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，即AES3+AES10（MADI）的數(shù)字音頻系統(tǒng)。

傳統(tǒng)音頻設備穩(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)務幾乎全部對音頻進行IP 化要求。同時，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 化進行改造，但改造后又會與上游傳統(tǒng)架構的交互產(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)進行討論。

2 系統(tǒng)架構簡述

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

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)務需求，打包成不同內(nèi)容的MPEG-2 復用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器切換其中一套（主或備）編碼器生成的IP 流進入復用器進行復用。架構見圖2。

3 顯現(xiàn)問題

3.1 監(jiān)測標準差異化

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)點進行監(jiān)測，另外一套僅針對主備矩陣、主備音分后信號進行監(jiān)測。信號異常時，監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)預設閾值進行聲光電報警。同時，播出鏈路中的音頻四選一（如圖1 所示）根據(jù)預設閾值進行最優(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)音頻的技術指標進行監(jiān)測，具體指標為：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，同時對上游音分傳送來的音頻信號進行IP 化編碼。在編碼的同時，編碼器將實時的音頻流狀態(tài)信息通過管理信息傳送給控制服務器，服務器依據(jù)閾值切換主備編碼器中哪一套的IP 流進入復用器，與視頻信號進行復用（如圖2 所示）。其中服務器判斷的依據(jù)為：AES 音頻流的狀態(tài)，即AES 音頻流同步頭、狀態(tài)位標識碼連續(xù)丟失或規(guī)定時間內(nèi)的統(tǒng)計錯誤。

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

當上游音頻節(jié)目靜音，但設備均工作正常時，對于上游單位是停播事故，后果較為嚴重，而此時由于設備正常，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過度

圖2 編碼傳輸系統(tǒng)架構

當上游節(jié)目出現(xiàn)數(shù)字噪聲時，即AES 碼流錯誤，而上游系統(tǒng)不對其進行偵測，同時輕微的數(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)出嚴重告警，同時做出反應。

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行監(jiān)測的環(huán)節(jié)，以充分掌握實際播出信號狀態(tài)，相應的下游編碼平臺也應對音頻技術指標進行實時的監(jiān)測。國家廣電總局安全傳輸司相關會議也提出了針對碼流監(jiān)測的建議和要求，于此同時總局62 號令近期正在征求修改意見，相信在修訂后的標準中會做出具體要求。

3.2 應急切換

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，對照計算機網(wǎng)絡的OSI 七層參考模型功能劃分，其作用應與物理層等同，即對數(shù)據(jù)進行透傳。對于其承接的上下游，編碼傳輸平臺應為標準的黑箱模型，無須知曉其內(nèi)部功能定義，電氣化實現(xiàn)方式等具體細節(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標準，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)事件中做出應急處理以彌補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)向編碼平臺同時傳送主備兩套信號，根據(jù)相關文件要求，要同時保障兩路信號的正常。但突發(fā)狀況，如主鏈路中間設備異常造成靜音事故，而此時下游編碼平臺恰好使用主編碼器信號進行復用，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，最終會導致覆蓋單位無法接收到有效信號，從而導致停播事故。此類情況下，上游單位的主備信號形同虛設，并未起到相互備份的作用。

應對此類情況，最佳方案為值機員馬上找到最優(yōu)備用信號，使用塞孔盤跳過異常設備，恢復正常音頻節(jié)目。但該操作對值機員業(yè)務能力要求較高，一旦未能及時進行響應或操作失誤，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)制定了標準化操作流程來規(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)進行切換，因此上游單位采用人工制造碼流故障的方式強制下游編碼平臺進行切換，從而實現(xiàn)播出正常的目標。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，此時由于上游靜音，系統(tǒng)報警，值機員馬上通過塞孔盤插斷主鏈路四選一輸出，此時主鏈路碼流異常，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 化的進程日益加速，傳統(tǒng)架構向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際情況和本人工作經(jīng)驗對其中顯現(xiàn)問題進行剖析，希望能對相關從業(yè)者提供一定程度的幫助，同時能同時引發(fā)更多的思考。