 质保期外，我方将合理收取费用，终身提供满意的技术服务工作；

5. 当系统出现故障后，公司接到客户电话后8小时内出响应并提出解决办法；

6. 客户对系统提出升级要求，本公司负责做好相应的技术服务工作；

7. 本公司将做到定时了解系统工作情况，并解答一切应用问题。

天翼讯通简介：

北京天翼讯通科技有限公司（Wingmax）成立于2008年，是专注于全球专业视听领域，提供数字化解决方案的国家级双软、双高新企业。

天翼讯通（Wingmax）专注于光纤KVM核心技术，视频处理技术、视频光纤传输技术的探索和创新，陆续推出了一系列包含KVM坐席协作管理系统、KVM光纤矩阵、拼接处理器、混合矩阵及行业周边产品，包括高清光端机、4K光端机、双绞线传输器、网络传输器、AOC光纤线等。已成为指挥中心、数据总控中心、调度中心、监控中心、会议等行业领先的产品及解决方案供应商，并广泛服务于政府、交通、能源、金融、教育、传媒、医疗以及高端制造等领域。

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