基于网络的电台播出控制一体化系统(上):系统篇

【摘 要】电台播出控制是广播电视安全播出的重要环节，随着网络和通信技术日新月异的高速发展，传统播出控制系也融入了很多网络化、智能化特征。本文结合泉州广播电视台电台播出控制系统建设实例，介绍和分析了基于网络的电台播出控制一体化系统的技术架构以及系统创新点，为广播电台建设基于网络的播出控制一体化系统提供参考。本文分上中下三篇，上篇主要对系统架构以及已构建系统进行整体介绍，中篇对一些系统模块功能进行介绍，下篇对系统都有特点以及创新点进行针对性论述。

【关键词】网络 电台 播出控制

前言：

广电总局的相关规划中提出：当前和今后一段时间，要大力推进广播影视数字化转换，提升核心竞争力，其首要任务就是要将现有庞大的模拟广播影视系统转换为数字化的广播影视系统，推动广播影视节目采编、制作、播出、传输、发射、接收以及电影发行放映各环节的数字化升级改造，推动数字化发展上一个大台阶，提升广播影视的核心竞争力，实现广播影视系统的升级换代。随着数字信号处理与硬件网络技术的不断发展，广播电台和电视台的制作、播控正在向数字化、网络化、自动化方向转换。在这个过程中，如何平衡网络的便捷性和播出的安全性成了一个主要的课题。

1.项目概述

“基于网络的电台播出控制一体化系统”是根据国家广电总局对广播电视数字化、网络化发展的规划，在我们已有的嵌入式技术、数字视音频处理技术和产品积累的基础上，结合电台播出的实际需求而提出的。系统主要通过嵌入式网络化音频智能切换器和嵌入式网络化内部通话系统等多项网络化产品替代传统的非网络化音频周边设备，利用网络构建分布式系统架构实现信号调度、信号监测、信号控制、信号收录等功能，同时由于采用嵌入式硬件设计的各类周边具有良好的稳定性，并且各类嵌入式网络化音频周边设备可以通过网络进行“非线性的音频调度”，因此在接入播出系统的各个环节后，对于播出的整体安全性起到了良好的促进作用。

2.初期技术方案构建

系统初期构建主要完成以一系列嵌入式音频周边设备，通过网络进行分布式架构，结合泉州电台的播出要求组建了一个标准化、通用化的电台播出控制系统。该平台要求能实现播出音频检测、故障报警、自动应急、网络化监听、网络化收录和网络化对讲等一系列功能。在此系统的基础上，能够实现一系列各级别广播电台的播出系统的构建。

目前我国电台电视台的广播电视播出监管系统绝大部分采用通用工控机、通用Windows操作系统、通用I/O板卡、专业测量板卡组成，或者通过接收机堆叠方式，即在各监测节点将信号引出接收机，通过接收机报警或输出图像的监看来获得报警。并且接收机报警需通过SNMP协议由其它主机主动向设备获取报警信息，延迟势必较大。甚至有些设备只能通过串口访问。与目前的流行的嵌入式技术相比，采用类似监测设备构建的监测系统已经显示出系统冗余、功耗太大、板卡繁多、安装复杂、维护困难、故障率高、可靠性差等诸多问题和不足。

随着电子信息技术的不断发展，嵌入式技术得到了迅猛发展。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

在传统播出监管系统中，操作系统不能裁减，没有根据系统的要求来优化配置，冗余部分不但造成系统软件体积庞大，而且会给系统稳定运行带来隐患；工控机功耗太大，不满足节约能源、低功耗、稳定性的要求；板卡众多占用了大量的系统资源和计算机接口，计算机需要频繁与多个设备通讯，且安装调试困难，设备板卡主要采用PCI、ISA、PC104接口方式，不支持热插拔，如果设备板卡出现故障，就要打开机箱才能更换；系统连线众多，维护困难。

针对传统播出监管系统存在的种种缺陷，我们在方案中采用嵌入式系统来实现对广播电视播出进行监管的方案，该嵌入式系统采用嵌入式处理器作为主处理设备，采用嵌入式LINUX操作系统，用FPGA做码流缓冲与处理器的接口，采用网络作为信号和控制命令的传输方式。设备中的监测处理和网络通信部分采用嵌入式软件实现。网络客户端的软件开发采用标准库屏蔽网络接口细节。

3.系统整体介绍

系统拓扑图（图1）所示，在直播室内，通过在直播室安装的SNA603M音频监测模块，实现对音频工作站输出的信号监测及调音台信号返送功能，利用SNA603M模块的内置温湿度监测芯片，实现对直播室设备机架的温度和湿度监测；直播桌上安装一个网络接口的10.4英寸的触摸式控制屏幕，实现出现报警时对直播人员的文字提示和信息交互使用；同时安装的SNA603D的网络化延时模块，在实时监测传统延时器状态的时候，和传统延时器保持同步工作，为矩阵提供一个备份延时信号，该延时信号也在网络内同步备份。

图1

在总控部分，通过SNA603M实现对所有矩阵输出的音频信号的实时监管，利用该模块的自带串行接口实现对矩阵等相关设备的设备监管和控制。在SNA603M模块后是SNA603S网络化音频切换和混合模块，通过SNA603S模块可实现原Studer矩阵输出信号、直播间调音台主输出信号、备播站信号以及各类网络化音频信号的自动切换和混合功能，实现主播出矩阵监测以及承担主播出矩阵故障时的应急播出备用矩阵功能，SNA603S的主输出信号通过SNA603A网络化音频分配器，不仅可以将SNA603S的输出进行六分配，同时当SNA603S故障而没有输出的时候直接将网络内的信号进行分配输出，使整个系统没有任何的单节点故障。

为了帮助准确判断卫星转播信号的问题，在系统中配备了StreamNet共享协议平台中的SNS603M专业数字电视QPSK接口的监测模块，直接对卫星信号做实时监管，同时可以实现当卫星接收机故障的时候，通过SNS603M的指定PID转发功能，将音频节目通过网络送出，并通过代播用的SNA603M或其他SNA系列模块转为AES或模拟立体声播出。在极端情况下，甚至可以直接送达发射台的SNA模块播放。以上所有的判断和操作都在监听/应急控制器上1键式或自动解决，不需要人工做判断。

对于各频率FM接收信号状态的监测，通过对应的SNR601M FM/AM开路信号监测模块实现，实时对所有FM节目进行开路监测，不仅可以在大屏幕上看到各频率实时的场强电平和调制度/调幅度信息，同时可以进行监听，通过和与播出信号的比对实现各种综合故障进行智能判断。

信号监管：

我们针对本项目的实际情况，现设计将信号监管分以下三个方面展开：

·卫星下行信号（QPSK）

·直播间、总控、转播和发射台接收的模拟和数字音频信号

·开路信号（FM/AM）

主要监测的信号参数，参考图2。

设备监管：

计划实施针对以下设备的工作状态和工作模式的实时监管：

·调音台

·延时器（Eventide系列，可扩展兼容其他品牌）

·矩阵（Studio，可扩展兼容其他品牌）

·音频外设，包括音分，切换器等

·传输设备，包括光端机等

环境监管：

该系统是架构在智能辅助一体化系统内的针对环境的全新的子系统，通过专门的环境采集器或模块本身自带温湿度监测芯片将环境温度和湿度实时采集后，通过网络接入StreamNet辅助一体化网络，通过现有StreamNet辅助一体化系统的查询、显示和记录平台进行记录、显示和查询。

通过稳压电源自带422状态输出，使用232-422转换器，连接到某一模块，通过模块内置协议，将电源的工作状态等信息，集中送到系统，通过用户事先设置的阀值，可以在本地和系统中形成异常报警。

小结：

该系统突破了传统思路，连接了传统音频周边设备，具备智能切换、内部通话、音频质量监测、故障点判断等功能，并具备网络音频交换功能；同时为原有音频传输通路增加了备份系统，提高了整体的安全性和可靠性，符合广播电视对安全播出的要求，是广播电台网络化发展和传统AES电缆传输结合的新模式，采用模块化设计、分布式架构，对原有音频传输系统不会造成安全风险，进一步提升了广播播出的质量与安全等级。整个项目符合国家标准，具有安全稳定、技术先进、配置灵活等特点，并具有完善的监听监测手段和智能化的故障处理方式，保证了整体播控系统的质量，系统建成后完全实现初期的预设功能。

参考文献：

[1]GY/T152-2000《电视中心制作系统运行维护规程》

[2]GY/T 158-2000《演播室数字音频信号接口》

[3]GB/T 17311-1998： 标准音量表

[4]ISO/IEC 11172-3： 1993， Information Technology - Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbits - Part 3： Video

[5]ISO/IEC 13818-1：1994，Information technology-generic coding of moving pictures and associated audio information： Systems

作者简介：

兰国华（1971.7—），男，畲族，福建泉州人。大学毕业，中级工程师。现工作于泉州广播电视台。

（作者单位：泉州广播电视台；福建 泉州 362000）