石家莊廣播總控系統(tǒng)介紹

李新 韓國林

【摘要】本文介紹了石家莊廣播電視臺(tái)的廣播總控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、性能優(yōu)勢(shì)、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。

一.引言

石家莊廣播電視臺(tái)2017年對(duì)廣播總控系統(tǒng)進(jìn)行了全面升級(jí)改造。新系統(tǒng)綜合我臺(tái)實(shí)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(jì)了我臺(tái)新的廣播中心總控系統(tǒng)。新系統(tǒng)滿足總局62號(hào)令對(duì)廣播中心技術(shù)系統(tǒng)配置要求，使用先進(jìn)的AOIP音頻傳輸技術(shù)滿足我臺(tái)對(duì)廣播信號(hào)的播出、監(jiān)控和對(duì)網(wǎng)絡(luò)媒體信號(hào)的傳輸使用要求。 新建設(shè)的播控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)不間斷高質(zhì)量安全播出。系統(tǒng)運(yùn)行無單節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度和失誤的可能性。

二.系統(tǒng)性能介紹

新系統(tǒng)滿足五個(gè)播出頻率和一個(gè)備播頻率的播出需求，實(shí)現(xiàn)總控平臺(tái)多路輸入、輸出信號(hào)調(diào)度、傳輸、監(jiān)測(cè)，實(shí)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(shí)現(xiàn)直播間，總控機(jī)房等重要區(qū)域的環(huán)境監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)傳輸信號(hào)的智能監(jiān)測(cè)和管控，對(duì)比我臺(tái)以往系統(tǒng)具備如下優(yōu)勢(shì)。

1.安全性

系統(tǒng)設(shè)備選用了目前省會(huì)市臺(tái)市場(chǎng)占有率較高的核心設(shè)備，設(shè)備本身穩(wěn)定性高，獨(dú)立的雙路電源模塊供電，設(shè)計(jì)架構(gòu)為多條播出鏈路、分配調(diào)度鏈路、監(jiān)聽鏈路同時(shí)工作，交叉配合，互為主備，避免可能出現(xiàn)的單一節(jié)點(diǎn)。智能化應(yīng)急預(yù)案可大大縮短了判斷故障的時(shí)間，保證安全播出。

2.先進(jìn)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(shí)（百微秒至毫秒級(jí)），傳輸指標(biāo)已接近于AES3和MADI標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足了我臺(tái)廣播音頻的傳輸要求。同時(shí)，通過AOIP網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)，在傳輸信號(hào)的同時(shí)，還能夠通過系統(tǒng)設(shè)備自帶的監(jiān)測(cè)接口，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的監(jiān)控監(jiān)測(cè)，配合轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)后的環(huán)境、動(dòng)力、監(jiān)控視頻等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了在監(jiān)控環(huán)節(jié)上對(duì)所有系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)的監(jiān)聽、監(jiān)看、監(jiān)測(cè)、聲光報(bào)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(kuò)展性和開放性

系統(tǒng)升級(jí)，規(guī)模擴(kuò)展簡(jiǎn)單方便，硬件方面增加設(shè)備和機(jī)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(dòng)即可，不會(huì)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(jí)的方式實(shí)現(xiàn)與新的網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(kuò)展和個(gè)性開發(fā)，這也是系統(tǒng)功能擴(kuò)展和規(guī)模擴(kuò)展的保障。

三.多路由、全監(jiān)測(cè)、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(jìn)行信號(hào)監(jiān)控、調(diào)度、切換、報(bào)警等管理，輔以環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控等功能，實(shí)現(xiàn)了全覆蓋的安全播出管理。

1.核心設(shè)備

（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(hào)、多路輸入和輸出預(yù)聽，支持手動(dòng)切換、網(wǎng)絡(luò)切換、智能切換模式。切換器在信號(hào)故障時(shí)可自動(dòng)按照設(shè)置好的優(yōu)先級(jí)程序執(zhí)行切換，當(dāng)故障恢復(fù)時(shí)， 根據(jù)優(yōu)先級(jí)自動(dòng)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(cè)、噪聲檢測(cè)功能，當(dāng)檢測(cè)到相位問題可進(jìn)行修復(fù)操作。當(dāng)檢測(cè)到噪聲問題，可自動(dòng)切換。

（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(gè)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(jì)，維護(hù)擴(kuò)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(hào)和輸出音頻信號(hào)都提供板卡集成的DSP處理，處理功能包括靜音檢測(cè)、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(duì)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(cè)范圍內(nèi)，一旦檢測(cè)到異常系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

我臺(tái)配置了32路AES輸入輸出接口；8路MADI接口，每個(gè)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(gè)接口支持128路A O I P輸入輸出。實(shí)現(xiàn)五個(gè)播出頻率和一個(gè)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(yùn)行在主備兩套矩陣控制工作站以及可以運(yùn)行在ControlMaster系統(tǒng)的任意一臺(tái)工作站上。支持只讀、編輯、和運(yùn)行三種狀態(tài)，支持單點(diǎn)切換和組切換以及單聲道切換，支持多個(gè)矩陣（物理矩陣、AOIP網(wǎng)絡(luò)路由）的統(tǒng)一界面操作，聯(lián)動(dòng)切換。定時(shí)、手動(dòng)、分組等切換方式，并具有管理權(quán)限、日志、報(bào)警、統(tǒng)計(jì)、導(dǎo)出、打印等功能，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)切換簡(jiǎn)便、靈活，設(shè)備統(tǒng)一管理和監(jiān)測(cè)。

（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(hào)的技術(shù)，具有高保真、低延時(shí)、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(shí)鐘同步方案，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)帶寬預(yù)留，保證音頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。AOIP BOX就是將傳統(tǒng)音頻信號(hào)（模擬、數(shù)字信號(hào)等）與網(wǎng)絡(luò)信號(hào)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、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(cè)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(cè)的第三網(wǎng)口，支持Ember+網(wǎng)絡(luò)控制監(jiān)測(cè)協(xié)議，可實(shí)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(cè)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(shí)現(xiàn)播出信號(hào)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(shí)通過AoIP網(wǎng)絡(luò)可以采集所有網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)，對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的音頻進(jìn)行監(jiān)聽、監(jiān)看。每個(gè)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(tái)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用H3C的千兆交換機(jī)，采用雙核心+訪問層架構(gòu)。每個(gè)交換機(jī)通過劃分VALN的方式隔離AOIP、對(duì)講、監(jiān)測(cè)等子網(wǎng)。

2.總控系統(tǒng)的架構(gòu)、傳輸鏈路、監(jiān)測(cè)

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(jìn)行信號(hào)的傳輸和調(diào)度，通過主、備多選一切換器對(duì)多路信號(hào)甄別選擇，輸出主備兩路信號(hào)供給調(diào)頻、中波、網(wǎng)站等。實(shí)現(xiàn)以雙音頻路由為核心，主、備冗余并且相互獨(dú)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(jī)實(shí)現(xiàn)多路AES信號(hào)或模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為IP信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)音頻鏈路全程管腳級(jí)別的設(shè)備監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字音頻和網(wǎng)絡(luò)音頻的信號(hào)監(jiān)聽、監(jiān)看、監(jiān)測(cè)。同時(shí)還配置了技術(shù)播出區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測(cè)、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(kuò)展廣播節(jié)目內(nèi)容的發(fā)布渠道。

2.傳輸鏈路

第一條鏈路：傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)播信號(hào)通過音分返送至直播間調(diào)音臺(tái)輸入，直播間輸出信號(hào)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(hào)調(diào)度可通過跳線盤實(shí)現(xiàn)。

第二條鏈路：N O V A73數(shù)字矩陣方式，轉(zhuǎn)播信號(hào)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(tái)輸入，直播間輸出（AES/EBU和MADI）信號(hào)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(hào)調(diào)度通過數(shù)字矩陣實(shí)現(xiàn)。

第三條鏈路：AOIP網(wǎng)絡(luò)矩陣方式，轉(zhuǎn)播信號(hào)通過音分輸出給AOIP節(jié)點(diǎn)，AOIP節(jié)點(diǎn)將信號(hào)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行傳輸，直播間輸出網(wǎng)絡(luò)信號(hào)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(hào)調(diào)度通過AOIP網(wǎng)絡(luò)矩陣實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)急鏈路：三條播出鏈路信號(hào)同時(shí)送給主、備切換器，作為切換器的1、2、3路信號(hào)，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(hào)，切換器內(nèi)存儲(chǔ)的補(bǔ)樂信號(hào)作為不間斷播出的最后屏障。

3.總控監(jiān)測(cè)

總控的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為音頻鏈路監(jiān)測(cè)、設(shè)備生命狀態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、音頻監(jiān)聽，來實(shí)現(xiàn)廣播播出系統(tǒng)全程的監(jiān)測(cè)。

音頻鏈路監(jiān)測(cè)，采用了采集下一級(jí)設(shè)備的輸入信號(hào)來監(jiān)測(cè)上一級(jí)設(shè)備的輸出信號(hào)的方式。如：通過采集延時(shí)器或者AOIP網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入信號(hào)來監(jiān)測(cè)直播間調(diào)音臺(tái)的輸出。通過對(duì)整個(gè)鏈路的節(jié)點(diǎn)在不增加設(shè)備的情況下進(jìn)行信號(hào)采集、監(jiān)測(cè)，末級(jí)調(diào)頻反饋回來的信號(hào)與延時(shí)器輸出信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，形成一個(gè)完整的監(jiān)測(cè)鏈路。將此鏈路的監(jiān)測(cè)情況顯示在總控監(jiān)控大屏上，來做到對(duì)播出信號(hào)的全監(jiān)測(cè)。

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，配置的 iMonitor系統(tǒng)對(duì)整個(gè)音頻鏈路中，具備設(shè)備監(jiān)測(cè)開放協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(cè)到音頻鏈路中的幾乎所有設(shè)備狀態(tài)，還可監(jiān)測(cè)到AOIP網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、服務(wù)器、PC機(jī)等，并可在監(jiān)控大屏上顯示出故障設(shè)備。

環(huán)境監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)在機(jī)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(cè)設(shè)備。通過 IP 網(wǎng)絡(luò)攝像頭對(duì)機(jī)房、直播間等重要區(qū)域進(jìn)行視頻監(jiān)控和錄制。這些數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)顯示在總控監(jiān)控大屏上監(jiān)看顯示，對(duì)環(huán)境參數(shù)等設(shè)定報(bào)警閥值可實(shí)現(xiàn)聲、光報(bào)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(yùn)維的重要手段，因此總控設(shè)計(jì)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(cè)系統(tǒng)監(jiān)聽監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的音頻信號(hào)，在監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中，采集到了整個(gè)播控中心音頻鏈路上所有核心設(shè)備點(diǎn)的音頻信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)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(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的聲音，并提供李莎茹矢量圖、頻譜、相位的監(jiān)測(cè)功能。

備監(jiān)聽，配置獨(dú)立的16選2數(shù)字監(jiān)聽矩陣，用于監(jiān)聽矩陣和末級(jí)音分的數(shù)字輸出信號(hào)。同時(shí)也可以通過設(shè)備（IBS300、數(shù)字音分、A/D 轉(zhuǎn)換）本身的耳機(jī)插口監(jiān)聽。如此可以保障極端情況下的系統(tǒng)運(yùn)維。

以上所有的監(jiān)測(cè)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(tái)總控機(jī)房系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)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(cè)的整體要求，采用基于驅(qū)動(dòng)軟件方式的開放平臺(tái)，‘內(nèi)核+驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)控制和監(jiān)測(cè)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(jìn)行使用（如矩陣、調(diào)音臺(tái)、音頻處理器等）；通過任意自定義方式組屏，將音頻信號(hào)鏈路、電平、相位等參數(shù)、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境溫濕度、監(jiān)聽信號(hào)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(bào)警，并提供自動(dòng)識(shí)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。

四.結(jié)束語

我臺(tái)廣播總控系統(tǒng)通過此次的升級(jí)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(cè)減輕了工作人員的壓力，能夠更為及時(shí)處理播出工作中出現(xiàn)的問題。總之，對(duì)總控系統(tǒng)的升級(jí)改造使得我臺(tái)的安全播出得到了更為有力的保障。B&P;

參考文獻(xiàn)

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