?？趶V播電視臺(tái)廣播總控系統(tǒng)建設(shè)探討

胡軍

【摘要】 本文從主流的音頻IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議展開(kāi)論述，結(jié)合?？趶V播電視臺(tái)廣播播出實(shí)際，新系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)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(lái)，提升發(fā)展和效率并重。海口廣播電視臺(tái)廣播總控和播控系統(tǒng)以基帶音頻矩陣為主通路，以符合AES67標(biāo)準(zhǔn)AOIP互聯(lián)互通為備通路，發(fā)揮IP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)。創(chuàng)新地將海口廣播電臺(tái)各業(yè)務(wù)單元，從信號(hào)接入、制作，到播出、監(jiān)控，以及調(diào)度和管理等統(tǒng)一到一個(gè)管理平臺(tái)，既提升安全播出水平，也在繼承傳統(tǒng)業(yè)務(wù)習(xí)慣的基礎(chǔ)上，提升了管理和工作效率。

【關(guān)鍵詞】廣播節(jié)目 總控 AOIP

一.項(xiàng)目基本情況介紹

?？趶V播電視臺(tái)廣播播控系統(tǒng)負(fù)責(zé)全臺(tái)4套廣播節(jié)目，共7套直播間（4套標(biāo)準(zhǔn)直播間+3套戶外直播間）、4路外來(lái)信號(hào)的調(diào)度采集、信號(hào)監(jiān)測(cè)分析、報(bào)警、監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、監(jiān)聽(tīng)、記錄、應(yīng)急切換、大屏幕顯示、機(jī)房以及設(shè)備管理等功能，并將節(jié)目播出信號(hào)傳輸至發(fā)射系統(tǒng)及相關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

新構(gòu)建的系統(tǒng)是一個(gè)基于先進(jìn)數(shù)字音頻信號(hào)網(wǎng)絡(luò)化傳輸監(jiān)控技術(shù)平臺(tái)的智能新型主控檢測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，要求滿足海口廣播電視臺(tái)在廣播節(jié)目的播出、信號(hào)調(diào)配、信號(hào)傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)中進(jìn)行人工和智能化監(jiān)測(cè)與控制的需要，并能面向今后傳統(tǒng)廣播播出轉(zhuǎn)向新媒體播出發(fā)展的需要。在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)方案時(shí)，需要充分考慮?？趶V播電視臺(tái)廣播節(jié)目的各項(xiàng)播出需求，新建的廣播播控系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)建設(shè)成為以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化播出為核心，構(gòu)建智能化播出監(jiān)控為一體的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化全臺(tái)播出主控平臺(tái)。

二.項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)

依據(jù)國(guó)家廣電總局《廣播電臺(tái)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)白皮書(shū)》為指導(dǎo)，系統(tǒng)核心設(shè)備必須使用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的廣播級(jí)專業(yè)音頻設(shè)備，系統(tǒng)應(yīng)具有不低于安全播出級(jí)（24bit 48kHz音頻質(zhì)量）高質(zhì)量播出、監(jiān)聽(tīng)和應(yīng)急代播信號(hào)。同時(shí)具有高可靠性、高穩(wěn)定性、高可用性、高度智能化、無(wú)干擾和易擴(kuò)展。使項(xiàng)目建成一個(gè)操作人性化、功能完善、可個(gè)性化定制的智能監(jiān)控的播控傳輸系統(tǒng)，提高電臺(tái)的安全播出水平和效率。

伴隨著數(shù)字信號(hào)處理與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，廣播和電視的制作、播出、播控正在向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)換。尤其是AES67標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)（該標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)過(guò)了修訂，最新版本是AES67-2015。）AoIP的出現(xiàn)為專業(yè)音頻走向IT掃清了最后的障礙，是融入IT大家庭的入場(chǎng)券，專業(yè)音頻因此也能共享到IT發(fā)展帶來(lái)的種種福利和變革。

通過(guò)IP可將萬(wàn)物聚為一體，并連接云計(jì)算和大數(shù)據(jù)，發(fā)揮出不可想象的功效，IP也是開(kāi)啟人工智能時(shí)代的一把鑰匙。

IP化已是不可抗拒的潮流，IT思維已開(kāi)始滲透到了每一個(gè)行業(yè)，這種跨界發(fā)展的結(jié)果，對(duì)我們廣電行業(yè)將產(chǎn)生顛覆性的影響，甚至推倒重建。

在廣播的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、IT化已經(jīng)是一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)下。新系統(tǒng)的搭建必將基于AES67為標(biāo)準(zhǔn)的廣播總控。

總控系統(tǒng)將以國(guó)際主流的AOIP、數(shù)字、模擬等多種方式的傳輸來(lái)搭建。為適應(yīng)這一網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化需求，系統(tǒng)核心設(shè)備采用配有基于AES67標(biāo)準(zhǔn)的AOIP接口。

支持AES67協(xié)議的產(chǎn)品很多，各廠家的產(chǎn)品雖說(shuō)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?cè)诖罱ㄏ到y(tǒng)時(shí)還要認(rèn)真考慮選用最適合我臺(tái)的協(xié)議（產(chǎn)品）來(lái)組建我們的AOIP系統(tǒng)。

Dante來(lái)自澳大利亞Audinate公司，是目前使用范圍最廣、擁有產(chǎn)品數(shù)量最多的AoIP技術(shù)（有超過(guò)300家授權(quán)廠商和800余種相關(guān)產(chǎn)品，其中也包括Hamann、Yamaha等）。Dante使用IEEE1588來(lái)進(jìn)行音頻時(shí)鐘的同步，使用UDP進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)流的傳輸并同時(shí)支持單播和組播；Dante擁有一整套完整的管理機(jī)制和流程：包括設(shè)備發(fā)現(xiàn)和配置、音頻流的路由和切換、系統(tǒng)故障診斷和主備冗余等；虛擬聲卡（Dante-virtual-soundcard）能將PC或MAC通過(guò)本機(jī)網(wǎng)口轉(zhuǎn)換為Dante設(shè)備，省去轉(zhuǎn)接環(huán)節(jié)而直接進(jìn)行多音軌的錄放；Dante在千兆網(wǎng)實(shí)測(cè)通道數(shù)（48 kHz/24 bit）超過(guò)400個(gè)，單跳時(shí)延最短為168.8 μs。Audinate自身并不研發(fā)和制造音頻設(shè)備，只出售核心板卡（BrooklynII）和芯片（Ultimo）給授權(quán)客戶并提供開(kāi)發(fā)支持，成熟的解決方案和便捷的開(kāi)發(fā)流程使眾多的音頻廠商很快將他們的產(chǎn)品升級(jí)成支持Dante的新設(shè)備，大大加速了Dante推廣的進(jìn)程，這正是Audinate成功的秘訣；同時(shí)，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(shè)備間的互聯(lián)變得非常方便，兼容性也比較好（見(jiàn)圖1）。

目前專業(yè)市場(chǎng)能見(jiàn)到的AoIP體系主要還包括以下幾家（見(jiàn)圖2）。

·RAVENNA：RAVENNA由著名調(diào)音臺(tái)制造商LAWO旗下的AlCNetworkX于2010年9月正式對(duì)外發(fā)布。與CobraNet和Dante不同的是，RAVENNA一開(kāi)始就是一個(gè)完全公開(kāi)的AoIP協(xié)議，RAVENNA幾乎具備了現(xiàn)代AoIP的全部技術(shù)特征，并成為AES67的制訂基礎(chǔ)?？上У氖?，RAVENNA的使用者只局限于少數(shù)領(lǐng)域，并不被演藝行業(yè)的擴(kuò)聲技術(shù)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(tǒng)，歸屬于Telos聯(lián)盟的Axial Audio，之后與RAVENNA合作并升級(jí)為L(zhǎng)ivewire+。Livewire+目前也主要在Telos聯(lián)盟內(nèi)各子公司使用，并在廣播電視市場(chǎng)占有一席之地。

·Q-LAN：Q-LAN是美國(guó)QSC音頻產(chǎn)品有限公司為Q-Sys音頻網(wǎng)絡(luò)處理平臺(tái)開(kāi)發(fā)的第三代AoIP專有技術(shù)，相關(guān)產(chǎn)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(yīng)用場(chǎng)合是包括迪斯尼在內(nèi)的園區(qū)擴(kuò)聲系統(tǒng)。

·W h e a t n e t-I P：W h e a t n e t-I P是美國(guó)惠斯登（Wheatstone）公司自用的AoIP協(xié)議。Wheatstone的核心業(yè)務(wù)是研發(fā)和制造各類數(shù)字調(diào)音臺(tái)及相關(guān)傳輸處理設(shè)備。

而AES67只解決了AoIP流的對(duì)接問(wèn)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(lián)互通的最基本部分，解決的也只是最簡(jiǎn)單的單播和組播流的對(duì)接，并不是AoIP的全部。與AES/EBU、MADI等傳統(tǒng)數(shù)字音頻接口技術(shù)相比，AoIP復(fù)雜得多，涉及設(shè)備發(fā)現(xiàn)與配置、信號(hào)調(diào)度、監(jiān)聽(tīng)監(jiān)測(cè)、診斷分析、冗余備份等諸多方面，需要一整套完善的網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制，對(duì)于這些AES67并沒(méi)有給出明確的說(shuō)明，目前仍需要各個(gè)AoIP體系自己去定義和實(shí)施，比如Dante只是開(kāi)放了部分BrooklynII節(jié)點(diǎn)去發(fā)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(gòu)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(lái)說(shuō)，AES67更傾向于用在不同AoIP系統(tǒng)之間作橋接，而不是只用AES67就能獨(dú)立構(gòu)造完整的AoIP應(yīng)用系統(tǒng)（ 見(jiàn)圖3）。

正是由于以上的原因，這些技術(shù)由不同廠商和機(jī)構(gòu)在世界各地獨(dú)自研發(fā)制訂的，盡管都使用了類似的核心協(xié)議，如IEEE1588、RTP/UDP等，以及都支持了AES67協(xié)議，但由于技術(shù)路線與細(xì)節(jié)的差異，它們彼此之間還不是完全一致。所以，我們?cè)谶x擇設(shè)備時(shí)還是要盡量選擇同一協(xié)議產(chǎn)品，有利于系統(tǒng)的可靠性和使用的方便性。

在整體系統(tǒng)的搭建上，我們著重考慮到系統(tǒng)的安全和可操控性，以及我臺(tái)值班技術(shù)人員實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)反復(fù)甄別，我們采用了傳統(tǒng)與IP相結(jié)合的總控系統(tǒng)。如圖所示，我們以AOIP流作為傳輸、切換主路徑來(lái)搭建框架，并保留了AES信號(hào)鏈路作為進(jìn)行傳輸和切換處理的主要手段，同時(shí)AOIP承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。這樣，既保存了傳統(tǒng)系統(tǒng)的安全可靠和技術(shù)操作人員的操作習(xí)慣，降低了技術(shù)人員對(duì)IT知識(shí)的要求，同時(shí)也涵蓋了AOIP系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì)，為系統(tǒng)的未來(lái)留有足夠的發(fā)展空間。

三.設(shè)備的選型

在核心設(shè)備的選擇上，我們也充分考慮的系統(tǒng)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(xié)議）。矩陣采用網(wǎng)絡(luò)化、模塊化設(shè)計(jì)，可靈活的根據(jù)需要配置輸入輸出模塊，以及支持國(guó)際主流的AOIP設(shè)備（第三方設(shè)備）隨時(shí)無(wú)縫接入。整個(gè)系統(tǒng)（包括直播室、語(yǔ)錄室、演播室、錄音棚等）將以AOIP信號(hào)流為構(gòu)架，通過(guò)AoIP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的互通。同時(shí)仍需AES與模擬音頻輸入輸出。本次系統(tǒng)，我們選用了DANTE AOIP協(xié)議。

為了系統(tǒng)的安全可靠，AOIP主網(wǎng)絡(luò)使用兩臺(tái)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)組成的主備冗余網(wǎng)絡(luò)。要求總控主要設(shè)備自身支持冗余網(wǎng)絡(luò)備份、主備電源 。

四.項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則

1.可靠性

系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠。

系統(tǒng)軟件具有容錯(cuò)能力。

系統(tǒng)具有自動(dòng)及手動(dòng)切換功能。

系統(tǒng)應(yīng)提供完善的、便于操作的應(yīng)急措施（包括規(guī)范的應(yīng)急跳線系統(tǒng)）。

主、備系統(tǒng)應(yīng)具備完善的各環(huán)節(jié)信號(hào)調(diào)度功能，具有多點(diǎn)信號(hào)、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境狀況的自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警功能，以便能準(zhǔn)確判別系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)，及時(shí)采用備份系統(tǒng)或應(yīng)急系統(tǒng)，確保安全優(yōu)質(zhì)播出。

2.合理性

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單，便于維護(hù)（支持熱插拔，在線維護(hù)）。

減少有源環(huán)節(jié)和暫時(shí)不必要的環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)可靠性。

設(shè)備擺放結(jié)構(gòu)合理，方便操作，符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)。

在滿足所有功能和要求的前提下，充分考慮性價(jià)比。

3.實(shí)用性

符合廣播電臺(tái)業(yè)務(wù)的工作流程。

符合廣播電臺(tái)技術(shù)的總體架構(gòu)。

系統(tǒng)設(shè)備不僅滿足功能需求，而且要有實(shí)用價(jià)值。

4.先進(jìn)性

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用具有代表性和可替換性的AOIP構(gòu)架，適合今后發(fā)展。

技術(shù)指標(biāo)高、信號(hào)處理能力強(qiáng)。

國(guó)際主流數(shù)據(jù)格式及傳輸方式。

5.靈活性

系統(tǒng)便于升級(jí)與擴(kuò)展，為今后的發(fā)展留有空間。

根據(jù)實(shí)際需求，隨時(shí)可以改變應(yīng)用模式和系統(tǒng)架構(gòu)。

避免重復(fù)投資。

6.采取人機(jī)分離布局

對(duì)工作人員場(chǎng)所和主要設(shè)備機(jī)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(shè)備在良好的環(huán)境中安全運(yùn)行。

人機(jī)分離可減少人員和設(shè)備的接觸機(jī)會(huì)，提供清潔的機(jī)房環(huán)境，確保設(shè)備的可靠運(yùn)行。

工作人員場(chǎng)所消除了巨大的設(shè)備運(yùn)行噪聲，使技術(shù)人員能更專心、靜心地監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)測(cè)播出信號(hào)。

五.系統(tǒng)主要功能說(shuō)明

1.總控框圖

通過(guò)自動(dòng)6選1輸出一路信號(hào)至手動(dòng)2選1，通過(guò)2選1輸出，接入無(wú)源1分2，分別送入帶有DANTE接口的分布式網(wǎng)絡(luò)矩陣做數(shù)字音分，分出的信號(hào)分別送入發(fā)射，慢錄，返送等。系統(tǒng)中此設(shè)備采用了主備結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，也可以看到，當(dāng)手動(dòng)2選1之前的設(shè)備全出現(xiàn)故障，在最后一級(jí)的AOIP設(shè)備也可以甩開(kāi)前面的信號(hào)，通過(guò)DANTE來(lái)直接調(diào)用故障前的播出信號(hào)，切到輸出點(diǎn)，保證信號(hào)無(wú)中斷。系統(tǒng)中加入手動(dòng)2選1，主要是預(yù)防自動(dòng)六選1出現(xiàn)故障，或直播室延時(shí)器出現(xiàn)故障后直播室無(wú)延時(shí)信號(hào)輸出，通過(guò)簡(jiǎn)單的2選1手動(dòng)切換來(lái)解決6選1設(shè)備及延時(shí)器引起的單點(diǎn)故障。保障了系統(tǒng)的安全性。此手動(dòng)2選1設(shè)備采用主用信號(hào)無(wú)源連接和切換，有源控制，斷電直通的設(shè)計(jì)理念。非常可靠，并具有輸入信號(hào)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(hào)送直播室

（2）備矩陣輸出的AES 信號(hào)送直播室

（3）主矩陣AOIP信號(hào)送直播室

（4）備矩陣AOIP信號(hào)送直播室

由上圖6可以看到，（1）總控信號(hào)可以通過(guò)4個(gè)不同的路徑送到直播室，所以，無(wú)論哪個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)單點(diǎn)故障，都不影響返送信號(hào)送抵直播室。（2）圖中選用了一個(gè)二選一的設(shè)備，目的是減少值班人員的技術(shù)難度，當(dāng)主矩陣出現(xiàn)故障，值班人員可以通過(guò)二選一的一鍵切換，直接切入備矩陣的信號(hào)送各直播間。這種傻瓜式的操作解決了我臺(tái)值班人員技術(shù)相對(duì)簿弱的難題。

4.總控監(jiān)測(cè)主要界面（如圖7）

5.STUDER AOIP接口箱（如圖8）

六.總控的二期開(kāi)發(fā)

此次項(xiàng)目由于經(jīng)費(fèi)緊，時(shí)間急，沒(méi)有對(duì)發(fā)射機(jī)及調(diào)音臺(tái)等進(jìn)行監(jiān)控。有待下次完善。

例：調(diào)音臺(tái)具有可監(jiān)控功能，支持第三方系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

七.系統(tǒng)要點(diǎn)

系統(tǒng)傳輸采用主備鏈路。

選用可靠的主流產(chǎn)品。

關(guān)鍵設(shè)備（4/6選1，數(shù)字音分等）都采用雙電源，斷電第一路直通。

系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，直觀，維護(hù)方便。

八.結(jié)語(yǔ)

我們認(rèn)為，先進(jìn)的技術(shù)要落地生根，必須既要符合安全播出的要求，也要滿足?？趶V播電視臺(tái)廣播業(yè)務(wù)的發(fā)展需要?？偪睾筒タ叵到y(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)AOIP互聯(lián)互通建設(shè)，既可以作為備份，更可以發(fā)揮IP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)；結(jié)合使用實(shí)際，部署一套符合我們使用要求的應(yīng)用管理至關(guān)重要。這三方面的結(jié)合，將業(yè)務(wù)單元統(tǒng)一到一個(gè)管理平臺(tái)，安全、管理和效率均得到有效提升，正符合我們的設(shè)計(jì)初衷。B&P;