智能化廣播臺網系統中的音頻數據傳輸

周鳳偉吉林人民廣播電臺，吉林長春　130033

智能化廣播臺網系統中的音頻數據傳輸

周鳳偉
吉林人民廣播電臺，吉林長春130033

摘要本文介紹了建立電臺全媒體內容管理智能化廣播臺網的必要性及技術特點，著重闡述其音頻數據傳輸技術的應用。

關鍵詞電臺全媒體；智能化廣播臺網；第二代全臺網；數據粉碎；音頻再生；重構

電臺全媒體內容管理智能化廣播臺網的搭建是依據廣電總局下發的《廣播電臺數字化網絡化建設白皮書》為指導方向，采用SOA標準設計理念，全面、合理、先進地規劃整個廣播臺網系統，搭建一張以數字化網絡平臺為主體的第二代全臺網，通過此網絡來實現素材引入及采集、節目編輯、成品節目分發及播出、資料存儲等優化的生產方式、高效地進行資源共享的節目管理；通過子網間的互聯互通、資源共享來實現降低節目制作的成本；通過第二代全臺網平臺的構建，實現新媒體與傳統媒體的融合，開拓新的產業空間。

1　建立電臺全媒體內容管理智能化廣播臺網的必要性

電臺經過幾十年的發展，其錄音制品庫和音頻數據庫積累了大量自解放以來錄制或購置的資料，這些節目資料只有通過版權管理的相關確權之后才有實際應用價值，否則節目內容的使用將存在版權糾紛風險。

近年來，電臺事業的發展突飛猛進，而對新聞報道追求快速、準確，文藝作品制作追求精品、質量，以手機、廣播、網絡為代表的新媒體業務發展迅猛，電臺已逐步由傳統走向多媒體傳媒機構。在新的技術變革和媒體發展形勢要求下，電臺需要結合《廣播電臺數字化網絡化建設白皮書》，切實推進電臺技術區數字化、網絡化改造。

2　電臺全媒體內容管理智能化廣播臺網的技術特點

2.1統一生產管理體系

統一生產管理體系由基于SOA的全臺異構數據三層模型的跨網絡、跨系統、跨業務交換的互聯互通平臺、可定制雙向服務IP廣播新媒體系統、全域統一智能化自動管理控制系統、多媒體服務型媒體資產管理系統、全程全網一體化節目制播分離生產系統和全域統一用戶管理系統等組成。

采用了嵌入式智能化自動應急處理技術、基于數據粉碎、音頻再生、重構的安全傳輸技術、混合模式網絡優先型播出技術、全媒體柔性智能編目技術和物理隔離異構冗余多播技術等多種創新性技術。

2.2基于KOI技術的廣播臺網智能化全景統一監測體系

全媒體內容管理智能化廣播臺網系統中，以關鍵對象指標為基礎，對其進行規范化、立體化的全網運行監測。它包括：對設備運行的指標的監測、廣播音頻信號的技術指標的監測、臺網內業務流程運行的管理節點指標的監測。

2.3面向對象的媒體組管理發布技術

在三網融合復雜應用趨勢下，全媒體內容管理智能化創造性地提出媒體組的概念。采用面向對象技術和系統論的方法，將媒體的內容、特征、應用、傳輸方式等進行重組。通過智能自適應組合掛接不同特征值的方式將單一內容與多種復雜應用進行智能化對應，實現媒體組智能化轉碼、智能化信道匹配、智能化應用發布等功能。

媒資系統、音頻制作系統、信息采編系統、播出系統、數字總控系統、廣告管理系統、多媒體制作及發布系統、自動供電及監控管理系統、統一監控系統等9大分系統與廣播臺網技術基礎平臺均有良好的鏈接，全媒體內容管理智能化全域智能化廣播臺網基礎平臺技術穩定成熟，為全媒體內容管理智能化全程全網的統一內容生產管理體系奠定了堅實的基礎。

在全域智能化廣播臺網技術框架下，構建了全臺全業務貫通的多個業務系統，實現了節目采、錄、編、播、存的全數字化和網絡化，建立四級安全防范區域，在確保系統安全的情況下，取代了過去音源1：1對錄的方式，使得節目和稿件能夠無損高效地進入到制作和播出區域，實現業務系統的正常流轉。通過技術系統對業務系統進行嚴格的規范化，為廣播行業的制度化管理提供有力的措施和手段。

全媒體音頻媒資管理系統對版權的基本信息進行詳實記錄到數據庫內以及音頻文件內，對音頻文件的版權使用不做權限限制，但負責對版權情況進行提示。具體版權使用的控制是通過軟件、文件及管理制度來實現。

3　電臺全媒體內容管理智能化廣播臺網技術創新點介紹

根據全媒體內容管理智能化廣播臺網系統的業務特點，參照多元異構融合體系的理念，遵照業務驅動、整體規劃、分步實施的原則，全面、合理地建設廣播臺網統一生產管理體系。

3.1建設全媒體內容管理智能化廣播臺網基礎平臺

1）廣播臺網基礎網絡支撐平臺，實現廣播臺網絡干線的物理聯通。

2）廣播臺網互聯互通平臺，實現各生產業務系統的互聯互通。

3）廣播臺網全域統一用戶管理平臺。

4）廣播臺網全域統一訪問門戶。

5）廣播臺網全域等級化安全信息安全保護體系。

6）廣播臺網全域統一監控平臺(音頻域/IT域/全流程域)，實現各個環節的統一監控。

3.2重點考慮高可用性、高性能與應急恢復機制設計

全媒體內容管理智能化廣播臺網承擔了全臺全程網絡化制播流程的關鍵環節，為了保障全臺生產安全，整個系統架構設計重點考慮高可用性，并針對各類型故障確定應急恢復機制。

3.3 采用SOA體系架構

1）系統間架構松耦合設計。

系統間的互聯互通平臺采用ESB、EMB雙總線的兩種傳輸方式來實現子系統間的松耦合連接，這樣既降低了各系統間的相互依賴程度，同時也能滿足廣播電臺的業務發展需求。

2）系統內部SOA松耦合設計。

這種設計能夠將業務不斷的變化需求分解到對應的層級上去，然后再將變化限制在對應的層級上，以此來應對未來系統業務不斷的變更需求。

電臺全媒體內容管理智能化廣播臺網統一生產管理體系是整合在廣播臺網體系的框架下，它既可以獨立發展，又可以做到互相之間又不產生沖突或同化現象。這就意味著子系統的發展不僅使整體生產管理體系性能有所提高，同時也不會產生整體對局部的束縛影響，這樣就真正意義上實現了松耦合。

基于廣播電臺的業務特點，遵循“開放、安全、松耦合”的設計理念，將廣播臺網劃分為五個層次：基礎網絡層、數據交換層、生產業務層、管理業務層和企業門戶層。

電臺全媒體內容管理智能化廣播臺網系統在互聯互通的深度方面實現了臺內總編室業務、內容管理業務、文稿采編業務、綜合制作業務、播出分發業務和新聞制作業務的互聯互通；在互聯互通的廣度方面實現了網絡層、信號層、媒體數據層、媒體信息層和應用層間的互聯互通；在業務流程上實現了全程文件化的網絡制播方式，優化了廣播電臺人才配置，調整組織結構，實現了業務流程的優化再造。系統的建設過程中，取得了許多創新性的成果。

結合數據粉碎、音頻再生和重構的安全傳輸技術和物理隔離異構冗余等技術，率先建立針對全域智能化廣播臺網縱深防護體系。

隨著廣播電臺工藝流程的數字化、網絡化進程，音頻柔性廣播臺網絡架構已發展成為支撐全臺節目制播業務和日常管理業務的大型綜合性媒體網絡。系統具有規模大、用戶數多、系統全而復雜等特點。信息安全作為多元異構網絡的重要組成部分。負責保障廣播電臺各業務系統所涉及的物理、網絡、系統、應用、終端等各IT層面的安全方面。其最重要最核心的任務就是綜合運用技術、管理等手段，以此來保障廣播電臺的網絡和各業務系統的正常運行。信息安全是廣播電臺運營與發展的基礎和核心，是保障客戶利益的基礎。

保障節目安全播出與發布是廣播電臺業務的核心目標。各個子系統的安全運行是保障廣播電臺節目順利安全生產的技術保障。因此系統安全建設必須圍繞著保證節目生產安全業務系統來展開，而且需要與廣播電臺業務系統建設特點相適應。整個信息系統安全必須要從系統部署上涉獵整個廣播電臺的各個業務領域，是其從綜合管理、節目生產管理、新聞和綜合節目制作、節目播出、媒體資產管理、資源監控和對外內容合作等多個領域。各業務域為保障日常節目生產播出要實現高效穩定的業務信息交互。

4　音頻數據傳輸技術的應用

在互聯網接入非信任區、辦公終端接入區、業務區和核心播出區域分別引入了數據粉碎、音頻再生和重構的物理隔離規范準則。

在音頻數據全程文件化的傳輸過程中，獨創性地采用純音頻網間媒體數據過濾器技術深入解析到網絡協議層，從協議層上對數據進行非常嚴格的格式檢查和數據檢查，為應用程序提供了更透明的方式來通過網間媒體數據過濾器。比如在外網可以用任何一個FTP客戶端軟件向一個位于內網的FTP服務器上傳輸文件，而位于內外網之間的純音頻網間媒體數據過濾器則透明地對從外網傳輸到內網的數據進行檢查和過濾，只允許特定格式和內容的數據進入內網，比如MPEG 1 Layer II音頻數據。

為了防止子網之間的安全威脅通過TCP/IP協議在網間流竄。

4.1基于數據粉碎、音頻再生和重構的工作原理

在綜合業務網的各個子網之間摒棄了標準的網絡連接，基于數據粉碎、音頻再生和重構的網間媒體數據過濾器的工作原理就是采用專用的數據擺渡電路來實現基于白名單的數據審核和過濾。原理如圖1所示，媒體數據過濾系統由兩個主機組成，分別運行網間媒體數據過濾器專用的操作系統，該操作系統是經過優化和裁剪的嵌入式Linux系統，其軟件固化在半導體存儲器中，操作系統和網間媒體數據過濾器軟件本身是硬件寫保護的，從硬件上保證了系統本身不受侵犯和感染。兩個系統主機之間通過PCI擴展槽上的硬件高速擺渡電路實現數據的交互，其原始數據傳輸率高達4Gbps。

需要說明的是，基于數據粉碎、音頻再生和重構的連接的兩個子網具有不同的安全等級，其設備從高安全等級的子網向低安全等級的子網擺渡數據時并不經過嚴格的數據過濾。

顯然，由于加上了硬件擺渡電路，而該電路是完全私有的，和IEEE802.3標準以及TCP/IP沒有任何關系，兩個子網間是不可能有任何TCP連接的，所以通過TCP連接的黑客操縱和攻擊就從硬件上給予阻斷。

4.2對音頻數據和文本數據的白名單過濾機制

廣播電臺綜合業務網中的各個子網的數據交流和其業務特點有關系，需要傳遞的數據有音頻文件和文本文件。在進行文件擺渡時就嚴格對音頻文件和文本文件進行白名單過濾。

4.2.1文本數據的過濾

文本數據的過濾相對是比較簡單的，依據字符集編碼進行嚴格的審核和擺渡即可，對于是二進制形式的音頻數據則就需要采用更高級的技術手段來判定。

4.2.2 音頻數據的過濾

1）通過幀格式來判斷。

基于數據粉碎、音頻再生和重構的的白名單只需可S48、MP3、Wav等少數音頻編碼格式數據通過。MPEG音頻格式都有特有的幀格式，幀有幀頭和數據體，基于數據粉碎、音頻再生和重構的就通過分析幀頭和數據體來判斷。每個MPEG幀的幀頭都有固定的同步字，具有一定的幀格式，這些都不可能是一般二進制數據能遵循的，如果一個病毒二進制數據體滿足了MPEG幀格式，其就不可能是Active的病毒體。

2）通過音頻特性來判斷。

除了通過數據的格式來判斷二進制數據是音頻還是非音頻之外，基于數據粉碎、音頻再生和重構的還通過數據的特性來判斷數據是否是音頻數據，因為音頻數據具有和普通二進制數據不同的特性，基于數據粉碎、音頻再生和重構的實際情況，通過多種判據來判斷數據是否為音頻數據，因為作為病毒體的二進制數據不可能嚴格地具有音頻數據特性：

頻域特性：音頻數據經過頻譜轉換后其頻譜有固定的特性，各個頻譜分量只較連續的，而且高頻部分基本上不會超過22KHz。如果二進制數據經過頻譜轉換后不滿足這些條件。

時域特性：音頻數據在時間軸上是連續的，在樣點（Sample）級上具有較強的連續性，普通的二進制數據基本不可能具有這樣的特性，也不存在作為病毒體的二進制數據也具有這樣的連續性特征。

聲波的過零特性和周期特性：音頻數據是聲波的具體表現，作為波的物理特性，音頻數據的PCM值具有周期性和過零性，普通的二進制數據極難滿足這個特性點。

3）對二進制數據進行擾動。

音頻數據的特點是：樣點的PCM值的最低位基本是量化噪聲閾，從AD/DA原理來看，樣點PCM值的最低位對音頻本身的影響極小?；跀祿鬯椤⒁纛l再生和重構的正是基于音頻數據的這個特點，在過濾傳輸音頻二進制數據的同時，間隔不固定數量的樣點就抽取某個樣點，對其最低位進行修改，而且這樣的抽取和間隔數量具有一定的隨機性，外部攻擊無法預知。

5　結論

電臺全媒體內容管理智能化廣播臺網系統建設是充分利用當前主流的先進技術，切合電臺的實際需求，整理保存珍貴的歷史資料的和現有的播出節目及素材，滿足電臺制作業務節目的歸檔、檢索回調，實現媒體內容的共享中心和媒體內容的交換平臺，整體系統實現任務化、流程化管理，為電臺節目制作提供技術和內容支撐，同時也為電臺的數字廣播、手機廣播、網絡廣播等新興媒體業務的可持續發展提供多媒體資源的共享平臺。

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中圖分類號G2

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2015）139-0106-03