菲律賓遠(yuǎn)程教育新探索

李哲 孫帙 趙思邈 張海

電視空白頻段（TV White Space）指的是電視廣播中實(shí)際未被使用的無線電頻段（如圖1）。電視廣播占據(jù)著1GHz以下的頻段，在這些頻段中設(shè)置空白頻段最初的理由是為了分隔其他被使用的信號(hào)，以免各頻段間信號(hào)互相干擾。但是隨著信息通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通信的使用迅速增加，導(dǎo)致頻段使用極為緊張，如目前被大眾所熟知的WiFi主要用于近距離無線傳輸，多采用2GHz以上的頻段，傳輸距離一般不會(huì)超過數(shù)百米，穿透力不強(qiáng)，而且容易受到天氣的干擾。因此，世界各國逐漸開始考慮啟動(dòng)這些原本用于分隔信號(hào)的空白頻段。例如，美國主要的空白頻段為54-60MHz、76-88MHz、174-216MHz、470-608MHz、614-698MHz等多個(gè)區(qū)間，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)在2008年同意開放這些空白頻段，無需授權(quán)便可適當(dāng)使用這些空白頻段，如“Super WiFi”可以突破WiFi短距離、低穿透性的缺點(diǎn)，能夠在數(shù)公里到數(shù)十公里之間進(jìn)行高速無線通信。

目前對(duì)電視空白頻段進(jìn)行開放測試或應(yīng)用的國家主要有美國、英國、新加坡和菲律賓，其中菲律賓是亞洲地區(qū)電視空白頻段試點(diǎn)最多、使用區(qū)域最廣泛的國家，因此本文以菲律賓為主對(duì)電視空白頻段使用情況進(jìn)行分析和介紹。

背景概況

菲律賓屬于島國，除島嶼眾多、交通不便外，與日本、印尼等國家一樣處于環(huán)太平洋地震帶上，由于長期受到臺(tái)風(fēng)、海嘯、地震、火山等自然災(zāi)害的侵襲，再加上經(jīng)濟(jì)和政治等因素的影響，導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)普及率、計(jì)算機(jī)等設(shè)備普及率，以及教育水平都普遍偏低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，盡管菲律賓手機(jī)普及率已達(dá)到100%，但計(jì)算機(jī)的普及率僅為20%，互聯(lián)網(wǎng)普及率僅為52%。

網(wǎng)速方面，2014年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示其平均網(wǎng)速僅為3.6Mbps，比老撾（4.0Mbps）和印尼（4.1Mbps）都要慢，與新加坡（61Mbps）、日本（41.7 Mbps）、中國（18.3Mbps）等國相比更是相差甚遠(yuǎn)。

教育方面，2014年4月菲律賓教育部發(fā)表的數(shù)據(jù)顯示（如上頁表1），公立小學(xué)約有86%不具備互聯(lián)網(wǎng)連接環(huán)境，初中約為45%。而無線網(wǎng)絡(luò)普及率更是偏低，公立小學(xué)僅有7%，這種情況也嚴(yán)重限制了初等教育的發(fā)展。

常用于近距離無線傳輸?shù)腤iFi多采用2.4GHz或5GHz頻段，傳輸距離一般不會(huì)超過數(shù)百米，而菲律賓島嶼或城市間距往往大于數(shù)十公里，且長期遭受多種自然災(zāi)害侵襲，對(duì)基站的建設(shè)和維護(hù)也需要巨大的成本。因此，為解決中遠(yuǎn)距離通信問題，近年來菲律賓嘗試采用電視空白頻段架設(shè)無線通信網(wǎng)絡(luò)，以便應(yīng)用于災(zāi)害搶救、遠(yuǎn)程教育及互聯(lián)網(wǎng)連接等方面。

菲律賓電視頻段主要在54-806MHz之間，各頻道之間均插入部分空白頻段以免信號(hào)干擾。圖2中的各電視頻道間的雪花點(diǎn)部分即為空白頻段，幾乎每兩個(gè)頻段中均設(shè)置有空白頻段以免信號(hào)互擾，而這些空白頻段具備良好的穿透能力和中遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸能力，預(yù)計(jì)傳輸帶寬最高可達(dá)6Mbps，傳輸距離可達(dá)10千米。為良好地管控和使用這些頻段，菲律賓主要采用政府主導(dǎo)方式慎重地在某些局部地區(qū)逐步推進(jìn)電視空白頻段的使用。例如，在科技部（Department of Science and Technology）下設(shè)立信息通信技術(shù)處（ICT Office），由其主導(dǎo)公共場所的互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，在“2011—2016菲律賓數(shù)字化戰(zhàn)略”規(guī)劃下執(zhí)行“e-Filipino”項(xiàng)目，提高互聯(lián)網(wǎng)連接水平，以求促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、教育的發(fā)展，縮減地區(qū)間及與其他國家間的數(shù)字鴻溝。2015年，國家對(duì)“e-Filipino”項(xiàng)目的預(yù)算額度為14億菲律賓比索（約2億人民幣）。

菲律賓科技部信息通信技術(shù)處所下發(fā)的“2013—2015電視空白頻段規(guī)劃”（如圖3）就將電視空白頻段作為聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)的無限局域網(wǎng)構(gòu)建手段，分地區(qū)逐步展開實(shí)驗(yàn)性測試以應(yīng)用于政府機(jī)構(gòu)、公立學(xué)校、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、社區(qū)群體及傳感器網(wǎng)絡(luò)中，并希望使用電視空白頻段技術(shù)使菲律賓大部分區(qū)域都能夠連接互聯(lián)網(wǎng)。

菲律賓主要分為呂宋（Luzon，首都馬尼拉所在地）、維薩亞斯（Visayas）和棉蘭老（Mindanao）等三大區(qū)域。如圖3所示，2013—2014年規(guī)劃試點(diǎn)一是奎松城（Quezon，呂宋島西南部城市）科技社區(qū)、政府辦公區(qū)域以及部分公立學(xué)校，試點(diǎn)二是維薩亞斯中心區(qū)域，試點(diǎn)三是維薩亞斯東部和南部、棉蘭老西部；2015年則依次擴(kuò)展到整個(gè)三大群島。截至今年的實(shí)驗(yàn)表明該計(jì)劃進(jìn)展緩慢，到本文發(fā)稿為止并未查詢到該計(jì)劃最終報(bào)告和進(jìn)展情況，因此本文以2013—2014年的試點(diǎn)情況為主展開案例分析。

試點(diǎn)情況

2013年10月菲律賓七級(jí)以上的地震導(dǎo)致宿務(wù)（Cebu）、薄荷（Bohol）等地受災(zāi)嚴(yán)重，2013年11月超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“海燕”席卷菲律賓中部，多地失聯(lián)，且斷水、斷電長達(dá)數(shù)周之久。在這種情況下，菲律賓科技部信息通信技術(shù)處與Nityo Infotech等公司合作，在災(zāi)區(qū)的社區(qū)醫(yī)院、學(xué)校等人群集中的地段架設(shè)了空白頻段基站，用于無線通信、數(shù)據(jù)傳輸、醫(yī)療診斷、廣播通訊等，并提供免費(fèi)公共無線上網(wǎng)服務(wù)。

在2013年地震后的第6日，薄荷地區(qū)的試點(diǎn)（如上頁圖4）即在Tubigon、Uaby、Talibon附近的社區(qū)醫(yī)院、體育館、小學(xué)等地架設(shè)了3個(gè)空白頻段基站，各基站覆蓋了周邊約100平方公里的區(qū)域，采用662-710MHz的三個(gè)空白頻段（當(dāng)?shù)?6-53頻道），各基站采用不同頻段以免信號(hào)互擾，以無線終端接入設(shè)備（CPE：Customer Premise Equipment）作為節(jié)點(diǎn)連接基站。且目前部署了約100個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大帶寬可達(dá)48Mbps。

教育方面，空白頻段的應(yīng)用主要是在校舍設(shè)置CPE提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（如圖5），對(duì)教師進(jìn)行信息化培訓(xùn)，配置多媒體計(jì)算機(jī)教師，讓學(xué)生能夠在校學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程、收發(fā)郵件、無線登錄上網(wǎng)等。行政信息處理方面，提供e-Government服務(wù)，信息搜集、處理及受災(zāi)情況調(diào)查。醫(yī)療方面，提供遠(yuǎn)程醫(yī)療視頻服務(wù)，采用RxBox等遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備，提供通過電子郵件和手機(jī)短信進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療，可以用于制作電子病歷，傳輸急用醫(yī)療信息，進(jìn)行醫(yī)療管理和看護(hù)，也因此挽救了很多生命。生活方面，在公共區(qū)域設(shè)置免費(fèi)WiFi提供上網(wǎng)服務(wù)，并對(duì)漁民進(jìn)行居民信息登記，改善漁民生活，提高漁業(yè)信息交換和共享水平，截至2014年4月，累計(jì)有2萬多漁民家庭使用了這些服務(wù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示（如上頁表2），薄荷地區(qū)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)距離基站距離幾乎相同，均為5公里左右，但是平均帶寬相差一倍，究其原因在于節(jié)點(diǎn)一與基站之間有山林阻隔，而節(jié)點(diǎn)二與基站間地勢比較平坦。雖然并未實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，但在災(zāi)后能迅速地建立信息通信服務(wù)，這足以體現(xiàn)了利用空白頻段的優(yōu)勢。

另外，臺(tái)風(fēng)“海燕”過后的數(shù)日，如上頁圖6所示Tacloban迅速在受災(zāi)學(xué)校架設(shè)了小型微型數(shù)據(jù)站（VSAT：Very Small Aperture Terminal），VSAT上連泰國衛(wèi)星IP Star，提供最大約6Mbps下行速度，采用當(dāng)?shù)?9-53頻道連接兩個(gè)無線節(jié)點(diǎn)，為附近3～5公里范圍內(nèi)的學(xué)校、公共場所和政府辦公點(diǎn)提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，測試中實(shí)際帶寬約為3～5Mbps，以該校作為避難中心，提供免費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)語音服務(wù)（如Skype）和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)（如短信、圖片、文件等）。

后記

菲律賓是亞洲地區(qū)最積極鼓勵(lì)開放空白頻段的國家，政府希望通過這類試點(diǎn)快速地推動(dòng)偏遠(yuǎn)地區(qū)的信息通信能力，提升醫(yī)療、教育、經(jīng)濟(jì)等各方面信息化水平，以政府為引導(dǎo)，積極鼓勵(lì)國內(nèi)外各類投資進(jìn)入電視空白頻段領(lǐng)域中。如今，新加坡、美國、日本等國的信息技術(shù)公司已在積極擴(kuò)展菲律賓的電視空白頻段市場。2015年5月，Dynamic Spectrum Alliance （DSA）在菲律賓馬尼拉召開了全世界規(guī)模最大的無線頻譜大會(huì)，會(huì)議主要提倡建立相應(yīng)的法律和法規(guī)以便更高效地使用頻譜，探討動(dòng)態(tài)頻譜的接入技術(shù)、商業(yè)模式和規(guī)范，包括電視空白頻段的使用。該會(huì)議的聯(lián)合主辦方正是菲律賓科技部信息通信技術(shù)處及通信管理部國家電信委員會(huì)（NTC），這說明，在今后菲律賓會(huì)更加大力地推動(dòng)電視空白頻段的使用，進(jìn)而力爭以低成本提高抗災(zāi)能力，解決信息通信、電子政務(wù)、教育和醫(yī)療等方面的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]菲律賓科技部信息通信技術(shù)處[EB/OL].http：//spectrumfutures.org/wp-content/uploads/2015/04/Casambre-Update-on-TV-White-Spaces-in-the-Philippines.pdf？c8da21.

[2]BusinessMirror[EB/OL].http：//www.businessmirror.com.ph/ict-chief-optimistic-on-tvws-despite-budget-policy-issues/.

[3]GMA News[EB/OL].http：//www.gmanetwork.com/news/story/346994/scitech/technology/tv-white-space-tech-to-be-used-for-health-care-access-in-phl-provinces.

[4]DSA[EB/OL].http：//www.dynamicspectrumalliance.org/pilots/.

[5]Newsbytes[EB/OL].http：//newsbytes.ph/2014/09/25/tv-white-space-use-in-ph-for-disaster-response-cited-in-un-study/.

[6]Microsoft[EB/OL].https：//d30e0k2qotp9aa.cloudfront.net/attachments/132a206b-1739-45fc-8079-eac64abd039a.pdf.

基金項(xiàng)目：本論文獲得東北師范大學(xué)教師教學(xué)發(fā)展基金項(xiàng)目“面向高水平復(fù)合型傳媒人才U-G-M-R創(chuàng)新培養(yǎng)模式的實(shí)踐型教師共同體建設(shè)”和東北師范大學(xué)教師教育研究基金項(xiàng)目“卓越教師培訓(xùn)能力遷移影響因素實(shí)證研究”資助。