海口廣播電視臺廣播總控系統建設探討

胡軍

【摘要】 本文從主流的音頻IP網絡技術和協議展開論述，結合海口廣播電視臺廣播播出實際，新系統建設應立足于：既要注重安全、也要尊從已有管理模式，更要著眼未來，提升發展和效率并重。海口廣播電視臺廣播總控和播控系統以基帶音頻矩陣為主通路，以符合AES67標準AOIP互聯互通為備通路，發揮IP網絡的優勢。創新地將海口廣播電臺各業務單元，從信號接入、制作，到播出、監控，以及調度和管理等統一到一個管理平臺，既提升安全播出水平，也在繼承傳統業務習慣的基礎上，提升了管理和工作效率。

【關鍵詞】廣播節目 總控 AOIP

一.項目基本情況介紹

海口廣播電視臺廣播播控系統負責全臺4套廣播節目，共7套直播間（4套標準直播間+3套戶外直播間）、4路外來信號的調度采集、信號監測分析、報警、監測、監控、監聽、記錄、應急切換、大屏幕顯示、機房以及設備管理等功能，并將節目播出信號傳輸至發射系統及相關監測系統。

新構建的系統是一個基于先進數字音頻信號網絡化傳輸監控技術平臺的智能新型主控檢測系統平臺，要求滿足海口廣播電視臺在廣播節目的播出、信號調配、信號傳輸等環節中進行人工和智能化監測與控制的需要，并能面向今后傳統廣播播出轉向新媒體播出發展的需要。在設計該系統方案時，需要充分考慮海口廣播電視臺廣播節目的各項播出需求，新建的廣播播控系統平臺應建設成為以數字化、網絡化播出為核心，構建智能化播出監控為一體的數字網絡化全臺播出主控平臺。

二.項目設計目標

依據國家廣電總局《廣播電臺數字化網絡化建設白皮書》為指導，系統核心設備必須使用數字化、網絡化、智能化的廣播級專業音頻設備，系統應具有不低于安全播出級（24bit 48kHz音頻質量）高質量播出、監聽和應急代播信號。同時具有高可靠性、高穩定性、高可用性、高度智能化、無干擾和易擴展。使項目建成一個操作人性化、功能完善、可個性化定制的智能監控的播控傳輸系統，提高電臺的安全播出水平和效率。

伴隨著數字信號處理與計算機技術的不斷發展，廣播和電視的制作、播出、播控正在向數字化、網絡化、自動化方向轉換。尤其是AES67標準的出現（該標準于2013年9月正式頒布，取名為AES67-2013（AES standardfor audio applications of networks -High-performance streamingaudio-over-IP interoperability），此后又經過了修訂，最新版本是AES67-2015。）AoIP的出現為專業音頻走向IT掃清了最后的障礙，是融入IT大家庭的入場券，專業音頻因此也能共享到IT發展帶來的種種福利和變革。

通過IP可將萬物聚為一體，并連接云計算和大數據，發揮出不可想象的功效，IP也是開啟人工智能時代的一把鑰匙。

IP化已是不可抗拒的潮流，IT思維已開始滲透到了每一個行業，這種跨界發展的結果，對我們廣電行業將產生顛覆性的影響，甚至推倒重建。

在廣播的數字化、網絡化、IT化已經是一種不可逆轉的趨勢下。新系統的搭建必將基于AES67為標準的廣播總控。

總控系統將以國際主流的AOIP、數字、模擬等多種方式的傳輸來搭建。為適應這一網絡化、數字化需求，系統核心設備采用配有基于AES67標準的AOIP接口。

支持AES67協議的產品很多，各廠家的產品雖說也能相互打通，但各家還有各家的功能，軟件界面也不盡相同，所以，我們在搭建系統時還要認真考慮選用最適合我臺的協議（產品）來組建我們的AOIP系統。

Dante來自澳大利亞Audinate公司，是目前使用范圍最廣、擁有產品數量最多的AoIP技術（有超過300家授權廠商和800余種相關產品，其中也包括Hamann、Yamaha等）。Dante使用IEEE1588來進行音頻時鐘的同步，使用UDP進行音頻數據流的傳輸并同時支持單播和組播；Dante擁有一整套完整的管理機制和流程：包括設備發現和配置、音頻流的路由和切換、系統故障診斷和主備冗余等；虛擬聲卡（Dante-virtual-soundcard）能將PC或MAC通過本機網口轉換為Dante設備，省去轉接環節而直接進行多音軌的錄放；Dante在千兆網實測通道數（48 kHz/24 bit）超過400個，單跳時延最短為168.8 μs。Audinate自身并不研發和制造音頻設備，只出售核心板卡（BrooklynII）和芯片（Ultimo）給授權客戶并提供開發支持，成熟的解決方案和便捷的開發流程使眾多的音頻廠商很快將他們的產品升級成支持Dante的新設備，大大加速了Dante推廣的進程，這正是Audinate成功的秘訣；同時，用戶還得到了額外的福利：由于使用相同的接口板卡和芯片、使用同一管理軟件DanteController，不同廠商設備間的互聯變得非常方便，兼容性也比較好（見圖1）。

目前專業市場能見到的AoIP體系主要還包括以下幾家（見圖2）。

·RAVENNA：RAVENNA由著名調音臺制造商LAWO旗下的AlCNetworkX于2010年9月正式對外發布。與CobraNet和Dante不同的是，RAVENNA一開始就是一個完全公開的AoIP協議，RAVENNA幾乎具備了現代AoIP的全部技術特征，并成為AES67的制訂基礎。可惜的是，RAVENNA的使用者只局限于少數領域，并不被演藝行業的擴聲技術人員所了解。

·Livewire+：Livewire首次亮相于2003年的NAB展，被視為最早的AoIP系統，歸屬于Telos聯盟的Axial Audio，之后與RAVENNA合作并升級為Livewire+。Livewire+目前也主要在Telos聯盟內各子公司使用，并在廣播電視市場占有一席之地。

·Q-LAN：Q-LAN是美國QSC音頻產品有限公司為Q-Sys音頻網絡處理平臺開發的第三代AoIP專有技術，相關產品包括Q-SysCore核心處理單元、I/O接口單元以及管理軟件等，主要應用場合是包括迪斯尼在內的園區擴聲系統。

·W h e a t n e t-I P：W h e a t n e t-I P是美國惠斯登（Wheatstone）公司自用的AoIP協議。Wheatstone的核心業務是研發和制造各類數字調音臺及相關傳輸處理設備。

而AES67只解決了AoIP流的對接問題，在控制層面上卻存在較大的空白，AES67僅定義了涉及AoIP互聯互通的最基本部分，解決的也只是最簡單的單播和組播流的對接，并不是AoIP的全部。與AES/EBU、MADI等傳統數字音頻接口技術相比，AoIP復雜得多，涉及設備發現與配置、信號調度、監聽監測、診斷分析、冗余備份等諸多方面，需要一整套完善的網絡管理機制，對于這些AES67并沒有給出明確的說明，目前仍需要各個AoIP體系自己去定義和實施，比如Dante只是開放了部分BrooklynII節點去發送和接收第三方的AES67音頻流，除此之外，保存了原有的完整架構不變。目前已有RAVENNA、Livewire+、Dante、Q-Sys、Wheatnet-IP等幾乎全部主要的AoIP體系正式宣布支持AES67。從這種意義上來說，AES67更傾向于用在不同AoIP系統之間作橋接，而不是只用AES67就能獨立構造完整的AoIP應用系統（ 見圖3）。

正是由于以上的原因，這些技術由不同廠商和機構在世界各地獨自研發制訂的，盡管都使用了類似的核心協議，如IEEE1588、RTP/UDP等，以及都支持了AES67協議，但由于技術路線與細節的差異，它們彼此之間還不是完全一致。所以，我們在選擇設備時還是要盡量選擇同一協議產品，有利于系統的可靠性和使用的方便性。

在整體系統的搭建上，我們著重考慮到系統的安全和可操控性，以及我臺值班技術人員實際情況，經過反復甄別，我們采用了傳統與IP相結合的總控系統。如圖所示，我們以AOIP流作為傳輸、切換主路徑來搭建框架，并保留了AES信號鏈路作為進行傳輸和切換處理的主要手段，同時AOIP承擔整個系統的監測。這樣，既保存了傳統系統的安全可靠和技術操作人員的操作習慣，降低了技術人員對IT知識的要求，同時也涵蓋了AOIP系統的所有優勢，為系統的未來留有足夠的發展空間。

三.設備的選型

在核心設備的選擇上，我們也充分考慮的系統最大限度地兼容性。如矩陣，我們選用了S T U D E R router3000+AOIP卡（至少支持DANTE，LIVEWIRE+，RAVENNA三種以上傳輸協議）。矩陣采用網絡化、模塊化設計，可靈活的根據需要配置輸入輸出模塊，以及支持國際主流的AOIP設備（第三方設備）隨時無縫接入。整個系統（包括直播室、語錄室、演播室、錄音棚等）將以AOIP信號流為構架，通過AoIP網絡實現音頻信號的互通。同時仍需AES與模擬音頻輸入輸出。本次系統，我們選用了DANTE AOIP協議。

為了系統的安全可靠，AOIP主網絡使用兩臺千兆以太網交換機組成的主備冗余網絡。要求總控主要設備自身支持冗余網絡備份、主備電源 。

四.項目設計原則

1.可靠性

系統運行穩定、安全可靠。

系統軟件具有容錯能力。

系統具有自動及手動切換功能。

系統應提供完善的、便于操作的應急措施（包括規范的應急跳線系統）。

主、備系統應具備完善的各環節信號調度功能，具有多點信號、設備狀態、環境狀況的自動檢測、報警功能，以便能準確判別系統各環節的工作狀態，及時采用備份系統或應急系統，確保安全優質播出。

2.合理性

系統結構合理，操作簡單，便于維護（支持熱插拔，在線維護）。

減少有源環節和暫時不必要的環節，提高系統可靠性。

設備擺放結構合理，方便操作，符合人體工程學設計。

在滿足所有功能和要求的前提下，充分考慮性價比。

3.實用性

符合廣播電臺業務的工作流程。

符合廣播電臺技術的總體架構。

系統設備不僅滿足功能需求，而且要有實用價值。

4.先進性

系統結構采用具有代表性和可替換性的AOIP構架，適合今后發展。

技術指標高、信號處理能力強。

國際主流數據格式及傳輸方式。

5.靈活性

系統便于升級與擴展，為今后的發展留有空間。

根據實際需求，隨時可以改變應用模式和系統架構。

避免重復投資。

6.采取人機分離布局

對工作人員場所和主要設備機房的室溫和濕度分別控制，不僅是人性化考慮，而且有利于設備在良好的環境中安全運行。

人機分離可減少人員和設備的接觸機會，提供清潔的機房環境，確保設備的可靠運行。

工作人員場所消除了巨大的設備運行噪聲，使技術人員能更專心、靜心地監聽、監測播出信號。

五.系統主要功能說明

1.總控框圖

通過自動6選1輸出一路信號至手動2選1，通過2選1輸出，接入無源1分2，分別送入帶有DANTE接口的分布式網絡矩陣做數字音分，分出的信號分別送入發射，慢錄，返送等。系統中此設備采用了主備結構，以增強系統的可靠性。同時，也可以看到，當手動2選1之前的設備全出現故障，在最后一級的AOIP設備也可以甩開前面的信號，通過DANTE來直接調用故障前的播出信號，切到輸出點，保證信號無中斷。系統中加入手動2選1，主要是預防自動六選1出現故障，或直播室延時器出現故障后直播室無延時信號輸出，通過簡單的2選1手動切換來解決6選1設備及延時器引起的單點故障。保障了系統的安全性。此手動2選1設備采用主用信號無源連接和切換，有源控制，斷電直通的設計理念。非常可靠，并具有輸入信號顯示，直觀，好用。

3.返送直播室有四重保障：

（1）主矩陣輸出的AES 信號送直播室

（2）備矩陣輸出的AES 信號送直播室

（3）主矩陣AOIP信號送直播室

（4）備矩陣AOIP信號送直播室

由上圖6可以看到，（1）總控信號可以通過4個不同的路徑送到直播室，所以，無論哪個節點出現單點故障，都不影響返送信號送抵直播室。（2）圖中選用了一個二選一的設備，目的是減少值班人員的技術難度，當主矩陣出現故障，值班人員可以通過二選一的一鍵切換，直接切入備矩陣的信號送各直播間。這種傻瓜式的操作解決了我臺值班人員技術相對簿弱的難題。

4.總控監測主要界面（如圖7）

5.STUDER AOIP接口箱（如圖8）

六.總控的二期開發

此次項目由于經費緊，時間急，沒有對發射機及調音臺等進行監控。有待下次完善。

例：調音臺具有可監控功能，支持第三方系統遠程控制和狀態監測。

七.系統要點

系統傳輸采用主備鏈路。

選用可靠的主流產品。

關鍵設備（4/6選1，數字音分等）都采用雙電源，斷電第一路直通。

系統簡潔，直觀，維護方便。

八.結語

我們認為，先進的技術要落地生根，必須既要符合安全播出的要求，也要滿足海口廣播電視臺廣播業務的發展需要。總控和播控系統以基帶音頻矩陣為主通路，適合于安全播出的要求，操作便捷；備通路基于AES67標準AOIP互聯互通建設，既可以作為備份，更可以發揮IP網絡的優勢；結合使用實際，部署一套符合我們使用要求的應用管理至關重要。這三方面的結合，將業務單元統一到一個管理平臺，安全、管理和效率均得到有效提升，正符合我們的設計初衷。B&P;