王 麟，聶廣才

(安徽廣播電視臺，安徽 合肥 230022)

0 引言

隨著廣電事業(yè)的飛速發(fā)展，各級廣電發(fā)射臺承擔(dān)的播出任務(wù)越來越重，新增的節(jié)目頻點(diǎn)越來越多。以大蜀山發(fā)射臺為例，作為安徽省省會骨干臺，因地處合肥市西郊海拔283 m的大蜀山頂，近年來許多新增或改址播出的節(jié)目頻率都將發(fā)射地點(diǎn)選于此處，目前發(fā)射臺已有12個(gè)調(diào)頻廣播頻點(diǎn)，并且2011年新增4～5套新節(jié)目。每套節(jié)目播出都需要從信源到信道傳輸?shù)囊徽自O(shè)備支持，由于不可能為每一套系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都建立完備的冗余系統(tǒng)，可能會給安全播出帶來威脅，一種比較現(xiàn)實(shí)的解決方案就是搭建一備多傳輸系統(tǒng)。

1 調(diào)頻一備多傳輸系統(tǒng)簡介

與一般電視節(jié)目發(fā)射系統(tǒng)不同，在調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中，天線一般都設(shè)計(jì)成全頻段通用，用于音頻調(diào)制的發(fā)射機(jī)激勵(lì)器也基本能適應(yīng)全調(diào)頻頻段工作要求，只需在操作菜單上修改頻點(diǎn)即可，這就為一備多傳輸系統(tǒng)建立提供了必要的前提。

最常見的調(diào)頻備份方式是主備發(fā)射機(jī)+前端音頻矩陣信源切換系統(tǒng)，但由于成本較高，這種方式只能針對重點(diǎn)節(jié)目，很難給每套播出節(jié)目都配置，因此一備多技術(shù)備受各級發(fā)射臺青睞。目前常見的調(diào)頻一備多方案在信源端主要采用音頻矩陣切換技術(shù)，在信道端有兩種方式:第一種就是N+1發(fā)射機(jī)備份系統(tǒng)，但需要N+1個(gè)智能控制的天線切換開關(guān)及一套復(fù)雜的電控裝置或者控制主機(jī)，可節(jié)約一套節(jié)目天饋裝置，但系統(tǒng)造價(jià)較高，且對發(fā)射機(jī)位置和同一性要求較高;另一種方式就是采用一套獨(dú)立的發(fā)射機(jī)及天饋系統(tǒng)，成本相對低廉，但需要占用一定的鐵塔空間。大蜀山臺在歷次技術(shù)改造后，有多余的兩套天線和兩部發(fā)射機(jī)，因此主要采用第二種方式。

當(dāng)前技術(shù)架構(gòu)下的調(diào)頻一備多傳輸技術(shù)在前端信源系統(tǒng)中，主要使用光纖、微波、衛(wèi)星、有線及差轉(zhuǎn)信號等傳統(tǒng)信號源，需信號解調(diào)設(shè)備和切換設(shè)備，資金投入仍舊較大，而且有的節(jié)目可能只能提供一兩種不穩(wěn)定信號源，安全播出難以保障。

2 用網(wǎng)絡(luò)流媒體作為調(diào)頻節(jié)目信號源

2.1 流媒體技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)電臺

流媒體(Streaming Media)是使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時(shí)基媒體，在廣播領(lǐng)域的突出應(yīng)用就是網(wǎng)絡(luò)電臺(Net Radio，NR)，這是一種以計(jì)算機(jī)為平臺，以網(wǎng)絡(luò)為傳播途徑的電臺。從我國網(wǎng)絡(luò)廣播的發(fā)展情況來看，廣東珠江經(jīng)濟(jì)廣播電臺在1996年12月15日率先開通網(wǎng)上實(shí)時(shí)廣播，中央人民廣播電臺于2000年開通了中國廣播網(wǎng)，2008年底，國內(nèi)已有80%的廣播電臺建立了自己的網(wǎng)站，上千套節(jié)目實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流媒體播出，目前幾乎全部的國內(nèi)電臺節(jié)目都能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)在線收聽，以安徽新聞綜合廣播為例，只需在瀏覽器中輸入mms://live.ahradio.com.cn/xwgb，就可實(shí)現(xiàn)在線收聽。

2.2 網(wǎng)絡(luò)電臺技術(shù)綜述

網(wǎng)絡(luò)電臺的技術(shù)架構(gòu)一般由編碼服務(wù)器、直播服務(wù)器和客戶端組成，如圖1所示。

編碼服務(wù)器用于將采集到的聲音模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，需要較高性能的配置，在編碼的過程中，需將音頻文件保存到硬盤中，以備上傳到直播服務(wù)器，因此需較大的硬盤容量。現(xiàn)在比較流行的網(wǎng)絡(luò)電臺一般都是基于Real和Windows Media編碼，其中Real編碼使用由Real-Networks和Netscape共同提出的實(shí)時(shí)流協(xié)議RTSP，該協(xié)議定義了一對多應(yīng)用程序如何有效地通過IP網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù);Windows Media使用的是微軟媒體服務(wù)器協(xié)議(Microsoft Media Server Protocol，MMS)，該協(xié)議支持任意的壓縮/解壓縮編碼方式，并可以使用任何一種底層網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，具有很大的靈活性。在這兩種編碼方式中，Windows Media不但系統(tǒng)資源占用相對較小，低比特率下音質(zhì)較高，同時(shí)易學(xué)易用，而且每一臺安裝有Windows的計(jì)算機(jī)中都有Windows Media Player這款播放軟件，使用方便。

圖1 網(wǎng)絡(luò)電臺的技術(shù)架構(gòu)

直播服務(wù)器以Web網(wǎng)站服務(wù)器方式將電臺節(jié)目向客戶端進(jìn)行廣播，客戶端只需要在瀏覽器地址欄里輸入廣播服務(wù)器的地址或域名就可以收聽節(jié)目，前提是客戶端必須安裝有Windows Media Player播放器。為了將接收到的流快速地傳輸出去，在設(shè)計(jì)上采用圖2所示的音頻數(shù)據(jù)接收模塊、轉(zhuǎn)發(fā)模塊和播放模塊3層傳輸結(jié)構(gòu)，模塊間采用異步傳輸機(jī)制，這樣發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)迅速發(fā)送出去就不必等待接收方的回應(yīng)，在大用戶量點(diǎn)播的情況下，直播式服務(wù)器性能的好壞決定于音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊和播放模塊之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。為了使得直播服務(wù)器在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下長時(shí)間運(yùn)行后不會再次發(fā)生數(shù)據(jù)共振的情況，保證播放緩沖區(qū)不會被播放模塊同時(shí)讀空，播放緩沖區(qū)留有一定的緩沖數(shù)據(jù)(如幾秒的緩存)，這就造成了一定的時(shí)延，但能支持大用戶直播。

圖2 直播式服務(wù)器的3層傳輸結(jié)構(gòu)

2.3 網(wǎng)絡(luò)流媒體作為節(jié)目信號源的可行性

網(wǎng)絡(luò)電臺作為電臺節(jié)目在網(wǎng)絡(luò)上的傳播載體，只要有互聯(lián)網(wǎng)的地方都能收到節(jié)目，各級發(fā)射臺也不例外，因此將網(wǎng)絡(luò)電臺信號作為發(fā)射臺的備份音頻信號無疑是一種創(chuàng)新之舉，而這種流媒體信號的質(zhì)量是否滿足要求就是關(guān)鍵所在。

首先音質(zhì)主要取決于編碼服務(wù)器中編碼軟件設(shè)置的編碼率，常見的網(wǎng)絡(luò)電臺編碼后數(shù)據(jù)流速率有32 kbit/s，48 kbit/s，64 kbit/s，128 kbit/s 等，如果通過比特率值與現(xiàn)實(shí)音頻比對，112 kbit/s就達(dá)到FM調(diào)頻立體聲廣播的水平，由于 WMA低比特率下音質(zhì)失真小，64 kbit/s的WMA可以提供接近128 kbit/s的MP3音質(zhì)，根據(jù)實(shí)際監(jiān)聽對比的結(jié)果，即使是最低的32 kbit/s音質(zhì)也較好，與正常節(jié)目源聽不出明顯差別，因此可以用來做節(jié)目信號源。隨著未來寬帶技術(shù)的發(fā)展，可提供更大的上行帶寬，編碼率還可進(jìn)一步提高，網(wǎng)絡(luò)流媒體音頻很可能在近2年內(nèi)完全達(dá)到或超過播出需求。

信號的時(shí)延可以說這是網(wǎng)絡(luò)電臺信號在發(fā)射臺應(yīng)用的軟肋，經(jīng)實(shí)際測試，安徽廣播電視臺使用的12套節(jié)目相對于正常信號的時(shí)延在50～90 s之間，相對于原先不同信號源之間最長時(shí)延幾秒鐘，這在一些地、市、縣等對實(shí)時(shí)性要求略低的臺站還是可行的，但對于播出要求較高的骨干臺站，將網(wǎng)絡(luò)流媒體信號用作最后一級備份信號或應(yīng)急系統(tǒng)播出較為合適。時(shí)延主要由編碼時(shí)延、直播服務(wù)器數(shù)據(jù)緩存時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延及用戶端解碼時(shí)延構(gòu)成，如果在發(fā)端采取提高硬件配置、優(yōu)化直播軟件、增加二級直播服務(wù)器數(shù)量等有效措施，有可能將時(shí)延降低一個(gè)數(shù)量級，基本達(dá)到傳統(tǒng)信號源的水平，但由于技術(shù)特性，時(shí)延不可完全避免。

由于采用數(shù)字編解碼技術(shù)，不會出現(xiàn)音頻傳輸?shù)男诺罁p耗;因采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，也不會出現(xiàn)傳統(tǒng)信號易發(fā)生的光纜被挖斷，衛(wèi)星信號受天氣干擾，有線信道經(jīng)常調(diào)整等現(xiàn)象困擾。唯一需要考慮的是計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)的可靠性，由于客戶端軟件所占資源很少，由軟件運(yùn)行導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰的幾率極低，同時(shí)由于各級發(fā)射臺一般都采用專網(wǎng)接入，網(wǎng)絡(luò)的可靠性也能基本得到保障。

綜合以上幾點(diǎn)，用網(wǎng)絡(luò)電臺傳輸?shù)牧髅襟w音頻信號作為節(jié)目信號源是可行的。

3 基于網(wǎng)絡(luò)流媒體的調(diào)頻一備多應(yīng)急傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

考慮到大蜀山發(fā)射臺節(jié)目頻點(diǎn)多的現(xiàn)狀，建立一備多傳輸系統(tǒng)是很必要的。原先的一備多發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)接傳統(tǒng)的十幾套信號源，至少需要兩臺8×4音頻矩陣，由于資金原因，沒有購置這些切換設(shè)備，每次應(yīng)急播出時(shí)，需人工轉(zhuǎn)接信號，十分不便?，F(xiàn)發(fā)射臺還有一部空余發(fā)射機(jī)和天饋裝置，準(zhǔn)備再搭建一套調(diào)頻一備多傳輸系統(tǒng)，保障安全播出。

3.1 軟件配置

要實(shí)現(xiàn)一備多的功能，用在瀏覽器中輸入在線電臺地址的方式顯然是很不方便的，需要有一個(gè)軟件能將所需電臺收集在一起并可隨時(shí)方便切換電臺節(jié)目。最常見的通過Internet接收廣播的軟件就是Windows Media Player播放器，播放器打開后，只需單擊“在線商店”選項(xiàng)卡下的箭頭，然后單擊“媒體指南”，選擇“Internet廣播”的鏈接就可方便的查找、編輯、收藏電臺節(jié)目，使用時(shí)只需鼠標(biāo)點(diǎn)擊切換即可，但由于Internet廣播只是軟件的一個(gè)功能組件，功能并不強(qiáng)大。

專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)電臺收聽軟件有許多，其中龍卷風(fēng)網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)以其免費(fèi)、界面美觀、操作簡單、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，得以廣泛使用，該軟件不僅支持MMS流，也同時(shí)支持RTSP流，只需系統(tǒng)同時(shí)安裝Real Player軟件即可，大蜀山發(fā)射臺使用的就是龍卷風(fēng)網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)3.0.2.1版本，其用戶界面如圖3所示。該軟件收錄了全球幾千個(gè)電臺，國內(nèi)幾乎所有電臺，并且定時(shí)更新，支持手動(dòng)添加電臺，支持錄音功能。把發(fā)射臺轉(zhuǎn)播的所有十幾套節(jié)目加到“我的收藏”中。通過右擊節(jié)目名，還可方便連接到節(jié)目表，了解節(jié)目內(nèi)容信息。需要注意的是，在軟件運(yùn)行時(shí)，應(yīng)配置將系統(tǒng)自帶組件和其他軟件的報(bào)警，提示聲音關(guān)閉，以免干擾正常音頻信號的播放，此外為防止誤操作，當(dāng)節(jié)目配置完成后，應(yīng)最小化播出窗口。

圖3 龍卷風(fēng)網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)用戶界面

3.2 硬件改造

計(jì)算機(jī)通過聲卡輸出的音頻信號(一般聲卡有Line Out和Speaker兩個(gè)輸出口)可將一路接至一備多發(fā)射機(jī)，一路接音箱實(shí)現(xiàn)信號源監(jiān)聽功能。由于調(diào)頻激勵(lì)器一般使用XLR接口，而聲卡輸出為3.5 mm耳機(jī)接口，可先經(jīng)3.5音頻接頭轉(zhuǎn)RCA蓮花插孔，再通過專業(yè)RCA轉(zhuǎn)XLR接頭或音頻變壓器轉(zhuǎn)接至發(fā)射機(jī)激勵(lì)器即可。這樣從信源到信道的整套調(diào)頻一備多應(yīng)急傳輸系統(tǒng)就搭建完畢，該系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)和軟件實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)系統(tǒng)中的多個(gè)信源調(diào)制設(shè)備、多個(gè)信號切換設(shè)備及大量繁雜的音頻連接線功能，使用時(shí)只需用鼠標(biāo)切換信號源及在激勵(lì)器上設(shè)置頻率兩個(gè)步驟，十分方便。

3.3 新調(diào)頻一備多應(yīng)急傳輸系統(tǒng)特點(diǎn)

新的基于網(wǎng)絡(luò)流媒體的調(diào)頻一備多應(yīng)急傳輸系統(tǒng)搭建成功，充分利用了發(fā)射臺現(xiàn)有資源，進(jìn)一步保障了發(fā)射臺的安全播出工作，綜合起來，該系統(tǒng)有以下特點(diǎn):

1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、功能強(qiáng)大。主要功能均集成在計(jì)算機(jī)和軟件中，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)到發(fā)射機(jī)端到端的直接握手，省去了以往系統(tǒng)搭建所需的大量中間設(shè)備，但功能卻比以往系統(tǒng)更強(qiáng)大，具有信源監(jiān)聽、信號錄音回放、節(jié)目表查看等附加功能。

2)創(chuàng)建了新媒體類型節(jié)目信號源。雖然網(wǎng)絡(luò)電臺已發(fā)展十多年，但大面積普及只是近2～3年的事，將其提供的流媒體信號用作發(fā)射臺信號源是一種創(chuàng)新，這種創(chuàng)意為發(fā)射臺每套節(jié)目都備份了一種新媒體信號源，促進(jìn)了安全播出。

3)系統(tǒng)操作方便、利于拓展。該系統(tǒng)操作極為方便，只需在計(jì)算機(jī)和發(fā)射機(jī)兩端簡單設(shè)置就可完成應(yīng)急播出，省略了以往系統(tǒng)中間設(shè)備的配置和接線工作，節(jié)約了應(yīng)急切換時(shí)間，減少了停播率;當(dāng)信號接入發(fā)射機(jī)后，對音頻調(diào)制度的調(diào)節(jié)也十分便利，無需到激勵(lì)器上調(diào)出菜單調(diào)節(jié)，只需在軟件界面調(diào)節(jié)音量大小即可;當(dāng)有新節(jié)目加入時(shí)，只需更新節(jié)目表或者手動(dòng)添加節(jié)目地址，相對于以前需增加調(diào)試新設(shè)備來說，系統(tǒng)拓展也更為輕松。

4)節(jié)約成本、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。由于系統(tǒng)的軟件占用計(jì)算機(jī)資源少，筆者利用了原來的發(fā)射機(jī)監(jiān)控計(jì)算機(jī)作為工作主機(jī)，在計(jì)算機(jī)的投入資金為零，而龍卷風(fēng)網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)為綠色免費(fèi)軟件，投入也為零，因此全部的投入只是兩個(gè)音頻變壓器或音頻轉(zhuǎn)換接頭，其價(jià)格也可忽略不計(jì)，也就是說該系統(tǒng)用零成本完成了過去相同功能系統(tǒng)幾萬到幾十萬元設(shè)備所做的工作。

4 小結(jié)

將網(wǎng)絡(luò)電臺的網(wǎng)絡(luò)流媒體信號引入發(fā)射臺作為調(diào)頻廣播信號源，建立一備多應(yīng)急傳輸系統(tǒng)，是一種新穎的思路和切實(shí)的做法，這種方法用極低的成本實(shí)現(xiàn)了較復(fù)雜的系統(tǒng)，而且在只要連通互聯(lián)網(wǎng)的臺站就可實(shí)現(xiàn)，可在全國絕大多數(shù)臺站大面積展開，具有很高的推廣價(jià)值，特別是在條件相對簡陋的地、市、縣、鄉(xiāng)級臺站更有著很好的現(xiàn)實(shí)意義，這種系統(tǒng)的大范圍推廣將會在提高各級臺站的安全播出水平同時(shí)為國家節(jié)約數(shù)億的資金。