秦錦春 常熟市廣播電視總臺

1.總體技術方向

“Dante智能管理系統(tǒng)”來自澳大利亞Audinate公司，是目前最成熟、市場占有率最高的AoIP方案 ，授權用戶大于275家，上市產(chǎn)品數(shù)量大于675件 ，已有包括倫敦奧運會在內(nèi)大量的成功應用，性能可靠穩(wěn)定， 目前已支持AES67。

Dante數(shù)字音頻網(wǎng)絡傳輸技術，即基于以太網(wǎng)第3層的高保真實時多路音頻傳輸技術（100Mb/s：64ch+64ch；1000Mb/s：512ch+512ch），傳輸質(zhì)量為48kHz，24bit的不壓縮音頻信號。由于采用了IEEE1588 精密時鐘傳輸協(xié)議，在通用以太網(wǎng)中獲得了低延時、低抖動的多路音頻傳輸，被視為下一代數(shù)字音頻核心傳輸技術。

1.1 技術優(yōu)勢

（1）傳輸密度高（24bit,48kHz不壓縮音頻)：100Mbps:64CH+64CH ；1Gbps:512CH+512CH；

（2）極低的傳輸延時 （百微秒數(shù)量級）；

（3）利用已有網(wǎng)絡，不需要架設專用傳輸網(wǎng)（區(qū)別于 CobraNet）；

（4）自動發(fā)現(xiàn)和管理設備，采用了zeroconf（Zero Configuration Networking）協(xié)議，利用自動配置服務器自動檢查接口設備、標識標簽以及區(qū)分IP地址等工作，無需啟動高層級別的DNS或者DHCP服務，同時節(jié)省了復雜的手工網(wǎng)絡配置；

（5）支持雙網(wǎng)絡冗余及自動備份切換；

（6）QoS流量管理(服務質(zhì)量分級管理)；

（7）支持單播和組播，有效減少網(wǎng)絡流量；

（8）支持虛擬聲卡，直接與PC間傳輸多路音頻流，省去聲卡；

（9）網(wǎng)絡的高兼容特性，Dante技術可以允許音頻信號和控制數(shù)據(jù)以及其他不相干的數(shù)據(jù)流共享在同一個網(wǎng)絡中而不受干擾，用戶可以最大限度利用現(xiàn)有網(wǎng)絡而無需為音頻系統(tǒng)建立專網(wǎng)。例如：在Dante網(wǎng)絡中，可以加入現(xiàn)有的普通TCP/IP設備（PC機等）；

（10）Dante技術已經(jīng)全面支持AES67-2013國際標準。

1.2 技術對比

Dante技術與其它技術的比較見表1。

目前，Dante協(xié)議已被100多家主流廠商支持，市場占有率及成熟度較高，并于2014年全面支持AES67-2013國際標準。由于支持相同的標準，各主流廠商的音頻設備以及未來支持Dante技術的產(chǎn)品可以互聯(lián)互通。

2.技術方案設計

本項目按功能可以分為兩個部分：雙矩陣互補協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)（由一臺數(shù)模一體矩陣為核心的切換調(diào)度系統(tǒng)、一套分布式音頻網(wǎng)絡路由系統(tǒng)）、ASM(Agile Sound Manager)控制管理系統(tǒng)組成的廣播安全可靠的全新播控系統(tǒng)。

表1 Dante技術與其它技術比較

網(wǎng)絡化總控及智能化管理系統(tǒng)，其主要理念和特色如下：

（1）總控核心部分保持了傳統(tǒng)總控的優(yōu)點，這是經(jīng)受考驗的、可靠的方法，我們?nèi)匀徊捎闷胶饽M及AES/EBU數(shù)字線路來傳輸節(jié)目信號，直接將網(wǎng)絡智能切換器作為每個頻道主備信號的應急切換路由，而將音頻矩陣作為整個電臺信號的調(diào)度中心。

（2）在傳統(tǒng)總控的基礎上構造網(wǎng)絡音頻路由系統(tǒng)，對總控產(chǎn)品進行了網(wǎng)絡化升級改造，使其具備被網(wǎng)管能力，實現(xiàn)網(wǎng)絡發(fā)送音頻及參數(shù)（電平相位等）、網(wǎng)絡配置、網(wǎng)絡操作和網(wǎng)絡監(jiān)聽；同時開發(fā)了專用的網(wǎng)絡音頻路由器，采用高阻旁路的方式從各節(jié)點采回音頻數(shù)據(jù)并在網(wǎng)絡中實現(xiàn)信號的軟分配和軟切換；對外購設備（如溫濕度傳感器等）則采用協(xié)議轉換的方法進入網(wǎng)絡。

（3）網(wǎng)絡化監(jiān)測系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫管理和CS架構，結合視頻監(jiān)控獲得更加直觀的音頻彩條顯示界面，能以拓撲圖方式管理整個系統(tǒng)和每個設備，包括對各個節(jié)點的網(wǎng)絡監(jiān)聽，同時利用網(wǎng)絡所獲得的音頻參數(shù)，方便地進行各類異常的甄別和報警，通過專家分析系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的智能分析、策略化管理和實時控制，以及基于數(shù)據(jù)庫的日志統(tǒng)計分析等等。

（4）兩套系統(tǒng)實現(xiàn)冗余鏈路。信號的路由不再取決于其物理連接；主備系統(tǒng)互相連接，形成一個通路，通路可以在一定程度上實現(xiàn)冗余，解決了單點故障問題；當主鏈路出現(xiàn)故障時，自動啟用備鏈路代替，并通過專家分析系統(tǒng)指示出鏈路故障點，而非簡單的主備系統(tǒng)切換；鏈路的冗余備份能為系統(tǒng)帶來更好的穩(wěn)定性和可靠性。

（5）總控解決方案中，矩陣部分產(chǎn)品不受網(wǎng)絡化監(jiān)測系統(tǒng)的制約，所有設備均能單獨運行，即使網(wǎng)絡崩潰也不會導致這些設備停止工作，這種分層的安全性確保了播出的安全性。

該項目能充分滿足當前及今后一段時間廣播節(jié)目播出的需要，同時給將來的系統(tǒng)擴充留有余地；技術方案設計符合國家相關標準，符合廣電總局廣播電視安全播出管理規(guī)定62號令，系統(tǒng)功能清晰、簡潔，擴展靈活，易于管理，是廣播安全播控的重要保障。

3. 改造成果

通過該項目的改造，播控系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能：

（1）播控系統(tǒng)利用網(wǎng)絡音頻傳輸(DANTE)技術，真正實現(xiàn)從制作→播出→總控→智能化、網(wǎng)絡化管理→工作站系統(tǒng)的數(shù)字音頻網(wǎng)絡互聯(lián)互通；

（2）滿足多功能、多手段檢測、監(jiān)視和監(jiān)聽的要求，具有智能化系統(tǒng)故障自動診斷功能；

（3）網(wǎng)絡的高兼容特性，可以允許音頻信號和控制數(shù)據(jù)以及其他輔助的伴隨數(shù)據(jù)流共享在同一個網(wǎng)絡中而不受干擾，用戶可以最大限度地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡而無需為音頻系統(tǒng)建立專網(wǎng)；

（4）設備的自愈性，為了避免意外導致的音頻傳輸中斷，系統(tǒng)可以設定多重自我修復機制，例如時鐘丟失、網(wǎng)絡故障等；

（5）網(wǎng)絡音頻通道的傳輸模式可以是高效單播或是多重多播?？梢酝ㄟ^IGMP（Internet Group Message Protocol）進行管理，可根據(jù)接收點的需要過濾或屏蔽廣播音頻通道，這使得多播音頻的路由變得可控；

（6）完善的同步機制 (IEEE1588——精密時鐘同步協(xié)議標準：在100M網(wǎng)絡帶寬，總傳輸音頻通道為3個時，延時必須小于34US)，解決以太網(wǎng)延遲時間長和同步能力差的瓶頸，使得不同傳輸速率和不同采樣率的音頻信號可以在同一個網(wǎng)絡中可靠有序的傳遞信號；

（7）在百兆網(wǎng)能獲得最大64ch進64ch出、千兆網(wǎng)能獲得最大512ch進512ch出的傳送密度，利用組播技術能實現(xiàn)在網(wǎng)絡中信號的軟分配和軟切換，與PC的音頻交換也能跳過傳統(tǒng)聲卡直接由網(wǎng)絡實現(xiàn)；

（8）總控系統(tǒng)采用目前最前沿的廣播技術及最新廣播技術產(chǎn)品，以達到高技術水準，全流程以數(shù)字音頻技術和網(wǎng)絡音頻傳輸技術為基礎技術平臺，兼具自動和手動的故障處理策略，其架構、功能和實用性在國內(nèi)處于前沿水平；所有有源設備均采用冗余雙電源，關鍵鏈路設備采用冗余雙網(wǎng)口，多個設備具有掉電直通和環(huán)通功能，安全等級再提升；

（9）網(wǎng)絡音頻矩陣具有環(huán)通功能，省去了系統(tǒng)中不必要的音頻分配環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)集成度，減少了故障隱患。網(wǎng)絡音頻矩陣具有兩組電子擺渡單元，斷電保證旁路直通；

（10）直播室系統(tǒng)采用具有網(wǎng)絡音頻傳輸(DANTE)接口，16路以上輸出母線的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、模塊化、雙電源、低功耗、在線插卡式調(diào)音臺；滿足電臺自動化、智能化需求；

（11）利用虛擬聲卡技術，讓慢錄、應急播出系統(tǒng)脫離專業(yè)聲卡的束縛，讓信號路由更加便捷，給音頻制作網(wǎng)拓展了平臺；

（12）內(nèi)嵌聲紋識別技術，利用電聲學儀器顯示攜帶節(jié)目內(nèi)容的聲波頻譜，判斷節(jié)目是否統(tǒng)一；

（13）系統(tǒng)配置突出考慮安全可靠，系統(tǒng)設備沒有單一崩潰點，主要設備冗余配置，熱備份；

（14）為了提高安全播出的可靠性，各頻道的網(wǎng)絡分控設備均采用獨立機箱系統(tǒng)，能有效減少頻道間的相關性、相互影響；總控布線時，頻道輸入和輸出通道會分布在矩陣不同的輸入輸出板卡，減小因板卡故障引起的兩路信號之間的影響；

（15）在系統(tǒng)中我們選用了技術水平高，擴展能力強、有大量應用案例的國內(nèi)處知名產(chǎn)品，設備規(guī)格符合專業(yè)廣播技術發(fā)展潮流，適應數(shù)字技術發(fā)展要求，具備較好的性價比；

（16）系統(tǒng)具備便捷維護性和靈活擴展性。系統(tǒng)建成后的日常維護簡單便捷，兼具自動和手動的故障處理策略，滿足將來系統(tǒng)升級維護時達到0秒停播、0風險升級的設計原則；

（17）整個播控系統(tǒng)布線合理、規(guī)范、整齊，標記清晰明了。系統(tǒng)通路指標完全超過部頒甲級標準。

4. 總結與展望

該工程改造了廣播播控系統(tǒng)，包容“典型分配系統(tǒng)”“矩陣調(diào)度系統(tǒng)”“直播室系統(tǒng)”“錄制室系統(tǒng)”及最新的“Dante智能管理系統(tǒng)”，實現(xiàn)全臺播出節(jié)目智能化切、測、管、控，構成全域全流程的網(wǎng)絡化、智能化的全新播控系統(tǒng)。

系統(tǒng)實現(xiàn)冗余鏈路，解決了單點故障問題，當主鏈路出現(xiàn)故障時自動啟用備鏈路，并通過專家分析系統(tǒng)指示出鏈路故障點，而非簡單的主備系統(tǒng)切換；矩陣部分不受網(wǎng)絡化監(jiān)測系統(tǒng)的制約，所有設備均能單獨運行，即使網(wǎng)絡崩潰也不會導致這些設備停止工作；系統(tǒng)的日常維護簡單便捷，兼具自動和手動的故障處理策略，實現(xiàn)0秒停播。能充分滿足當前及今后一段時間廣播節(jié)目播出的需要，同時給將來的系統(tǒng)擴充留有余地。系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，為廣播的安全播出打下了堅實的基礎。