海口广播电视台广播总控系统建设探讨

胡军

【摘要】 本文从主流的音频IP网络技术和协议展开论述，结合海口广播电视台广播播出实际，新系统建设应立足于：既要注重安全、也要尊从已有管理模式，更要着眼未来，提升发展和效率并重。海口广播电视台广播总控和播控系统以基带音频矩阵为主通路，以符合AES67标准AOIP互联互通为备通路，发挥IP网络的优势。创新地将海口广播电台各业务单元，从信号接入、制作，到播出、监控，以及调度和管理等统一到一个管理平台，既提升安全播出水平，也在继承传统业务习惯的基础上，提升了管理和工作效率。

【关键词】广播节目 总控 AOIP

一.项目基本情况介绍

海口广播电视台广播播控系统负责全台4套广播节目，共7套直播间（4套标准直播间+3套户外直播间）、4路外来信号的调度采集、信号监测分析、报警、监测、监控、监听、记录、应急切换、大屏幕显示、机房以及设备管理等功能，并将节目播出信号传输至发射系统及相关监测系统。

新构建的系统是一个基于先进数字音频信号网络化传输监控技术平台的智能新型主控检测系统平台，要求满足海口广播电视台在广播节目的播出、信号调配、信号传输等环节中进行人工和智能化监测与控制的需要，并能面向今后传统广播播出转向新媒体播出发展的需要。在设计该系统方案时，需要充分考虑海口广播电视台广播节目的各项播出需求，新建的广播播控系统平台应建设成为以数字化、网络化播出为核心，构建智能化播出监控为一体的数字网络化全台播出主控平台。

二.项目设计目标

依据国家广电总局《广播电台数字化网络化建设白皮书》为指导，系统核心设备必须使用数字化、网络化、智能化的广播级专业音频设备，系统应具有不低于安全播出级（24bit 48kHz音频质量）高质量播出、监听和应急代播信号。同时具有高可靠性、高稳定性、高可用性、高度智能化、无干扰和易扩展。使项目建成一个操作人性化、功能完善、可个性化定制的智能监控的播控传输系统，提高电台的安全播出水平和效率。

伴随着数字信号处理与计算机技术的不断发展，广播和电视的制作、播出、播控正在向数字化、网络化、自动化方向转换。尤其是AES67标准的出现（该标准于2013年9月正式颁布，取名为AES67-2013（AES standardfor audio applications of networks -High-performance streamingaudio-over-IP interoperability），此后又经过了修订，最新版本是AES67-2015。）AoIP的出現为专业音频走向IT扫清了最后的障碍，是融入IT大家庭的入场券，专业音频因此也能共享到IT发展带来的种种福利和变革。

通过IP可将万物聚为一体，并连接云计算和大数据，发挥出不可想象的功效，IP也是开启人工智能时代的一把钥匙。

IP化已是不可抗拒的潮流，IT思维已开始渗透到了每一个行业，这种跨界发展的结果，对我们广电行业将产生颠覆性的影响，甚至推倒重建。

在广播的数字化、网络化、IT化已经是一种不可逆转的趋势下。新系统的搭建必将基于AES67为标准的广播总控。

总控系统将以国际主流的AOIP、数字、模拟等多种方式的传输来搭建。为适应这一网络化、数字化需求，系统核心设备采用配有基于AES67标准的AOIP接口。

支持AES67协议的产品很多，各厂家的产品虽说也能相互打通，但各家还有各家的功能，软件界面也不尽相同，所以，我们在搭建系统时还要认真考虑选用最适合我台的协议（产品）来组建我们的AOIP系统。

Dante来自澳大利亚Audinate公司，是目前使用范围最广、拥有产品数量最多的AoIP技术（有超过300家授权厂商和800余种相关产品，其中也包括Hamann、Yamaha等）。Dante使用IEEE1588来进行音频时钟的同步，使用UDP进行音频数据流的传输并同时支持单播和组播；Dante拥有一整套完整的管理机制和流程：包括设备发现和配置、音频流的路由和切换、系统故障诊断和主备冗余等；虚拟声卡（Dante-virtual-soundcard）能将PC或MAC通过本机网口转换为Dante设备，省去转接环节而直接进行多音轨的录放；Dante在千兆网实测通道数（48 kHz/24 bit）超过400个，单跳时延最短为168.8 μs。Audinate自身并不研发和制造音频设备，只出售核心板卡（BrooklynII）和芯片（Ultimo）给授权客户并提供开发支持，成熟的解决方案和便捷的开发流程使众多的音频厂商很快将他们的产品升级成支持Dante的新设备，大大加速了Dante推广的进程，这正是Audinate成功的秘诀；同时，用户还得到了额外的福利：由于使用相同的接口板卡和芯片、使用同一管理软件DanteController，不同厂商设备间的互联变得非常方便，兼容性也比较好（见图1）。

目前专业市场能见到的AoIP体系主要还包括以下几家（见图2）。

·RAVENNA：RAVENNA由著名调音台制造商LAWO旗下的AlCNetworkX于2010年9月正式对外发布。与CobraNet和Dante不同的是，RAVENNA一开始就是一个完全公开的AoIP协议，RAVENNA几乎具备了现代AoIP的全部技术特征，并成为AES67的制订基础。可惜的是，RAVENNA的使用者只局限于少数领域，并不被演艺行业的扩声技术人员所了解。

·Livewire+：Livewire首次亮相于2003年的NAB展，被视为最早的AoIP系统，归属于Telos联盟的Axial Audio，之后与RAVENNA合作并升级为Livewire+。Livewire+目前也主要在Telos联盟内各子公司使用，并在广播电视市场占有一席之地。

·Q-LAN：Q-LAN是美国QSC音频产品有限公司为Q-Sys音频网络处理平台开发的第三代AoIP专有技术，相关产品包括Q-SysCore核心处理单元、I/O接口单元以及管理软件等，主要应用场合是包括迪斯尼在内的园区扩声系统。

·W h e a t n e t-I P：W h e a t n e t-I P是美国惠斯登（Wheatstone）公司自用的AoIP协议。Wheatstone的核心业务是研发和制造各类数字调音台及相关传输处理设备。

而AES67只解决了AoIP流的对接问题，在控制层面上却存在较大的空白，AES67仅定义了涉及AoIP互联互通的最基本部分，解决的也只是最简单的单播和组播流的对接，并不是AoIP的全部。与AES/EBU、MADI等传统数字音频接口技术相比，AoIP复杂得多，涉及设备发现与配置、信号调度、监听监测、诊断分析、冗余备份等诸多方面，需要一整套完善的网络管理机制，对于这些AES67并没有给出明确的说明，目前仍需要各个AoIP体系自己去定义和实施，比如Dante只是开放了部分BrooklynII节点去发送和接收第三方的AES67音频流，除此之外，保存了原有的完整架构不变。目前已有RAVENNA、Livewire+、Dante、Q-Sys、Wheatnet-IP等几乎全部主要的AoIP体系正式宣布支持AES67。从这种意义上来说，AES67更倾向于用在不同AoIP系统之间作桥接，而不是只用AES67就能独立构造完整的AoIP应用系统（ 见图3）。

正是由于以上的原因，这些技术由不同厂商和机构在世界各地独自研发制订的，尽管都使用了类似的核心协议，如IEEE1588、RTP/UDP等，以及都支持了AES67协议，但由于技术路线与细节的差异，它们彼此之间还不是完全一致。所以，我们在选择设备时还是要尽量选择同一协议产品，有利于系统的可靠性和使用的方便性。

在整体系统的搭建上，我们着重考虑到系统的安全和可操控性，以及我台值班技术人员实际情况，经过反复甄别，我们采用了传统与IP相结合的总控系统。如图所示，我们以AOIP流作为传输、切换主路径来搭建框架，并保留了AES信号链路作为进行传输和切换处理的主要手段，同时AOIP承担整个系统的监测。这样，既保存了传统系统的安全可靠和技术操作人员的操作习惯，降低了技术人员对IT知识的要求，同时也涵盖了AOIP系统的所有优势，为系统的未来留有足够的发展空间。

三.设备的选型

在核心设备的选择上，我们也充分考虑的系统最大限度地兼容性。如矩阵，我们选用了S T U D E R router3000+AOIP卡（至少支持DANTE，LIVEWIRE+，RAVENNA三种以上传输协议）。矩阵采用网络化、模块化设计，可灵活的根据需要配置输入输出模块，以及支持国际主流的AOIP设备（第三方设备）随时无缝接入。整个系统（包括直播室、语录室、演播室、录音棚等）将以AOIP信号流为构架，通过AoIP网络实现音频信号的互通。同时仍需AES与模拟音频输入输出。本次系统，我们选用了DANTE AOIP协议。

为了系统的安全可靠，AOIP主网络使用两台千兆以太网交换机组成的主备冗余网络。要求总控主要设备自身支持冗余网络备份、主备电源 。

四.项目设计原则

1.可靠性

系统运行稳定、安全可靠。

系统软件具有容错能力。

系统具有自动及手动切换功能。

系统应提供完善的、便于操作的应急措施（包括规范的应急跳线系统）。

主、备系统应具备完善的各环节信号调度功能，具有多点信号、设备状态、环境状况的自动检测、报警功能，以便能准确判别系统各环节的工作状态，及时采用备份系统或应急系统，确保安全优质播出。

2.合理性

系统结构合理，操作简单，便于维护（支持热插拔，在线维护）。

减少有源环节和暂时不必要的环节，提高系统可靠性。

设备摆放结构合理，方便操作，符合人体工程学设计。

在满足所有功能和要求的前提下，充分考虑性价比。

3.实用性

符合广播电台业务的工作流程。

符合广播电台技术的总体架构。

系统设备不仅满足功能需求，而且要有实用价值。

4.先进性

系统结构采用具有代表性和可替换性的AOIP构架，适合今后发展。

技术指标高、信号处理能力强。

国际主流数据格式及传输方式。

5.灵活性

系统便于升级与扩展，为今后的发展留有空间。

根据实际需求，随时可以改变应用模式和系统架构。

避免重复投资。

6.采取人机分离布局

对工作人员场所和主要设备机房的室温和湿度分別控制，不仅是人性化考虑，而且有利于设备在良好的环境中安全运行。

人机分离可减少人员和设备的接触机会，提供清洁的机房环境，确保设备的可靠运行。

工作人员场所消除了巨大的设备运行噪声，使技术人员能更专心、静心地监听、监测播出信号。

五.系统主要功能说明

1.总控框图

通过自动6选1输出一路信号至手动2选1，通过2选1输出，接入无源1分2，分别送入带有DANTE接口的分布式网络矩阵做数字音分，分出的信号分别送入发射，慢录，返送等。系统中此设备采用了主备结构，以增强系统的可靠性。同时，也可以看到，当手动2选1之前的设备全出现故障，在最后一级的AOIP设备也可以甩开前面的信号，通过DANTE来直接调用故障前的播出信号，切到输出点，保证信号无中断。系统中加入手动2选1，主要是预防自动六选1出现故障，或直播室延时器出现故障后直播室无延时信号输出，通过简单的2选1手动切换来解决6选1设备及延时器引起的单点故障。保障了系统的安全性。此手动2选1设备采用主用信号无源连接和切换，有源控制，断电直通的设计理念。非常可靠，并具有输入信号显示，直观，好用。

3.返送直播室有四重保障：

（1）主矩阵输出的AES 信号送直播室

（2）备矩阵输出的AES 信号送直播室

（3）主矩阵AOIP信号送直播室

（4）备矩阵AOIP信号送直播室

由上图6可以看到，（1）总控信号可以通过4个不同的路径送到直播室，所以，无论哪个节点出现单点故障，都不影响返送信号送抵直播室。（2）图中选用了一个二选一的设备，目的是减少值班人员的技术难度，当主矩阵出现故障，值班人员可以通过二选一的一键切换，直接切入备矩阵的信号送各直播间。这种傻瓜式的操作解决了我台值班人员技术相对簿弱的难题。

4.总控监测主要界面（如图7）

5.STUDER AOIP接口箱（如图8）

六.总控的二期开发

此次项目由于经费紧，时间急，没有对发射机及调音台等进行监控。有待下次完善。

例：调音台具有可监控功能，支持第三方系统远程控制和状态监测。

七.系统要点

系统传输采用主备链路。

选用可靠的主流产品。

关键设备（4/6选1，数字音分等）都采用双电源，断电第一路直通。

系统简洁，直观，维护方便。

八.結语

我们认为，先进的技术要落地生根，必须既要符合安全播出的要求，也要满足海口广播电视台广播业务的发展需要。总控和播控系统以基带音频矩阵为主通路，适合于安全播出的要求，操作便捷；备通路基于AES67标准AOIP互联互通建设，既可以作为备份，更可以发挥IP网络的优势；结合使用实际，部署一套符合我们使用要求的应用管理至关重要。这三方面的结合，将业务单元统一到一个管理平台，安全、管理和效率均得到有效提升，正符合我们的设计初衷。B&P;