安 明

（作者单位：北京北方安恒利数码技术有限公司）

1 AoIP 系统的基础规划——Livewire+协议

Livewire+网络协议由TELOS 集团的Axia Audio公司开发，是世界上第一套基于通用以太网的广播电台数字音频网络协议。Livewire 网络协议于2003 年在NAB（美国广播电视展）上首发，经过多年的发展推广，Livewire 音频传输网络已成为一个综合性、全功能的广播音频网络。除音频外，Livewire 网络中还传输网络同步信号、控制信号、状态监测信号等。整个Livewire音频传输网络可容纳32 767 路音频和控制信号通路，同时还可进行传输调度，其最大优势是整个广播链路上具有丰富的产品支持，各类调音台、IO 音频接口、音频处理器等核心设备配合丰富的控制监测设备，可满足广播音频系统中的各种复杂应用需求[1]。

在AES67 标准的制定和推广过程中，Livewire 演化为Livewire+，成为最早完全符合AES67 标准的协议之一。对现有的其他AoIP 协议，如原生AES67、SMPTE 2110-30、RAVENNA、DANTE 等，Livewire+都可以做到良好兼容，可进行双向的互联和信号资源交互共享，这为AoIP 系统的建设打下了良好的基础[2]。

在基于Livewire+网络协议的网络系统中，网络节点是非常重要的设备，它既具有基带与IP 之间音频传输和格式转换的功能，也具有网络时间协议（Precision Time Protocol, PTP）同步、通用输入输出端口（General Purpose Input/Output, GPIO）逻辑应用和设备状态信息交换的功能，同时网络节点还具有矩阵功能。

2 AoIP 系统的设计原则

在设计广播AoIP 系统时，须遵循以下几条基本原则：

（1）IP 流程和基带流程相互独立，故障因素互不影响；

（2）IP 通路和基带通路都可满足全系统运行的所有必要功能需求；

（3）AoIP 流程从直播室到发射端全链路打通，力求优化IP 化系统下的工作流程和工作内容。

3 AoIP 系统之直播室规划方案

本文所提规划方案分别考虑过渡阶段和具备全面更新条件的两种情况：

3.1 直播室过渡阶段的方案设计

目前，广播电台的直播室主要采用以基带技术为基础的调音台，为与AoIP 系统实现对接，在无法进行全新系统建设的情况下，可考虑通过在直播室和总控机房内增加网络节点和网络交换机的方式来实现IP 化过渡，同时完成主备网络架构的搭建。

在该方案中，可将网络交换机安装在导播间，在不影响节目直播的前提下完成配置调试。直播室内，由调音台将至少2 路立体声信号通过网络节点送入AoIP 系统，从而使AoIP 系统能够获取延时前节目信号和延时后节目信号。同时，直播室也能通过网络节点从AoIP 系统中获取至少2 路立体声的接口，以实现IP 矩阵返送直播室的信号调度。

如果用户计划提高AoIP 系统的重要性级别，甚至取代基带系统作为播控主通路时，则可以随时增加网络节点，通过连接到现有网络交换机实现主、备通路分布式冗余架构。另外，网络节点也可做其他应用场景使用，如可视化系统中的IP 转换、总控外来信号格式转换、远程IP 传输编解码器等。

3.2 直播室具备全面更新条件时的方案设计

如果直播室具备全面更新条件，可考虑采用基于Livewire+网络协议的AoIP 调音台，同时将热线电话、延时器等核心设备更新为兼容Livewire+协议的模式，全面打通播出系统IP 通道。

3.2.1 调音台

AoIP 调音台采用Livewire+作为网络音频传输协议，完全符合AES67 标准，也完全支持SMPTE 2110-30 协议。同时，还包含具有通用音频接口的全IP 化网络节点和多功能数字音频处理器（Digital Signal Processing, DSP）处理核心，并具有专为直播设计的模块式控制界面。

3.2.2 输入信号

直播室内可配置支持Livewire+网络协议的广播延时器和热线电话系统，可通过网络交换机与调音台互传多路音频信号；话筒、音频工作站、播放机等传统音源可通过基带方式送至调音台，由调音台音频接口转换为IP 信号后与网络交换机进行交互，其中的音频工作站和播放机也可根据各自特点以网络方式直接连接到交换机。另外，还需考虑总控以常规AES（Audio Engineering Society，音频工程师协会的简写）数字基带和AoIP 音频网络两种方式同时返送多路信号给直播室。

3.2.3 输出信号

调音台通过网络节点以IP 方式和AES 数字基带方式将PGM（PROGRAM，节目）信号送至总控，信号包括延时后节目信号、延时前节目信号、跨矩阵直通信号等；通过网络节点模拟输出送给直播室和耳机分配放大器及导播间。直播室通过AoIP 音频网络可同时将多路PGM 信号传至总控，同时也保留通过数字多芯缆传输的AES 数字基带信号[3]。

如上所述，直播室全面更新后具备了“基带+IP”双链路架构，以并行方式将主备链路信号送给总控，确保直播系统的安全。

4 AoIP 系统之总控规划方案

总控所采用的协议和信号格式需要与直播室内保持一致，总控规划方案中需对AES 数字基带信号和Livewire+AoIP 信号流程进行完善，使直播室同时将直播节目信号送至基带矩阵和IP 网络矩阵，再加上直通信号路径，将3 个不同路由的PGM 信号送至智能切换器，以达到最佳PGM 节目源尽可能进入主播出通路的目的。总控的规划方案也分别考虑过渡阶段和具备全面更新条件的两种情况：

4.1 总控处于过渡阶段的方案设计

该方案中，需尽量保持总控系统原有配置通路不变，可通过增加主、备核心交换机搭建AoIP 网络。因AoIP 通路上总控内的IP 设备数量较多，对于极重要的信号，如中国中央电视台（China Central Television, CCTV）、中央人民广播电台（China National Radio, CNR）转播信号可保持原有链接；对于一般通用信号，如开路、转播、六响等外来信号及总控接收的备转信号等，可配备网络交换机，利用总控内系统现有备路音频或无源分配的方式送入AoIP 系统。考虑到媒体融合中广播电台信号与电视信号的交换，串行数字接口（Serial Digital Interface,SDI）格式的应用场景最好也能提前布局。在方案设计中，工作人员可以按总控各功能模块单独计算IP转换需求，以便各功能模块在物理设备和逻辑划分上可以对应清楚。

在总控系统内，除增加交换机网络架构和基带/IP信号转换外，为满足AoIP 网络的多格式兼容和扩展性要求，也需考虑规划配置PTP 同步发生器。对于单一Livewire+协议的AoIP 网络并不需要单独设置同步发生器，Livewire+网络协议会自动检测并优选最佳PTP同步作为整个网络的同步参考。但考虑到ST2110、RAVENNA 等与出现在AoIP 系统内的其他IP 信号格式的稳定兼容，外置独立的PTP 同步发生器就是系统的必要条件。

此外，各广播电台在规划总控传输模块时，需要考虑现存的几种应用方向：

（1）传统FM/AM（调频/调幅）发射台PGM 信号发送；

（2）外部远程直播室节目制作互通；

（3）楼内不同系统间音频素材互通，如录制信号交互，现在多有微波等发射手段；

（4）新媒体应用，信号处理及推流。

将AoIP 的PGM 信号送往远端发射台时（见图1），考虑在上述发射端规划配置主、备交换机，以及不同数量网络节点音频接口，利用现有光纤通路将远端IP接口整合在总控的AoIP 系统中，进而进行信号调度、监控。通过现有切换设备的空余AES 数字输入接口，将IP 流的PGM 信号最终融合进入现有播控通路。同时，利用同一路径中反向IP 流由远端发射台回传总控AoIP网络，将发射台现有播控PGM 的实时信号回传总控供监测系统进行报警监测使用[4]。

图1 主控AoIP 网络与远端发射端信号连接示意图

综上所述，总控处于过渡阶段时，规划设计应不影响或修改现有的软硬件，应在基带系统之外搭建起并行的AoIP 系统传输途径。

4.2 总控具备全面更新条件时的方案设计

在该方案中，为确保系统的安全性和技术的先进性，采用“AoIP+基带”并行播出通路设计是较为稳妥的思路，以同时具备IP 和基带两种架构的音频矩阵作为基带矩阵核心，采用基于LiveWire+网络协议的IP 网络矩阵与其并行。基带音频系统是全台数字音频、模拟音频及部分AoIP 音频信号交换中枢，承担节目交换、传输、自我监控等任务；IP 网络音频系统是全台AoIP 音频信号的交换中心，网络内所有AoIP 音频都符合SMPTE2110 标准，也可以承担信号调度、传输、监控等功能，同时也兼顾智能监测系统，可以对全台信号和设备状态进行全面监管。二者合并，组成由基带音频矩阵系统、AoIP 网络矩阵、智能化监听监测系统整合而成的完整总控系统。

在该规划设计中，直播室分别通过AoIP 系统和基带并行链路与总控之间进行信号传输，分别将PGM 信号同时送给基带矩阵和网络矩阵，同时，基带矩阵和网络矩阵也把总控回传信号返送给各直播室。

基带矩阵同时具有基带和IP 两种架构，对基带音频信号进行路由、调度，AoIP 网络矩阵以IP 方式同时可以调度信号路由，并管理、监控、控制网络内的所有基于AES67 标准的网络设备；借助智能化监控软件可对总控系统中所有环节的各类型信号进行监测与报警[5]。

总控本地的信号源包括工作站、补乐机、外场转播、卫星接收机、调谐头收音等基带信号，可通过网络节点转换成AoIP 信号，这样基带矩阵与网络矩阵都可以获取总控内的基带信号。电视总控信号以ST2110 IP 流方式送入广播总控交换机，广播系统中LiveWire+网络协议的IP 设备可无损地取出其中的音频流部分。

所有直播室的播出音频PGM 信号，以AES 数字基带和LiveWire+IP 流方式送往总控，分别进入基带矩阵和网络矩阵进行调度；一播多工作站的备播信号、户外现场PGM 信号、外来转播信号等也同时通过这两种方式将信号分别送往基带矩阵和IP 网络矩阵。部分不具备IP 接口的信号源设备，如卫星接收机等，可以先通过基带转AoIP 音频单元，在产生IP 信号流的同时，通过转换单元直通将基带信号送往主备基带矩阵。直播室的PGM 延时后信号、1 播8 备播信号及矩阵的调度信号，并行送往后端智能多选一切换器，在智能监测和人工判断后，优选当前最佳播出节目源，送出至后级应用接口。

在整体系统中，直播室调音台和主要周边设备、基带转AoIP 音频单元和智能多选一切换器等，都具备Livewire+网络协议的网络接口；基带矩阵虽然以基带应用为主，但同时也具备原生AES67 接口，可以将自身的输入信号转换为IP 流的方式送至其他功能模块。因此，除IP 网络矩阵可取得所有音频信号流外，智能监测系统也可以获得所有系统内各音频流程阶段的音频信号，以此为基础完成信号监测、比对、故障判断和应急预案优选等功能。

5 广播AoIP 系统的优势

5.1 过渡阶段与现有基带矩阵的互通能力

方案中AoIP 网络与现有基带设备具有良好的信号互通能力，在总控IP 化的过渡阶段中，现有总控基带矩阵可通过配置Livewire+板卡或外置Livewire+网络节点融入AoIP 系统中，为多平台信号交互、多种系统信号互通，以及网络播控、新媒体等发展方向预留充分的扩展能力。

5.2 为今后全IP 化播控建立打下基础

在上述系统规划的基础上，AoIP 网络具备了完善的交换机网络平台；各直播室通过基带/IP 格式转换后的信号交互实现了所有播控流程中应有的基本功能。因此，在系统实际运行稳定后，若进行IP 化直播室改造，只需要利用现有交换机网络、延续现有IP 接口设备的配置方式即可。这样可以将后期系统扩展和改造的配置设置难度大大降低，有效缩减工程及运维所需时间精力，对以AoIP 系统的播控流程为主要播控通路的系统具有特别重大的意义。

5.3 具备与电视ST2110 网络互通能力

随着广播总控与电视总控的融合逐渐呈现趋势化，广播与电视在IP 化系统中相互拉流获取对方节目资源能够更好地满足用户需求。规划方案中，可考虑配置具有SDI 接口的网络节点来实现电视信号基带与IP 的交换，同时配置高稳度PTP 同步发生器，通过建设兼容ST2110 的Livewire+ AoIP 网络实现广播与电视AoIP信号的无缝交互。

6 结语

在各广播电视的广播播控与融媒体系统IP 化建设中，直播及总控流程内现有的主要设备都可以实现与AoIP 系统进行信号交换，并纳入AoIP 监测系统中；同时AoIP 系统平台提供了远超现有基带系统的信号调度管理能力以及设备和系统的监管控能力。在此基础上，也为系统扩展、新应用场景的开发预留了充分技术储备和扩展接口能力。