石家莊廣播總控系統介紹

李新 韓國林

【摘要】本文介紹了石家莊廣播電視臺的廣播總控系統的設計思路、性能優勢、系統架構和技術創新情況以及AOIP音頻傳輸技術的使用。

【關鍵詞】網絡音頻路由器 AOIPBOX總控專家ControlMaster多鏈路傳輸。

一.引言

石家莊廣播電視臺2017年對廣播總控系統進行了全面升級改造。新系統綜合我臺實際情況以安全播出為總要求，以“傳統+未來”為總體思路，設計了我臺新的廣播中心總控系統。新系統滿足總局62號令對廣播中心技術系統配置要求，使用先進的AOIP音頻傳輸技術滿足我臺對廣播信號的播出、監控和對網絡媒體信號的傳輸使用要求。 新建設的播控系統可實現全天24小時不間斷高質量安全播出。系統運行無單節點安全瓶頸。其智能化和“傻瓜式”操作，最大限度的降低了值班人員的工作強度和失誤的可能性。

二.系統性能介紹

新系統滿足五個播出頻率和一個備播頻率的播出需求，實現總控平臺多路輸入、輸出信號調度、傳輸、監測，實現直播間、導播間等重要播出區域的視頻、音頻監控，實現直播間，總控機房等重要區域的環境監控，實現傳輸信號的智能監測和管控，對比我臺以往系統具備如下優勢。

1.安全性

系統設備選用了目前省會市臺市場占有率較高的核心設備，設備本身穩定性高，獨立的雙路電源模塊供電，設計架構為多條播出鏈路、分配調度鏈路、監聽鏈路同時工作，交叉配合，互為主備，避免可能出現的單一節點。智能化應急預案可大大縮短了判斷故障的時間，保證安全播出。

2.先進性

由于AOIP技術的使用， 44.1kHz以上的采樣率、16 bit以上的線性量化（通常是48 kHz采樣，24 bit量化），以及低延時（百微秒至毫秒級），傳輸指標已接近于AES3和MADI標準，完全滿足了我臺廣播音頻的傳輸要求。同時，通過AOIP網絡音頻技術，在傳輸信號的同時，還能夠通過系統設備自帶的監測接口，實現信號的監控監測，配合轉換成網絡數據后的環境、動力、監控視頻等數據，實現了在監控環節上對所有系統內信號的監聽、監看、監測、聲光報警等，并在安全性前提下，盡可能做到信息源端口的開放。

3.擴展性和開放性

系統升級，規模擴展簡單方便，硬件方面增加設備和機柜空間即可，軟件上通過系統軟件添加設備正常設置啟動即可，不會影響當前的配置也不影響正常的安全播出。網絡音頻的傳輸技術發展也可通過軟件升級的方式實現與新的網絡音頻傳輸標準對接。系統設備軟硬件接口也都采用國家和行業標準及行業規范，保證設備兼容、功能擴展和個性開發，這也是系統功能擴展和規模擴展的保障。

三.多路由、全監測、智能化的總控系統

總控系統以數字矩陣和網絡矩陣為核心，通過管理軟件進行信號監控、調度、切換、報警等管理，輔以環境監控、視頻監控等功能，實現了全覆蓋的安全播出管理。

1.核心設備

（1）多選一切換器IBS300（智能八選一）

我們選用了英夫美迪公司的多選一切換器（IBS300），此切換器支持數字、模擬、AOIP三種信號、多路輸入和輸出預聽，支持手動切換、網絡切換、智能切換模式。切換器在信號故障時可自動按照設置好的優先級程序執行切換，當故障恢復時， 根據優先級自動回切，雙AOIP網口接入，支持AES67標準的AOIP協議。具有斷電直通、相位檢測、噪聲檢測功能，當檢測到相位問題可進行修復操作。當檢測到噪聲問題，可自動切換。

（2）數字音頻矩陣

LAWO NOVA73 Compact矩陣

通過考察比較，我們選用德國LAWO的NOVA73 Compact數字音頻矩陣作為路由切換的核心設備。NOVA73矩陣是一個開放的系統，模擬數字音頻所使用的接口都符合國際標準和國家標準。該矩陣硬件支持雙路由切換（雙星技術），保證切換的高安全性，矩陣是模塊化結構，雙電源模塊，支持帶電熱插拔，矩陣采用無源背板設計，維護擴展方便，最大支持 8192單聲道音頻交換容量，可配置各種不同類型的板卡，可適應各種應用需求，可以直接接入AOIP（AES67標準）、MADI、SDH/ STM-1和AES3板卡。矩陣所有的輸入音頻信號和輸出音頻信號都提供板卡集成的DSP處理，處理功能包括靜音檢測、增益設置、相位翻轉、聲道均衡、V型淡出切換、立體聲兼容單聲道等。矩陣有多種控制方式：TCP/IP網絡，客戶端PC網卡，RS232口多通道連接系統對硬件安全的監控措施也非常完善，矩陣的電源、每塊卡的電源、溫度、電源消耗、通信情況、都在檢測范圍內，一旦檢測到異常系統會發出報警信號。

我臺配置了32路AES輸入輸出接口；8路MADI接口，每個MADI接口具備64路輸入輸出；4組主、備AOIP（AES67 標準）接口，每個接口支持128路A O I P輸入輸出。實現五個播出頻率和一個備播頻率的播出。

矩陣控制軟件

由英夫美迪公司根據LAWO公司提供底層的通訊協議研發的全中文界面軟件，集成在ControlMaster總控專家系統中，運行在主備兩套矩陣控制工作站以及可以運行在ControlMaster系統的任意一臺工作站上。支持只讀、編輯、和運行三種狀態，支持單點切換和組切換以及單聲道切換，支持多個矩陣（物理矩陣、AOIP網絡路由）的統一界面操作，聯動切換。定時、手動、分組等切換方式，并具有管理權限、日志、報警、統計、導出、打印等功能，實現了信號切換簡便、靈活，設備統一管理和監測。

（3）網絡音頻路由器AOIPBOX

AoIP（Audio over IP） 是指通過普通局域網內以IP方式傳輸不壓縮音頻信號的技術，具有高保真、低延時、大容量、的特性，是基于3層的IP網絡傳輸技術，采用IEEE1588作為媒體時鐘同步方案，實現網內各節點音頻數據的同步，在高速局域網利用DSCP等QoS（Quality of Service）手段實現帶寬預留，保證音頻數據的實時傳輸。AOIP BOX就是將傳統音頻信號（模擬、數字信號等）與網絡信號實現實時、高效、高質量變換的設備，此設備支持當前主流的AOIP協議，如AES67、Ravenna、Dante、以及Cobranet協議，具有良好的適應性，使用AOIP BOX可以構建功能豐富的音頻系統，如網絡音頻矩陣系統、網絡音頻監測系統、慢錄系統、工作站系統、音頻傳輸系統等，該設備具有雙AOIP接口和用于監測的第三網口，支持Ember+網絡控制監測協議，可實現音頻幅度、相位、AES3狀態、設備溫度、電源狀態等網絡監測功能，支持雙電源供電，多路輸入輸出功能。

通過AoIP網絡連接，可以實現播出信號從直播間到總控的冗余鏈路傳輸，是數字音頻矩陣的備份路由傳輸鏈路；同時通過AoIP網絡可以采集所有網絡中各個節點的音頻信號，對各個節點的音頻進行監聽、監看。每個網絡接口都能夠實現網絡中多路AOIP音頻流的路由交換。

我臺網絡系統采用H3C的千兆交換機，采用雙核心+訪問層架構。每個交換機通過劃分VALN的方式隔離AOIP、對講、監測等子網。

2.總控系統的架構、傳輸鏈路、監測

1.總控架構

采用物理矩陣NOVA73、AOIP網絡矩陣AOIPBOX、MADI、線纜等多路由方式進行信號的傳輸和調度，通過主、備多選一切換器對多路信號甄別選擇，輸出主備兩路信號供給調頻、中波、網站等。實現以雙音頻路由為核心，主、備冗余并且相互獨立的音頻傳輸鏈路以及AOIP第三音頻傳輸鏈路的多條路由傳輸。

符合AES67-2015標準的AOIP網絡路由監控，利用AOIPBOX網絡音頻路由和千兆以太網交換機實現多路AES信號或模擬信號轉化為IP信號在網絡中傳輸，實現了整個音頻鏈路全程管腳級別的設備監控，實現了數字音頻和網絡音頻的信號監聽、監看、監測。同時還配置了技術播出區域的環境監測、視頻監看等系統。

通過AOIP系統，可將播出節目音頻路由到其他的音頻系統：錄音系統、互聯網播出系統、融媒體播出系統、辦公網系統等等。擴展廣播節目內容的發布渠道。

2.傳輸鏈路

第一條鏈路：傳統方式，轉播信號通過音分返送至直播間調音臺輸入，直播間輸出信號送入多選一切換器輸出至音分分別輸出給調頻、中波等，信號調度可通過跳線盤實現。

第二條鏈路：N O V A73數字矩陣方式，轉播信號通過音分輸出給數字矩陣，數字矩陣（AES/EBU和MADI）返送至直播間調音臺輸入，直播間輸出（AES/EBU和MADI）信號送入數字矩陣，數字矩陣輸出至多選一切換器輸出至音分分別輸出給調頻、中波等，信號調度通過數字矩陣實現。

第三條鏈路：AOIP網絡矩陣方式，轉播信號通過音分輸出給AOIP節點，AOIP節點將信號轉換成網絡信號進行傳輸，直播間輸出網絡信號通過AOIP網絡輸出至多選一切換器輸出至音分分別輸出給調頻、中波等，信號調度通過AOIP網絡矩陣實現。

應急鏈路：三條播出鏈路信號同時送給主、備切換器，作為切換器的1、2、3路信號，與直播間同步播出的一播多應急工作站作為切換器的第4路信號，切換器內存儲的補樂信號作為不間斷播出的最后屏障。

3.總控監測

總控的監測系統分為音頻鏈路監測、設備生命狀態監測、環境監測、音頻監聽，來實現廣播播出系統全程的監測。

音頻鏈路監測，采用了采集下一級設備的輸入信號來監測上一級設備的輸出信號的方式。如：通過采集延時器或者AOIP網絡節點的輸入信號來監測直播間調音臺的輸出。通過對整個鏈路的節點在不增加設備的情況下進行信號采集、監測，末級調頻反饋回來的信號與延時器輸出信號進行比對，形成一個完整的監測鏈路。將此鏈路的監測情況顯示在總控監控大屏上，來做到對播出信號的全監測。

設備狀態監測，配置的 iMonitor系統對整個音頻鏈路中，具備設備監測開放協議的設備進行監測，來確定設備的工作狀態是否正常。本系統中可以監測到音頻鏈路中的幾乎所有設備狀態，還可監測到AOIP網絡節點、服務器、PC機等，并可在監控大屏上顯示出故障設備。

環境監測，系統在機房、直播間、導播間等重要區域均配置了 IP 高清攝像頭、溫濕度、電壓監測設備。通過 IP 網絡攝像頭對機房、直播間等重要區域進行視頻監控和錄制。這些數據通過計算機網絡顯示在總控監控大屏上監看顯示，對環境參數等設定報警閥值可實現聲、光報警，也可以供后期查看、檢索。

音頻監聽，在總控系統中，聲音的監聽是總控運維的重要手段，因此總控設計了主、備冗余的監聽系統。

主監聽，通過網絡監測系統監聽監測網絡中的任意一個監測點的音頻信號，在監測網絡中，采集到了整個播控中心音頻鏈路上所有核心設備點的音頻信號，通過計算機網絡技術，在監聽工作站上可以監聽到任意一個監測點的聲音，并提供李莎茹矢量圖、頻譜、相位的監測功能。

備監聽，配置獨立的16選2數字監聽矩陣，用于監聽矩陣和末級音分的數字輸出信號。同時也可以通過設備（IBS300、數字音分、A/D 轉換）本身的耳機插口監聽。如此可以保障極端情況下的系統運維。

以上所有的監測信息都統一歸結為ControlMaster 總控專家系統統一管理，ControlMaster是電臺總控機房系統及監測系統的一套通用的軟件控制系統。覆蓋了總控音頻處理、傳輸及監測的整體要求，采用基于驅動軟件方式的開放平臺，‘內核+驅動的方式實現控制和監測功能。在設備具備協議（開發與交互）支持的前提下，即可將設備接入系統進行使用（如矩陣、調音臺、音頻處理器等）；通過任意自定義方式組屏，將音頻信號鏈路、電平、相位等參數、設備的運行狀態、環境溫濕度、監聽信號狀態等集中或分別顯示在總控大屏上，并為值班人員提供聲、光、位置等報警，并提供自動識別處理和值班人員處理建議，極大的減少了值班人員的工作壓力，保障安全播出。

四.結束語

我臺廣播總控系統通過此次的升級改造，釆用多鏈路的傳輸、調用，提升了系統的安全性，可靠性；AOIP網絡音頻技術的使用提高了系統的便利性；智能監測減輕了工作人員的壓力，能夠更為及時處理播出工作中出現的問題?？傊瑢偪叵到y的升級改造使得我臺的安全播出得到了更為有力的保障。B&P;

參考文獻

劉曉紅：廣播技術平臺智能化總控監管系統【J】。電聲技術，2018，42（3）：62-65

肖晨：AOIP技術對廣播播控未來技術架構的影響【J】電聲技術，2017，41（1）：74-79

北京英夫美迪科技股份有限公司 產品設備說明書