AoIP 技術在廣播電臺播控系統中的應用實踐

于兆坤

（大連新聞傳媒集團，遼寧 大連 116000）

0 引言

作為廣播服務體系的中心，綜合控制系統承擔著播出信號的轉換、調度、路由分配以及播出監測等功能，是確保播出安全的關鍵。在新媒體科技飛速發展的今天，廣播電視正在逐漸實現 “媒介整合” ，這就要求其從滿足傳統廣播節目的需求，向多元媒體播出平臺轉變。但是，在實際應用和安全上，常規的廣播播出與總控制系統架構已經難以適應不斷改變的廣播電臺需求，必須利用新科技來對體系架構進行重新設計。

1 AoIP 技術概述

網際互聯協議化音頻（Audio over Internet Protocol，AoIP）是目前國際上最受重視和廣泛使用的一項重要技術[1]。AoIP 是基于互聯網、以44.1 kHz采樣率為基礎、具有不低于16 bits、延遲小于10 ms的非壓縮高性能流化音頻，與傳統低質量的網際互聯協議化語音（Voice over Internet Protocol，VoIP）不同。AoIP 可基于標準局域網進行非破壞性數據傳輸。當前，Dante RavennaLivewire+等協議已被廣泛采用，但當多種協議聯合在一起時，最大的問題就是終端非兼容性，容易導致信息孤島[2]。2013 年9 月，美國音頻工程協會（Audio Engineering Society，AES）公布了AES 67-2013 規范。該規范是針對AoIP 制定的一項互操作性標準。AES 67-2013 要求分組采用實時傳輸協議（Real-time Transport Protocol，RTP）進行格式轉換，基本要求為48 kHz取樣的24 位未壓縮聲音，傳送時間為1 ms，采用AES67-2013 規范，能夠使不同通信協議的不同終端可以在同一網絡上進行互聯。

2 基于AoIP 技術的廣播電臺播控系統設計與實現

2.1 AoIP 傳輸設計

作為A 臺廣播IP 總控制和智能監測系統的關鍵，AoIP 網絡要對核心交換機和AoIP 兩層架構進行優化，同時根據A 臺的特定要求，對整個系統進行信號的傳送與轉換。AoIP 轉發鏈路采用AoIP協議，將主機的音頻信息通過AoIP 網絡發送給音頻轉換器、數字信號處理器（Digital Signal Process，DSP）及光端機等設備。

在中央交換層，采用2 臺先進智能路由開關，為AoIP 網絡提供虛擬專用網絡（Virtual Private Network，VPN）、流量分析、H-QOS 等功能，實現可控播、資源負載平衡，具備安全性、智能服務手段，且具備很好的擴展性與穩定性。來自攝影棚的信號通過兩個通道傳輸[3-5]：一個通道為AoIP 到音頻，一個通道為人工選擇，延時后至音頻切換器。采用以信號傳送為主的AES67 標準，通過會話描述協議（Session Description Protocol，SDP）進行簡單探索/連通管理，所有的協議均采用專用管理協議，因此AES67 標準為AoIP 系統之間的互聯提供基本接口。主要項目的延時量如表1 所示。

表1 協議參數及延時量

AES67 中的語音數據使用脈沖編碼調制（Pulse Code Modulation，PCM）方式，去掉兩層以太網幀頭、三層IP 包頭和用戶數據報協議（User Datagram Protocol，UDP）包頭后，內部內容是RTP。RTP 包頭結尾是SSRCID，占用4 Bytes，接著是分組中首個聲道的首個樣本。

2.2 物理傳輸設計

物理傳送線路用作后備傳送信道，利用智能化聲音轉換器，實現各種信號的轉換調節，實現現場直播、轉播。衛星信號和外部轉換信號通過互聯網聲音界面進行設備監控和信號傳輸，能適應異地及后備播放模式的需求，其中包括混音器、聲頻處理器、聲頻開關器、聲頻分配器及光收發設備等。這些設備都使用AoIP 的網絡音頻協議，既可以經由物理線路傳送聲音，又可以經由網線傳送聲音信號來監控聲音信號。物理傳送線路把從主備混合器所輸出的聲音信號通過人工二選一輸入到音頻轉換器、數字音頻處理器，并將聲音分解，傳送到交換機等裝置[6]。

2.3 系統的應急手段

2.3.1 AoIP/AES 雙模架構

A 臺使用AoIP/AES 的雙模式體系結構，實現了對實況轉播信號的匯集、調度、分配、切換、傳輸及監測。主鏈路由開關、聲頻路由、AoIP 音頻轉換器組成，其架構能夠將任意一個節點的信號經由網絡傳輸到其他節點，并具有雙向性，理論上能夠對輸出通道進行任意擴充，從而實現對業務的靈活分配。前端的聲頻分配器既能把AES 信號變換成AoIP 信號，又能把AoIP 信號轉化成AES 信號，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，確保了系統的安全。并且在網絡播出時，能從該系統中的任何一個節點接收到信號，且能實現任意服務組合。

2.3.2 備用調音臺設計

各演播室均配有備份模擬調音臺，可以進行人工切換選擇，以保證現場調音臺的正常工作。該模擬調音臺同時連接主/副廣播工作站直播信號、主持人/嘉賓麥克風、墊樂播放器及電話等，并與主/副電臺AES信號同時進行切換選擇，包括模數變換、手動切換，多模式完成信號的轉換輸出。當主音站發生故障，備用設備可由人工操作，使其能夠在主音站發生故障的情況下自動進行二選一，從而保證信號的穩定輸出[7]。

2.3.3 備用直播間設計

可視化直播間既可以用于平時的視頻直播，也可以充當后備頻道。一旦頻道發生意外，無法使用，其便可以作為后備頻道，保證節目的播出。可視化直播平臺配備3 個頻道播放軟件，每天不中斷、同時播放節目信號，將可視化直播間信號進行變換和分發，以備不時之需。與此同時，將實時顯示的直播畫面傳輸到各個頻道的調音臺中，既可以充當調音臺的后備信號來源，又可以作為直播信號，保證頻道內的節目信號來源充分。

3 系統建設效果

該系統結構合理，備份齊全，應急方式靈活，將 “監” “播” “控” 結合在一起，能夠適應廣電部門對播出的可靠、全面、靈活監控要求，以及應對突發事件要求，適應全媒體發展要求。其使用效果主要體現在以下方面：構建了播出鏈路上不存在單個故障節點的全冗余播出鏈路；設計采用了較為獨立的音頻廣播、控制網絡及監測網絡，各控制網絡相互隔離，確保了整個網絡的穩定與柔性；具有完備的后備方案，廣播、控制、監測等主要傳輸鏈路均采取了備份架構，各個重要設備均配置雙電源，從網絡到設備，從數據到網絡，無一處遺漏，因此整體可靠性得到了提升；結合了Dante 與Livewire 兩種通信方式，采用AoIP 網絡通信，可以滿足多樣化的廣播監控需要；具有自動化緊急情況處理功能，減少了對人為因素的依賴[8-9]。

4 結語

A 臺采用AoIP 技術構建的廣播AoIP 全鏈路播出與傳送體系，通過專家知識庫進行錯誤信號智能分析和應急處理，可基于AoIP 聲流的內容比對與慢錄，機上過程流程與支架安裝圖表的可視化展示，實現多模式智能化監控。該體系具有運行穩定、安全可靠、可擴展性強、流程清晰明了、維護和管理效率高、操作和管理便捷等多項特點。