【摘要】洛陽廣播電視臺在建設(shè)新廣電中心大樓的時候，結(jié)合本臺現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備資源，考慮到廣播電視系統(tǒng)的融合，以提高廣播播控系統(tǒng)的安全性、可靠性、可用性為出發(fā)點，利用AES數(shù)字音頻技術(shù)及AoIP網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)設(shè)計和建設(shè)的廣播播控系統(tǒng)，具備了多鏈路冗余、智能化監(jiān)測的能力。
【關(guān)鍵詞】數(shù)字化AoIP智能監(jiān)測鏈路冗余
一.引言
洛陽廣播電視臺原廣播總控播出系統(tǒng)使用已經(jīng)有十年之久，在廣播電視技術(shù)飛速發(fā)展的今天，已經(jīng)難以滿足日益增長的廣播播出需求，所以此次以搬遷新大樓為契機，對原有的廣播播控系統(tǒng)進行升級。在系統(tǒng)構(gòu)建初期，我們進行整體分析，反復(fù)論證，制定詳細(xì)的建設(shè)搬遷方案，終于圓滿完成了新大樓播控系統(tǒng)的升級改造，實現(xiàn)全臺五套廣播頻率音頻信號（直播間、外轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)播等信號）的匯集、調(diào)度、分配、傳輸?shù)裙δ堋６诖嘶A(chǔ)上設(shè)計的一套科學(xué)的智能化監(jiān)控應(yīng)急系統(tǒng)，完成了對廣播全程業(yè)務(wù)的監(jiān)測監(jiān)控，包括：工作站狀態(tài)監(jiān)測、關(guān)鍵點音頻信號監(jiān)測監(jiān)聽、各機房關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測、系統(tǒng)故障報警、故障分析和應(yīng)急處理，從而在保證廣播安全播出的前提下，使得整個系統(tǒng)的智能化水平達到一個新的高度。
本系統(tǒng)分為總控系統(tǒng)，直播間導(dǎo)播間播出系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)，信號報警系統(tǒng)等組成，本文將簡單介紹各個系統(tǒng)的構(gòu)成以及功能。
二．總控系統(tǒng)
總控系統(tǒng)由數(shù)字音頻矩陣和網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)為雙核心，通過矩陣管理軟件、信號監(jiān)測軟件、信號冗余切換軟件等組成。配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)實現(xiàn)了全面的安全播出管理。
1.數(shù)字音頻矩陣
總控系統(tǒng)核心硬件選用德國KLOTZ的MCR數(shù)字音頻矩陣系統(tǒng)，此矩陣架構(gòu)先進，設(shè)計雙冗余電源保證安全，最多可接入多達4000*4000路輸入和輸出，可通過光纖連接到各直播間調(diào)音臺的光纖板卡，用于音頻光纖信號的雙向傳輸，具有專用的控制軟件安裝于計算機上，實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、配置和信號調(diào)度。支持安裝Dante網(wǎng)絡(luò)和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議接口，可以無縫結(jié)合網(wǎng)絡(luò)音頻矩陣和本地控制網(wǎng)絡(luò)。
該矩陣提供了20個接口板卡插槽，并有模擬、數(shù)字、光纖、DANTE等多種類型擴展板卡可選，支持了目前常用的全部音頻接口協(xié)議。我們所使用的這臺矩陣配備了7塊MADI光纖卡，分別連接5個直播間、錄制技術(shù)區(qū)、調(diào)頻發(fā)射臺，實現(xiàn)各機房之間的數(shù)字音頻傳輸。配備7塊8通道AES數(shù)字音頻卡，分別連接總控機房的外轉(zhuǎn)、傳輸?shù)戎苓呉纛l設(shè)備。配備Dante網(wǎng)絡(luò)音頻卡2塊，可以實現(xiàn)AES數(shù)字音頻系統(tǒng)與AoIP網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)之間的信號路由。2塊廣播級DSP處理模塊，實現(xiàn)雙主控單元冗余能力。目前還有剩余卡槽未使用，方便未來進行擴展。在與發(fā)射臺的傳輸鏈路上，除了采用MADI光纖直連之外，還使用一套6路AES音頻編碼器，將編碼后的數(shù)字音頻信號與電視播出系統(tǒng)信號復(fù)用一臺數(shù)字微波傳輸?shù)桨l(fā)射臺作為備用傳輸鏈路。
2.AoIP網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)
AoIP技術(shù)在近幾年的各級廣播電臺總控系統(tǒng)中越來越多的開始應(yīng)用，此次新系統(tǒng)設(shè)計時也考慮了AoIP技術(shù)的應(yīng)用。在諸多AoIP協(xié)議中，我們選擇了應(yīng)用最為廣泛的Dante協(xié)議。Dante協(xié)議得到了全球各大知名音頻設(shè)備廠商的支持，產(chǎn)品線豐富。特別是Klotz的數(shù)字矩陣及直播調(diào)音臺以及杭州聯(lián)匯公司的音頻路由器產(chǎn)品均使用了Dante協(xié)議，在互聯(lián)互通上有最佳的兼容性和便利性。
AoIP網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)的核心實際上是兩臺全千兆EthernetIP交換機，分別連接Dante設(shè)備的A\B網(wǎng)絡(luò)接口，并通過交換機的堆疊設(shè)置，實現(xiàn)設(shè)備、線路的冗余。AoIP網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)音臺、音頻路由器、自動切換器、音頻工作站等設(shè)備可靈活接入網(wǎng)絡(luò)交換機，通過Dante管理站進行配置和音頻信號調(diào)度。出于對信號調(diào)度需求、音質(zhì)、延遲等因素的考慮，我們將所有Dante設(shè)備的傳輸通道均設(shè)置為16*16，48K/24bit，既能滿足調(diào)音臺對外轉(zhuǎn)信號的需求又保障了低延遲和高品質(zhì)。AoIP系統(tǒng)的優(yōu)勢還在用將來需要對系統(tǒng)進行擴容的時候，只需要將Dante設(shè)備接入交換機空余端口，或擴展IP網(wǎng)絡(luò)至任意地點均可實現(xiàn)方便、快速擴容。
3.總控系統(tǒng)構(gòu)成
整個智能化總控系統(tǒng)包括音頻信號傳輸網(wǎng)絡(luò)、智能化檢測網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等。在保證安全播出的前提下，將音頻信號的工藝流程都涵蓋其中，包括音頻傳輸網(wǎng)、音頻信號的檢測、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測監(jiān)控、視頻監(jiān)控、機房環(huán)境檢測等。還有多元的周邊設(shè)備：收音頭、機架式監(jiān)聽報警器、衛(wèi)星接收機、信號監(jiān)測站、監(jiān)測計算機、時鐘系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等音視頻、數(shù)字模擬、管理信息數(shù)據(jù)設(shè)備，豐富飽滿了廣播總控系統(tǒng)的多元化功能模塊。而且配置了固態(tài)錄放機、CD光盤錄放機、一播多工作站、3G信號傳輸系統(tǒng)等設(shè)備，提供更多的備用播出信號源。
（1）音頻傳輸網(wǎng)的信號分配
主鏈路：總控機房的數(shù)字音頻矩陣，通過MADI光纖通道，即可與發(fā)射臺矩陣互聯(lián)互通。總控機房的播出信號，通過此MADI光纖通道，可將高質(zhì)量音頻信號傳輸至發(fā)射臺。發(fā)射臺矩陣同樣配置了信號自動冗余切換程序，可按照MADI光纖、數(shù)字音頻解碼器、應(yīng)急CD的順序自動切換音頻信號送往調(diào)頻廣播發(fā)射機。
備用鏈路：外轉(zhuǎn)信號和其他備用信號，分別輸入到數(shù)字矩陣和網(wǎng)絡(luò)矩陣，實現(xiàn)對外來信號的實時切換和傳輸，并實現(xiàn)電平的在線監(jiān)測與調(diào)整。整個傳輸鏈路的關(guān)鍵環(huán)節(jié)都使用了冗余備份的結(jié)構(gòu)，保證播出安全。如圖1所示，直播間傳輸出來的數(shù)字信號到機房的四選一第一路；通過網(wǎng)絡(luò)矩陣的Dante信號輸入到四選一的第二路；一播多應(yīng)急播出站輸出的音頻信號輸入到四選一的第三路；24小時循環(huán)不間斷播出的應(yīng)急固態(tài)錄放機播放的墊樂信號輸入到四選一的第四路。四選一會根據(jù)順序?qū)⒅鬏敵鲂盘杺鬏數(shù)綌?shù)字微波編碼器，通過微波方式到達發(fā)射臺，從而實現(xiàn)音頻傳輸鏈路的冗余。
圖1主備用鏈路圖
（2）音頻信號的監(jiān)測
在播出信號的傳輸鏈路中，通過聯(lián)匯公司的監(jiān)測監(jiān)聽工作站，實現(xiàn)對全系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點的音頻信號進行實時監(jiān)測監(jiān)聽。按頻道組合顯示包括各個頻率主要音頻信號、直播間視頻監(jiān)視信號，全面顯示該頻率的所有信息。在彩條監(jiān)測界面上進行智能化監(jiān)聽可以根據(jù)信號類型、所在頻道等屬性，進行任意的組屏。可實時監(jiān)測、監(jiān)聽數(shù)字音頻矩陣、網(wǎng)絡(luò)音頻矩陣的輸入輸出信號，并進行跨矩陣路由調(diào)度。如果出現(xiàn)問題，監(jiān)測工作站會自動語音報警、屏幕閃紅提示，并彈出故障點及應(yīng)急處理預(yù)案的文字內(nèi)容，從而最快速的發(fā)現(xiàn)問題解決問題。
圖2EQM-10L監(jiān)聽工作站
如圖2所示，監(jiān)聽工作站主要實現(xiàn)對全部音頻信號的智能化監(jiān)聽。監(jiān)聽工作站在音量彩條界面上，用即點即顯的智能化監(jiān)聽。監(jiān)聽界面可以根據(jù)信號類型、所在頻道等屬性，進行任意的組屏。并在界面上實時顯示各路信號的音量彩條。值班員可以非常直觀地看到各組信號的狀況，并任意選擇監(jiān)聽。
圖3EQM-10MA音頻監(jiān)測工作站
圖3為音頻監(jiān)測工作站，主要實現(xiàn)對整個音頻系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點的音頻信號質(zhì)量進行實時參數(shù)監(jiān)測顯示。包括直播信號和外傳信號的電平、L/R/L+R、相位、失真、AES的7個狀態(tài)值、采樣率及物理連接情況等。網(wǎng)內(nèi)的所有音頻設(shè)備都可以通過監(jiān)測工作站進行實時監(jiān)聽監(jiān)看。音頻信號監(jiān)測工作站提供多種顯示模式，各種顯示組合自由切換。可以定時監(jiān)聽監(jiān)看指定的通道及信號源。當(dāng)音頻信號異常時，系統(tǒng)立即報警并在顯示在大屏幕上，本地監(jiān)聽也切換到該通道。同時系統(tǒng)按相應(yīng)等級進行自動應(yīng)急切換處理，保證信號正常傳輸。
（3）設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控
圖4設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控圖
如圖4所示，系統(tǒng)會對整個工藝流程中的重要設(shè)備（例如調(diào)音臺、延時器、數(shù)字音頻矩陣等周邊設(shè)備）的工作狀態(tài)進行實時的在線監(jiān)測監(jiān)控，如：調(diào)音臺主要推子狀態(tài)、延時器狀態(tài)、矩陣工作狀況、智能切換器工作狀況等。通過監(jiān)測工作站，將設(shè)備狀態(tài)實時反映在大屏幕上，如果出現(xiàn)問題會有語音報警提示，故障設(shè)備也會閃紅報警。
（4）機房環(huán)境監(jiān)測
在總控機房及5個直播間內(nèi)分別部署了1臺ESM-8數(shù)據(jù)采集終端和2個電壓傳感器、溫濕度傳感器、水浸傳感器等環(huán)境數(shù)據(jù)采集前端設(shè)備，實現(xiàn)對直播間內(nèi)環(huán)境狀態(tài)的全面監(jiān)測。采集到的環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過ESM-8數(shù)據(jù)采集終端匯聚到總控系統(tǒng)中的EQM智能監(jiān)測系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)直接顯示在總控機房電視墻畫面上，方便值班人員監(jiān)控各機房的環(huán)境狀況。當(dāng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)超出設(shè)置的安全范圍時，監(jiān)測系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)語音、聲光報警，及時告知值班人員進行處理。
圖5機房視頻檢測
（5）視頻監(jiān)看
系統(tǒng)設(shè)計對所有直播間、導(dǎo)播間和總控機房等關(guān)鍵位置進行視頻監(jiān)控，同步顯示該頻率直播間的視頻監(jiān)視圖像，可以直觀地了解直播間工作狀態(tài)。配置1臺視頻監(jiān)控服務(wù)器和20臺高清攝像頭，所產(chǎn)生的視頻流可以在監(jiān)控管理站上進行實時查看和錄像回放。通過視頻實時錄像編碼主機與數(shù)字總控網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)監(jiān)測點與視頻畫面的聯(lián)動。可在總控大屏同步顯示該頻率直播間的視頻監(jiān)視圖像、調(diào)音臺推子的監(jiān)視圖像，可以直觀地了解直播間狀態(tài)、調(diào)音臺推子的狀態(tài)。可以多畫面顯示各路監(jiān)控信號，也可以任意放大顯示某一視頻信號。所有視頻通道7*24小時不間斷錄制，視頻保存時長設(shè)置為60天。
4.系統(tǒng)設(shè)計圖（圖6）
圖6系統(tǒng)設(shè)計圖
三．直播間子系統(tǒng)
直播間子系統(tǒng)由直播間設(shè)備、導(dǎo)播間設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)時鐘、監(jiān)聽報警設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控模塊等主要設(shè)備組成，包括專用桌椅、指示燈、指示牌等設(shè)施。
直播間調(diào)音臺采用德國KLOTZG2調(diào)音臺，此調(diào)音臺是由12路推子A、B雙層24路音源的數(shù)字調(diào)音臺，由三個推子模塊和一個DSP處理、監(jiān)聽模塊組成，推子模塊由4個推子單元組成。直播間話筒采用的是2只EVRe27動圈話筒，在話筒后端使用了一臺話筒激勵器，來對主持人的聲音進行美化。直播間主要周邊設(shè)備包括數(shù)字音頻延時器、兩臺播出工作站、兩臺外網(wǎng)工作站、數(shù)字導(dǎo)播、模擬電話橋接器、CD、固態(tài)錄放機等。G2調(diào)音臺采用了機箱、面板分離設(shè)計，之間僅需一根網(wǎng)線連接，方便設(shè)備布局。我們?yōu)榱朔奖憔S護和減少直播間環(huán)境噪聲，將調(diào)音臺主機、四臺工作站電腦主機安放在了導(dǎo)播間的機柜內(nèi)。延時器、CD、固態(tài)錄放機、話混等無噪聲設(shè)備安放在直播桌機柜內(nèi)。
圖7KlotzG2數(shù)字直播調(diào)音臺
這次進行直播間系統(tǒng)設(shè)計的時候，考慮到獨立的備用直播間絕大多數(shù)時間都是鎖門空置，為了避免設(shè)備資源浪費，我們對導(dǎo)播間設(shè)備進行了播出化設(shè)計，可實現(xiàn)備用直播間的功能。導(dǎo)播間采用一臺8路數(shù)字直播調(diào)音臺，配置一臺播出工作站、一支主持話筒、模擬電話橋接器、數(shù)字音頻延時器等周邊設(shè)備，相當(dāng)于一個簡化的直播間。這套導(dǎo)播設(shè)備在日常工作中還可供節(jié)目人員進行資料錄入、音頻剪輯、節(jié)目編排、緊急語言錄制的工作，又相當(dāng)于一個錄制工作站。這樣的設(shè)計實現(xiàn)了設(shè)備資源利用的最大話，而且在出現(xiàn)直播間設(shè)備故障時，僅需從直播間轉(zhuǎn)移到導(dǎo)播間即可快速恢復(fù)播出，大大縮短故障遷移的時間。
2.標(biāo)準(zhǔn)時鐘系統(tǒng)
圖8直播間系統(tǒng)圖
本方案設(shè)計利舊臺內(nèi)現(xiàn)有的校時母鐘，新增SF12E時碼分配器、子鐘。10臺5寸子鐘放在5個直播間、導(dǎo)播間等區(qū)域。
圖9時鐘顯示系統(tǒng)
同時，時鐘系統(tǒng)為廣播各直播間、錄制間、相關(guān)機房、音頻工作站系統(tǒng)、各種系統(tǒng)服務(wù)器提供時鐘信號，并為直播、錄制、走廊、總控、監(jiān)測、辦公網(wǎng)絡(luò)提供可以個性化更改的校時信號，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的時間同步。整個時鐘系統(tǒng)以GPS衛(wèi)星系統(tǒng)中的原子鐘時間信號為時間源，精度可達20納秒以內(nèi)。
圖10
3.機架式監(jiān)聽報警設(shè)備
本系統(tǒng)選用聯(lián)匯DAC-100D數(shù)字監(jiān)聽檢測儀。部署在導(dǎo)播間，實時監(jiān)聽、監(jiān)測直播間調(diào)音臺的主播出信號狀態(tài)。部署在總控機房，實時監(jiān)聽、監(jiān)測總控傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵音頻信號狀態(tài)。
監(jiān)聽檢測儀的使用，在提高安全播出水平上有很大的幫助。由于地市臺主持人往往還需要進行節(jié)目錄制、編單等工作，經(jīng)常會在直播節(jié)目間隙到導(dǎo)播間進行一些其它業(yè)務(wù)工作，如果此時在播節(jié)目出現(xiàn)靜音時就很難發(fā)現(xiàn)。在以前出現(xiàn)直播調(diào)音臺靜音時是靠延時器補樂報警或矩陣冗余報警來實現(xiàn)報警功能的，往往已經(jīng)造成了錯播事故。監(jiān)聽檢測儀的使用上，通過設(shè)置較短的靜音報警時間，及時提醒導(dǎo)播間內(nèi)人員出現(xiàn)靜音故障，及時處理即可避免錯播事故的發(fā)生。DAC-100D檢測儀還提供了反相監(jiān)測報警、數(shù)字信號失鎖報警，并內(nèi)置了一對立體聲揚聲器及二級插孔方便內(nèi)容監(jiān)聽使用。
圖11
四．結(jié)束語
本系統(tǒng)設(shè)計在吸取了以往播控系統(tǒng)建設(shè)和使用過程中的經(jīng)驗，全面提升系統(tǒng)的可靠性、可用性和可擴展性。雙UPS機組、雙矩陣并行、多鏈路傳輸?shù)脑O(shè)計全面消除了單點故障隱患。將以往的N+1備用直播室方式改變?yōu)?+1導(dǎo)播間備份方式，提高了設(shè)備利用率，為節(jié)目人員帶來極大的工作便利。Dante網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，大大提高了音頻系統(tǒng)的可擴展性和便利性。智能化監(jiān)測系統(tǒng)提供了全面的音頻、視頻及環(huán)境監(jiān)測，能夠更加及時的發(fā)現(xiàn)和處置問題。安全播出是廣播電視的生命線，提高安全播出水平，建設(shè)一個完善的播控系統(tǒng)是廣播技術(shù)部門的重要職責(zé)所在。
參考文獻
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