AoIP技术在广播电台播控传输系统中的应用

江西省景德镇市广播电视台：帅志彦

对于互联网网络音视频传输技术而言，主要是基于ISO进行传输，因此传输带宽、传输延时会有一定的限制，这就可能会影响到用户的真实体验感，也就会影响到广播电视台的社会效益以及经济效益。随着IP技术的发展与完善，AoIP技术应运而生，以IT设备为基础，例如，交换机，进一步构建以及完善标准的以太网基础设施，可以制作更高质量的音视频信号进行传输，从而保障广大用户的良好体验。

1.AoIP技术定义与优势

1.1 定义与发展现状概述

AoIP技术具体指的是数字音视频信号，其依托IP网络进行传输，是一种低延时、非压缩、专业的音视频网络传输技术。现阶段，IP技术、以太网发展速度加快，这就意味着利用可靠的、成熟的以太网相关技术来对音视频信号进行传输将会成为现实；同时，AoIP技术也在不断完善，特别是在广播电视台中的应用场景日益增多，特别是在播控传输系统中常常能够看到AoIP技术。以该技术为基础的广电播控传输系统，无论是音视频信号的采集，还是传输、监控等，均能够在IP网络上进行。依托IP网络传输功能，音视频信号可以实现自由交换，也就意味着已经突破了信号单向传输这种传统模式的局限性，而且能够让机房布线更加简化，使得音视频系统架构的复杂程度更低，从而实现系统灵活性以及可靠性的提升。

对于该技术而言，在广电播控传输系统中有着非常广阔的发展前景，因为其灵活性、便捷性非常突出，能够将信号转换成为AoIP方式。考虑到大部分信号的路由可以利用网络完成，因此可以将信号源以及目标设备在中心机房进行部署，这样能够将制作机房、直播机房、总控机房设备的复杂程度有效降低，从而构造更加安全、稳定的播控出传输系统。

1.2 优势

第一，能够最大化的降低网络布线成本。基于AoIP技术的播控传输系统，其布线施工时间可以有效缩短、用线数量也可以减少等。相比于传统音视频电缆点对点布线方式而言，基于AoIP技术的播控传输系统更趋向于网络化，将以太网作为传输载体，能够在局域网内部通过IP数据包的方式，对信号进行高质量、高效地传输。

第二，能够提升传输效率。与传统音视频系统相对比，基于AoIP技术的播控传输系统是通过网络对音视频信号进行高质量传输，这就意味着传输距离不会受到约束。因为该技术可以通过多个信道进行信号传输，从理论上来讲，可以达到512个信道，由此可见，传输通道明显比传统音视频播控传播系统更多。以当前网络架构为基础，对网络组播功能进行充分利用，不需要进行大量布线，仅需要通过AoIP技术，就可以在多个目的地之间完成信号传输。

第三，轻松实现音视频路由功能。基于AoIP技术的播控传输系统的音视频信号传输将不会受到音视频分配数量的限制，只要交换机上面还有接口，就可以将信号传输给任意只要具有AoIP接口的音视频设备。这样的播控传输系统与网络结合之后，只需要通过简单的设置，便能够达到调度信号的目标，并对传统的音视频矩阵功能进行替代，可以充分突破传统播控传输系统中“端对端”单向传输的局限性；同时，整个系统能够根据实际需求进行扩展。

第四，可以实现高质量的监听和监控。从传统播控传输系统来看，倘若要对系统之中的节点进行监听以及监控，那么就需要相应地增加线缆、分配器等；同时，还需要配置信号采集设备，这样才能达到预期的监听、监测、监控目标。由此可见，如果要实现预期目标，就需要投入更多的成本和增加更多的设备与技术节点，不仅会让系统更加复杂，而且会让系统的负担更重。基于AoIP技术的播控传输系统，主要是利用音视频路由功能来采集、监控、调度音视频信号，因此，必须要增加对应的技术节点以及采集设备。这样不仅能够达到预期的远程监控以及监听目标，还能够实时对比和分析所传输的音视频信号，这就为精准定位故障节点提供了有价值的参考依据，不仅能够预防和降低故障率，而且能够提升故障处理效率。

第五，能够节省专业声卡。传统的音视频工作站、播出站等设备上需要配置专业声卡，其目的是让播放功能以及录制功能更加可靠、高效、高质量。在AoIP技术的支持下，能够使用虚拟显卡，也可以满足工作站的实际需求。对于AoIP技术而言，与压缩音视频、互联网流媒体不同，前者属于专业音视频领域，需要面对的是更加专业的系统以及音视频设备，因此，会提供更加专业的音视频信号的传输以及分配。基于AoIP技术的音视频可以通过广电工作站直接播出，而且能够朝着网络的各个节点以及设备提供质量高、性能高的音视频信号。简单来讲，用AoIP虚拟声卡对传统声卡进行替换，并与AoIP网络进行连接，然后采集、调度、分配音视频信号，可以基于多个渠道提升信号传输的效率与质量。

2.广电播控传输系统中AoIP技术的应用

2.1 AoIP网络架构

广电播控传输系统对整个广播电视台的音视频信号进行分配、调度，包括直播机房、录制机房等领域的音视频信号源，需要进行频繁的切换以及播出；同时，还有一些转播信号、外来信号，均需要进行采集与分发。对传统播控传播系统而言，主要采用的是模拟信号传输，而实际传输的过程中，必定会有耗损，特别是布线，将大量电缆合并时，将会有串扰的可能性，会对信号传输以及电源、设备等产生干扰。基于AoIP技术播控传输系统，能够对这些问题进行规避，整个系统的设计、维护、搭建、扩充相比传统方式更加简洁。

以某广播电视台为例，依托AoIP技术设计和搭建播控传输系统，具体是与以太网进行连接，并构建出“星型”的网络结构，设备包括音视频路由器、音视频切换器、音视频矩阵以及核心交换机等。整个网络采用主备双网设计思路，目的是将两台核心交换机完全分离，使其能够分别对接主网络端口和备网络端口。两个交换机分别用于组建主、备用AoIP网络，而主备网络之间并没有连接。值得注意的是，所有设备都具有双网口，并配置独立的、不同网段的IP地址。之所以进行这样的设计，其作用是当信号在传输的过程中，倘若其中一个网络在某一个时刻出现故障，那么备用端口将会发挥作用，保障音视频信号继续稳定传输。简单来讲，只要主备网络中，其中一个网络处于正常情况，信号就能够稳定传输。

对于核心交换机而言，采用的是网络冗余、智能管理功能的三层核心交换机，交换机由主备电源模块、主控板卡组、业务板卡组等方面组成，考虑到业务有变化的需求，因此，可以结合实际情况更换板卡。主备电源模块用的是两个UPS进行供电，而且具有独立性的特征，也就是说，只要任何一个UPS正常，交换机就不会因为电源模块出现故障而影响正常运作。核心交换机的业务板卡包括光纤接口模块、网线接口模块，对其进行合理配置，能够将各路网络音视频信号进行充分汇聚以及分发。与网络有关的设备都是具有双网口的设备，并与主备用交换机相连接，广播电视台的直播机房、录制机房配置有网络摄像头，并与主用交换机进行连接。网络音视频路由器以及切换器均是拥有多种信号的物理接口，例如，模拟立体声、AES、MADI、AoIP，并结合实际情况，将其在总控机房、各个直播房之内进行部署；同时，相关设备的主备网络与主备用AoIP网络进行连接。

以某地方广播电视台为例，整个技术框架采用的是“一主三倍”的形式，并合理部署在直播间总控机房内部，具体而言：主音视频传输链路是以数字音视频AES为核心，而辅助的音视频传输链路，则主要是以模拟以及MADI为主；同时，在AoIP技术的支持下，整个信号传输将会保障主备用设备。其中，基于AoIP技术的链路能够对音视频信号，例如，返送信号、转播信号、延时前后的信号、主备播站的信号等进行传输，这就充分体现出了AoIP技术模拟链条以及AES的优势。对于播控传播系统的主要链路而言，为了保障其稳定性以及可靠性，该广播电视台采用的是AES数字方式，该方式本身的稳定性以及可靠性比较高，加之属于专线专用，通常是不会进行更改的，所以能够保障信号稳定、可靠、高效地传输。对于AoIP链路而言，因为是主播出链路的备份，所以还可以将其用于对各个节点信号进行监听监测，并根据实际情况，对信号进行共享、返送以及分配，这就能够充分发挥AoIP技术的灵活优势。关于播控传输系统音视频流程（如图1所示）。

图1 播控传输系统音视频流程图

2.2 AoIP播控系统的功能应用

2.2.1 虚拟路由与网络矩阵

对于虚拟路由而言，相当于是传统音视频矩阵，前者具有N个信号源输入以及M个信号目标输出，即使只有一个信号源，也能够被送去多个信号输出；同时，对于同一个时刻输出而言，通常是只有一个信号源进行提供。基于管理系统的支持，传统矩阵以及网络矩阵均可以进行音视频路由和切换所介入的音视频信号，例如，可以定时进行切换，又或者是通过手动操作进行切换，这样能够结合实际情况，确保播控传输系统各项功能稳定运行，保障信号分配和传输的稳定性、安全性以及高效性。对于传统的音视频播控传输系统而言，如果要科学、合理传输以及分配音视频信号，那么设备与设备之间，通常需要采用大量线缆进行连接，不仅会消耗大量资源，而且整个系统架构非常复杂，对于后期管理和维护而言难度很大。AoIP网络矩阵与传统矩阵相比，前者能够结合实际情况合理扩展。该矩阵依靠的是网线，便可以对信号进行传输，整个布线结构更加简化，线材成本能够大幅度降低，而且系统架构也更加简洁，能够为后期管理与维护带来便捷性。

2.2.2 AoIP技术在监测管理方面的应用

对于传统广电播控传输系统而言，若要在整个传输链路中实现信号监测管理，并获得各个环节真实、完整的原音视频信息，就需要再配置更多的设备，例如，矩阵板块、采集板卡等；同时，还要布置大量的电缆，这就会让系统变得更加复杂，甚至会出现监测设备数量超过传输设备数量的情况。因为需要占用设备音视频输出端口，所以传统监测系统与被监测设备之间是相互独立的，在这样的设备环境下，整个信号链条即使出现异常情况，也难以快速判断，也就会为故障维护带来一定的困难。

在监测管理方面应用AoIP技术，则能够解决上述问题。基于AoIP技术播控传输系统，能够对播出设备、传输设备等各个重要节点的音视频信号进行全面采集，再利用网络矩阵中的虚拟路由完成调度与分配，就可以获得AoIP网络之中所监测节点的信号，直接对信号进行监测以及监听，例如，可以精准监测到设备状态、劣播、停播等情况，并通过系统发出报警，让技术人员能够快速找到故障点，可以为故障处理提供有价值的参考依据，从而提升故障处理效率与质量，并确保节目能够安全播出。在监测管理中应用AoIP技术，不仅能够节省大量成本，还可以将安全隐患点有限减少，让整个播控传输系统更加简洁。

2.2.3 AoIP技术在慢录与回溯方面的应用

依托AoIP技术能够录制音视频，以音频录制为例，可以通过Dante虚拟声卡完成，简单来讲，将一台电脑转变成为一台Dante终端机，这样就能够对网络音频进行传输。对于音视频而言，可以通过DanteController控制软件，借助信号通道完成分配和调用。对于录制与回溯功能而言，主要对播出的音视频进行实时录制以及回溯展示。例如，将多轨慢录软件、Dante虚拟声卡安装在系统后台的总控服务器之中，就可以对传统专业声卡进行替代，并达到慢录的目标；同时，与网络硬盘录像机进行集合，就能够将历史时段的音视频信息在回溯界面进行同步，有利于为技术人员查找、分析和处理故障提供有价值的参考依据。

图2 改造广电播控传输系统框架图

2.3 AoIP网络系统升级改造设计框架

如图2所示，AoIP网络音视频路由器可以部署在直播机房、主控机房、发射机房，目的是让整个信号传输路径之中的各个节点聚集在AoIP网络之中，这样就能够将这些音视频任意路由到需要的节点，例如，监听、编码、发射、监测、慢录，甚至可以路由到互联网，然后按照路由需要的音视频信号，例如，延时前后、音视频处理前后、开路接收等需求进行优化。

基于AoIP技术的广电播控传输系统，能够将播出节目的音视频路由到其他音视频系统之中，例如，办公网系统、互联网播出系统、录音系统、融媒体播出系统，这就意味着可以有效拓展节目发布渠道。以某地方广播电视台为例，依托改造之后的播控传输系统，可以将直播间的调音台、延时器以及总控机房的音视频交换举证、监测平台、网络多选智能切换器等全部并入到AoIP网络之中，以此为基础，通过AoIP接口对需要的音视频数据进行监测以及采集，然后由AoIP播控传输系统作处理，便可以对播控传输系统所涉及到的软件、硬件以及信号等方面进行智能监控。此外，经过改造之后的播控传输系统，还可以融入大数据技术，对节目播出的相关信息进行采集、统计、处理，可以对节目信息进行深度挖掘，有利于提升节目的质量。

3.结语

在广电播控传输系统之中应用AoIP，一方面，能够将系统的运行水平以及运行效率充分提升起来；另外一方面，基于AoIP的播控传输系统还具有可扩展性强、操作便捷等优势。对于广电播控传输系统而言，AoIP技术的应用将会是播控系统未来发展的一个主要趋势，因此，应该加强AoIP技术的研究，让广播电视台之中的设备、系统能够实现更大限度的内容对接以及资源共享，这样才能推动广播电视台朝着数字化、自动化、智能化方向层层迈进，从而保障广电事业健康发展。