广播播控系统智能管理改造

秦锦春 常熟市广播电视总台

1.总体技术方向

“Dante智能管理系统”来自澳大利亚Audinate公司，是目前最成熟、市场占有率最高的AoIP方案 ，授权用户大于275家，上市产品数量大于675件 ，已有包括伦敦奥运会在内大量的成功应用，性能可靠稳定， 目前已支持AES67。

Dante数字音频网络传输技术，即基于以太网第3层的高保真实时多路音频传输技术（100Mb/s：64ch+64ch；1000Mb/s：512ch+512ch），传输质量为48kHz，24bit的不压缩音频信号。由于采用了IEEE1588 精密时钟传输协议，在通用以太网中获得了低延时、低抖动的多路音频传输，被视为下一代数字音频核心传输技术。

1.1 技术优势

（1）传输密度高（24bit,48kHz不压缩音频)：100Mbps:64CH+64CH ；1Gbps:512CH+512CH；

（2）极低的传输延时 （百微秒数量级）；

（3）利用已有网络，不需要架设专用传输网（区别于 CobraNet）；

（4）自动发现和管理设备，采用了zeroconf（Zero Configuration Networking）协议，利用自动配置服务器自动检查接口设备、标识标签以及区分IP地址等工作，无需启动高层级别的DNS或者DHCP服务，同时节省了复杂的手工网络配置；

（5）支持双网络冗余及自动备份切换；

（6）QoS流量管理(服务质量分级管理)；

（7）支持单播和组播，有效减少网络流量；

（8）支持虚拟声卡，直接与PC间传输多路音频流，省去声卡；

（9）网络的高兼容特性，Dante技术可以允许音频信号和控制数据以及其他不相干的数据流共享在同一个网络中而不受干扰，用户可以最大限度利用现有网络而无需为音频系统建立专网。例如：在Dante网络中，可以加入现有的普通TCP/IP设备（PC机等）；

（10）Dante技术已经全面支持AES67-2013国际标准。

1.2 技术对比

Dante技术与其它技术的比较见表1。

目前，Dante协议已被100多家主流厂商支持，市场占有率及成熟度较高，并于2014年全面支持AES67-2013国际标准。由于支持相同的标准，各主流厂商的音频设备以及未来支持Dante技术的产品可以互联互通。

2.技术方案设计

本项目按功能可以分为两个部分：双矩阵互补协同调度系统（由一台数模一体矩阵为核心的切换调度系统、一套分布式音频网络路由系统）、ASM(Agile Sound Manager)控制管理系统组成的广播安全可靠的全新播控系统。

表1 Dante技术与其它技术比较

网络化总控及智能化管理系统，其主要理念和特色如下：

（1）总控核心部分保持了传统总控的优点，这是经受考验的、可靠的方法，我们仍然采用平衡模拟及AES/EBU数字线路来传输节目信号，直接将网络智能切换器作为每个频道主备信号的应急切换路由，而将音频矩阵作为整个电台信号的调度中心。

（2）在传统总控的基础上构造网络音频路由系统，对总控产品进行了网络化升级改造，使其具备被网管能力，实现网络发送音频及参数（电平相位等）、网络配置、网络操作和网络监听；同时开发了专用的网络音频路由器，采用高阻旁路的方式从各节点采回音频数据并在网络中实现信号的软分配和软切换；对外购设备（如温湿度传感器等）则采用协议转换的方法进入网络。

（3）网络化监测系统采用数据库管理和CS架构，结合视频监控获得更加直观的音频彩条显示界面，能以拓扑图方式管理整个系统和每个设备，包括对各个节点的网络监听，同时利用网络所获得的音频参数，方便地进行各类异常的甄别和报警，通过专家分析系统，实现对整个系统的智能分析、策略化管理和实时控制，以及基于数据库的日志统计分析等等。

（4）两套系统实现冗余链路。信号的路由不再取决于其物理连接；主备系统互相连接，形成一个通路，通路可以在一定程度上实现冗余，解决了单点故障问题；当主链路出现故障时，自动启用备链路代替，并通过专家分析系统指示出链路故障点，而非简单的主备系统切换；链路的冗余备份能为系统带来更好的稳定性和可靠性。

（5）总控解决方案中，矩阵部分产品不受网络化监测系统的制约，所有设备均能单独运行，即使网络崩溃也不会导致这些设备停止工作，这种分层的安全性确保了播出的安全性。

该项目能充分满足当前及今后一段时间广播节目播出的需要，同时给将来的系统扩充留有余地；技术方案设计符合国家相关标准，符合广电总局广播电视安全播出管理规定62号令，系统功能清晰、简洁，扩展灵活，易于管理，是广播安全播控的重要保障。

3. 改造成果

通过该项目的改造，播控系统可以实现以下功能：

（1）播控系统利用网络音频传输(DANTE)技术，真正实现从制作→播出→总控→智能化、网络化管理→工作站系统的数字音频网络互联互通；

（2）满足多功能、多手段检测、监视和监听的要求，具有智能化系统故障自动诊断功能；

（3）网络的高兼容特性，可以允许音频信号和控制数据以及其他辅助的伴随数据流共享在同一个网络中而不受干扰，用户可以最大限度地利用现有网络而无需为音频系统建立专网；

（4）设备的自愈性，为了避免意外导致的音频传输中断，系统可以设定多重自我修复机制，例如时钟丢失、网络故障等；

（5）网络音频通道的传输模式可以是高效单播或是多重多播。可以通过IGMP（Internet Group Message Protocol）进行管理，可根据接收点的需要过滤或屏蔽广播音频通道，这使得多播音频的路由变得可控；

（6）完善的同步机制 (IEEE1588——精密时钟同步协议标准：在100M网络带宽，总传输音频通道为3个时，延时必须小于34US)，解决以太网延迟时间长和同步能力差的瓶颈，使得不同传输速率和不同采样率的音频信号可以在同一个网络中可靠有序的传递信号；

（7）在百兆网能获得最大64ch进64ch出、千兆网能获得最大512ch进512ch出的传送密度，利用组播技术能实现在网络中信号的软分配和软切换，与PC的音频交换也能跳过传统声卡直接由网络实现；

（8）总控系统采用目前最前沿的广播技术及最新广播技术产品，以达到高技术水准，全流程以数字音频技术和网络音频传输技术为基础技术平台，兼具自动和手动的故障处理策略，其架构、功能和实用性在国内处于前沿水平；所有有源设备均采用冗余双电源，关键链路设备采用冗余双网口，多个设备具有掉电直通和环通功能，安全等级再提升；

（9）网络音频矩阵具有环通功能，省去了系统中不必要的音频分配环节，提高了系统集成度，减少了故障隐患。网络音频矩阵具有两组电子摆渡单元，断电保证旁路直通；

（10）直播室系统采用具有网络音频传输(DANTE)接口，16路以上输出母线的数字化、网络化、模块化、双电源、低功耗、在线插卡式调音台；满足电台自动化、智能化需求；

（11）利用虚拟声卡技术，让慢录、应急播出系统脱离专业声卡的束缚，让信号路由更加便捷，给音频制作网拓展了平台；

（12）内嵌声纹识别技术，利用电声学仪器显示携带节目内容的声波频谱，判断节目是否统一；

（13）系统配置突出考虑安全可靠，系统设备没有单一崩溃点，主要设备冗余配置，热备份；

（14）为了提高安全播出的可靠性，各频道的网络分控设备均采用独立机箱系统，能有效减少频道间的相关性、相互影响；总控布线时，频道输入和输出通道会分布在矩阵不同的输入输出板卡，减小因板卡故障引起的两路信号之间的影响；

（15）在系统中我们选用了技术水平高，扩展能力强、有大量应用案例的国内处知名产品，设备规格符合专业广播技术发展潮流，适应数字技术发展要求，具备较好的性价比；

（16）系统具备便捷维护性和灵活扩展性。系统建成后的日常维护简单便捷，兼具自动和手动的故障处理策略，满足将来系统升级维护时达到0秒停播、0风险升级的设计原则；

（17）整个播控系统布线合理、规范、整齐，标记清晰明了。系统通路指标完全超过部颁甲级标准。

4. 总结与展望

该工程改造了广播播控系统，包容“典型分配系统”“矩阵调度系统”“直播室系统”“录制室系统”及最新的“Dante智能管理系统”，实现全台播出节目智能化切、测、管、控，构成全域全流程的网络化、智能化的全新播控系统。

系统实现冗余链路，解决了单点故障问题，当主链路出现故障时自动启用备链路，并通过专家分析系统指示出链路故障点，而非简单的主备系统切换；矩阵部分不受网络化监测系统的制约，所有设备均能单独运行，即使网络崩溃也不会导致这些设备停止工作；系统的日常维护简单便捷，兼具自动和手动的故障处理策略，实现0秒停播。能充分满足当前及今后一段时间广播节目播出的需要，同时给将来的系统扩充留有余地。系统的安全性、稳定性和可靠性，为广播的安全播出打下了坚实的基础。