摘要：本文介紹了石家莊廣播電視臺的廣播總控系統(tǒng)的設(shè)計思路、性能優(yōu)勢、系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)創(chuàng)新情況以及AOIP音頻傳輸技術(shù)的使用。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)音頻路由器 AOIPBOX、總控專家ControlMaster、多鏈路傳輸。
引言
石家莊廣播電視臺2017年對廣播總控系統(tǒng)進行了全面升級改造。新系統(tǒng)綜合我臺實際情況以安全播出為總要求，以“傳統(tǒng)+未來”為總體思路，設(shè)計了我臺新的廣播中心總控系統(tǒng)。新系統(tǒng)滿足總局 62 號令對廣播中心技術(shù)系統(tǒng)配置要求，使用先進的AOIP音頻傳輸技術(shù)滿足我臺對廣播信號的播出、監(jiān)控和對網(wǎng)絡(luò)媒體信號的傳輸使用要求。 新建設(shè)的播控系統(tǒng)可實現(xiàn)全天 24 小時不間斷高質(zhì)量安全播出。系統(tǒng)運行無單節(jié)點安全瓶頸。其智能化和“傻瓜式”操作，最大限度的降低了值班人員的工作強度和失誤的可能性。
一、系統(tǒng)性能介紹
新系統(tǒng)滿足五個播出頻率和一個備播頻率的播出需求，實現(xiàn)總控平臺多路輸入、輸出信號調(diào)度、傳輸、監(jiān)測，實現(xiàn)直播間、導(dǎo)播間等重要播出區(qū)域的視頻、音頻監(jiān)控，實現(xiàn)直播間，總控機房等重要區(qū)域的環(huán)境監(jiān)控，實現(xiàn)傳輸信號的智能監(jiān)測和管控，對比我臺以往系統(tǒng)具備如下優(yōu)勢。
1安全性：
系統(tǒng)設(shè)備選用了目前省會市臺市場占有率較高的核心設(shè)備，設(shè)備本身穩(wěn)定性高，獨立的雙路電源模塊供電，設(shè)計架構(gòu)為多條播出鏈路、分配調(diào)度鏈路、監(jiān)聽鏈路同時工作，交叉配合，互為主備，避免可能出現(xiàn)的單一節(jié)點。智能化應(yīng)急預(yù)案可大大縮短了判斷故障的時間，保證安全播出。
2先進性：
由于AOIP技術(shù)的使用， 44.1kHz以上的采樣率、16 bit以上的線性量化（通常是48 kHz采樣，24 bit量化），以及低延時（百微秒至毫秒級），傳輸指標(biāo)已接近于AES3和MADI標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足了我臺廣播音頻的傳輸要求。同時，通過AOIP網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)，在傳輸信號的同時，還能夠通過系統(tǒng)設(shè)備自帶的監(jiān)測接口，實現(xiàn)信號的監(jiān)控監(jiān)測，配合轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)后的環(huán)境、動力、監(jiān)控視頻等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了在監(jiān)控環(huán)節(jié)上對所有系統(tǒng)內(nèi)信號的監(jiān)聽、監(jiān)看、監(jiān)測、聲光報警等，并在安全性前提下，盡可能做到信息源端口的開放。
3擴展性和開放性
系統(tǒng)升級，規(guī)模擴展簡單方便，硬件方面增加設(shè)備和機柜空間即可，軟件上通過系統(tǒng)軟件添加設(shè)備正常設(shè)置啟動即可，不會影響當(dāng)前的配置也不影響正常的安全播出。網(wǎng)絡(luò)音頻的傳輸技術(shù)發(fā)展也可通過軟件升級的方式實現(xiàn)與新的網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)對接。系統(tǒng)設(shè)備軟硬件接口也都采用國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范，保證設(shè)備兼容、功能擴展和個性開發(fā)，這也是系統(tǒng)功能擴展和規(guī)模擴展的保障。
二、多路由、全監(jiān)測、智能化的總控系統(tǒng)
總控系統(tǒng)以數(shù)字矩陣和網(wǎng)絡(luò)矩陣為核心，通過管理軟件進行信號監(jiān)控、調(diào)度、切換、報警等管理，輔以環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控等功能，實現(xiàn)了全覆蓋的安全播出管理。
1核心設(shè)備
1.1多選一切換器IBS300（智能八選一）
我們選用了英夫美迪公司的多選一切換器（IBS300），此切換器支持?jǐn)?shù)字、模擬、AOIP三種信號、多路輸入和輸出預(yù)聽，支持手動切換、網(wǎng)絡(luò)切換、智能切換模式。切換器在信號故障時可自動按照設(shè)置好的優(yōu)先級程序執(zhí)行切換,當(dāng)故障恢復(fù)時, 根據(jù)優(yōu)先級自動回切，雙AOIP網(wǎng)口接入,支持AES67標(biāo)準(zhǔn)的AOIP協(xié)議。具有斷電直通、相位檢測、噪聲檢測功能,當(dāng)檢測到相位問題可進行修復(fù)操作。當(dāng)檢測到噪聲問題，可自動切換。
1.2數(shù)字音頻矩陣
LAWO NOVA73 Compact矩陣
通過考察比較，我們選用德國LAWO的NOVA73 Compact數(shù)字音頻矩陣作為路由切換的核心設(shè)備。NOVA73矩陣是一個開放的系統(tǒng)，模擬數(shù)字音頻所使用的接口都符合國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。該矩陣硬件支持雙路由切換（雙星技術(shù)），保證切換的高安全性，矩陣是模塊化結(jié)構(gòu)，雙電源模塊，支持帶電熱插拔，矩陣采用無源背板設(shè)計，維護擴展方便，最大支持 8192 單聲道音頻交換容量，可配置各種不同類型的板卡，可適應(yīng)各種應(yīng)用需求,可以直接接入 AOIP（AES67 標(biāo)準(zhǔn)）、MADI、SDH/STM-1 和 AES3 板卡。矩陣所有的輸入音頻信號和輸出音頻信號都提供板卡集成的 DSP 處理,處理功能包括靜音檢測、增益設(shè)置、相位翻轉(zhuǎn)、聲道均衡、V 型淡出切換、立體聲兼容單聲道等。矩陣有多種控制方式：TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，客戶端PC網(wǎng)卡，RS232口多通道連接系統(tǒng)對硬件安全的監(jiān)控措施也非常完善，矩陣的電源、每塊卡的電源、溫度、電源消耗、通信情況、都在檢測范圍內(nèi)，一旦檢測到異常系統(tǒng)會發(fā)出報警信號。
我臺配置了32 路 AES 輸入輸出接口；8 路 MADI 接口，每個 MADI 接口具備 64 路輸入輸出；4 組主、備 AOIP（AES67 標(biāo)準(zhǔn)）接口，每個接口支持 128 路 AOIP 輸入輸出。實現(xiàn)五個播出頻率和一個備播頻率的播出。
矩陣控制軟件
由英夫美迪公司根據(jù)LAWO公司提供底層的通訊協(xié)議研發(fā)的全中文界面軟件，集成在ControlMaster總控專家系統(tǒng)中，運行在主備兩套矩陣控制工作站以及可以運行在ControlMaster系統(tǒng)的任意一臺工作站上。支持只讀、編輯、和運行三種狀態(tài)，支持單點切換和組切換以及單聲道切換，支持多個矩陣（物理矩陣、AOIP網(wǎng)絡(luò)路由）的統(tǒng)一界面操作，聯(lián)動切換。定時、手動、分組等切換方式，并具有管理權(quán)限、日志、報警、統(tǒng)計、導(dǎo)出、打印等功能，實現(xiàn)了信號切換簡便、靈活，設(shè)備統(tǒng)一管理和監(jiān)測。
1.3網(wǎng)絡(luò)音頻路由器AOIPBOX
AoIP（Audio over IP） 是指通過普通局域網(wǎng)內(nèi)以IP方式傳輸不壓縮音頻信號的技術(shù)，具有高保真、低延時、大容量、的特性，是基于3層的IP網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，采用IEEE1588作為媒體時鐘同步方案，實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點音頻數(shù)據(jù)的同步，在高速局域網(wǎng)利用DSCP等QoS(Quality of Service)手段實現(xiàn)帶寬預(yù)留，保證音頻數(shù)據(jù)的實時傳輸。AOIP BOX就是將傳統(tǒng)音頻信號（模擬、數(shù)字信號等）與網(wǎng)絡(luò)信號實現(xiàn)實時、高效、高質(zhì)量變換的設(shè)備，此設(shè)備支持當(dāng)前主流的AOIP協(xié)議，如AES67、Ravenna、Dante、以及Cobranet協(xié)議，具有良好的適應(yīng)性，使用AOIP BOX可以構(gòu)建功能豐富的音頻系統(tǒng)，如網(wǎng)絡(luò)音頻矩陣系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)音頻監(jiān)測系統(tǒng)、慢錄系統(tǒng)、工作站系統(tǒng)、音頻傳輸系統(tǒng)等，該設(shè)備具有雙AOIP接口和用于監(jiān)測的第三網(wǎng)口，支持Ember+網(wǎng)絡(luò)控制監(jiān)測協(xié)議，可實現(xiàn)音頻幅度、相位、AES3狀態(tài)、設(shè)備溫度、電源狀態(tài)等網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能，支持雙電源供電，多路輸入輸出功能。
通過 AoIP 網(wǎng)絡(luò)連接，可以實現(xiàn)播出信號從直播間到總控的冗余鏈路傳輸，是數(shù)字音頻矩陣的備份路由傳輸鏈路；同時通過 AoIP網(wǎng)絡(luò)可以采集所有網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點的音頻信號，對各個節(jié)點的音頻進行監(jiān)聽、監(jiān)看。每個網(wǎng)絡(luò)接口都能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中多路 AOIP 音頻流的路由交換。
我臺網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用 H3C 的千兆交換機，采用雙核心+訪問層架構(gòu)。每個交換機通過劃分 VALN 的方式隔離 AOIP、對講、監(jiān)測等子網(wǎng)。
2總控系統(tǒng)的架構(gòu)、傳輸鏈路、監(jiān)測
2.1總控架構(gòu)
采用物理矩陣NOVA73、AOIP網(wǎng)絡(luò)矩陣AOIPBOX、MADI、線纜等多路由方式進行信號的傳輸和調(diào)度，通過主、備多選一切換器對多路信號甄別選擇，輸出主備兩路信號供給調(diào)頻、中波、網(wǎng)站等。實現(xiàn)以雙音頻路由為核心，主、備冗余并且相互獨立的音頻傳輸鏈路以及AOIP第三音頻傳輸鏈路的多條路由傳輸。
符合AES67-2015標(biāo)準(zhǔn)的AOIP網(wǎng)絡(luò)路由監(jiān)控，利用AOIPBOX網(wǎng)絡(luò)音頻路由和千兆以太網(wǎng)交換機實現(xiàn)多路AES信號或模擬信號轉(zhuǎn)化為IP信號在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，實現(xiàn)了整個音頻鏈路全程管腳級別的設(shè)備監(jiān)控，實現(xiàn)了數(shù)字音頻和網(wǎng)絡(luò)音頻的信號監(jiān)聽、監(jiān)看、監(jiān)測。同時還配置了技術(shù)播出區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)看等系統(tǒng)。
通過AOIP系統(tǒng)，可將播出節(jié)目音頻路由到其他的音頻系統(tǒng)：錄音系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)播出系統(tǒng)、融媒體播出系統(tǒng)、辦公網(wǎng)系統(tǒng)等等。擴展廣播節(jié)目內(nèi)容的發(fā)布渠道。
2.2 傳輸鏈路
第一條鏈路：傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)播信號通過音分返送至直播間調(diào)音臺輸入，直播間輸出信號送入多選一切換器輸出至音分分別輸出給調(diào)頻、中波等，信號調(diào)度可通過跳線盤實現(xiàn)。
第二條鏈路：NOVA73數(shù)字矩陣方式，轉(zhuǎn)播信號通過音分輸出給數(shù)字矩陣，數(shù)字矩陣（AES/EBU和MADI）返送至直播間調(diào)音臺輸入，直播間輸出（AES/EBU和MADI）信號送入數(shù)字矩陣，數(shù)字矩陣輸出至多選一切換器輸出至音分分別輸出給調(diào)頻、中波等，信號調(diào)度通過數(shù)字矩陣實現(xiàn)。
第三條鏈路：AOIP網(wǎng)絡(luò)矩陣方式，轉(zhuǎn)播信號通過音分輸出給AOIP節(jié)點，AOIP節(jié)點將信號轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)信號進行傳輸，直播間輸出網(wǎng)絡(luò)信號通過AOIP網(wǎng)絡(luò)輸出至多選一切換器輸出至音分分別輸出給調(diào)頻、中波等，信號調(diào)度通過AOIP網(wǎng)絡(luò)矩陣實現(xiàn)。
應(yīng)急鏈路：三條播出鏈路信號同時送給主、備切換器，作為切換器的1、2、3路信號，與直播間同步播出的一播多應(yīng)急工作站作為切換器的第4路信號，切換器內(nèi)存儲的補樂信號作為不間斷播出的最后屏障。
2.3 總控監(jiān)測
總控的監(jiān)測系統(tǒng)分為音頻鏈路監(jiān)測、設(shè)備生命狀態(tài)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、音頻監(jiān)聽，來實現(xiàn)廣播播出系統(tǒng)全程的監(jiān)測。
音頻鏈路監(jiān)測，采用了采集下一級設(shè)備的輸入信號來監(jiān)測上一級設(shè)備的輸出信號的方式。如：通過采集延時器或者AOIP 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的輸入信號來監(jiān)測直播間調(diào)音臺的輸出。通過對整個鏈路的節(jié)點在不增加設(shè)備的情況下進行信號采集、監(jiān)測，末級調(diào)頻反饋回來的信號與延時器輸出信號進行比對，形成一個完整的監(jiān)測鏈路。將此鏈路的監(jiān)測情況顯示在總控監(jiān)控大屏上，來做到對播出信號的全監(jiān)測。
設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，配置的 iMonitor系統(tǒng)對整個音頻鏈路中，具備設(shè)備監(jiān)測開放協(xié)議的設(shè)備進行監(jiān)測，來確定設(shè)備的工作狀態(tài)是否正常。本系統(tǒng)中可以監(jiān)測到音頻鏈路中的幾乎所有設(shè)備狀態(tài)，還可監(jiān)測到AOIP網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、服務(wù)器、PC機等，并可在監(jiān)控大屏上顯示出故障設(shè)備。
環(huán)境監(jiān)測，系統(tǒng)在機房、直播間、導(dǎo)播間等重要區(qū)域均配置了 IP 高清攝像頭、溫濕度、電壓監(jiān)測設(shè)備。通過 IP 網(wǎng)絡(luò)攝像頭對機房、直播間等重要區(qū)域進行視頻監(jiān)控和錄制。這些數(shù)據(jù)通過計算機網(wǎng)絡(luò)顯示在總控監(jiān)控大屏上監(jiān)看顯示，對環(huán)境參數(shù)等設(shè)定報警閥值可實現(xiàn)聲、光報警，也可以供后期查看、檢索。
音頻監(jiān)聽，在總控系統(tǒng)中，聲音的監(jiān)聽是總控運維的重要手段，因此總控設(shè)計了主、備冗余的監(jiān)聽系統(tǒng)。
主監(jiān)聽，通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)聽監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的任意一個監(jiān)測點的音頻信號，在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中，采集到了整個播控中心音頻鏈路上所有核心設(shè)備點的音頻信號，通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在監(jiān)聽工作站上可以監(jiān)聽到任意一個監(jiān)測點的聲音，并提供李莎茹矢量圖、頻譜、相位的監(jiān)測功能。
備監(jiān)聽，配置獨立的16選2數(shù)字監(jiān)聽矩陣，用于監(jiān)聽矩陣和末級音分的數(shù)字輸出信號。同時也可以通過設(shè)備（IBS300、數(shù)字音分、A/D 轉(zhuǎn)換）本身的耳機插口監(jiān)聽。如此可以保障極端情況下的系統(tǒng)運維。
以上所有的監(jiān)測信息都統(tǒng)一歸結(jié)為ControlMaster 總控專家系統(tǒng)統(tǒng)一管理，ControlMaster是電臺總控機房系統(tǒng)及監(jiān)測系統(tǒng)的一套通用的軟件控制系統(tǒng)。覆蓋了總控音頻處理、傳輸及監(jiān)測的整體要求，采用基于驅(qū)動軟件方式的開放平臺，‘內(nèi)核+驅(qū)動’的方式實現(xiàn)控制和監(jiān)測功能。在設(shè)備具備協(xié)議（開發(fā)與交互）支持的前提下，即可將設(shè)備接入系統(tǒng)進行使用（如矩陣、調(diào)音臺、音頻處理器等）；通過任意自定義方式組屏，將音頻信號鏈路、電平、相位等參數(shù)、設(shè)備的運行狀態(tài)、環(huán)境溫濕度、監(jiān)聽信號狀態(tài)等集中或分別顯示在總控大屏上，并為值班人員提供聲、光、位置等報警，并提供自動識別處理和值班人員處理建議，極大的減少了值班人員的工作壓力，保障安全播出。
三、結(jié)束語
我臺廣播總控系統(tǒng)通過此次的升級改造，釆用多鏈路的傳輸、調(diào)用，提升了系統(tǒng)的安全性，可靠性；AOIP網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)的使用提高了系統(tǒng)的便利性；智能監(jiān)測減輕了工作人員的壓力，能夠更為及時處理播出工作中出現(xiàn)的問題。總之，對總控系統(tǒng)的升級改造使得我臺的安全播出得到了更為有力的保障。
參考文獻：
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北京英夫美迪科技股份有限公司 產(chǎn)品設(shè)備說明書