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【摘要】本文介绍了石家庄广播电视台的广播总控系统的设计思路、性能优势、系统架构和技术创新情况以及AOIP音频传输技术的使用。
【关键词】网络音频路由器 AOIPBOX总控专家ControlMaster多链路传输。
一.引言
石家庄广播电视台2017年对广播总控系统进行了全面升级改造。新系统综合我台实际情况以安全播出为总要求，以“传统+未来”为总体思路，设计了我台新的广播中心总控系统。新系统满足总局62号令对广播中心技术系统配置要求，使用先进的AOIP音频传输技术满足我台对广播信号的播出、监控和对网络媒体信号的传输使用要求。 新建设的播控系统可实现全天24小时不间断高质量安全播出。系统运行无单节点安全瓶颈。其智能化和“傻瓜式”操作，最大限度的降低了值班人员的工作强度和失误的可能性。
二.系统性能介绍
新系统满足五个播出频率和一个备播频率的播出需求，实现总控平台多路输入、输出信号调度、传输、监测，实现直播间、导播间等重要播出区域的视频、音频监控，实现直播间，总控机房等重要区域的环境监控，实现传输信号的智能监测和管控，对比我台以往系统具备如下优势。
1.安全性
系统设备选用了目前省会市台市场占有率较高的核心设备，设备本身稳定性高，独立的双路电源模块供电，设计架构为多条播出链路、分配调度链路、监听链路同时工作，交叉配合，互为主备，避免可能出现的单一节点。智能化应急预案可大大缩短了判断故障的时间，保证安全播出。
2.先进性
由于AOIP技术的使用， 44.1kHz以上的采样率、16 bit以上的线性量化（通常是48 kHz采样，24 bit量化），以及低延时（百微秒至毫秒级），传输指标已接近于AES3和MADI标准，完全满足了我台广播音频的传输要求。同时，通过AOIP网络音频技术，在传输信号的同时，还能够通过系统设备自带的监测接口，实现信号的监控监测，配合转换成网络数据后的环境、动力、监控视频等数据，实现了在监控环节上对所有系统内信号的监听、监看、监测、声光报警等，并在安全性前提下，尽可能做到信息源端口的开放。
3.扩展性和开放性
系统升级，规模扩展简单方便，硬件方面增加设备和机柜空间即可，软件上通过系统软件添加设备正常设置启动即可，不会影响当前的配置也不影响正常的安全播出。网络音频的传输技术发展也可通过软件升级的方式实现与新的网络音频传输标准对接。系统设备软硬件接口也都采用国家和行业标准及行业规范，保证设备兼容、功能扩展和个性开发，这也是系统功能扩展和规模扩展的保障。
三.多路由、全监测、智能化的总控系统
总控系统以数字矩阵和网络矩阵为核心，通过管理软件进行信号监控、调度、切换、报警等管理，辅以环境监控、视频监控等功能，实现了全覆盖的安全播出管理。
1.核心设备
（1）多选一切换器IBS300（智能八选一）
我们选用了英夫美迪公司的多选一切换器（IBS300），此切换器支持数字、模拟、AOIP三种信号、多路输入和输出预听，支持手动切换、网络切换、智能切换模式。切换器在信号故障时可自动按照设置好的优先级程序执行切换，当故障恢复时， 根据优先级自动回切，双AOIP网口接入，支持AES67标准的AOIP协议。具有断电直通、相位检测、噪声检测功能，当检测到相位问题可进行修复操作。当检测到噪声问题，可自动切换。
（2）数字音频矩阵
LAWO NOVA73 Compact矩阵
通过考察比较，我们选用德国LAWO的NOVA73 Compact数字音频矩阵作为路由切换的核心设备。NOVA73矩阵是一个开放的系统，模拟数字音频所使用的接口都符合国际标准和国家标准。该矩阵硬件支持双路由切换（双星技术），保证切换的高安全性，矩阵是模块化结构，双电源模块，支持带电热插拔，矩阵采用无源背板设计，维护扩展方便，最大支持 8192单声道音频交换容量，可配置各种不同类型的板卡，可适应各种应用需求，可以直接接入AOIP（AES67标准）、MADI、SDH/ STM-1和AES3板卡。矩阵所有的输入音频信号和输出音频信号都提供板卡集成的DSP处理，处理功能包括静音检测、增益设置、相位翻转、声道均衡、V型淡出切换、立体声兼容单声道等。矩阵有多种控制方式：TCP/IP网络，客户端PC网卡，RS232口多通道连接系统对硬件安全的监控措施也非常完善，矩阵的电源、每块卡的电源、温度、电源消耗、通信情况、都在检测范围内，一旦检测到异常系统会发出报警信号。
我台配置了32路AES输入输出接口；8路MADI接口，每个MADI接口具备64路输入输出；4组主、备AOIP（AES67 标准）接口，每个接口支持128路A O I P输入输出。实现五个播出频率和一个备播频率的播出。
矩阵控制软件
由英夫美迪公司根据LAWO公司提供底层的通讯协议研发的全中文界面软件，集成在ControlMaster总控专家系统中，运行在主备两套矩阵控制工作站以及可以运行在ControlMaster系统的任意一台工作站上。支持只读、编辑、和运行三种状态，支持单点切换和组切换以及单声道切换，支持多个矩阵（物理矩阵、AOIP网络路由）的统一界面操作，联动切换。定时、手动、分组等切换方式，并具有管理权限、日志、报警、统计、导出、打印等功能，实现了信号切换简便、灵活，设备统一管理和监测。
（3）网络音频路由器AOIPBOX
AoIP（Audio over IP） 是指通过普通局域网内以IP方式傳输不压缩音频信号的技术，具有高保真、低延时、大容量、的特性，是基于3层的IP网络传输技术，采用IEEE1588作为媒体时钟同步方案，实现网内各节点音频数据的同步，在高速局域网利用DSCP等QoS（Quality of Service）手段实现带宽预留，保证音频数据的实时传输。AOIP BOX就是将传统音频信号（模拟、数字信号等）与网络信号实现实时、高效、高质量变换的设备，此设备支持当前主流的AOIP协议，如AES67、Ravenna、Dante、以及Cobranet协议，具有良好的适应性，使用AOIP BOX可以构建功能丰富的音频系统，如网络音频矩阵系统、网络音频监测系统、慢录系统、工作站系统、音频传输系统等，该设备具有双AOIP接口和用于监测的第三网口，支持Ember+网络控制监测协议，可实现音频幅度、相位、AES3状态、设备温度、电源状态等网络监测功能，支持双电源供电，多路输入输出功能。 通过AoIP网络连接，可以实现播出信号从直播间到总控的冗余链路传输，是数字音频矩阵的备份路由传输链路；同时通过AoIP网络可以采集所有网络中各个节点的音频信号，对各个节点的音频进行监听、监看。每个网络接口都能够实现网络中多路AOIP音频流的路由交换。
我台网络系统采用H3C的千兆交换机，采用双核心+访问层架构。每个交换机通过划分VALN的方式隔离AOIP、对讲、监测等子网。
2.总控系统的架构、传输链路、监测
1.总控架构
采用物理矩阵NOVA73、AOIP网络矩阵AOIPBOX、MADI、线缆等多路由方式进行信号的传输和调度，通过主、备多选一切换器对多路信号甄别选择，输出主备两路信号供给调频、中波、网站等。实现以双音频路由为核心，主、备冗余并且相互独立的音频传输链路以及AOIP第三音频传输链路的多条路由传输。
符合AES67-2015标准的AOIP网络路由监控，利用AOIPBOX网络音频路由和千兆以太网交换机实现多路AES信号或模拟信号转化为IP信号在网络中传输，实现了整个音频链路全程管脚级别的设备监控，实现了数字音频和网络音频的信号监听、监看、监测。同时还配置了技术播出区域的环境监测、视频监看等系统。
通過AOIP系统，可将播出节目音频路由到其他的音频系统：录音系统、互联网播出系统、融媒体播出系统、办公网系统等等。扩展广播节目内容的发布渠道。
2.传输链路
第一条链路：传统方式，转播信号通过音分返送至直播间调音台输入，直播间输出信号送入多选一切换器输出至音分分别输出给调频、中波等，信号调度可通过跳线盘实现。
第二条链路：N O V A73数字矩阵方式，转播信号通过音分输出给数字矩阵，数字矩阵（AES/EBU和MADI）返送至直播间调音台输入，直播间输出（AES/EBU和MADI）信号送入数字矩阵，数字矩阵输出至多选一切换器输出至音分分别输出给调频、中波等，信号调度通过数字矩阵实现。
第三条链路：AOIP网络矩阵方式，转播信号通过音分输出给AOIP节点，AOIP节点将信号转换成网络信号进行传输，直播间输出网络信号通过AOIP网络输出至多选一切换器输出至音分分别输出给调频、中波等，信号调度通过AOIP网络矩阵实现。
应急链路：三条播出链路信号同时送给主、备切换器，作为切换器的1、2、3路信号，与直播间同步播出的一播多应急工作站作为切换器的第4路信号，切换器内存储的补乐信号作为不间断播出的最后屏障。
3.总控监测
总控的监测系统分为音频链路监测、设备生命状态监测、环境监测、音频监听，来实现广播播出系统全程的监测。
音频链路监测，采用了采集下一级设备的输入信号来监测上一级设备的输出信号的方式。如：通过采集延时器或者AOIP网络节点的输入信号来监测直播间调音台的输出。通过对整个链路的节点在不增加设备的情况下进行信号采集、监测，末级调频反馈回来的信号与延时器输出信号进行比对，形成一个完整的监测链路。将此链路的监测情况显示在总控监控大屏上，来做到对播出信号的全监测。
设备状态监测，配置的 iMonitor系统对整个音频链路中，具备设备监测开放协议的设备进行监测，来确定设备的工作状态是否正常。本系统中可以监测到音频链路中的几乎所有设备状态，还可监测到AOIP网络节点、服务器、PC机等，并可在监控大屏上显示出故障设备。
环境监测，系统在机房、直播间、导播间等重要区域均配置了 IP 高清摄像头、温湿度、电压监测设备。通过 IP 网络摄像头对机房、直播间等重要区域进行视频监控和录制。这些数据通过计算机网络显示在总控监控大屏上监看显示，对环境参数等设定报警阀值可实现声、光报警，也可以供后期查看、检索。
音频监听，在总控系统中，声音的监听是总控运维的重要手段，因此总控设计了主、备冗余的监听系统。
主监听，通过网络监测系统监听监测网络中的任意一个监测点的音频信号，在监测网络中，采集到了整个播控中心音频链路上所有核心设备点的音频信号，通过计算机网络技术，在监听工作站上可以监听到任意一个监测点的声音，并提供李莎茹矢量图、频谱、相位的监测功能。
备监听，配置独立的16选2数字监听矩阵，用于监听矩阵和末级音分的数字输出信号。同时也可以通过设备（IBS300、数字音分、A/D 转换）本身的耳机插口监听。如此可以保障极端情况下的系统运维。
以上所有的监测信息都统一归结为ControlMaster 总控专家系统统一管理，ControlMaster是电台总控机房系统及监测系统的一套通用的软件控制系统。覆盖了总控音频处理、传输及监测的整体要求，采用基于驱动软件方式的开放平台，‘内核+驱动’的方式实现控制和监测功能。在设备具备协议（开发与交互）支持的前提下，即可将设备接入系统进行使用（如矩阵、调音台、音频处理器等）；通过任意自定义方式组屏，将音频信号链路、电平、相位等参数、设备的运行状态、环境温湿度、监听信号状态等集中或分别显示在总控大屏上，并为值班人员提供声、光、位置等报警，并提供自动识别处理和值班人员处理建议，极大的减少了值班人员的工作压力，保障安全播出。
四.结束语
我台广播总控系统通过此次的升级改造，釆用多链路的传输、调用，提升了系统的安全性，可靠性；AOIP网络音频技术的使用提高了系统的便利性；智能监测减轻了工作人员的压力，能够更为及时处理播出工作中出现的问题。总之，对总控系统的升级改造使得我台的安全播出得到了更为有力的保障。B&P
参考文献
刘晓红：广播技术平台智能化总控监管系统【J】。电声技术，2018，42（3）：62-65
肖晨：AOIP技术对广播播控未来技术架构的影响【J】电声技术，2017，41（1）：74-79
北京英夫美迪科技股份有限公司 产品设备说明书
【关键词】网络音频路由器 AOIPBOX总控专家ControlMaster多链路传输。
一.引言
石家庄广播电视台2017年对广播总控系统进行了全面升级改造。新系统综合我台实际情况以安全播出为总要求，以“传统+未来”为总体思路，设计了我台新的广播中心总控系统。新系统满足总局62号令对广播中心技术系统配置要求，使用先进的AOIP音频传输技术满足我台对广播信号的播出、监控和对网络媒体信号的传输使用要求。 新建设的播控系统可实现全天24小时不间断高质量安全播出。系统运行无单节点安全瓶颈。其智能化和“傻瓜式”操作，最大限度的降低了值班人员的工作强度和失误的可能性。
二.系统性能介绍
新系统满足五个播出频率和一个备播频率的播出需求，实现总控平台多路输入、输出信号调度、传输、监测，实现直播间、导播间等重要播出区域的视频、音频监控，实现直播间，总控机房等重要区域的环境监控，实现传输信号的智能监测和管控，对比我台以往系统具备如下优势。
1.安全性
系统设备选用了目前省会市台市场占有率较高的核心设备，设备本身稳定性高，独立的双路电源模块供电，设计架构为多条播出链路、分配调度链路、监听链路同时工作，交叉配合，互为主备，避免可能出现的单一节点。智能化应急预案可大大缩短了判断故障的时间，保证安全播出。
2.先进性
由于AOIP技术的使用， 44.1kHz以上的采样率、16 bit以上的线性量化（通常是48 kHz采样，24 bit量化），以及低延时（百微秒至毫秒级），传输指标已接近于AES3和MADI标准，完全满足了我台广播音频的传输要求。同时，通过AOIP网络音频技术，在传输信号的同时，还能够通过系统设备自带的监测接口，实现信号的监控监测，配合转换成网络数据后的环境、动力、监控视频等数据，实现了在监控环节上对所有系统内信号的监听、监看、监测、声光报警等，并在安全性前提下，尽可能做到信息源端口的开放。
3.扩展性和开放性
系统升级，规模扩展简单方便，硬件方面增加设备和机柜空间即可，软件上通过系统软件添加设备正常设置启动即可，不会影响当前的配置也不影响正常的安全播出。网络音频的传输技术发展也可通过软件升级的方式实现与新的网络音频传输标准对接。系统设备软硬件接口也都采用国家和行业标准及行业规范，保证设备兼容、功能扩展和个性开发，这也是系统功能扩展和规模扩展的保障。
三.多路由、全监测、智能化的总控系统
总控系统以数字矩阵和网络矩阵为核心，通过管理软件进行信号监控、调度、切换、报警等管理，辅以环境监控、视频监控等功能，实现了全覆盖的安全播出管理。
1.核心设备
（1）多选一切换器IBS300（智能八选一）
我们选用了英夫美迪公司的多选一切换器（IBS300），此切换器支持数字、模拟、AOIP三种信号、多路输入和输出预听，支持手动切换、网络切换、智能切换模式。切换器在信号故障时可自动按照设置好的优先级程序执行切换，当故障恢复时， 根据优先级自动回切，双AOIP网口接入，支持AES67标准的AOIP协议。具有断电直通、相位检测、噪声检测功能，当检测到相位问题可进行修复操作。当检测到噪声问题，可自动切换。
（2）数字音频矩阵
LAWO NOVA73 Compact矩阵
通过考察比较，我们选用德国LAWO的NOVA73 Compact数字音频矩阵作为路由切换的核心设备。NOVA73矩阵是一个开放的系统，模拟数字音频所使用的接口都符合国际标准和国家标准。该矩阵硬件支持双路由切换（双星技术），保证切换的高安全性，矩阵是模块化结构，双电源模块，支持带电热插拔，矩阵采用无源背板设计，维护扩展方便，最大支持 8192单声道音频交换容量，可配置各种不同类型的板卡，可适应各种应用需求，可以直接接入AOIP（AES67标准）、MADI、SDH/ STM-1和AES3板卡。矩阵所有的输入音频信号和输出音频信号都提供板卡集成的DSP处理，处理功能包括静音检测、增益设置、相位翻转、声道均衡、V型淡出切换、立体声兼容单声道等。矩阵有多种控制方式：TCP/IP网络，客户端PC网卡，RS232口多通道连接系统对硬件安全的监控措施也非常完善，矩阵的电源、每块卡的电源、温度、电源消耗、通信情况、都在检测范围内，一旦检测到异常系统会发出报警信号。
我台配置了32路AES输入输出接口；8路MADI接口，每个MADI接口具备64路输入输出；4组主、备AOIP（AES67 标准）接口，每个接口支持128路A O I P输入输出。实现五个播出频率和一个备播频率的播出。
矩阵控制软件
由英夫美迪公司根据LAWO公司提供底层的通讯协议研发的全中文界面软件，集成在ControlMaster总控专家系统中，运行在主备两套矩阵控制工作站以及可以运行在ControlMaster系统的任意一台工作站上。支持只读、编辑、和运行三种状态，支持单点切换和组切换以及单声道切换，支持多个矩阵（物理矩阵、AOIP网络路由）的统一界面操作，联动切换。定时、手动、分组等切换方式，并具有管理权限、日志、报警、统计、导出、打印等功能，实现了信号切换简便、灵活，设备统一管理和监测。
（3）网络音频路由器AOIPBOX
AoIP（Audio over IP） 是指通过普通局域网内以IP方式傳输不压缩音频信号的技术，具有高保真、低延时、大容量、的特性，是基于3层的IP网络传输技术，采用IEEE1588作为媒体时钟同步方案，实现网内各节点音频数据的同步，在高速局域网利用DSCP等QoS（Quality of Service）手段实现带宽预留，保证音频数据的实时传输。AOIP BOX就是将传统音频信号（模拟、数字信号等）与网络信号实现实时、高效、高质量变换的设备，此设备支持当前主流的AOIP协议，如AES67、Ravenna、Dante、以及Cobranet协议，具有良好的适应性，使用AOIP BOX可以构建功能丰富的音频系统，如网络音频矩阵系统、网络音频监测系统、慢录系统、工作站系统、音频传输系统等，该设备具有双AOIP接口和用于监测的第三网口，支持Ember+网络控制监测协议，可实现音频幅度、相位、AES3状态、设备温度、电源状态等网络监测功能，支持双电源供电，多路输入输出功能。 通过AoIP网络连接，可以实现播出信号从直播间到总控的冗余链路传输，是数字音频矩阵的备份路由传输链路；同时通过AoIP网络可以采集所有网络中各个节点的音频信号，对各个节点的音频进行监听、监看。每个网络接口都能够实现网络中多路AOIP音频流的路由交换。
我台网络系统采用H3C的千兆交换机，采用双核心+访问层架构。每个交换机通过划分VALN的方式隔离AOIP、对讲、监测等子网。
2.总控系统的架构、传输链路、监测
1.总控架构
采用物理矩阵NOVA73、AOIP网络矩阵AOIPBOX、MADI、线缆等多路由方式进行信号的传输和调度，通过主、备多选一切换器对多路信号甄别选择，输出主备两路信号供给调频、中波、网站等。实现以双音频路由为核心，主、备冗余并且相互独立的音频传输链路以及AOIP第三音频传输链路的多条路由传输。
符合AES67-2015标准的AOIP网络路由监控，利用AOIPBOX网络音频路由和千兆以太网交换机实现多路AES信号或模拟信号转化为IP信号在网络中传输，实现了整个音频链路全程管脚级别的设备监控，实现了数字音频和网络音频的信号监听、监看、监测。同时还配置了技术播出区域的环境监测、视频监看等系统。
通過AOIP系统，可将播出节目音频路由到其他的音频系统：录音系统、互联网播出系统、融媒体播出系统、办公网系统等等。扩展广播节目内容的发布渠道。
2.传输链路
第一条链路：传统方式，转播信号通过音分返送至直播间调音台输入，直播间输出信号送入多选一切换器输出至音分分别输出给调频、中波等，信号调度可通过跳线盘实现。
第二条链路：N O V A73数字矩阵方式，转播信号通过音分输出给数字矩阵，数字矩阵（AES/EBU和MADI）返送至直播间调音台输入，直播间输出（AES/EBU和MADI）信号送入数字矩阵，数字矩阵输出至多选一切换器输出至音分分别输出给调频、中波等，信号调度通过数字矩阵实现。
第三条链路：AOIP网络矩阵方式，转播信号通过音分输出给AOIP节点，AOIP节点将信号转换成网络信号进行传输，直播间输出网络信号通过AOIP网络输出至多选一切换器输出至音分分别输出给调频、中波等，信号调度通过AOIP网络矩阵实现。
应急链路：三条播出链路信号同时送给主、备切换器，作为切换器的1、2、3路信号，与直播间同步播出的一播多应急工作站作为切换器的第4路信号，切换器内存储的补乐信号作为不间断播出的最后屏障。
3.总控监测
总控的监测系统分为音频链路监测、设备生命状态监测、环境监测、音频监听，来实现广播播出系统全程的监测。
音频链路监测，采用了采集下一级设备的输入信号来监测上一级设备的输出信号的方式。如：通过采集延时器或者AOIP网络节点的输入信号来监测直播间调音台的输出。通过对整个链路的节点在不增加设备的情况下进行信号采集、监测，末级调频反馈回来的信号与延时器输出信号进行比对，形成一个完整的监测链路。将此链路的监测情况显示在总控监控大屏上，来做到对播出信号的全监测。
设备状态监测，配置的 iMonitor系统对整个音频链路中，具备设备监测开放协议的设备进行监测，来确定设备的工作状态是否正常。本系统中可以监测到音频链路中的几乎所有设备状态，还可监测到AOIP网络节点、服务器、PC机等，并可在监控大屏上显示出故障设备。
环境监测，系统在机房、直播间、导播间等重要区域均配置了 IP 高清摄像头、温湿度、电压监测设备。通过 IP 网络摄像头对机房、直播间等重要区域进行视频监控和录制。这些数据通过计算机网络显示在总控监控大屏上监看显示，对环境参数等设定报警阀值可实现声、光报警，也可以供后期查看、检索。
音频监听，在总控系统中，声音的监听是总控运维的重要手段，因此总控设计了主、备冗余的监听系统。
主监听，通过网络监测系统监听监测网络中的任意一个监测点的音频信号，在监测网络中，采集到了整个播控中心音频链路上所有核心设备点的音频信号，通过计算机网络技术，在监听工作站上可以监听到任意一个监测点的声音，并提供李莎茹矢量图、频谱、相位的监测功能。
备监听，配置独立的16选2数字监听矩阵，用于监听矩阵和末级音分的数字输出信号。同时也可以通过设备（IBS300、数字音分、A/D 转换）本身的耳机插口监听。如此可以保障极端情况下的系统运维。
以上所有的监测信息都统一归结为ControlMaster 总控专家系统统一管理，ControlMaster是电台总控机房系统及监测系统的一套通用的软件控制系统。覆盖了总控音频处理、传输及监测的整体要求，采用基于驱动软件方式的开放平台，‘内核+驱动’的方式实现控制和监测功能。在设备具备协议（开发与交互）支持的前提下，即可将设备接入系统进行使用（如矩阵、调音台、音频处理器等）；通过任意自定义方式组屏，将音频信号链路、电平、相位等参数、设备的运行状态、环境温湿度、监听信号状态等集中或分别显示在总控大屏上，并为值班人员提供声、光、位置等报警，并提供自动识别处理和值班人员处理建议，极大的减少了值班人员的工作压力，保障安全播出。
四.结束语
我台广播总控系统通过此次的升级改造，釆用多链路的传输、调用，提升了系统的安全性，可靠性；AOIP网络音频技术的使用提高了系统的便利性；智能监测减轻了工作人员的压力，能够更为及时处理播出工作中出现的问题。总之，对总控系统的升级改造使得我台的安全播出得到了更为有力的保障。B&P
参考文献
刘晓红：广播技术平台智能化总控监管系统【J】。电声技术，2018，42（3）：62-65
肖晨：AOIP技术对广播播控未来技术架构的影响【J】电声技术，2017，41（1）：74-79
北京英夫美迪科技股份有限公司 产品设备说明书