AoIP技术在广播总控中的应用

新疆广播电视台：刘建

互联网IP技术高速发展，广电技术也在朝向IP化进程发展。值得关注的是AoIP技术成为全新的应用场景和总控系统核心发展方向，使得专业音频领域系统的网络化成为技术升级的前沿。虽然目前多数广播中心完成了数字化改造，但是对于AoIP技术在广播总控系统方面的应用尚且缺乏技术要领和经验。

1.AoIP概念及其发展现状

1.1 AoIP概念

AoIP的英文全称为Audio over IP，是为人以太网IP互联网协议（Internet Protocol）建立的信息流实时传送技术，具有对数字音频信号高保真作用，适用于广播电台专业音频领域。AoIP对音频资料的保真度可以在采样率44.1kHz以上的情况下，线性量化16bit并保证百微秒至毫秒级的延时，即便不适用任何有损或无损压缩处理，也可以保持高品质音频质量，其传输指标符合MADI及AES3标准。

AoIP有别于传统的VoIP技术，即便是VoIP也同样具备了IP音频传输条件，但相对的码率更低，且其技术条件仅限定于话音级的音质水平，所以只能够作为网络电话通信技术来使用。相比之下，AoIP的互联网音频技术更为完善，无论是直播还是点播，均可以创建互联网音频的高压缩比算法，相较于其他音频技术缓冲时间更长、音质损耗更小、不易丢帧，更加适合广播节目这种对于音频质量要求较高的专业领域。

1.2 AoIP发展现状

历经数年技术革新，目前应用于广播领域的AoIP技术方案也在不断升级，主流应用技术主要包括Livewire+、Dante、Ravenna、WheatNet-IP等。从AoIP技术框架来看，不同应用模块在本质上均以IEEE 1588的同步媒体时钟协议为核心，并为对现有的IP协议提出修正。广播领域Dante的应用比例更高，也是AoIP技术应用最多的运营商。作为封闭式传输标准，以太网内传输音频信号可以在更为复杂的路由内传输；开源的接口板卡设定及Dante Controller控制软件也可以让终端设备厂商使用同种类Dante设备完成管理。

LAWO公司发布的Ravenna则是一种开放式的AoIP技术方案，欧洲地区的广播设备制造商更多地倾向于使用多Ravenna协议。而Livewire则是最早的AoIP技术方案，在Ravenna技术方案进一步整合后衍生出Livewire+的技术方案。美国惠斯登公司推行WheatNet-IP虽然也是对于AoIP技术方案的应用，但是属于自用型AoIP协议。早期几大主流AoIP技术方案均采用了核心协议，如RTP/UDP和IEEE 1588等，但是这些技术方案本身具有较大的差异性，对AoIP的技术开发也属于互相独立且互不关联的状态，所以目前AoIP技术方案仍然是相对独立的应用体系。

2.AoIP技术操作标准

2.1 AES67操作标准

目前应用于广播电台系统中的AoIP技术也适用于音频网络协议，均为无压缩数据传输的PCM音频格式，这些音频数据也可以被重新格式化。这是因为在分区存储之前，数字音频可能来自于差异化的协议区间，故而需要解决数字音频波段的兼容性问题。虽然目前还没有绝对统一的数字音频AoIP网络系统行业标准，但是AES音频工程协会在2013年发布的AoIP网络协议试用标准仍然成立，这也是AoIP数字音频得以普及的一个先决条件，对实现技术融通和推广均具有深远影响。总体来看，AES67实用性较强，聚焦于数字音频传输质量，且AES67操作标准实现了对于差异化AoIP技术解决方案的联合，可以将数字音频传输作为重点。

2.2 AES70操作标准

AES67操作标准是对于AoIP部分技术解决方案的定义，其操作标准仅符合音频内容在数据传输层面上的控制条件，配置数字音频的数据级别和管理交换数字音频方面尚有不足之处，这主要是缺乏对于操作标准的行业定义和共识。虽然，AES音频工程师协会在2016年发布了关于AoIP技术解决方案相关的AES70操作标准，但是在面向网络音频应用时，其AoIP的开放式控制架构并不是绝对独立的操作标准。那么就相当于为AoIP技术商提供了一个多种操作环境的可能性，在不使用同类型技术的条件下也可以分发数据包并得到用户分享权限。针对AoIP技术的AES70操作标准协议，能够为广播媒体和网络音频商提供一个可扩展的基础协议架构。但是与控制权限更强的协议相比，AES70只是在灵活性方面更具应用优势，可扩展性和安全性方面略显突出，适应性因技术提供方开源设计而显得格外突出。

2.3 “AES67+AES70”协议兼容性综合发展

对于AES70操作标准的理解，可以认为是AoIP技术解决方案中的MIDI，即便是在不传输任何数字音频信号的情况下，IP网络协议也同样适用于广播内网的音频设备架构，同时可以用来链接各种非音频设备，同时控制多路信号源，从而达到同时监测和控制多组广播播出单元模块的效果。可以预见，未来AoIP技术的解决方案将是“AES67+AES70”的协议兼容性组合，用AES67来控制各类软件系统和设备互联，用AES70来控制各类音频文件并监测联通效果，从而发挥出两项操作标准各自的技术优势。

3.AoIP 技术在广播总控系统中的应用模式

3.1 播出系统应用

播出系统中，需要运用数字调音台来控制音量和播出内容，通常以AoIP接口来输送音源信息，如Studer OnAir3000的数字调音台联通延时器后，在网络智能切换器上对核心交换机的传输内容进行调整，其中有外来无源数字信号被一分为二，并在监测层完成了减速慢录制。另一组信号源在音频处理器的加工下，对无源数字信号二选一，进入数字音频的分频器中，完成调频、新媒体应用以及广播音频信号播放。通常情况下，调频设备与网络智能切换器共享多路AES信号，如果信号频率较低则使用发射机房的激励器来扩大信号，从而保证AoIP系统的运行效率不断提高，并输送广播数字音频信号到每个终端。

由调音台控制系统接入的AoIP网络信号，与AoIP路由器和数字矩阵AoIP接口共同处理了所有音频信号。智能切换器AoIP接口和监测管理平台AoIP声卡完成了对音频信号的深加工，所有声卡AoIP音频网络都可以自主备份，所以AoIP网络中，每个节点音频信号都能够在其他任意节点实现信号传输，局域网内也可以完成高品质的音频素材实时传输，广播节目播出信号分配更为合理，能够避开潜藏的故障节点。播出设备在AoIP系统中属于并联，提高了播出设备的容错率，也压缩了排除设备故障的总体时间。

3.2 监测管理应用

应用AoIP技术的播出总控系统，可以认为是广播电台最为核心系统播出控制系统，而音频监测又是其最为核心的运维功能之一。AoIP冗余网络下，联通了直播调音台、路由器、数字音频矩阵以及智能切换器等设备。

与此同时，监测管理平台运用多组AoIP信号采集服务器完成了终端数字音频信号收纳和存储，在核心服务器上对数字音频信号进行审核，审核后的数字音频信号进入监测管理平台的显示设备，以供管理人员对其内容进行检查。发射机房内的AoIP交换机，主要是从监测管理平台的核心网络上获取数字音频信号，所以并不与AoIP冗余网络对冲，所有经过处理的数字音频信号均可随时发布，所以在AoIP网络系统内的信号源并不会丢失，也可以保证本地采集数字音频信号的完整性。

4.播控系统 AoIP 播出与监测管理网络框架

4.1 基于 AoIP 构建机房同步系统

上一代播控系统中，通常需要配置一套AES11操作协议标准的Word Clock数字同步设备，才能在各组广播设备出现故障时第一时间发出预警。如果并未配置数字同步设备，那么将导致广播总控系统长期处于中断风险，这也几乎是所有广播总控数字系统难以规避的通病。但是在使用了AoIP技术解决方案之后，相当于构建了一个独立的音频网络环境，在播控系统使用相关设备完成播出任务时，并不需要额外增加监控设备。这是因为AoIP所构建广播音频网络体系自带同步系统，出现任何网络分发时钟的同步信号均可被数据库记录，而且音频信号始终保持了稳定的输出状态，便于控制系统记录运行数据的使用情况。在同步信号以IEEE 1588协议为核心单元，且不依赖于音频数据包的辅助运行时，音频信号绝对不会在传输过程中出现衰减和干扰。所以，播控系统运用AoIP技术方案，可以最大程度上确保网络时钟精确度达到广播级水平，可以直接避免因同步时钟数据丢失而造成的失控问题。

4.2 AoIP技术带给广播总控系统的优势

一方面，早期播控系统中设备之间必须用物理线路进行链接，这样对广播总控室的空间要求很高，而且会占用大量人力和物力，无形中也增加了后续的使用成本和维护成本。但是在运用了AoIP技术之后，在局域网络内便可传输大量高品质音频信号，相当于简化了布线结构，也必然能够节约线材成本。尤其广播总控系统的空间布局变得格外简明，也为日后进行维护节省了大量时间。

另一方面，AoIP网络建构下的监测体系，并不需要额外增加同步设备，也能够对广播音频完成采集、制作、发布、控制、管理等一系列操作。至少可以在终端设备使用方面节约成本，而且还能够在很大程度上提高广播音频管理效率。即便是临时出现了控制故障，也可以通过简单的设备排除快速找出故障点，从而提高广播总控系统的使用安全性。

5.结语

综上所述，目前在广播体系中应用最为普遍的AoIP技术操作标准主要是AES67和AES70，未来有必要深入探究“AES67+AES70”协议兼容性综合发展。在AoIP技术解决方案应用于广播总控系统中的发展阶段时，重点侧重于播出系统和监测管理方面的实践应用。总体而言播控系统AoIP播出与监测管理网络框架，可以认为是基于AoIP构建的机房同步系统，同时带给广播总控系统更多便捷的应用优势，值得广泛应用和技术普及，进而加速广播事业的完全实现IP化进程。