淺析廣播主控升級項目中Dante數字音頻傳輸技術替代CobraNet網絡音頻實時傳輸技術的應用

趙剛

新疆廣播電視臺廣播播出傳送中心 新疆烏魯木齊 830000

新疆廣播電視臺廣播主控項目升級改造是為了保證廣播電視節目的安全播出，更好地將黨的聲音傳入千家萬戶。對于目前牢牢扭住總目標，切實保障社會穩定和長治久安將發揮巨大作用。

新疆廣播電視臺廣播主控機房系統的主體為2012年建設完成，截止目前，硬件設備老化非常嚴重，主控系統所采用的CobraNet網絡音頻實時傳輸技術已經淘汰，對應的硬件CAS2000設備已經停止產品更新。為了更好地適應廣播主控機房對信號的監測與調用，同時要萬無一失地保障安全播出，故此次正在實施的廣播主控升級系統采用符合AES標準的系統架構重新進行設計，同時繼續采用“基帶信號為主、網絡信號為輔助”的主體設計思想[1]。

總控系統的發展大致經歷了以下四個階段：第一代，“模擬+AES/EBU”對音頻信號進行處理后不能保存和調用之前調好的模式，控制操作復雜，難以遠距離地傳輸和共享音頻信號；第二代，IP網絡技術（音頻壓縮編碼），缺乏精確時鐘同步及網絡轉發機制限制，傳輸通道數及音質打了很大的折扣；第三代，CobraNet與Ether Sound技術，需要構建一個專網，控制信息如果稍多一些剛需要由另一個網絡來傳送，傳輸通道也受限于32個，即便在千兆網絡上也是這樣；最新技術，AoIP技術，為音頻連接提供了一種低延時、高精度和低成本的解決方案。目前總控系統在從第三代最新技術的過度升級當中。

1 概述

隨著資訊行業高速發展，新疆廣播電視臺廣播業務當前的各業務系統已不能滿足不斷新增的業務以及對多媒體信息處理的需求。目前傳統廣播業務的平臺，包含多套業務系統。這些系統各自獨立運作，彼此之間存在明顯的界限，并且每個系統都有各自完整獨立的業務流程，造成了用戶跨系統作業或者跨系統數據共享實現難度較大，無法靈活地開展融合媒體業務。

通過在直播室內增加融媒體視頻直播設備，可以將廣播資訊、網絡資訊有機結合在一起，實現廣播節目的形式創新，用更加直觀的方式制作廣播節目，從而建立行業大數據基礎信息平臺，打通廣播電視和互聯網傳播之間、視聽節目制作傳播各環節之間的信息孤島，加快行業信息服務的網絡化、數據化、智能化。

改造原則：數字化、網絡化視音頻技術的發展使得近年來專業視音頻領域的工作流程和制作設備與手段發生了深刻的變革。IT行業的大量技術和系統規劃設計思想融入專業廣電播出后，應運而生的VoIP和AoIP相關技術不僅僅是一種信號傳輸方式，而是進一步使廣播電視行業的制作技術、發布手段、用戶體驗等各方面都發生了質的改變[2]。

1.1 VOIP/AoIP（AudiooverIP）基本原理

VOIP，即指在IP網絡上使用IP協議以數據包的方式傳輸語音。使用VOIP協議，不管是因特網、企業內部互連網還是局域網都可以實現語音通信。一個使用VOIP的網絡中，語音信號經過數字化，壓縮并轉換成IP包，然后在IP網絡中進行傳輸。VOIP 信令協議用于建立和取消呼叫，傳輸用于定位用戶以及協商能力所需的信息。

AoIP（AudiooverIP）是指在普通以太網上以IP流的方式實時傳送數字音頻信號的技術，適用于包括現場擴聲在內的諸多專業音頻領域。它不同于VoIP（VoiceoverIP），雖然VoIP也用IP來傳輸音頻，但其碼率低，音質僅限于話音級水平，通常只能用于網絡電話通信；另外，AoIP也不同于互聯網音頻，點播或直播方式下的互聯網音頻使用高壓縮比算法，存在緩沖時間長、音質損耗大、容易丟幀等缺點，不適合對音質和時延有著較高要求的專業廣播場合使用。

1.2 AoIP的發展需求

網絡化、IP化已經成為信息傳遞相關領域的發展趨勢，網絡化數字系統逐漸成為支撐信息社會的大平臺，并且使得多種媒體形式相互滲透和融合，帶來了當前廣播行業的新媒體或稱融媒體播出的革新浪潮。同時，國家廣電總局已經公布了《高質量音頻流在IP網絡上的互操作規范》，《網絡音頻應用的開放式控制架構》等AoIP技術標準，加上IP特有的分布式、全共享、數據無障礙互通等優勢體現，AoIP音頻系統代表著技術發展的前景。因此，這次臺內直播室改造，從系統架構設計，設備選型也都很大程度考慮到AoIP發展的需要。

2 Dante數字音頻傳輸技術

在系統設計中，出于播出安全第一為基礎，采用傳統基帶與AoIP融合的方式來實現系統功能，并且可以讓傳統基帶和AoIP做到各自獨立完成直播室、直播室到總控等環節的主要功能，同時保證高標準安全性。

融媒體可視化廣播直播室除了要滿足標準直播室的功能外，還要滿足視頻直播、新媒體發布功能。滿足多媒體節目的直播播出任務，以數字化、網絡化、智能化、安全穩定性為基本設計原則，滿足多媒體節目時效性、參與性、娛樂性、多樣性的業務流程特點，適應直播、錄播、網播、轉播等多種節目播出形式和聽眾參與、熱線互動等直播操控。符合《廣播電視安全播出管理規定廣播中心實施細則》的相關要求，且適應現代廣播的工藝流程[3]。

2.1 方案設計實施條件

本項目中直播室設備升級部分采用了多年來的直播室及周邊設備的安裝框架模式，該套安裝框架模式經過十余年的實際使用，效果良好。

目前，廣播中主要使用的符合AES67標準的協議中，Dante協議占用量最大。多家省級廣播電臺均使用Dante協議為基礎進行建設，效果較好。故本方案以Dante協議為基礎，對新疆廣播電視臺廣播主控升級系統設計構思以及設備選型進行建設，確保從網絡架構設計到設備選型都做到心中有數。

本方案是借鑒省級廣播電視臺主控、音頻制作網及直播室設備升級以及電視播出系統升級的成功案例，結合新疆廣播電視臺的實際情況而設計方案的，具有非常好的實用性。即：該項目在方案設計實施條件上是完全符合實際情況，切實可行。

2.2 技術人才方面

新疆廣播電視臺在多年的發展歷程中，技術水平經歷過3次跨時代的革新，技術人才豐富，能夠對該項目的施工過程中提供全程各個環節的技術監督，不論是線纜、模擬設備、數字設備、網絡設備都有非常豐富的人才知識儲備。

融媒體直播系統改造：在目前直播室的基礎上增加融媒體視頻直播設備。配備一臺高清攝像機、2個高清USB攝像頭、視頻直播一體機、監看電視大屏、視頻摳像等設備，滿足視頻直播、訪談、站播、外場連線等功能。可以支持傳統FM、電視、新媒體APP、微信、微博、抖音等渠道的發布。

制作播出網中的錄音系統，精品慢錄、普通慢錄等系統原來僅僅支持CobraNet網絡音頻實時傳輸技術的網絡聲卡全部進行更換。

2.3 主控直播室信號、代播信號接入系統結構的優化

現在廣播主控機房直播室信號、代播信號接入流程在本次主控升級系統中得到了部分保留，原有主控機房在為各個服務方向輸送信號的時候，采用從上而下、逐級傳送的“串聯模式”進行傳送，本次主控機房設備升級方案最大限度的改造此類工作模式，盡量使用同源并行輸出信號方式，即并聯模式往各個服務方向輸送信號，各個服務方向的傳送線路獨立運行、獨立配置相關參數。

特別注意的是：為了保證信號源頭輸出足夠多，對音頻切換器的要求較高。必須高穩定性，而且對于輸出要求也有一定的要求，必須進行定制。輸入端需要1組模擬卡農頭立體聲輸入，3個卡農頭數字輸入。輸出端需要2組模擬立體聲輸出（其中1組是斷電直通），還需要1組數字立體聲輸出，而原來的輸出端沒有數字立體聲輸出。

2.4 主控系統對外來信號使用架構的優化

目前主控系統對外來信號使用的弊端是，因為目前使用的CAS網絡已達到設備上限，不能繼續增加設備。所以部分外來信號沒有進入CAS網絡，沒有進行信號監測。同時因為模擬音分串聯級數已達上限且通道全部用完，所以部分外來信號沒有進入模擬音分，不能對信號的電平值等相關參數進行調整。本次主控系統借用千兆網絡以及音分同源并行輸出信號方式的優勢，將外來信號全面接入主控系統，先進入模擬音分系統，再進入Dante網絡，確保所有外來信號都可以進行監測并且可以調整信號的電平值等相關參數[4]。

2.5 融媒體視頻直播設備進入廣播直播間，實現廣播的網絡化、智能化

通過在直播間內增加融媒體視頻直播設備。可以將廣播資訊、網絡資訊有機結合在一起，實現廣播節目形式的創新，用更加直觀的方式制作廣播節目。從而建立行業大數據基礎信息平臺，加快行業信息服務的網絡化、數據化、智能化。

2.6 廣播主控系統的升級改造，保證信號傳輸鏈路的穩定與可靠

目前廣播主控系統采用AES67協議進行升級改造后，信號的調用分配更加靈活，千兆帶寬有效提高抵抗網絡擁塞的能力，先進技術理念可以保證信號傳輸鏈路的穩定與可靠。Dante是目前最理想的音頻聯網解決方案，也是受最多專業音頻視聽廠商青睞的聯網技術，全部只需要一根線纜。Dante摒棄了笨重而昂貴的模擬或多核布線，將其替換為廉價且十分常見的CAT5e、CAT6或光纖線纜，實現簡單、輕量且經濟的解決方案。Dante將整個系統上的媒體和控制集成到了一個標準的IP網絡上。

Dante系統可以方便地從一組簡單的控制臺配對擴展到一臺電腦乃至運行數千個音頻通道的大容量網絡上，因為Dante使用邏輯路徑布線而不是物理的點到點連接，因此隨時只需點擊幾下鼠標即可將網絡擴展并重新配置。

2.7 下一代網絡音視頻實時傳輸技術展望

EthernetAVB以太網音視頻橋接技術（Ethernet Audio/Video Bridging，以下簡稱Ethernet AVB）是一項新的IEEE 802標準，其在傳統以太網絡的基礎上，通過保障帶寬（Bandwidth），限制延遲（Latency）和精確時鐘同步（Time synchronization），提供完美的服務質量（Quality of Service，簡稱Qo5），以支持各種基于音頻、視頻的網絡多媒體應用[5]。

Ethernet AVB致力于提供一套基于標準的方案來為演播室、影劇院、音樂會現場及娛樂系統等提供穩定可靠的音視頻服務，以及提供低延時、供家庭及企業使用的同步音視頻網絡。

EthernetAVB關注于增強傳統以太網的實時音視頻性能，同時又保持了100%向后兼容傳統以太網，是極具發展潛力的下一代網絡音視頻實時傳輸技術。

EthernetAVB是一種架構在以太網三層網絡基礎上傳輸專業非壓縮Audio，video信號的協議技術，它能夠支持目前大多數的專業視頻信號格式，支持多達512通道無壓縮或多路壓縮數據格式音頻信號，支持在以太網上傳輸壓縮的1080i/p高清視頻信號，而它的帶寬占用率只有130Mbit/s.

3 結語

EthernetAVB建立的AVB網絡，稱之為AVB“云”（Cloud），解決了在以太網上提供同步化低延遲的實時流媒體服務。在AVB“云”內，由于延遲和服務質量得到保障，能夠高質量地提供實時的流媒體服務。

同時，AVB網絡保持與傳統以太網的兼容，能夠連接到傳統的交換機、集線器和終端設備。告別直接與硬件對話的“云計算”支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務，所請求的資源來自“云”，而不是固定的有形的實體。