一.引言

　　在新媒體背景下，廣播電臺向媒體融合方向發展，播出形式多樣化，廣播電臺主控播出機房輸出信號除了應用于傳統的廣播播出之外，還要應用于多個播出平臺，且播出平臺本身也在不斷調整變化，因此無論在實際應用角度還是安播保障角度，傳統的廣播播出系統架構已經難以適應廣播電臺播出業務靈活多變的趨勢，需要運用新技術重新進行系統構架設計。近年來快速發展的AOIP技術可以很好的解決廣播電臺當前面臨的問題，本文第一部分介紹AOIP技術，第二部分闡述AOIP構架優勢，第三部分探討AOIP技術在主控構架設計中的應用。

二.AOIP技術發展簡介

　　1.音頻傳輸技術發展

　　AOIP技術是在AES3技術基礎上，為了實現音頻網絡化傳輸而發展起來的技術，顧名思義，AOIP技術的優勢在于IP化，該技術可以保證音頻在網絡層傳輸，并很好的解決了音頻網絡化傳輸的延時與同步問題，下表為音頻技術的發展歷程。

　　如表1所示，早期的音頻接口及傳輸技術采用的端對端傳輸，應用比較廣泛的AES3接口可以傳輸兩路立體聲信號，采用字同步技術可以有效地解決同步問題，在廣播領域通過TDM時分復用技術實現節目交換，這種技術穩定性高，但是每增加一個輸入輸出接點就需要部署音頻線纜，且傳輸距離受限。后期的MADI技術（AES10）采用時鐘同步，用光纖傳輸音頻，增加了通道數量，但是仍然難以解決靈活性差的問題。1996年美國的PeakAudio公司推出了CobraNet網絡傳輸音頻技術，可以在100M以太網下單向可以傳輸64個48kHz、20bit的音頻信號通道（48kHz、24bit信號為56路），該技術良好的適應了靈活多變的音頻業務，但雖然都能夠基于以太網傳輸音頻信號，但是由于工作在數據鏈路層（OSI二層）的低層傳輸協議，只能在局域網中傳遞，不能穿過路由器傳輸。在網絡化時代，基于IP的音頻技術是必然的發展趨勢，因此許多公司研發了相關產品，目實現傳輸高質量音頻，具有路由功能的音頻傳輸技術，以適應網絡化播出需求和靈活多變的業務趨勢。

　　2.當前主要的發展AOIP技術的公司

　　如表2述三家公司在目前行業中處于領先地位且應用市場比較大，目前三家公司均支持AES67協議，可以實現設備之間的互連互通。Dante由澳大利亞Audinate公司研發，目前市場占有率最高，Dante設備使用統一的AOIP接口卡、并提供管理控制接口，適用于統一管理，可以較簡單的實現AOIP設備研發。RAVENNA由德國的ALCNetwork研發，其協議標準免費開放，但是缺少硬件系統解決方案，目前市場占有率較低。Livewire有Telos聯盟研發，開始同步方案為專用協議，后期升級為Livewire+，支持IEEE1588同步協議，符合了AES67-2013同步標準。

　　上述公司的AOIP技術均能實現網絡化、高質量的音頻傳輸，且同步性能較好，但是初期由于技術協議不同，這些公司之間的設備難以實現互聯互通，在這種背景下，AES（美國音頻工程師協會）代號為SC-02-12-H的標準化工作組，在2010年12月開始在現有的AOIP技術基礎之上設計了可互通方案，簡稱AES67。AES67是高性能音頻流網絡互操作協議，標準本身并沒有什么創新性，該標準制定是為了集成現有的AOIP技術體系，使不同的AOIP系統實現互聯互通，實現在高性能網絡上傳輸高質量、大容量、低延時的數字音頻信號。因此AES67的目的是規范現有技術體系。目前大部分音頻技術公司如RAVENNA,Livewire+，Dante等均支持AES67協議。下表2為AES67具體技術指標：

　　如表3所示，AES67支持24bit的線性非壓縮音頻編碼，采用率支持48KHZ，已經達到了AES3的音頻信號基本標準，音頻采樣數據在傳輸層封裝成RTP數據包進行端到端的傳輸，RTP協議（Real-timeTransportProtocol）是實時傳輸協議，用于在網絡中傳輸音、視頻流媒體信息，AES67中，RTP數據包包括音頻數據、時間戳。傳輸通過UDP協議進行控制，UDP協議包括源端口號和目的端口號及校驗信息，UDP數據包在網絡層封裝成IP包，加入IP地址進行傳輸。整個協議的同步通過PTP協議完成，該協議向系統中所有級聯設備發送最高級時間實現同步，時鐘精度低于25ns，為了達到廣播級標準，實現設備有效同步和數據的有效傳輸，通過QOS實現質量控制，該協議將同步數據包傳輸定義為最高優先級，音頻數據包傳輸其次，最后傳輸其他信息。

三.AOIP構架優勢

　　1.帶有組播功能，支持更多通路

　　AOIP技術的優勢之一是帶有組播功能，理論上可以無限擴展通路，一根5類網線可以傳輸1000路音頻信號，而且通過交換機的級聯可以輕松組建音頻網絡。這對于音頻信號播出擴展和監控、應急帶來的極大地便利性。在傳統的AES3構建的音頻網絡中，如果需要擴展一路輸出音頻信號，需要音頻信號分配器分配，該設備分配音頻數量有限，且需要點對點布線，導致增加通路的工作即繁瑣又增加了系統的復雜性。運用AOIP技術可以極大地簡化系統擴展工作，播出通路的擴展只需要在交換機中接入一根網線即可完成，后級級聯交換機可以實現多路播出通路擴展，因此只要在系統搭建過程中部署好網絡路由，預留網絡接口即可輕松實現系統擴展工作，這樣使系統擴容更加方便，并且使附加的錄音信號采集、監控信號采集更加便利。

　　2.帶有路由功能

　　AOIP技術構架優勢之二是帶有路由功能，通過路由功能，可以實現輕松實現音頻信號的定向傳輸。所有播出設備接入在網絡層，通過路由器和切換軟件可以代替矩陣系統完成節目切換工作。可以采用雙路由構架保證節目切換的安全性，同時在設備異常的情況下，更換路由器的操作比較簡便，可以快速恢復故障。在路由器級聯的系統中，任意節點的音頻信號可以傳輸到任意節點，打破了傳統廣播播出系統單向傳輸的特性，靈活運用路由功能，可以打破傳統思維，在節目監控和應急策略設計上有更大的發揮空間。且通過路由器搭建的系統構架更加簡潔，系統未來的擴展更加方便，使主控播出中心的音頻信號可以便捷的與其他系統對接，更能適合未來廣播電臺靈活多變的業務需求。

　　3.便于監控、管理、應急

　　在組播和路由功能基礎上搭建的系統，監控和應急管理更加便捷。在傳統的播出系統中，對系統各節點的監控必須通過信號采集設備完成，即每一個播出節點的輸出必須經過音頻分配器分配出音頻信號，由音頻信號采集設備采集才能完成該節點的輸出監控工作。這導致如果要監控系統各節點的輸出，勢必需要非常多的信號采集通路和設備，導致監控系統過于復雜，增加了系統負擔。傳統的播出系統的應急信號由專門的補樂設備提供，由于播出系統的單向性，補樂音頻信號只能對其后級接入的設備補樂，這樣如果要增加系統各節點的補樂就需要在系統中加入更多補樂設備，導致系統構架過于臃腫。以上監控和補樂節點分布在系統各處，不利于系統進行統一的監控管理。

　　采用AOIP的系統構架，理論上可以在系統中任意點取得任意點輸出的音頻信號，因此系統的信號采集點可以靈活部署，同時系統補樂也可以集中部署，可以在系統中引入信號集中監控和補樂池的概念，通過計算機集群構架處理采集的音頻信號，這樣還可以擴大運算能力實現音頻信號深度監測，補樂池通過計算機集群提供補樂信號，結合節目表和路由策略可以提供更加有針對性的補樂節目，運用基于云計算構架的計算機集群完成監控和補樂工作可以使系統運行更加穩定，同時便于系統的統一管理和故障恢復。

四.AOIP主控播出系統構架

　　基于上述介紹，可以充分利用AOIP的技術優點進行主控播出系統的架構設計，在構架設計中，需要兼顧安全性與先進性，即保留傳統的安全播出系統構架和應急功能，擴展未來網絡化播出接口，基于這兩點原則進行系統設計，這樣設計的系統即有穩定運行、快速應急的安全基因，又有配合業務變化快速組成的靈活基因，這樣的構架符合廣播電臺的現狀和未來發展規劃，因此設計構架可以如下圖所示：

　　上圖1中主采用傳統的音頻播出系統構架，即節目源，音頻分配器，音頻矩陣，切換器的節目路由，備采用AOIP系統構架，通過交換機、路由器級聯音頻設備和監控設備，整個系統通過統一的監測網進行統一監控。下面簡單介紹該架構的技術優點：

　　1.運行穩定、應急迅速

　　上述構架主路播出路由保留了傳統的AES3播出路由設計，采用這種路由基于兩點考慮，一是與原有的錄播、直播節目制作系統對接，目前大部分錄播、直播播出系統仍然采用原有的AES3輸出，這也是基于穩定性和低延時的考慮。二是保留原有的節目交換、應急和監控管理手段，因此作為廣播電臺的節目交換中心，保障安全仍然是第一要務，因此要應用經過長時間實踐考驗的技術，保留AES3系統的播出可以對新技術的應用擴展起到支撐和保障作用，切采用AES3應急所有的播出節點均可以人工跳線進行應急，在系統崩潰的情況下，是唯一可靠的應急手段。

　　2.構架靈活擴展

　　系統的備播出路由采用交換機和路由器及切換軟件級聯組成的AOIP音頻播出系統，該系統構架可以通過網絡將任一節點的信號輸出至任一節點，且路由是雙向的，理論上可以無限擴展輸出通路，基于這種構架可以根據業務類型自由配置播出通路。前級的音頻分配器可以將AES3信號轉換為AOIP信號輸入交換機，也可以將AOIP信號轉換為AES3信號輸出，這樣不論節目源是AES3輸出還是AOIP輸出播出通路中均具備AES3和AOIP兩路播出路由，保證了系統的安全性。且在進行網絡播出時，可以在系統中任一節點取信號，進行轉播時也可以在系統中任一節點送信號，因此系統支持自由的業務組合。

　　3.監控點多、集中處理、針對性補樂。

　　在AOIP的系統構架中，可以引入監測網的概念，監測網可以分為數據接入層和邏輯判斷層，數據接入層的輸入為各節點輸出的AOIP音頻信號，AES3采集器的告警信號，播出設備的狀態信號，機房環境狀態信息等信息，基于網絡傳輸監控信號的特性可以實現各種監控信息的集中分析處理，因此邏輯判斷層的監控系統設計可以采用云計算計算機集群構架，用虛擬機完成不同的監控任務，這樣可以增強監控系統本身的穩定性同時還可以加大運算量，完成如節目質量監控等深度監控工作。在補樂方面，因為AOIP的靈活性，結合告警信息和節目表，可以引入補樂池的集中補樂概念，可以根據節目表進行針對性補樂（比如可以補前一天的節目），加強節目播出的安全性。

　　綜上所述，AOIP的技術非常適合廣播電臺向網絡化播出轉型，在過渡過程中，系統設計既要考慮滿足新的業務需求又要保障播出的安全性，本文的上述構架兼顧了以上兩點，但是AOIP是作為新技術引入到廣播系統中，本文的技術構架有需要實踐的檢驗，相信未來廣播技術系統會更加靈活、高效的運用AOIP技術為媒體轉型服務。 

參考文獻

　　1.《基于AoIP技術的音頻系統展望》，畢敏，《網絡與多媒體》，2015。

　　2.《AoIP和AES67及其對未來音頻系統的影響》，李秋霆，魏增來，《電聲技術》,2016。