基于AoIP 的广播播控监测和信号分配传输系统

陈 帅

（江西广播电视台，江西 南昌 330046）

1 项目背景

江西广播电视台广播播控完成数字化播控系统改造后，仍然采用传统的音频矩阵为中心的分配传输监测系统，无法满足广播电视台日益提高的技术需求，而播控系统的“网络化、智能化”为广播电视台实现“互联网+”提供了坚实的技术基础。在此背景下，江西广播电视台重新构建一个基于先进数字音频信号网络化传输监控技术平台的智能新型总控监测与信号分配播出平台，以满足在广播节目的录制、播出、信号调配、传输等环节中进行人工和智能化控制与监测的需要，并能满足传统广播播出转向新媒体播出发展的需要。

2 系统设计

广播播控监测和信号分配传输系统以“智能化、网络化、一体化”为目标，以“设计结构简洁，功能强大”为方向，在各频率直播间和总控矩阵中使用AoIP 技术的音频路由器获取实时音频信号、电平、相位、调音台GPI/O 信号、报警等信息，再借助环境（温度、湿度和电源）监测、视频、节目数据库、工作计划、日常管理规范等多维数据，以计算机网络为操作平台，通过总控核心交换机传输转发，实现节目监听、机房环境监视、报警提示、应急代播处理、故障诊断分析、信息和操作记录、技术数据统计、生成各类工作报表、定制应急预案、事故自动报告、远程监测等功能[1]。

2.1 系统框架

广播播控监测和信号分配传输系统主要以音频路由器、交换机和数据库为核心设备，基于AoIP 的传输监测网络。各频率直播间调音台音频、GPIO 信号送至音频路由器，音频路由器通过网络传输至总控主备核心交换机，再将信号切入原总控系统。同时，直播间温湿度、电流电压、摄像头等信号也传输至总控监测交换机。播控中心主备服务器、各频率监测PC 及外来信号（卫星信号）与主备核心交换机、监测交换机相连，将所有信息通过大屏系统实时监测、报警，如图1 所示。

所有核心设备以及网络中的控制终端电脑接在同一个AoIP 网络中，并建立一个基于AoIP 的网络虚拟音频矩阵，实现音频信号在网络中的传输和分配。直播间系统、总控播出系统、外来信号调度系统、传输系统等都具备完善的各关键环节信号监听、监测、报警以及应急代播功能。为了满足新媒体信号传输，AoIP 网络采用千兆光纤或铜缆网络连接。整个AoIP 网络音频传输系统具有与传统链路一样的播出级音频质量（24 bit 96 kHz）和传输延时（点对点传输低于1 ms 延时），同时具有方便的路由（信号调度与应急切换信号源选择）和数据分析能力[2]。该系统可以对网内传输音频信号的物理链路和音频信号本身的参数进行实时分析和编解码，对播出节目音频信号质量（包括转播信号）进行实时监控，监控覆盖范围内的应急处理，对故障的发现、定位、解决提供及时可靠的保障。该系统还能对直播间调音台工作状态、推子状态及母线配置情况、电平信号等进行智能监测，对直播间调音台全方位监控、监听，同时具有数据记录功能，以便故障溯源，情景再现[3]。

2.2 AoIP 总控管理系统

AoIP 总控管理系统通过局域网对系统中所有设备进行实时监测与管理，对信号进行任意调度、切换、监听和监测，并对所有操作进行记录。具体功能如下：信号调度、切换和路由；监测、监听任意网络音频设备的任意一个端口的音频信号；路由信号的手动切换、定时切换和设备故障时的预案自动加载，设备的工作状况和信号路由状况的实时显示；按频道显示通路中不同位臵设备的工作状况和信号路由情况；按频道显示通路中不同设备输出信号的电平、相位、频谱、响度、李沙育图形等[4]。直播室高清监控视频、环境温度和湿度等采集信号与前述信号相关信息的综合显示与记录，以及事后追溯，可以自定义报警门限。报警信息的分级管理与预案处理，停播、劣播时声光报警，分析故障原因，指出故障位臵，预案自动加载，信息提示值班人员，相关日志记录等；可选网络中任意设备输出信号，进行16 路慢录，并实时压缩成S48 文件，按频道、时段进行查询和导出；实现对相关调音台的远程监控、监测、控制等功能；对音频信号内容进行比对监测，通过内容相关性判断播出信号是否一致等。网络监测系统对信号传输系统无任何影响，即使关闭监测系统，音频传输系统中的设备也可独立稳定工作。

2.3 外来信号采集

总控系统在不破坏原有系统信号流程和路径的情况下，把外来信号（4 路）接入音频路由器的输入LOOP 端，然后再送往下级原有的设备。这样即使音频路由器有故障，甚至关闭的情况下都有信号送往下级设备。同时，4 路外来信号被采集到网络中，通过软件矩阵系统调度信号用于直播间返送。

2.4 信号监听

利用外来信号采集的音频路由器的输出端口，我们可以监听任意AoIP 网络内的音频信号，采取自动轮听和手动选择监听两种方式。监听选择器和监听音箱利用广播电视台原有的监听系统。

2.5 数据分析

通过2 台服务器和9 台终端计算机完成直播间视频展示，以及音频信号电平、音频信号相位、李沙育图形、AES 时钟及校验等数据分析。这些信号与视频信号一同展示在大屏幕上相对应的直播间显示区域内，包括直播间温度、湿度、供电电压电流、直播录播状态、延时器状态等。

2.6 大屏幕系统

大屏幕系统包括18 块液晶拼接单元、32×32输入输出拼屏服务器等设备，具有VGA 和HDMI接口，用于总控各频率监测终端的连接，实现实时监测及报警等。

2.7 核心交换机

核心交换机采用带有网管功能的48 口高性能交换机完成信号的汇聚与分发。因为AoIP 音频路由器具有双网口冗余功能，所以配置两台核心交换机互为备份，可以实现AoIP 总控管理系统的单网双控，保证系统安全[5]。该系统实现了全内容的集中化监测及信号的分配，包括摄像、温湿度、电流电压、调音台推子使用状态以及主要信号的内容比对等内容。整个系统可以和主控传统播出链路无缝衔接，传统链路与AoIP 网络链路独立工作互不影响，相辅相成，互为备份，构建了一个完全可以取代原有传统音频传输的音频网络传输分配系统。

3 系统创新

AoIP 网络与传统播出网络融合设计，使系统具有传统链路的稳定性与易维护特性，同时具有网络系统的易路由、易分配、易分析等特性，创造出独特的信号分配传输平台、信号监测平台、信号网络化监听平台、播控智能监测和故障分析平台。

（1）独特的流程及架构设计。它能满足系统中各关键点的监测、监听及各种信号分配传输需要，实时智能分析相关数据，确保在出现突发信号中断、播出信号异常、传输信号异常等情况时均能确保安全播出。

（2）虚拟网络音频矩阵。将Studer On-Air 3000调音台接入AoIP 网络，在每个播出机房调音台与AoIP 系统之间建立64×64 通道的音频传输网络，使调音台可以将任意音源的信号分配到该系统网络中，形成一个庞大且可以自由分配的虚拟网络音频架构。

（3）信号监测。通过AoIP 网络实时传输高指标音频流，利用终端实时分析真实信号电平、李沙育图形、相位、频谱、延时器状态等，使得信号监测响应速度与传统信号展示具有同等的响应时间，展示方便，记录简便。同时，基于AoIP 网络搭建起广播监测系统，有效提升了广播的安全播出。

（4）软件故障溯源。由于采用了网络化高质量音频监测平台，相关展示监测数据通过数字化和IP化被记录和保存。系统通过单一时间轴的选择，管理软件对分布存储于不同服务器及设备终端的视频、音频、温湿度、电压、调音台推子状态等参数在统一的界面下进行实时回放，形成全参数故障溯源单元。

（5）集中软件管理。大屏控制中心软件，集中控制各个广播频率所属的管理终端，可以实现远程管理和软件设置的目的，对整个网络进行有效监测，同时对单个控制终端进行接管和控制，提升整个系统的易管理和易操作性。

4 结语

国家广电总局提出的“不间断、高质量、既经济、又安全”的十二字方针是对广播电视台技术工作的最高要求，如何将高技术、高质量的节目不间断地推送给广大人民群众，一直是广电技术人员的主要任务。江西广播电视台基于AoIP 的广播信号分配传输和播控监测系统使用至今，圆满完成了各项复杂重要的播出和转播任务，不断提高安全播出技术的保障水平，为实现安全播出发挥了重要作用。