商丘人民广播电台播控中心.docx

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商丘人民广播电台播控中心

商丘人民广播电台播控中心

商丘人民广播电台播控中心

系统技术方案要求

商丘人民广播电台

二○○九年十月

第一章总控系统说明

在系统设计上，我们将把系统的先进性和安全可靠性作为整个工程系统设计的生命线，同时突出系统的智能性、功能的实用性、操作的简易性，并且顾及发展的可扩展性，特别是它将随着现代音频工业的发展而能持续发展。

在设备选型上，我们的原则是“择优选型”，它立足于当代广播音频技术的最新成果，选用既先进又成熟、历经市场考验的优质优价设备。

在工程方面，我们将充分考虑“人体工程学”的要求，合理布置各机房的设备和操控台，以便操作、监听、监看和就地检修，在工程安装方面，选用优质器材和线缆，保证接口的可靠和稳定，努力与有关方面认真配合，做好工程互补工作，保证系统畅通。

同时我们充分利用广播技术的发展，真正的提供一个合理、可靠、易用的系统给用户。

一、EtherAudio™系统+挪威NETWORK主控系统设计方案

一、主控整体设计思想

商丘人民广播电台主控是全台音频网络的交换中心，肩负着全台节目的交换、传输和监控任务,为播出提供安全保障，这就要求主控系统有着安全、便捷的工作模式，操作简单、直观、应急播出手段实用而丰富。

它由数字音频矩阵、音频信号转换、分配等辅助设备、时钟系统、监听、监测系统、应急播出系统、时钟系统、节目传输、闭路监控等系统组成；涉及数字音频技术、模拟音频技术、计算机网络技术等，是一个跨多技术平台、功能完善的现代化主控系统。

随着新技术的启用，电台的从业人员整体的综合素质得到大步提升，节目的质量和安全播出的保障也会进一步提高。

二、主控系统的设计理念

本着简洁、易用的设计等于安全、可靠的系统的设计理念，充分发挥矩阵的先进功能，对系统进行优化设计，以求用最少的投资、最少的设备接入达到系统整体性能最佳化及安全性、稳定性最大化的目标。

主控系统是整个音频网络的中心，调配所有节目的进出，所以设计主控系统要建立大系统的概念，充分考虑各技术平台相互转换时可能存在的问题，为整个系统提供匹配的工作电平。

矩阵又是整个系统的核心，在商丘电台主要用于节目的交换任务，考虑到今后的发展及商丘电台实际要求，我们在主控矩阵等主要设备的选型和使用上都留有扩展空间。

本着先进性、可靠性、完备性、可扩展性及经济实用性的原则设计本主控系统。

数字矩阵具有AES/EBU接口；矩阵控制计算机从网络上与标准时间同步，能够使矩阵精确、准时的按照北京时间切换。

下面分别介绍挪威Network数字音频矩阵的特点和我们商丘人民广播台设计的主控技术方案。

（一）挪威NETWORK主控系统设计

一、Network数字音频矩阵系统介绍

（一）、Network数字音频矩阵介绍

•全世界超过80个国家，70000台

NETWORK中、小型矩阵在使用

•NETWORK产品系列全：

HDTV、SDI、AES/EBU

模拟音频、模拟视频、数字音频、数字视频、光纤传输

•NETWORK模拟数字矩阵规格全：

16X2,8X8,16X16,32X32,64X64，另外：

还生产双电源供电，机架插卡式A/D，D/A，ADA，DDA等配套产品

•产品性能稳定

•操作简便

•容易安装

•具有POWERDOWN功能，矩阵掉电和恢复时保持当前切换状态

•支持计算机和手动控制面板控制

•支持冗余供电方式工作

•性价比高

关于NETWORK矩阵的具体情况请参考所附资料

NETWORK矩阵在中国的用户：

中央人民广播电台64X2模拟监听矩阵齐齐哈尔人民广播电台16X16数字矩阵

北京人民广播电台32X32模拟矩阵赤峰人民广播电台16X16模拟矩阵

吉林省人民广播电台32X32模拟和数字2个矩阵呼伦贝尔人民广播电台16X16模拟矩阵

云南省人民广播电台16X16数字矩阵昆明人民广播电台16X16数字矩阵

湖北省人民广播电台16X16数字矩阵乌鲁木齐人民广播电台32X32数字矩阵

济南人民广播电台16X16数字矩阵东莞人民广播电台8X8模拟矩阵

绍兴人民广播电台2台16X16模拟矩阵广东有线电视台16X16模拟矩阵

绍兴县人民广播电台8X8模拟矩阵东瀛人民广播电台16X16模拟矩阵

盐城人民广播电台16X16数字矩阵郑州经济广播电台16X16数字矩阵

泰州人民广播电台16X16数字矩阵几内亚国家广播电台16X16数字矩阵

挪威Network公司的数字音频矩阵，采用变压器耦合平衡输入输出接口，能够编组工作。

此矩阵可以通过控制工作站控制，也可以通过手动控制单元控制。

运行在控制工作站上的控制软件具有友好的人机界面，可预先在控制软件中设置好切换节目时间运行表，利用矩阵控制工作站标准的时间，按照播出节目单，控制矩阵实行自动切换。

通过手动控制单元也可方便的实现对矩阵控制，尤其是在矩阵控制工作站控制发生故障的情况下，可以继续通过手动控制单元控制矩阵稳定工作。

为了保证矩阵更加稳定工作，我们采用冗余双电源供电。

Network还具有PowerDown功能，既供电系统发生故障，断电的矩阵触点可以保持在当前的切换状态，供电恢复时，节目可以自动正常播出，从而保障节目的安全播出。

（二）、商丘人民广播电台主控系统设计方案设计要求

1、系统描述：

1）矩阵输入：

4（播出）套节目直播机房分别为主控输出1路数字节目主线和1路模拟主线，将其中1路数字主线跨矩阵直接接入四选一，模拟主线在接入数字矩阵前经过模拟音分，供主控机房监视电平、监听、慢速记录。

数字主线不经过矩阵直接接入数字四选一，这样做的目地有2个，一是防止数字矩阵和四选一出现故障，保障模拟节目传输正常，二是通过检测该信号的有和无，来制定主控的应急播出策略：

采用一播四工作站播出或者采用应急音源播出或者采用四选一自带的应急音源播出。

另外矩阵还接入了8路立体声收转信号，供全台调度交换使用。

另外，矩阵还接入了六响口报、一播四工作站数字输入。

2）、矩阵输出：

4路矩阵播出节目输出经过塞孔盘后去四选一，还有8路矩阵输出为4套节目直播机房各返送2路数字节目信号，供转播使用。

另外还有4路矩阵输出进四选一。

3）主控输出：

四选一同时具有数字输出和模拟输出，这些输出分别接入双电源供电、机架插卡式模拟音分插卡和数字音分插卡（增强安全性、提高维护速度），这样提供了充足的模拟和数字节目输出口子供主控节目传输使用。

同时主控的数字主出还被送到节目监听、监看、慢录等地方，方便值机人员掌握。

另外，还要求设计收音头无线接收信号的监听、监看和慢录，这样可以方便值机人员判断故障和台里进行播出广告的查询。

4）、主控音频信号切换调度主要靠矩阵控制计算机和手动控制面板来实现。

手动控制单元的主要特点是操作简便，同时还担负当矩阵控制计算机出现故障时，对矩阵实施控制。

2、应急播出系统

应急播出系统是指播出机房或主控播出线路发生故障时，主控所提供的应急手段。

这是主控系统设计的关键点和主要点，也是从总体上把握、保障整个电台安全播出的最关键环节！

！

根据我台的实际情况，我们要求设计多种应急方案：

A、直播机房机障：

矩阵可以自动检测，并按照台里播出的需要自动或手动切换到一播四工作站，一旦直播节目恢复，可以自动或手动切回，恢复正常工作；也可以用四选一启动应急音源；最后还可以用四选一自带的音源播出。

B、矩阵故障：

我们设计了节目主线跨矩阵播出的播出方式，直接将问题解决掉。

C、四选一故障：

四选一可以断电直通，数字信号播出没有问题。

如果四选一彻底坏掉，可以立即启动模拟和数字输入、输出塞孔盘，保证模拟和数字节目的传输。

D、处于最后环节的模拟数字音分故障：

首先，最后环节所选的模拟和数字音分是双电源供电机架插卡式设备，这可以最大限度保障系统的安全性，机架上所有插卡都可以带电热插拔，排除故障简单、快速和容易。

其次，根据我们多年的经验，我们使用的模拟数字音分出现故障的几率几乎为零。

3、音频信号监听、监看和监录系统

在主控要求设计3个全方位节目监听、监看和监录点，这3个点是直播机房来信号、主控输出信号、无线开路信号，掌握了这3个点的情况，就可以掌握全局的情况。

节目监看配备多路音频电平彩条显示设备；节目监听配备16X2数字监听矩阵，该矩阵配备了16个按键，可以做到节目的一键监听，非常方便。

4、Network矩阵控制软件

一个系统是否成功，除了系统硬件要安全可靠外，系统软件也非常关键，它直接关系到系统是否好用，系统功能是否实现，系统是否满足客户的需要。

Network矩阵控制软件设计要求充分适合商丘电台需要，该软件要求经过国内多久电台的使用。

要求它由系统切换、系统设置、系统报警、系统事件记录等模块组成，系统设置是系统最深层次的东西，系统的定义，功能的设置、线路的物理逻辑定义等都在这里确定。

系统用户优先权及及进入权限的设置一般由系统管理员进行更改和设置。

要求该软件具备类似下面软件的主界面，系统切换界面，不同的颜色代表不同的切换事件含义（将来、即将、现在和过去）

1）、设置

程序在使用之前进行适当的设置。

●设置矩阵输入端口

矩阵输入端口的设置包括：

端口名称，如果使用信号检测模块，并且需要对该端口进行检测，还需要选

择检测卡、检测时左右声道的检测通道，选择允许检测并且可以设置该端口的备份端口。

在3.04以上

的版本中增加了自动定时检测功能，要想设置一路输入的检测时间，必须选择定时检测，然后点设定检

测时段，设定检测时间段。

设定界面如下图。

设置的方法是在菜单中设置棗〉矩阵输入输出端口，选择矩阵输入端口，在左侧的列表框中选择某

个输入端口，在右侧的设置框中进行设置。

●

设置矩阵输出

矩阵输出端口的设置主要是输出端口的名称。

设置的方法是在菜单中设置棗〉矩阵输入输出端口，

选择矩阵输出端口，在左侧的列表框中选择某个输出端口，在右侧的设置框中进行设置。

●设置其他参数

其他参数中有一些是很重要的参数。

包括：

矩阵通讯端口，设置检测卡的数量和每个检测卡的基地址，检测无信号时延时切换时间，信号门

限,故障解除后是否自动恢复，信号正常后延时切换时间。

矩阵通讯端口：

可以选择Com1或Com2，要根据实际与矩阵的连接情况而定，如果更改了矩阵通讯端口，

需要重新启动程序才能够生效。

设置检测卡的数量和每个检测卡的基地址：

先选择检测卡的数量，然后点击I/O地址按钮设置每个检

测卡的地址。

注意基地址的选择要与检测卡硬件的设置一致。

检测无信号时延时切换时间：

指当检测到没有信号多少秒钟以后把出现故障的输入端用其备份输入端

进行备份。

信号门限：

指低于此值的信号被认为是出现故障。

故障解除后是否自动恢复：

选中后，当出现故障的输入端信号恢复后，自动把切换到它的备份输入端的

输出端，切换回来。

信号正常后延时切换时间：

是指信号恢复多少秒钟后进行恢复切换。

●设置快速按钮

设置快速按钮可以一次对多个连接点进行切换。

最多可以设置十个快速按钮。

设置界面如下图

这样可以实现多条线路同时切换的群切换。

●设置切换时刻表

设置界面如下图.设置方法是在正常情况下选择一星期中的某一天，在切换时刻中点鼠标右键，在弹

出菜单中可以选择增加切换时刻或删除切换时刻。

在切换时刻中选择一个时刻，可以对这个时刻的切换

进行设置。

如果要增加一个特殊日期，可以在最左边的框中选择特殊情况，点鼠标右键，在弹出菜单中

选择增加或删除。

选择一个特殊日期，特殊日期的设定和周日到周六的设定相同。

2）、使用

●查看矩阵连接状态

在菜单中选择查看棗〉连接状态可以查看每个输出端口当前所连接的输入端口。

或可以在工具按钮

中点连接状态。

在菜单中选择查看棗〉连接状态图可以通过图形的方式查看矩阵连接情况。

或可以在工

具按钮中点连接图示。

●对单个连接点进行切换

在软件的主界面中的左上角的输出端下拉框中选择一个输出端，在输入端下拉框中选择一个输入

端。

点执行按钮，即可对某个点进行切换。

●对多个连接点进行切换

对多个连接点进行切换可以通过设定好的快速按钮进行。

●进行定时切换

启动定时切换，在菜单中选择操作棗〉启动自动切换就可以按照设定好的时刻表进行自动切换。

或

可以在工具按钮中点定时切换。

停止定时切换，在菜单中选择操作棗〉停止自动切换。

或可以在工具按

钮中点定时停止。

在菜单中选择查看棗〉时刻表或在工具按钮中点切换时刻，可以查看切换时刻表。

●对输入端口进行信号检测

在菜单中选择查看棗〉输入信号状态或在工具按钮中点信号状态可以查看每个输入端信号的状态。

状态包括未检测、信号正常、出现故障。

在要检测的输入端口上点鼠标右键，在弹出菜单中可以选择读这

个输入端口进行检测或停止检测。

如果一个输入端口选择了定时检测，在弹出菜单中会出现启动自动定

时检测，和停止自动定时检测，启动自动定时检测就可以按照设定好的时间自动检测。

●察看日志

菜单棗〉操作棗〉察看日志。

（二）、基于CobraNet®技术的EtherAudio™网络化电台播控系统

电台播控系统的整体设计要考虑对广播节目制作、播出、传输、交换等各环节的需要，要考虑对广播制作系统的信号流程和技术操作系统的一体工艺的整体实现，要考虑在广播播控系统由模拟向数字转换过程中的技术创新，要考虑新的数字化、网络化技术在应用中的开发和维护的方便、合理等。

在当代的电台播控系统设计中，数字化是最基本的设计要求，而现在网络化则是最新的技术趋势。

网络化播控系统在最近一些年异军突起，成为现在建设电台主控系统的先进的主流技术。

目前国内先进的电台几乎都在采用网络化方案建设自己的主控系统，如中央人民广播电台、中国国际广播电台、北京人民广播电台、广东人民广播电台、河南人民广播电台等。

而国际上很多电台都在采用网络化的音频路由系统取代传统的电子切换矩阵。

他网络化主控方案有着很多传统的音频矩阵方案所不可能有的技术优势，不仅大大降低了传统音频布线的复杂程度，而且也大大提高了系统的性能与灵活性，很多传统音频矩阵系统难以实现的信号备份、报警、监测等功能都可以在网络化主控系统中较容易地实现。

而且网络化主控系统由于其技术特点，使信号的备份变得相对容易，使整个系统的安全性和可靠性比传统的音频矩阵方案更是大大提高了。

网络化主控甚至可以实现以前一些其他系统才能实现的功能，比如电台传输系统中使用的光端机，在一个采用光纤传输的网络化主控系统中，光端机是不需要的，音频信号可以直接通过网络直接送到发射台，而且因为是在网络中，提供的功能要远远超过传统的光端机。

网络化系统也降低了系统的复杂程度，很多传统方案中大量使用的音分和A/D、D/A在网络化方案中数量可以大大减少，节约了系统投资。

网络化系统的扩展非常容易，比如从一个64x64规模的矩阵扩展成为128x128规模是非常容易的，而且可以在线扩容，中间不会有任何设备被浪费，只需要把新的设备连接上网络即可；而传统的音频矩阵系统要进行升级扩容在相对比较复杂。

我们在这里采用基于以太网技术实现高质量数字音频实时多路传输的技术CobraNet作为我们设计主控系统的基础技术。

和其他网络技术相比，以太网技术是目前占据绝对主流地位的局域网技术，其市场占有超过90%,，技术非常成熟，相关的产品的质量水准非常高，都是非常大的厂商出品的质量有保证的产品。

而且以太网技术的普及程度较高，能掌握相关的管理、维护工作的技术人员较多，便于电台今后在建设好系统后的维护。

和其他一些网络技术相比，以太网技术一直具有非常广阔的前景和非常快的发展速度，比如现在百兆以太网已经是标准配置，千兆以太网也得到广泛的应用，而万兆网已经开始应用，而其他一些网络技术则发展缓慢，有些甚至已经停止发展。

正是由于以太网本身的一些优势，基于以太网技术的CobraNet作为利用以太网络实时传输高质量数字音频信号的技术成为目前具有很大技术优势的一种技术，非常适合电台主控系统采用来建设网络化的音频主控系统。

网络化电台播控技术原理介绍

如上所述，网络化电台播控系统将采用CobraNet技术，这里我们简单地介绍CobraNet技术。

CobraNet技术是美国PeakAudio公司发明的一种利用以太网（IEEE802.3）进行低延迟高质量（24Bit/48KHz，可扩展96KHz）非压缩的多路数字音频传输的技术。

利用这个技术可以在一根普通5类双绞线上同时传输32路高质量音频，大大降低了传统音频系统布线的复杂程度。

图1，CobraNet网络传输数据构成示意图

如上图所示，CobraNet技术是包含硬件、软件和固件的一正套技术方案，是一种利用交换式以太网传输异步音频数据、时钟数据和控制以及监测数据的技术。

CobraNet为了在网络上进行实时的音频数据传输而具备将异步数据转换为同步数据或将同步数据转换为异步数据的能力。

CobraNet在同一网络上传输符合简单网络管理协议（SNMP，SimpleNetworkManagementProtocol）的控制和监测数据。

在上图中，标准的以太网数据传输流量被标示为‘未管理流量’，所以在一个CobraNet网络中，仍然具备传输普通的以太网数据的能力，比如可以和电台的播出网络部分共存。

和其他网络技术相比，以太网技术是目前占据绝对主流地位的局域网技术，其市场占有超过90%,，技术非常成熟，相关的产品的质量水准非常高，都是非常大的厂商出品的质量有保证的产品。

而且以太网技术的普及程度较高，能掌握相关的管理、维护工作的技术人员较多，便于电台今后在建设好系统后的维护。

和其他一些网络技术相比，以太网技术一直具有非常广阔的前景和非常快的发展速度，比如现在百兆以太网已经是标准配置，千兆以太网也得到广泛的应用，万兆网也已经开始应用，而其他一些网络技术则发展缓慢，有些甚至已经停止发展。

正是由于以太网本身的一些优势，科学家一直致力于研究用以太网来传送音频信号，但是，传统的TCP/IP技术由于其网络延时的不确定性是无法满足高质量专业音频传送这一实时任务需求的，直到CobraNet技术的发明，作为利用以太网络实时传输高质量数字音频信号的技术成为目前具有很大技术优势的一种技术，非常适合电台主控系统采用来建设网络化的音频主控系统。

CobraNet技术的特点：

■利用以太网进行实时数字音频传输

■对网络传输音频路数的能力没有总体的限制

■支持交换式和中继后的快速以太网

■完全符合以太网IEEE802.3标准

■完全支持光纤和千兆网

■以太网可以同时用于传输音频和其他数据

■通过以太网传输高质量的音频采样时钟

■透明的16、20、24Bit不同采样精度的音频数据传输

■专业用48KHz采样频率

■低延时（5-1/3毫秒）

■灵活的多点到多点网络音频路由能力

■和传统的音频传输系统相比节约大量成本，和其他网络技术相比，性价比很高

EtherAudio是英夫美迪公司基于CobraNet技术，开发的用以满足广播电台应用需求的的音频交换系统，它是分布式的音频矩阵系统，这种网络化的优点主要是：

●完备的冗余安全技术，因为信号在网络上传输，而以太网本身提供完备的冗余安全技术。

●控制设备因为是通过网络进行控制，所以很容易把控制信息，如切换时间表传递到其他的控制器上，这样当一个控制器出现故障时，其他的控制器可以透明地接管控制。

●传统的音频矩阵需要把矩阵的输入输出端口和音频信号连接，而网络式的音频矩阵系统可以在很远的地方连接。

●传统的音频矩阵扩充比较麻烦，一个矩阵的输入端要送到另外一个矩阵的输出端是很困难的，而网络化的矩阵则可以任意指定。

●以太网采用光纤介质可以传输很远，传统音频矩阵基本只能用在一个全部音频点物理距离都很近的音频系统中，而网络化矩阵则可以用在诸如电台和发射机之间的音频系统中，不仅可以完全替代光端机，光端机只能完成简单的单向传输，而光纤网络音频矩阵则还可以双向交换和监测。

●传统矩阵很难根据实际需要随时进行修改和扩容，而网络化矩阵系统的修改和扩容非常容易，只需要增加网络交换机和音频终端即可。

●可以很容易地连接各种类型的控制器，控制器既可以是网络上的电脑（运行控制软件），也可以是网络上的控制面板，面板上有很多按键来控制矩阵切换。

为了保证EtherAudio和网络连接的高可靠性，EtherAudio本身具备了3个以太网口，其中两个以太网口是互为备份的，而且是0秒切换的，也就是说双网口之间的网络切换，终端音频输出是不没有任何影响的，这是其他任何基于TCP/IP技术的方式如SteamNet等无法做到的！

另外1个网口是连接IP交换机的，可讲音频转为MP3等格式。

下图是一个CobraNet数字音频路由和交换的典型的例子系统。

一个典型的CobraNet音频路由和矩阵系统的示意图

在上面这个图上，EtherAudio产品是把音频和网络的接口，也就是说该产品可以把音频信号送到以太网上，而将以太网中的网络数据抽取需要的部分变成音频信号，该产品支持模拟音频和AES/EBU数字音频。

我们商丘人民广播电台配置了6台EtherAudio设备，1台4路AES输入输出设备即EA-DI8DO8，2台4路立体声输入输出设备即EA-AI8AO8，2台4路立体声输入设备即EA-AI8和1台2路立体声输出设备即EA-AO2，这样的系统容量是输入20个立体声，输出14个立体声，这样的网络化系统覆盖了商丘电台4套节目播出信号、4路立体声转播信号、8路立体声返送机房信号，4路开路无线接收信号，4路工作站播出信号，配以系统软件，可以对上述所有信号进行切换、分配、多路彩条监测、停播报警、自动应急切换等。

EtherAudio可以用来建设电台的音频交换系统，也就是分布式的音频矩阵系统，和集中式的音频矩阵相比，这种网络化的优点主要是：

●完备的冗余安全技术，因为信号在网络上传输，而以太网本身提供完备的冗余安全技术。

●控制设备因为是通过网络进行控制，所以很容易把控制信息，如切换时间表传递到其他的控制器上，这样当一个控制器出现故障时，其他的控制器可以透明地接管控制。

●传统的音频矩阵需要把矩阵的输入输出端口和音频信号连接，而网络式的音频矩阵系统可以在很远的地方连接

●传统的音频矩阵扩充比较麻烦，一个矩阵的输入端要送到另外一个矩阵的输出端是很困难的，而网络化的矩阵则可以任意指定。

●以太网采用光纤介质可以传输很远，传统音频矩阵基本只能用在一个全部音频点物理距离都很近的音频系统中，而网络化矩阵则可以用在诸如电台和发射机之间的音频系统中，不仅可以完全替代光端机，光端机只能完成简单的单向传输，而光纤网络音频矩阵则还可以双向交换和监测。

●传统矩阵很难根据实际需要随时进行修改和扩容，而网络化矩阵系统的修改和扩容非常容易，只需要增加网络交换机和音频终端即可。

●可以很容易地连接各种类型的控制器，控制器既可以是网络上的电脑（运行控制软件），也可以是网络上的控制面板，面板上有很多按键来控制矩阵切换。

EtherAudio本身具备2个以太网口，这两个以太网口是互为备份的，而且是0秒切换的，保证EtherAudio和网络连接的高可靠性。

网络化播控系统的核心是音频信号传输和交换系统，它承担着电台各套节目的传输、分配、调度、监听、检测、应急播出等任务。

我们在这里规划的全新概念的音频传输和交换系统——网络化总控ControlMaster。

这个系统是以CobraNet音频传输协议为核心，以标准的以太网、PC、交换机为媒介，以符合广播工业标准的网络音频路由器为接口的网络化总控系统。

采用网络化的方式的好处是：

●备份可以实现真正的热备份，备份控制电脑可以实时监测主用控