AoIP 技術(shù)在廣播電臺(tái)播控系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐

于兆坤

（大連新聞傳媒集團(tuán)，遼寧 大連 116000）

0 引言

作為廣播服務(wù)體系的中心，綜合控制系統(tǒng)承擔(dān)著播出信號(hào)的轉(zhuǎn)換、調(diào)度、路由分配以及播出監(jiān)測等功能，是確保播出安全的關(guān)鍵。在新媒體科技飛速發(fā)展的今天，廣播電視正在逐漸實(shí)現(xiàn) “媒介整合” ，這就要求其從滿足傳統(tǒng)廣播節(jié)目的需求，向多元媒體播出平臺(tái)轉(zhuǎn)變。但是，在實(shí)際應(yīng)用和安全上，常規(guī)的廣播播出與總控制系統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)難以適應(yīng)不斷改變的廣播電臺(tái)需求，必須利用新科技來對(duì)體系架構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

1 AoIP 技術(shù)概述

網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議化音頻（Audio over Internet Protocol，AoIP）是目前國際上最受重視和廣泛使用的一項(xiàng)重要技術(shù)[1]。AoIP 是基于互聯(lián)網(wǎng)、以44.1 kHz采樣率為基礎(chǔ)、具有不低于16 bits、延遲小于10 ms的非壓縮高性能流化音頻，與傳統(tǒng)低質(zhì)量的網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議化語音（Voice over Internet Protocol，VoIP）不同。AoIP 可基于標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)進(jìn)行非破壞性數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)前，Dante RavennaLivewire+等協(xié)議已被廣泛采用，但當(dāng)多種協(xié)議聯(lián)合在一起時(shí)，最大的問題就是終端非兼容性，容易導(dǎo)致信息孤島[2]。2013 年9 月，美國音頻工程協(xié)會(huì)（Audio Engineering Society，AES）公布了AES 67-2013 規(guī)范。該規(guī)范是針對(duì)AoIP 制定的一項(xiàng)互操作性標(biāo)準(zhǔn)。AES 67-2013 要求分組采用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（Real-time Transport Protocol，RTP）進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，基本要求為48 kHz取樣的24 位未壓縮聲音，傳送時(shí)間為1 ms，采用AES67-2013 規(guī)范，能夠使不同通信協(xié)議的不同終端可以在同一網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行互聯(lián)。

2 基于AoIP 技術(shù)的廣播電臺(tái)播控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 AoIP 傳輸設(shè)計(jì)

作為A 臺(tái)廣播IP 總控制和智能監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵，AoIP 網(wǎng)絡(luò)要對(duì)核心交換機(jī)和AoIP 兩層架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)根據(jù)A 臺(tái)的特定要求，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)的傳送與轉(zhuǎn)換。AoIP 轉(zhuǎn)發(fā)鏈路采用AoIP協(xié)議，將主機(jī)的音頻信息通過AoIP 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給音頻轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Process，DSP）及光端機(jī)等設(shè)備。

在中央交換層，采用2 臺(tái)先進(jìn)智能路由開關(guān)，為AoIP 網(wǎng)絡(luò)提供虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network，VPN）、流量分析、H-QOS 等功能，實(shí)現(xiàn)可控播、資源負(fù)載平衡，具備安全性、智能服務(wù)手段，且具備很好的擴(kuò)展性與穩(wěn)定性。來自攝影棚的信號(hào)通過兩個(gè)通道傳輸[3-5]：一個(gè)通道為AoIP 到音頻，一個(gè)通道為人工選擇，延時(shí)后至音頻切換器。采用以信號(hào)傳送為主的AES67 標(biāo)準(zhǔn)，通過會(huì)話描述協(xié)議（Session Description Protocol，SDP）進(jìn)行簡單探索/連通管理，所有的協(xié)議均采用專用管理協(xié)議，因此AES67 標(biāo)準(zhǔn)為AoIP 系統(tǒng)之間的互聯(lián)提供基本接口。主要項(xiàng)目的延時(shí)量如表1 所示。

表1 協(xié)議參數(shù)及延時(shí)量

AES67 中的語音數(shù)據(jù)使用脈沖編碼調(diào)制（Pulse Code Modulation，PCM）方式，去掉兩層以太網(wǎng)幀頭、三層IP 包頭和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User Datagram Protocol，UDP）包頭后，內(nèi)部內(nèi)容是RTP。RTP 包頭結(jié)尾是SSRCID，占用4 Bytes，接著是分組中首個(gè)聲道的首個(gè)樣本。

2.2 物理傳輸設(shè)計(jì)

物理傳送線路用作后備傳送信道，利用智能化聲音轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)的轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場直播、轉(zhuǎn)播。衛(wèi)星信號(hào)和外部轉(zhuǎn)換信號(hào)通過互聯(lián)網(wǎng)聲音界面進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控和信號(hào)傳輸，能適應(yīng)異地及后備播放模式的需求，其中包括混音器、聲頻處理器、聲頻開關(guān)器、聲頻分配器及光收發(fā)設(shè)備等。這些設(shè)備都使用AoIP 的網(wǎng)絡(luò)音頻協(xié)議，既可以經(jīng)由物理線路傳送聲音，又可以經(jīng)由網(wǎng)線傳送聲音信號(hào)來監(jiān)控聲音信號(hào)。物理傳送線路把從主備混合器所輸出的聲音信號(hào)通過人工二選一輸入到音頻轉(zhuǎn)換器、數(shù)字音頻處理器，并將聲音分解，傳送到交換機(jī)等裝置[6]。

2.3 系統(tǒng)的應(yīng)急手段

2.3.1 AoIP/AES 雙模架構(gòu)

A 臺(tái)使用AoIP/AES 的雙模式體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)況轉(zhuǎn)播信號(hào)的匯集、調(diào)度、分配、切換、傳輸及監(jiān)測。主鏈路由開關(guān)、聲頻路由、AoIP 音頻轉(zhuǎn)換器組成，其架構(gòu)能夠?qū)⑷我庖粋€(gè)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)狡渌?jié)點(diǎn)，并具有雙向性，理論上能夠?qū)敵鐾ǖ肋M(jìn)行任意擴(kuò)充，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的靈活分配。前端的聲頻分配器既能把AES 信號(hào)變換成AoIP 信號(hào)，又能把AoIP 信號(hào)轉(zhuǎn)化成AES 信號(hào)，因此，無論采用AES 或AoIP 哪種方式，播放通道中都有AES 和AoIP 兩條路由，確保了系統(tǒng)的安全。并且在網(wǎng)絡(luò)播出時(shí)，能從該系統(tǒng)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到信號(hào)，且能實(shí)現(xiàn)任意服務(wù)組合。

2.3.2 備用調(diào)音臺(tái)設(shè)計(jì)

各演播室均配有備份模擬調(diào)音臺(tái)，可以進(jìn)行人工切換選擇，以保證現(xiàn)場調(diào)音臺(tái)的正常工作。該模擬調(diào)音臺(tái)同時(shí)連接主/副廣播工作站直播信號(hào)、主持人/嘉賓麥克風(fēng)、墊樂播放器及電話等，并與主/副電臺(tái)AES信號(hào)同時(shí)進(jìn)行切換選擇，包括模數(shù)變換、手動(dòng)切換，多模式完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換輸出。當(dāng)主音站發(fā)生故障，備用設(shè)備可由人工操作，使其能夠在主音站發(fā)生故障的情況下自動(dòng)進(jìn)行二選一，從而保證信號(hào)的穩(wěn)定輸出[7]。

2.3.3 備用直播間設(shè)計(jì)

可視化直播間既可以用于平時(shí)的視頻直播，也可以充當(dāng)后備頻道。一旦頻道發(fā)生意外，無法使用，其便可以作為后備頻道，保證節(jié)目的播出。可視化直播平臺(tái)配備3 個(gè)頻道播放軟件，每天不中斷、同時(shí)播放節(jié)目信號(hào)，將可視化直播間信號(hào)進(jìn)行變換和分發(fā)，以備不時(shí)之需。與此同時(shí)，將實(shí)時(shí)顯示的直播畫面?zhèn)鬏數(shù)礁鱾€(gè)頻道的調(diào)音臺(tái)中，既可以充當(dāng)調(diào)音臺(tái)的后備信號(hào)來源，又可以作為直播信號(hào)，保證頻道內(nèi)的節(jié)目信號(hào)來源充分。

3 系統(tǒng)建設(shè)效果

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，備份齊全，應(yīng)急方式靈活，將 “監(jiān)” “播” “控” 結(jié)合在一起，能夠適應(yīng)廣電部門對(duì)播出的可靠、全面、靈活監(jiān)控要求，以及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件要求，適應(yīng)全媒體發(fā)展要求。其使用效果主要體現(xiàn)在以下方面：構(gòu)建了播出鏈路上不存在單個(gè)故障節(jié)點(diǎn)的全冗余播出鏈路；設(shè)計(jì)采用了較為獨(dú)立的音頻廣播、控制網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，各控制網(wǎng)絡(luò)相互隔離，確保了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定與柔性；具有完備的后備方案，廣播、控制、監(jiān)測等主要傳輸鏈路均采取了備份架構(gòu)，各個(gè)重要設(shè)備均配置雙電源，從網(wǎng)絡(luò)到設(shè)備，從數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)，無一處遺漏，因此整體可靠性得到了提升；結(jié)合了Dante 與Livewire 兩種通信方式，采用AoIP 網(wǎng)絡(luò)通信，可以滿足多樣化的廣播監(jiān)控需要；具有自動(dòng)化緊急情況處理功能，減少了對(duì)人為因素的依賴[8-9]。

4 結(jié)語

A 臺(tái)采用AoIP 技術(shù)構(gòu)建的廣播AoIP 全鏈路播出與傳送體系，通過專家知識(shí)庫進(jìn)行錯(cuò)誤信號(hào)智能分析和應(yīng)急處理，可基于AoIP 聲流的內(nèi)容比對(duì)與慢錄，機(jī)上過程流程與支架安裝圖表的可視化展示，實(shí)現(xiàn)多模式智能化監(jiān)控。該體系具有運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、流程清晰明了、維護(hù)和管理效率高、操作和管理便捷等多項(xiàng)特點(diǎn)。