赵刚
新疆广播电视台广播播出传送中心 新疆乌鲁木齐 830000
新疆广播电视台广播主控项目升级改造是为了保证广播电视节目的安全播出，更好地将党的声音传入千家万户。对于目前牢牢扭住总目标，切实保障社会稳定和长治久安将发挥巨大作用。
新疆广播电视台广播主控机房系统的主体为2012年建设完成，截止目前，硬件设备老化非常严重，主控系统所采用的CobraNet网络音频实时传输技术已经淘汰，对应的硬件CAS2000设备已经停止产品更新。为了更好地适应广播主控机房对信号的监测与调用，同时要万无一失地保障安全播出，故此次正在实施的广播主控升级系统采用符合AES标准的系统架构重新进行设计，同时继续采用“基带信号为主、网络信号为辅助”的主体设计思想[1]。
总控系统的发展大致经历了以下四个阶段：第一代，“模拟+AES/EBU”对音频信号进行处理后不能保存和调用之前调好的模式，控制操作复杂，难以远距离地传输和共享音频信号；
第二代，IP网络技术（音频压缩编码），缺乏精确时钟同步及网络转发机制限制，传输通道数及音质打了很大的折扣；
第三代，CobraNet与Ether Sound技术，需要构建一个专网，控制信息如果稍多一些刚需要由另一个网络来传送，传输通道也受限于32个，即便在千兆网络上也是这样；
最新技术，AoIP技术，为音频连接提供了一种低延时、高精度和低成本的解决方案。目前总控系统在从第三代最新技术的过度升级当中。
随着资讯行业高速发展，新疆广播电视台广播业务当前的各业务系统已不能满足不断新增的业务以及对多媒体信息处理的需求。目前传统广播业务的平台，包含多套业务系统。这些系统各自独立运作，彼此之间存在明显的界限，并且每个系统都有各自完整独立的业务流程，造成了用户跨系统作业或者跨系统数据共享实现难度较大，无法灵活地开展融合媒体业务。
通过在直播室内增加融媒体视频直播设备，可以将广播资讯、网络资讯有机结合在一起，实现广播节目的形式创新，用更加直观的方式制作广播节目，从而建立行业大数据基础信息平台，打通广播电视和互联网传播之间、视听节目制作传播各环节之间的信息孤岛，加快行业信息服务的网络化、数据化、智能化。
改造原则：数字化、网络化视音频技术的发展使得近年来专业视音频领域的工作流程和制作设备与手段发生了深刻的变革。IT行业的大量技术和系统规划设计思想融入专业广电播出后，应运而生的VoIP和AoIP相关技术不仅仅是一种信号传输方式，而是进一步使广播电视行业的制作技术、发布手段、用户体验等各方面都发生了质的改变[2]。
1.1 VOIP/AoIP（AudiooverIP）基本原理
VOIP，即指在IP网络上使用IP协议以数据包的方式传输语音。使用VOIP协议，不管是因特网、企业内部互连网还是局域网都可以实现语音通信。一个使用VOIP的网络中，语音信号经过数字化，压缩并转换成IP包，然后在IP网络中进行传输。VOIP 信令协议用于建立和取消呼叫，传输用于定位用户以及协商能力所需的信息。
AoIP（AudiooverIP）是指在普通以太网上以IP流的方式实时传送数字音频信号的技术，适用于包括现场扩声在内的诸多专业音频领域。它不同于VoIP（VoiceoverIP），虽然VoIP也用IP来传输音频，但其码率低，音质仅限于话音级水平，通常只能用于网络电话通信；
另外，AoIP也不同于互联网音频，点播或直播方式下的互联网音频使用高压缩比算法，存在缓冲时间长、音质损耗大、容易丢帧等缺点，不适合对音质和时延有着较高要求的专业广播场合使用。
1.2 AoIP的发展需求
网络化、IP化已经成为信息传递相关领域的发展趋势，网络化数字系统逐渐成为支撑信息社会的大平台，并且使得多种媒体形式相互渗透和融合，带来了当前广播行业的新媒体或称融媒体播出的革新浪潮。同时，国家广电总局已经公布了《高质量音频流在IP网络上的互操作规范》，《网络音频应用的开放式控制架构》等AoIP技术标准，加上IP特有的分布式、全共享、数据无障碍互通等优势体现，AoIP音频系统代表着技术发展的前景。因此，这次台内直播室改造，从系统架构设计，设备选型也都很大程度考虑到AoIP发展的需要。
在系统设计中，出于播出安全第一为基础，采用传统基带与AoIP融合的方式来实现系统功能，并且可以让传统基带和AoIP做到各自独立完成直播室、直播室到总控等环节的主要功能，同时保证高标准安全性。
融媒体可视化广播直播室除了要满足标准直播室的功能外，还要满足视频直播、新媒体发布功能。满足多媒体节目的直播播出任务，以数字化、网络化、智能化、安全稳定性为基本设计原则，满足多媒体节目时效性、参与性、娱乐性、多样性的业务流程特点，适应直播、录播、网播、转播等多种节目播出形式和听众参与、热线互动等直播操控。符合《广播电视安全播出管理规定广播中心实施细则》的相关要求，且适应现代广播的工艺流程[3]。
2.1 方案设计实施条件
本项目中直播室设备升级部分采用了多年来的直播室及周边设备的安装框架模式，该套安装框架模式经过十余年的实际使用，效果良好。
目前，广播中主要使用的符合AES67标准的协议中，Dante协议占用量最大。多家省级广播电台均使用Dante协议为基础进行建设，效果较好。故本方案以Dante协议为基础，对新疆广播电视台广播主控升级系统设计构思以及设备选型进行建设，确保从网络架构设计到设备选型都做到心中有数。
本方案是借鉴省级广播电视台主控、音频制作网及直播室设备升级以及电视播出系统升级的成功案例，结合新疆广播电视台的实际情况而设计方案的，具有非常好的实用性。即：该项目在方案设计实施条件上是完全符合实际情况，切实可行。
2.2 技术人才方面
新疆广播电视台在多年的发展历程中，技术水平经历过3次跨时代的革新，技术人才丰富，能够对该项目的施工过程中提供全程各个环节的技术监督，不论是线缆、模拟设备、数字设备、网络设备都有非常丰富的人才知识储备。
融媒体直播系统改造：在目前直播室的基础上增加融媒体视频直播设备。配备一台高清摄像机、2个高清USB摄像头、视频直播一体机、监看电视大屏、视频抠像等设备，满足视频直播、访谈、站播、外场连线等功能。可以支持传统FM、电视、新媒体APP、微信、微博、抖音等渠道的发布。
制作播出网中的录音系统，精品慢录、普通慢录等系统原来仅仅支持CobraNet网络音频实时传输技术的网络声卡全部进行更换。
2.3 主控直播室信号、代播信号接入系统结构的优化
现在广播主控机房直播室信号、代播信号接入流程在本次主控升级系统中得到了部分保留，原有主控机房在为各个服务方向输送信号的时候，采用从上而下、逐级传送的“串联模式”进行传送，本次主控机房设备升级方案最大限度的改造此类工作模式，尽量使用同源并行输出信号方式，即并联模式往各个服务方向输送信号，各个服务方向的传送线路独立运行、独立配置相关参数。
特别注意的是：为了保证信号源头输出足够多，对音频切换器的要求较高。必须高稳定性，而且对于输出要求也有一定的要求，必须进行定制。输入端需要1组模拟卡农头立体声输入，3个卡农头数字输入。输出端需要2组模拟立体声输出（其中1组是断电直通），还需要1组数字立体声输出，而原来的输出端没有数字立体声输出。
2.4 主控系统对外来信号使用架构的优化
目前主控系统对外来信号使用的弊端是，因为目前使用的CAS网络已达到设备上限，不能继续增加设备。所以部分外来信号没有进入CAS网络，没有进行信号监测。同时因为模拟音分串联级数已达上限且通道全部用完，所以部分外来信号没有进入模拟音分，不能对信号的电平值等相关参数进行调整。本次主控系统借用千兆网络以及音分同源并行输出信号方式的优势，将外来信号全面接入主控系统，先进入模拟音分系统，再进入Dante网络，确保所有外来信号都可以进行监测并且可以调整信号的电平值等相关参数[4]。
2.5 融媒体视频直播设备进入广播直播间，实现广播的网络化、智能化
通过在直播间内增加融媒体视频直播设备。可以将广播资讯、网络资讯有机结合在一起，实现广播节目形式的创新，用更加直观的方式制作广播节目。从而建立行业大数据基础信息平台，加快行业信息服务的网络化、数据化、智能化。
2.6 广播主控系统的升级改造，保证信号传输链路的稳定与可靠
目前广播主控系统采用AES67协议进行升级改造后，信号的调用分配更加灵活，千兆带宽有效提高抵抗网络拥塞的能力，先进技术理念可以保证信号传输链路的稳定与可靠。Dante是目前最理想的音频联网解决方案，也是受最多专业音频视听厂商青睐的联网技术，全部只需要一根线缆。Dante摒弃了笨重而昂贵的模拟或多核布线，将其替换为廉价且十分常见的CAT5e、CAT6或光纤线缆，实现简单、轻量且经济的解决方案。Dante将整个系统上的媒体和控制集成到了一个标准的IP网络上。
Dante系统可以方便地从一组简单的控制台配对扩展到一台电脑乃至运行数千个音频通道的大容量网络上，因为Dante使用逻辑路径布线而不是物理的点到点连接，因此随时只需点击几下鼠标即可将网络扩展并重新配置。
2.7 下一代网络音视频实时传输技术展望
EthernetAVB以太网音视频桥接技术（Ethernet Audio/Video Bridging，以下简称Ethernet AVB）是一项新的IEEE 802标准，其在传统以太网络的基础上，通过保障带宽（Bandwidth），限制延迟（Latency）和精确时钟同步（Time synchronization），提供完美的服务质量（Quality of Service，简称Qo5），以支持各种基于音频、视频的网络多媒体应用[5]。
Ethernet AVB致力于提供一套基于标准的方案来为演播室、影剧院、音乐会现场及娱乐系统等提供稳定可靠的音视频服务，以及提供低延时、供家庭及企业使用的同步音视频网络。
EthernetAVB关注于增强传统以太网的实时音视频性能，同时又保持了100%向后兼容传统以太网，是极具发展潜力的下一代网络音视频实时传输技术。
EthernetAVB是一种架构在以太网三层网络基础上传输专业非压缩Audio，video信号的协议技术，它能够支持目前大多数的专业视频信号格式，支持多达512通道无压缩或多路压缩数据格式音频信号，支持在以太网上传输压缩的1080i/p高清视频信号，而它的带宽占用率只有130Mbit/s.
EthernetAVB建立的AVB网络，称之为AVB“云”（Cloud），解决了在以太网上提供同步化低延迟的实时流媒体服务。在AVB“云”内，由于延迟和服务质量得到保障，能够高质量地提供实时的流媒体服务。
同时，AVB网络保持与传统以太网的兼容，能够连接到传统的交换机、集线器和终端设备。告别直接与硬件对话的“云计算”支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务，所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。
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