徐儉
江蘇省揚州廣播電視總臺  

【摘要】 本文從系統設計原則、總控調度系統設計、播控切換系統設計等方面，介紹了揚州電視臺數字化總控調度與播控切換系統設計體會。
【關鍵詞】 總控調度系統  總控矩陣  播控切換系統  播控切換臺

　　作為揚州電視臺數字化播控系統重要的組成部分，數字化總控調度與播控切換系統是以總控矩陣和主備播控切換臺為核心設備，加上周邊設備和技術通話設備等組成。數字化總控調度系統是全臺信號調度的樞紐，負責臺內所有演播室信號、臺外衛星信號、光纖信號、微波信號的集中處理、調度和管理。數字化播控切換系統是全臺4個自辦頻道播控切換的核心，負責全臺4個自辦頻道所有專業光盤錄像機信號、視頻服務器信號、演播室信號、臺外衛星信號、光纖信號、微波信號等播出信號源的控制與切換。

　　一. 系統設計原則

　　1.安全可靠性原則

　　對數字化總控調度與播控切換系統最重要的要求是確保系統運行的安全、可靠、穩定，因此安全可靠性原則是本系統設計時應遵循的首要原則。系統設計時應注意選用工作穩定和性能可靠的設備，并進行必要的設備級和系統級備份冗余設計。

　　2.先進性原則

　　在設計數字化總控調度與播控切換系統時，要充分考慮技術的先進性和前瞻性，設計者要有一定的超前意識，以適應廣播電視技術的發展趨勢。

　　3.高技術指標原則

　　要求數字化總控調度與播控切換系統視音頻傳輸通道的技術指標應達到國標或行標甲級標準，系統設計時要嚴格把握視音頻傳輸通道技術指標，應盡量選擇技術指標高且技術指標可調的設備來構建數字化總控調度與播控切換系統。

　　4.易操控性原則

　　在滿足數字化總控調度與播控切換系統必要功能的前提下，應盡量兼顧信號調度和播控切換的靈活性、合理性以及功能使用的方便性，系統結構應盡量簡明，設備操作與控制應盡量方便、快捷，應急操作應簡單、快捷、有效。

　　5.可監管性原則

　　設計與建設數字化總控調度與播控切換系統，必須確保系統可監控、易管理，便于建立數字化播控系統的全系統一體化智能監控系統，對全系統設備運行狀況進行實時精細化監控與管理。

　　6.可擴展性原則

　　設計與建設數字化總控調度與播控切換系統，應盡量選擇性價比高的設備，系統主要設備如總控矩陣、播控切換臺、周邊設備等，應具備一定的靈活擴充能力或留有一定的擴展余地。

　　二. 總控調度系統設計

　　1.總控調度系統主要功能

　　（1）對臺內演播室信號、臺外信號進行幀同步、延時等技術處理后提供給各個自辦頻道播控系統。（2）為臺內各個演播室提供直播所需的外來信號。（3）為臺內各個演播室和各個自辦頻道播控系統提供同步基準信號和標準時鐘信號。（4）采用16×2SDI切換矩陣對臺外多場點現場直播信號進行二次切換和預選后，提供給臺內各個演播室。（5）監測各個自辦頻道在播信號技術質量。（6）監測進出總控矩陣的信號的技術質量。

　　2.總控矩陣選型

　　總控矩陣選用了1只Miranda NV5128的64×64標清SDI矩陣，數字視頻采用加嵌音頻的標清SDI格式，總控矩陣與主備播控切換臺采用相同品牌的相同機箱、輸入板卡、電源、風扇等模塊，便于總控矩陣與播控切換臺相關模塊互相備份，并共享備品備件庫，且總控矩陣與主播控切換臺共用1個NV5128機箱，主播控切換臺能夠與總控矩陣共享所有信號源及其名稱。NV5128矩陣的主要特點：（1）模塊化多格式結構，所有板卡包括電源、風扇均采用前部熱插拔。機箱中具有8個輸入槽位和8個輸出槽位，每個槽位支持16路輸入信號或16路輸出信號。輸入、輸出模塊各自獨立，以16路為步進，支持從16到128的所有配置，可以配置80×64、96×80等異型矩陣。（2）機箱中無128×128交叉點模塊，而是在每個輸出模塊上集成128×16交叉點芯片，形成分布式交叉點結構，有效地降低交叉點故障風險。（3）矩陣本機控制模塊采用主備設計，RS-422串口和以太網端口均采用冗余雙端口控制，并采用外置獨立的主備2臺裝載NV9000矩陣控制軟件的服務器對矩陣進行控制與管理，確保矩陣與矩陣控制系統的連接鏈路冗余。對矩陣各個控制面板采用并行鏈路管理，支持在矩陣正常工作的情況下在線增加矩陣控制面板，并支持第三方軟件自動控制。利用NV9000提供的矩陣配置管理軟件工具NV9000-SE，可以逐個面板地編輯配置各個硬件面板及其按鈕功能，設置矩陣及面板的路由、權限、源名等。NV9000-SE也可以作為獨立的GUI軟件面板使用，對矩陣交叉點進行切換控制和顯示。（4）選用1只NV9601 X-Y64×64矩陣控制面板作為總控調度面板，可以設置為XY模式或多目的模式。選用2只直切型NV9602單母線64×1矩陣控制面板作為總控機柜和總控控制臺處的技監切換開關。所有面板均通過標準的RJ-45連接器與矩陣控制網絡的交換機相連。（5）機箱采用主備2組獨立電源，每組包含5個冗余子電源，所有子電源共同為所有板卡供電，可有效地延長2組電源的使用壽命。機箱內部設計有獨立的散熱風道，采用工業級長壽命渦輪式冗余風扇，室內空氣從機箱正面吸入、從后面排出。（6）機箱采用雙路視頻同步輸入和雙路AES音頻同步輸入，支持對SDI信號進行電纜均衡和時鐘再生，保證信號最佳質量。

　　3.周邊設備

　　總控調度系統的周邊設備與播控切換系統的周邊設備采用了相同品牌和相同型號，周邊設備中的數字視頻分配處理器、幀同步處理器、音頻加嵌器、音頻響度自動控制器、B.B同步信號模擬視頻分配器等選擇了Evertz7700系列產品，ASI解碼器、ASI編碼器、數字視頻延時器、臺標時鐘機、測試圖信號發生器、多畫面分割器、控制臺用小屏幕監視器選擇了國產品牌產品，電視墻大屏幕監視器選擇了三菱LDT461V 46英寸液晶監視器。

　　4.光傳輸系統

　　光傳輸系統選擇了Evertz7700系列光傳輸設備。（1）面向無線發射臺的光傳輸設備：配置1個發射機機箱、1個接收機機箱、2塊-7dbm發射功率、輸入ASI信號的光發射模塊、2塊-32dbm靈敏度、輸出ASI信號的光接收模塊，發射機機箱和接收機機箱均配置雙電源。在接收端配置5臺可以輸出SDI信號和模擬復合信號的ASI解碼器。（2）面向臺外現場直播場點的光傳輸設備：配置14個緊湊型單模塊發射機機箱、1個雙電源發射機機箱、16塊-7dbm發射功率、輸入SDI信號（嵌入音頻）的光發射模塊。配置2個接收機機箱，每個接收機機箱均配置雙電源、16塊-32dbm靈敏度、輸出SDI信號的光接收模塊。 [Page]

　　5.ASI切換系統

　　由于我臺數字化播控系統具有多路外來SDH或衛星的ASI信號輸入，我們配置了1只Miranda 16×16ASI矩陣及1個16×16ASI矩陣遙控面板，對所有進入數字化播控系統的ASI信號進行切換選擇，選出4路ASI信號進入ASI解碼器，解出SDI信號，再進入總控矩陣。

　　6.臺外多場點現場直播二次切換系統

　　采用1只LEITCH 16×2SDI靜凈切換矩陣及1個16×2SDI切換矩陣遙控面板，對臺外多場點現場直播信號在臺內播控機房進行二次切換和預選，然后提供給臺內各個演播室，以滿足規模較大的現場直播活動比如在臺外多個場點進行并行或串行直播、在臺內進行二次切換的信號處理需求。

　　7.同步與技監系統

　　同步系統選用了2只Tektronix同步信號發生器SPG300及1只Tektronix同步信號倒換器ECO422D。在總控機柜和總控控制臺處分別配置1只Tektronix WFM6120數字視頻測試儀，將總控矩陣的2個輸出端口接入2只Tektronix WFM6120的一路輸入端，對總控矩陣任意輸入信號的技術指標進行監測。將矩陣的MON輸出端口接入1只Tektronix WFM6120的另一路輸入端，對總控矩陣輸出信號的技術指標進行監測。總控控制臺處音頻監聽器選擇了1只WOHLER/AMP1-VSA，4個自辦頻道播控控制臺處音頻監聽器選擇了4只國產品牌產品Monler-FM。

　　8.時鐘系統

　　時鐘信號作為播出控制和切換的參考信號，對播出業務而言十分重要，我們設計了完備的時鐘系統。主備GPS衛星校時鐘通過天線與衛星校時，通過時鐘倒換開關進行主備熱切換后的時鐘信號再通過時碼分配器和RS-232接口分別送給子鐘、播出控制網絡及字幕網絡。

　　在播出控制網絡內部設置主備時鐘服務器，由主備數據庫服務器兼任，向數字化播控系統各個服務器和各個播控工作站廣播時間信息，各個播控工作站通過以太網與時鐘服務器實現校時，當主時鐘服務器出現故障時，各個播控工作站會立即報警，可手動倒換到備時鐘服務器。

　　時鐘信號通過RS-232接口接入網絡字幕服務器，網絡字幕服務器通過以太網對字幕網絡中各個字幕播出工作站進行網絡校時。

　　9.通話系統

　　數字化播控系統的通話系統主要服務于現場直播切換業務，由直播切換導演通過通話系統與現場直播人員進行實時通話。為便于節目總導演對各制作點的指揮，在總控控制臺處切換工位配置了1臺車載式無線通話基站（設置為對講狀態）和1臺4通道Party-line制作通話主站（含鵝頸話筒），與各演播室的通話系統聯通。

　　三. 播控切換系統設計

　　1.播控切換系統主要功能

　　（1）對多路SDI視頻（嵌入音頻）信號源進行自動或手動切換，每個頻道播控切換系統參與切換的信號源包含主備專業光盤錄像機、主備視頻服務器、主備CCTV、各演播室、墊片、測試圖以及衛星、光纖、微波直播等12-16路SDI信號。每個頻道配備獨立的操作面板，操作面板能夠提供12-16路SDI信號的直切型切換，便于應急操作時快速響應。（2）至少具備二層外鍵，將字幕、臺標和時鐘信息鍵入主播出信號的指定位置，能夠受自動播出軟件控制自動上鍵和下鍵。（3）對播出信號的音頻響度進行手動調整和自動控制。（4）播控切換設備具備基于外同步基準的校正功能，自動矯正窗口至少為±1/2行。

　　2.播控切換系統技術架構

　　構建播控切換系統通常有三種方式：（1）采用矩陣+鍵混器。（2）采用切換開關+鍵混器。（3）采用切換臺。

　　由于多數矩陣不具備靜凈切換功能，所以采用矩陣+鍵混器實現播控切換的方式并不多見。

　　采用切換開關+鍵混器實現播控切換時，每個播出通道通常采用1只16×2切換開關與1只鍵混器串聯，優點是系統成本相對較低。缺點是：（1）不便于實現信號源共享，需總控矩陣為每個通道均預留矩陣輸出端口，以實現共享信號調度。（2）不便于實現多頻道共享備用字幕機。（3）無法節約視頻分配等周邊模塊數量。（4）增加了系統串聯故障點。（5）不便于實現嵌入音頻響度調整。（6）若主備播出通道都采用切換開關+鍵混器實現播控切換，則需配置2×1主備 SDI切換開關。

　　采用切換臺實現播控切換時，缺點是系統成本相對較高。優點是：（1）便于實現信號源共享。（2）內置多通道鍵混器，便于實現多頻道共享備用字幕機。（3）可節約視頻分配等周邊模塊數量。（4）系統結構緊湊簡單，減少了系統串聯故障點。（5）便于實現嵌入音頻響度調整。（6）若主備播出通道都采用切換臺實現播控切換，利用切換臺Bypass輸入功能，則無需配置2×1主備 SDI切換開關，主備播出通道可共用1個切換臺面板，且可配置軟件面板作為切換臺硬件面板的備份。

　　我們對4個自辦頻道的主備播出通道均采用了切換臺實現播控切換，具體做法是：(1)4個主通道與1只總控矩陣共享1個機箱，安裝1只64×64總控矩陣+4個主播控切換臺對應的4塊主播出處理卡，播出處理卡具備獨立的交叉點模塊，可以直接調取總控矩陣所有的輸入信號源，實現所有的信號源(包括視頻信號源和鍵源等)在4個頻道主備通道之間的共享。(2)對總控矩陣的控制和每個通道切換臺的控制采用了完全獨立的控制鏈路。4個備通道共享另1個結構相同的機箱。兩個機箱內部主備通道硬件設備能夠實現互換。(3)每個頻道配置1個切換臺面板，控制該頻道的主通道和備通道，同時配置1個軟件面板作為所有硬件面板的備份。(4)主備切換臺的機箱均配備熱插拔冗余主、備電源，主、備電源可單獨負荷正常工作。（5）4個頻道主備切換臺的輸入、輸出端和周邊設備等信號傳輸通道設備的輸入、輸出端均設置有跳線。

　　3.播控切換臺選型

　　4個自辦頻道的主備播控切換臺均選擇了Miranda NV5128機箱，每個頻道主備播控切換臺共用1塊（4個頻道共4塊）Miranda NV5128緊湊型全功能硬件控制面板NV5128-MC-CFCP，另外配置了1只PC平臺全功能軟件控制面板作為主備播控切換臺硬件控制面板的冷備份。4個頻道主備播出通道選擇了8塊NV5000-MK-SD緊湊型標清播出處理卡，每塊NV5000-MK-SD占用NV5128機箱的1個輸出插槽，在1個機箱內構架相互獨立的4個頻道的4個播出通道。主備播出通道采用完全相同的物理結構，便于進行系統維護和使用操作，每塊播出處理卡集成有獨立的128×16交叉點模塊。4個主播出處理卡與總控矩陣共享1個NV5128機箱，4個主播出通道能夠與總控矩陣共享所有的64路信號源，不僅減少了相同信號所用的視頻分配設備，而且減少了設備連接環節，也減少了系統故障點。主備通道均具備PGM輸出、PST輸出、Clean(凈信號)輸出、Bypass in(應急旁通輸入)等端口，我們將4個頻道4路備播出處理卡的PGM輸出接入對應的4路主播出處理卡的Bypass控制開關的Bypass in應急輸入，讓4路主播出處理卡的Bypass控制開關擔當為4個無源的2×1主備SDI切換開關。每塊NV5000-MK-SD播出處理卡具備3路線性外鍵、1路內鍵Logo，3路外鍵分別輸入Logo信號、CG信號、備用CG信號，具備雙路視頻同步輸入端子，并可共享NV5128機箱輸入的雙路AES音頻同步輸入信號。每塊NV5000-MK-SD對于所有視頻輸入都能進行最大±1/2行的自動時基校正。4個頻道主備播出通道均能共享第5臺字幕機(備用CG)的KEY和FILL信號。機箱本身為無源設備，且機箱配置雙電源、雙控制卡。每個頻道主備播出通道均可對嵌入音頻響度進行手動調整和自動控制。具有良好的可擴展性，只需增加播出處理卡便可增加播出頻道。2個機箱4個頻道主備8個播出通道的8塊播出處理卡均具備獨立的輸出接口和控制接口，每塊播出處理卡可通過以太網、RS-422同時被控制面板和自動播出軟件控制，8塊播出處理卡完全獨立工作。 [Page]

　　四. 結束語

　　揚州電視臺數字化總控調度與播控切換系統設計建成投入使用后一年來的運行實踐表明，該系統的安全可靠性非常高，視音頻傳輸通道的技術指標達到或超過了國標或行標甲級標準，日常的值機工作和技術維護與技術保障工作比較容易做到規范化，不僅滿足了臺內所有演播室信號、臺外衛星信號、光纖信號、微波信號的集中處理、調度和管理等需求，也滿足了全臺4個自辦頻道所有專業光盤錄像機信號、視頻服務器信號、演播室信號、臺外衛星信號、光纖信號、微波信號等播出信號源的控制與切換等需求。2010年4月25日在揚州市區舉行了“中國揚州第五屆鑒真國際半程馬拉松比賽”，中央電視臺聯合廈門電視臺和揚州電視臺對該項賽事的賽況成功進行了全程現場直播，其間中央電視臺與廈門電視臺的技術同行對我臺數字化總控調度與播控切換系統的技術架構和整體功能給予了充分肯定。B&P