安全，我們共同關注

　　在全球范圍內，無論是建筑的物業(yè)管理者還是現在越來越多的IT管理者，他們都會在管理建筑或公司的日常操作中有著諸多的擔憂。而在這些諸多擔憂中——公共安全始終是最高優(yōu)先級的。這也是醫(yī)院、購物中心、辦公大樓或體育場館等公共建筑以及全球各類相關的標準比如UL和CE等最關心的話題。

　　及時而又清晰的通信對于達到公共安全這個目標是至關重要的。其中通過魯棒性、可靠性極高的高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)向公眾傳達清晰而簡明的廣播指引是其中最有保證的方式之一。如果您正在或是在將來打算擴展、翻新亦或是計劃一個全新的基礎設施的系統(tǒng)。構建一套靈活和易擴展的系統(tǒng)將持續(xù)保證您建筑的安全議題達到目標。

　　所以本文將探討高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)最普遍意義的要求和功能特點，保證以上功能實現的相關組件和工作模式，以及如何處理和看待單一設備乃至整個系統(tǒng)的故障。

公共廣播系統(tǒng)三要素

　　公共廣播從原來的鄉(xiāng)村大喇叭，發(fā)展到現在商場、酒店、機場、樓宇內外，甚至樓宇間的能夠實現具體區(qū)域尋呼的系統(tǒng)。我們會發(fā)現系統(tǒng)的覆蓋面越來越大，覆蓋分區(qū)越來越多、越來越細致。而且現在越來越多的廣播系統(tǒng)將承接消防及語音救援的任務。將所有信號集中到一臺核心設備進行統(tǒng)一分配和管理的傳統(tǒng)集中式公共廣播系統(tǒng)將在面臨這樣的發(fā)展的存在以下三個方面的掣肘：傳輸、系統(tǒng)容量、安全性。

　　傳輸：一個公廣設備需要供電、控制、音頻三個基礎才能實現尋呼廣播的功能，所以廣播系統(tǒng)的傳輸核心就是要能以最簡單的方式同時傳輸供電、控制和音頻。隨著系統(tǒng)覆蓋面的擴大同時面臨下面兩個問題：傳輸通道容量問題，舉個例子如背景音樂8個通道，如何傳輸到各個區(qū)域可選，而現在系統(tǒng)的通道數量往往在成百上千量級；傳輸距離問題，無論是供電、控制還是音頻傳輸質量的好壞均與距離成反比。由于傳統(tǒng)線路無法很好地應對和解決以上問題，所以在公廣系統(tǒng)的發(fā)展歷程中我們會發(fā)現花式繁多的專用線纜。

　　專用線纜在成本、靈活性、通用性和安裝維護上都會存在諸多問題。隨著網絡技術的發(fā)展，很多廠商發(fā)現網絡或者網線是解決傳輸問題的最低成本且最靈活通用的選擇。PoE解決供電問題，TCP/IP解決控制問題，通過交換網絡甚至路由網絡解決傳輸問題，至此誕生了大批的基于網絡傳輸的廣播系統(tǒng)，而此時的傳輸面臨的最大問題在于采用壓縮的流媒體傳輸，在音質上大打折扣，延時幾百毫秒甚至秒級，且服務質量無法保證，不可否認基于流媒體的廣播系統(tǒng)在低規(guī)格場合有著不小的市場。但是在諸如機場、星級酒店、商場等對音頻系統(tǒng)要求越來越高的場合流媒體的方案將無法滿足需求。所以同期發(fā)展的是一些具備技術實力的專業(yè)DSP制造商，通過采用專業(yè)音頻傳輸協議來實現穩(wěn)定可靠延遲極低音頻傳輸。在音頻要求更高的場合這一類型的系統(tǒng)被采用。采用PoE供電+TCP/IP控制+專業(yè)音頻傳輸協議的模式很好地解決廣播系統(tǒng)面臨的傳輸困境。

　　系統(tǒng)容量：網絡讓廣播系統(tǒng)可以做到更大的覆蓋面，同時帶來的需求變化也就越多和越細致。但對于音頻而言，處理路由以及系統(tǒng)的管理是必不可少的，所以傳統(tǒng)公廣系統(tǒng)都會配備一臺核心音頻矩陣或音頻DSP來實現相關音頻信號的優(yōu)先，路由和處理管理等功能。由于核心矩陣的容量不是無限量供應。

　　但是廣播系統(tǒng)的項目周期較長，且更多的是分期進行，此時面臨的巨大挑戰(zhàn)就是如何選擇最合適大小的核心矩陣。在初期就投入最大矩陣明顯不符合所有人的期望，投入能滿足當前需求的矩陣，意味著后期需要額外投入更多矩陣來完成所有系統(tǒng)的整合，而且整合系統(tǒng)往往意味著停業(yè)，而這也是用戶所不希望看到的。如何面對日益增長的用戶需求和投入之間的矛盾則擺在了傳統(tǒng)公廣系統(tǒng)面前。

　　安全性：老舊的報警系統(tǒng)僅會發(fā)出讓人緊張的報警信號，諸多研究表明在緊急事件下人們需要能夠引領他們前行的聲音，而這時老舊系統(tǒng)將很難做到和滿足。

　　正如前面提到的公共廣播系統(tǒng)正在逐步地承載著語音救援的責任。此時擺在系統(tǒng)面前的最大議題變成了系統(tǒng)的安全性——如何保證系統(tǒng)永遠不癱瘓。

　　傳統(tǒng)集中核心矩陣式廣播系統(tǒng)，由于系統(tǒng)所有的核心處理管理都發(fā)生在一臺設備上，所以一旦面臨這樣的需求時總是會聽到一個詞語“備份”，一套完備的系統(tǒng)備份方案是解決系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的終極方案。任何電子設備都有癱瘓的可能，這是物理自然規(guī)律，我們無法避免。

　　無論備份多么完備，從邏輯上就存在一個不可避免的1和0——即你的系統(tǒng)永遠會處于整體癱瘓的風險之中。況且如何去做到完備的備份也是一個非常復雜而又需要取舍的過程，中間所涉及的軟件成本再加之系統(tǒng)擴展變更等等帶來的成本，此時要想做到一個真正的完備的備份幾乎不可能，即使可能其成本也必將不可承受。安全性是傳統(tǒng)公廣系統(tǒng)面臨的一個核心根本問題。

　　基于以上所面臨的問題，高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)應運而生，應采用網絡化的架構，通過專業(yè)音頻協議解決信號的傳輸問題，同時將音頻處理部分分散至所有終端節(jié)點，信號的路由通過網絡直接實現即信號從輸入端直接通過網絡傳輸到輸出端，控制管理采用TCP/IP直接接入網絡進行控制。如上圖所示：

　　公廣系統(tǒng)在建筑設施的日常運營、監(jiān)控和應急疏散中扮演重要角色。先撇開一些外圍設備，一套高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)包含輸出設備（比如功放），輸入設備（比如尋呼基站），服務器和控制器（比如觸發(fā)語錄語音和與消防聯動的相關設備）。由于采用網絡，所以無需像傳統(tǒng)的公廣系統(tǒng)花費大量的時間和金錢在線纜和安裝上。同時根據不同國家的法規(guī)，需要滿足響應的公共安全設備要求。輸出設備。功放故障可能是所有公廣系統(tǒng)中最常見的了。這有可能是通道故障（功放某個通道沒有正常工作），當然也有可能是設備故障（整個設備癱瘓）。在一個高規(guī)格非集中式的公廣系統(tǒng)中，功放具備多種層級的備份和前瞻性的保護措施去避免功障是非常必要的。而這通常包含下面三個層面通道備份，設備備份和網絡備份：

　　通道備份。每條功放通道都將負責建筑內相應區(qū)域的揚聲器，而其中某些通道可以被指定用于備份切換。在一個具備故障切換的系統(tǒng)下，如果通道1發(fā)生故障，將會自動切換到通道2。當然也可以實現其中某一個通道來備份其他幾個通道。這種備份為功放提供了最具性價比的備份功能；然而這種備份無法應對針對整個功放設備的故障，比如電源或網卡故障。

　　設備備份。在這種情況下，一臺功放所有的通道被用于備份另外一臺，兩臺完全獨立的設備。正如前面所提到的當供給電力給兩張卡的電源發(fā)生故障時，此時通道備份將無法達到目的。而設備備份則可以應對這樣的情況。而采用設備備份還有一個優(yōu)勢，即可以為兩臺設備供應相互獨立且隔離的電力。假設其中一個電力供給鏈路中斷，另外一個仍能夠正常工作。這也是一個增強級的系統(tǒng)保護。設備備份將提供包括電源、網卡以及數字緊急語音等的完整的備份。

　　網絡備份。高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)應配備主備以太網口。通過連接到不同的已形成備份架構的以太網交換機。這樣可以確保即使其中一臺交換機出現故障，功放仍能夠連接到網絡中。

　　輸入設備。高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)的輸入設備將包含桌面或強裝式尋呼基站，建筑設施的管理人員通過它來實現廣播。

　　尋呼基站尤其是在日常頻繁使用的基站很容易因摔落或使用不當而導致設備毀壞。尋呼基站麥克風的咪頭（或叫做換能器）是將用戶的聲音轉換成電信號的小部件。因為這是個小且較為精密的設備，久而久之壞的風險將會很高。系統(tǒng)應具備有效嚴格的監(jiān)測和報告機制。

　　為了確保在應急時間下應對基站失效的風險，最實際也是最有效的方法是在每一個可能做重要通報或緊急尋呼的地點安放多只基站（比如前臺、消防控制室或安保室等）。這些基站應該至少連接到兩個或兩個以上的交換機上，以應對交換機故障。針對電源，如果交換機連接到UPS上，那這些尋呼基站將持續(xù)通過交換網絡供電并正常使用。

　　在一個高可靠的系統(tǒng)下，所有組件的監(jiān)控都應做到定期報告并自動完成日志記錄，同時系統(tǒng)能夠發(fā)送相應的通知或警報，從而讓管理員去替換或維修有故障的設備組件。

　　大部分現今的公廣系統(tǒng)都會使用預錄語音，其工作模式是通過比如系統(tǒng)的定時計劃任務或員工的一些按鈕來觸發(fā)信息服務器播放語音。高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)的信息服務器支持諸多功能，包括存儲和播放預錄語音消息，自動計時和事件調度計劃，VoIP尋呼接口等等。

　　為確保系統(tǒng)在任何時候具備全備份，可以加入第二臺信息服務器連接到網絡中，并配置成與主服務器完全一致的“鏡像系統(tǒng)”。當主服務器出現故障時備服務器將會無縫自動接管所有功能。最具實踐意義的建議是將這臺鏡像服務器與主服務器放置在建筑的不同地點。這是可以確保系統(tǒng)在應對大型災難時仍能工作的重要節(jié)點。舉個例子，比如在主服務的機房發(fā)生火災，此時在另外一個機房的備服務器將會自動接管系統(tǒng)服務。同樣的如果需要所有功能在斷電時能夠正常使用，信息服務器一樣也要接到UPS電源上。

　　高規(guī)格的公廣系統(tǒng)要與緊急或消防報警系統(tǒng)相連，此時就需要借助一個接口設備來完成兩者的對接。在諸如化學泄露或火災下，緊急或消防報警系統(tǒng)發(fā)出警告至公廣系統(tǒng)，公廣系統(tǒng)將播放相應的警告信息到相應區(qū)域的揚聲器。

　　要連接消防報警信號和公廣系統(tǒng)通常會通過一個單一接口設備來完成。為滿足EN54-16的標準，這臺設備需內置多重備份。比如，任何消防安全接口設備需遵循下面的規(guī)定：

　　·主備網口。這個設計主要用于連接備份的網絡，如果主網口丟失連接備份網口自動激活。

　　·三重電源備份。主電源的接口最好具備使用備份儲蓄電池電力的能力，而備份電源口也應該提供這樣的電池供電（雙備份）。同時額外一個層級的電源供應將進一步提升可靠性，確保即使在主備電源失去電力時，設備還具備報告錯誤的能力。

　　·實時監(jiān)控設備關鍵故障端口狀態(tài)。通過設備的邏輯輸出端口來完成系統(tǒng)錯誤的警報。如果連接該端口的線路出現中斷或者短路，系統(tǒng)都應及時提供錯誤警告。同樣的消防對接設備的警報輸入的端口也應該被系統(tǒng)監(jiān)控。

　　·具備監(jiān)控整個系統(tǒng)所有設備狀態(tài)的能力。所有與緊急或消防相關的設備系統(tǒng)都應具備監(jiān)測其功能是否完整，同時所有的網絡通路也要處于監(jiān)控狀態(tài)（需與交換機對接）。確保都有與之對應的故障指示。

　　·干接點閉合信號觸發(fā)外部系統(tǒng)。如果接口設備發(fā)生故障，該設備應具備將兩個干接點線路閉合的能力，以此來觸發(fā)建筑內其他部分設備來警報接口設備的故障。

確保高可靠性功放的其他重要功能

　　·揚聲器線路監(jiān)測。一個連接到揚聲

　　器鏈路終端的設備，該設備通過監(jiān)聽人不可聞的測試音來向系統(tǒng)報告功放所連接的揚聲器線路狀態(tài)。

　　·環(huán)境噪聲補償。通過在某一空間中放置噪聲感應麥克風，測量當前的環(huán)境噪聲水平，根據當前噪聲自動調整播報語音的音量。確保聲音足夠大被聽清，并能保證在較為安靜期間聲音不會大得讓人難受。始終保證聲音處于最舒適的大小。而這通過麥克風連接的一個小設備來完成。

　　·內置緊急語音存儲。在功放上直接集成這一小塊存儲是非常關鍵的。這保證了非集中式公廣系統(tǒng)不會出現任何單點故障——即使整個網絡都已經癱瘓，只要功放的供電還存在，就會持續(xù)的播放該存儲上的緊急語音。

　　功放的供電也應通過UPS來完成，在斷電時也能確保系統(tǒng)的全部功能。提供功放的備份（通道和設備）和線路終端監(jiān)測將確保系統(tǒng)最高級別的持續(xù)監(jiān)控。無論是誰都無法保證每個揚聲器都正常工作，如何應對某個鏈路揚聲器故障而導致其后的所有揚聲器都無法出聲，對此的建議是考慮額外的揚聲器安裝和連接更多的揚聲器線路。通過備份通道或設備連接的揚聲器，至少需要能夠保證關鍵區(qū)域的聽音覆蓋。

其他考量

　　高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)的硬件設備應是管理友好型的，經過簡單的基礎培訓，建筑設施的管理員應能夠輕松做到維護和管理。這是確保系統(tǒng)最低的停機時間的重要屬性。本地的管理員可以快速安全地置換掉故障設備。

　　另外還值得一提的是設備防塵屬性也是一項指標。所有的設備應至少具備IP-30的防塵級別。

總結

　　在高可靠的環(huán)境下，高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)工作的幾個重要方面：

　　·在關鍵地點有足夠的尋呼基站，且基站被系統(tǒng)定期和自動化地監(jiān)控。設備日志記錄所有狀態(tài)，同時將信息服務器對所有設備進行日志和配置的記錄備份。

　　·功放應具備通道或整機備份，網絡備份，揚聲器線路終端監(jiān)測，環(huán)境噪聲補償，內置緊急語音消息存儲器每一個關鍵設備通過不間斷UPS供電（如功放、服務器、交換機等）。信息服務器的鏡像備份確保所有重要功能的實現（如消息播報和VoIP尋呼接口等），生命安全接口需內建多重備份（如果公廣系統(tǒng)需要與緊急或消防系統(tǒng)連接），基于標準網絡架構，配合RSTP以及故障邏輯輸出。尋呼網絡應與其他數據信號分割。

　　·故障設備應由工作人員輕松置換，無需更多額外操作。防塵指數必不可少。

　　當我們在探討公共安全相關系統(tǒng)時，如何提供最具靈活，最具擴展性而又最具安全可靠性的系統(tǒng)是我們最關心的。關于系統(tǒng)的安全性并不是時刻保證整個系統(tǒng)的可運行而讓系統(tǒng)處于整體癱瘓的風險中。

　　而應該是確保即使是系統(tǒng)的一個設備還能工作也能完成它的功能，加之完備的監(jiān)控整個警報系統(tǒng)才是我們應該思考的方向。

　　而這正是高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)的設計哲學。