廣播系統(tǒng)傳輸IP化引發(fā)的思考

王 鑫

內(nèi)蒙古廣播電視臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

1 引 言

現(xiàn)階段隨著以Dante 為代表的AES67 協(xié)議相關(guān)產(chǎn)品的日益成熟，音頻系統(tǒng)IP 化已不只是簡單的在現(xiàn)場演出的FOH 和Monitor 系統(tǒng)中應(yīng)用，音頻制作、媒體融合，甚至是新建地級城市廣播播出系統(tǒng)中已經(jīng)開始全面的IP 化部署。但目前大多數(shù)省級廣播電臺的播總控系統(tǒng)均基于傳統(tǒng)架構(gòu)，即AES3+AES10（MADI）的數(shù)字音頻系統(tǒng)。

傳統(tǒng)音頻設(shè)備穩(wěn)定可靠，容錯率極高，且系統(tǒng)完全物理隔離，最大程度地降低了遭受遠(yuǎn)程攻擊的可能性。但隨著頻率媒體融合的步伐逐漸加快，各種交互需求日益增加，各類新媒體平臺的分發(fā)業(yè)務(wù)幾乎全部對音頻進(jìn)行IP 化要求。同時(shí)，廣播頻率的增加也致使向下游傳輸?shù)幕鶐Э値挻罅吭黾樱ǔV播電視節(jié)目一起向下游發(fā)送，電視節(jié)目的高清化更是急速擠占帶寬。因此，目前主流廣播電視的下游傳輸系統(tǒng)已開始全面向IP 化進(jìn)行改造，但改造后又會與上游傳統(tǒng)架構(gòu)的交互產(chǎn)生諸多問題，本文將結(jié)合內(nèi)蒙古廣播電視臺廣播系統(tǒng)與下游IP 傳輸系統(tǒng)進(jìn)行討論。

2 系統(tǒng)架構(gòu)簡述

2.1 廣播播總控系統(tǒng)

內(nèi)蒙古廣播電視臺廣播系統(tǒng)完全依照總局62 號令進(jìn)行搭建，采用主備對稱的雙矩陣系統(tǒng)為核心，前端調(diào)音臺至總控矩陣系統(tǒng)采用AES3（主矩陣）+AES10（備矩陣）雙路由兩鏈路傳輸，矩陣后鏈路則完全使用AES3，分別依次通過音頻四選一、音分至下游單位，見圖1。

圖1 廣播播總控系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 下游編碼傳輸系統(tǒng)

下游編碼傳輸系統(tǒng)使用harmonic 公司的編碼平臺，通過分別將電視節(jié)目和廣播節(jié)目編成IP 包，再通過復(fù)用器將廣播節(jié)目嵌入到電視節(jié)目的垂直消隱區(qū)保留數(shù)據(jù)段內(nèi)，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求，打包成不同內(nèi)容的MPEG-2 復(fù)用IP 包。

其中上游廣播系統(tǒng)將每個頻率主備信號通過AES 數(shù)字音頻纜傳送至下游主備編碼器，編碼器通過控制服務(wù)器切換其中一套（主或備）編碼器生成的IP 流進(jìn)入復(fù)用器進(jìn)行復(fù)用。架構(gòu)見圖2。

3 顯現(xiàn)問題

3.1 監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)差異化

內(nèi)蒙古廣播電視臺廣播播總控系統(tǒng)使用了兩套監(jiān)測系統(tǒng)，其中一套對系統(tǒng)內(nèi)全部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，另外一套僅針對主備矩陣、主備音分后信號進(jìn)行監(jiān)測。信號異常時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行聲光電報(bào)警。同時(shí)，播出鏈路中的音頻四選一（如圖1 所示）根據(jù)預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行最優(yōu)信號的選擇輸出，從而保證沒有停播事故的發(fā)生。兩套系統(tǒng)依據(jù)音頻的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，具體指標(biāo)為：電平值大小、相位相干程度，左右聲道電平差程度。

下游編碼傳輸系統(tǒng)分為主備兩套編碼器，同時(shí)對上游音分傳送來的音頻信號進(jìn)行IP 化編碼。在編碼的同時(shí)，編碼器將實(shí)時(shí)的音頻流狀態(tài)信息通過管理信息傳送給控制服務(wù)器，服務(wù)器依據(jù)閾值切換主備編碼器中哪一套的IP 流進(jìn)入復(fù)用器，與視頻信號進(jìn)行復(fù)用（如圖2 所示）。其中服務(wù)器判斷的依據(jù)為：AES 音頻流的狀態(tài)，即AES 音頻流同步頭、狀態(tài)位標(biāo)識碼連續(xù)丟失或規(guī)定時(shí)間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)錯誤。

可見，上下游系統(tǒng)的監(jiān)測依據(jù)不同，且是不同的兩個層面，完全沒有交叉，因此經(jīng)常出現(xiàn)下述兩種情況：

（1）上游發(fā)生事故而下游無感知

當(dāng)上游音頻節(jié)目靜音，但設(shè)備均工作正常時(shí)，對于上游單位是停播事故，后果較為嚴(yán)重，而此時(shí)由于設(shè)備正常，即AES 碼流狀態(tài)正常，下游單位無感知。

（2）發(fā)生上游事故無感知而下游反應(yīng)過度

圖2 編碼傳輸系統(tǒng)架構(gòu)

當(dāng)上游節(jié)目出現(xiàn)數(shù)字噪聲時(shí)，即AES 碼流錯誤，而上游系統(tǒng)不對其進(jìn)行偵測，同時(shí)輕微的數(shù)字噪聲對播出效果造成的影響微乎其微，但下游編碼平臺由于偵測到碼流異常，會發(fā)出嚴(yán)重告警，同時(shí)做出反應(yīng)。

兩種情況對于上下游單位來說都是棘手問題，因此傳統(tǒng)播總控平臺需要增加對碼流進(jìn)行監(jiān)測的環(huán)節(jié)，以充分掌握實(shí)際播出信號狀態(tài)，相應(yīng)的下游編碼平臺也應(yīng)對音頻技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。國家廣電總局安全傳輸司相關(guān)會議也提出了針對碼流監(jiān)測的建議和要求，于此同時(shí)總局62 號令近期正在征求修改意見，相信在修訂后的標(biāo)準(zhǔn)中會做出具體要求。

3.2 應(yīng)急切換

編碼傳輸平臺是廣播電視節(jié)目源與末端發(fā)射覆蓋系統(tǒng)的中間服務(wù)，對照計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的OSI 七層參考模型功能劃分，其作用應(yīng)與物理層等同，即對數(shù)據(jù)進(jìn)行透傳。對于其承接的上下游，編碼傳輸平臺應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)的黑箱模型，無須知曉其內(nèi)部功能定義，電氣化實(shí)現(xiàn)方式等具體細(xì)節(jié)，只要保證廣播電視端給出的基帶信號正確的被發(fā)射覆蓋端接收即可。由于目前沒有完善的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)蒙臺的編碼傳輸平臺按照目前的系統(tǒng)狀況不能完整實(shí)現(xiàn)透傳功能，因此出于對整體播出安全層面的考量，在目前系統(tǒng)配置下，上游廣播電視系統(tǒng)需要在突發(fā)事件中做出應(yīng)急處理以彌補(bǔ)編碼傳輸平臺的功能缺失。

內(nèi)蒙古廣播電視臺上游廣播播總控系統(tǒng)向編碼平臺同時(shí)傳送主備兩套信號，根據(jù)相關(guān)文件要求，要同時(shí)保障兩路信號的正常。但突發(fā)狀況，如主鏈路中間設(shè)備異常造成靜音事故，而此時(shí)下游編碼平臺恰好使用主編碼器信號進(jìn)行復(fù)用，該情況下，下游平臺對事故無感知，編碼平臺不會切換至備用編碼器，最終會導(dǎo)致覆蓋單位無法接收到有效信號，從而導(dǎo)致停播事故。此類情況下，上游單位的主備信號形同虛設(shè)，并未起到相互備份的作用。

應(yīng)對此類情況，最佳方案為值機(jī)員馬上找到最優(yōu)備用信號，使用塞孔盤跳過異常設(shè)備，恢復(fù)正常音頻節(jié)目。但該操作對值機(jī)員業(yè)務(wù)能力要求較高，一旦未能及時(shí)進(jìn)行響應(yīng)或操作失誤，均可能會造成更大的事故，因此內(nèi)蒙古廣播電視臺廣播播控系統(tǒng)制定了標(biāo)準(zhǔn)化操作流程來規(guī)避人員能力差異。通過本文上述內(nèi)容可知，下游編碼平臺依據(jù)AES 碼流狀態(tài)進(jìn)行切換，因此上游單位采用人工制造碼流故障的方式強(qiáng)制下游編碼平臺進(jìn)行切換，從而實(shí)現(xiàn)播出正常的目標(biāo)。例如，主鏈路音頻靜音，備鏈路正常，編碼平臺使用主鏈路信號，此時(shí)由于上游靜音，系統(tǒng)報(bào)警，值機(jī)員馬上通過塞孔盤插斷主鏈路四選一輸出，此時(shí)主鏈路碼流異常，下游編碼平臺自動切換至備編碼器，播出信號正常。

4 總 結(jié)

廣播系統(tǒng)全面IP 化的進(jìn)程日益加速，傳統(tǒng)架構(gòu)向IP 化過的顯得尤為重要，本文結(jié)合內(nèi)蒙古廣播電視臺的實(shí)際情況和本人工作經(jīng)驗(yàn)對其中顯現(xiàn)問題進(jìn)行剖析，希望能對相關(guān)從業(yè)者提供一定程度的幫助，同時(shí)能同時(shí)引發(fā)更多的思考。