陈金顺
广东省增城市广播电视台
【摘要】增城电台对直播系统进行了数字化改造，构建了广播节目数字化、网络化、智能化平台，实现了节目录制、播出、交换等从模拟向数字化的转变，标志着增城电台向数字化、网络化发展新阶段。
【关键词】数字化 网络化 改造方案
我台于2009年搬进新大楼，对直播系统进行了全面数字化改造，通过对这次数字化升级改造，提高节目的播出质量，满足数字化条件下的制播要求，推进增城人民广播电台制播系统的全面数字化、网络化进程。
一．关键设备选用以及直播系统流程图
1．数字调音台
数字调音台是整个数字直播室技术系统的核心部分，它要完成各种信号的配接、输入信号的放大，使信号经过各种处理后仍能保持一定电平；要对信号进行电平调节，对动态范围进行调整、信号的混合、分配、输出以及对信号进行预听、检测、返送等。
RMX--16网络化数字播出调音台是HARRIS公司最新一代网络化数字播出调音台，也是目前HARRIS公司最顶级的一款播出调音台。该调音台具有配置灵活、设计紧凑、操作灵活、易于使用等优点，信号可以任意路由，是广播电台播出调音台的最佳选择。
2.数字延时器
为了保证安全播出，直播室主输出我台选用了Evenlide公司BD600立体声数字延时器，设定删除时间为10秒。BD600延时器的操作非常简单，只要根据实际直播节目的需要对某些对应功能键进行操作即可。我台在实际应用中，节目一般都处于延时状态，在突发事件发生时，主持人只要及时按下DUMP键即可保证播出安全，其他各功能键根据节目需要的情形下才予以运用。
3.音频智能切换器
英夫美迪专门开发了IBS200音频智能切换器（四选一），提供了高度可靠一体化解决方案。它可同时连接3路外部输入信号，内置一个Flash介质播放器，作为全部输入信号都没有的情况下紧急备份补乐信号。它可同时输出AES/EBU信号和平衡模拟信号，内置A/D和D/A转换，无论是数字信号还是模拟信号输入，都有数字信号或模拟信号输出，并具有监听、监测功能。
4.音频工作站系统
音频工作站系统由存储系统、服务器、网络系统三个部分组成。它的拓扑图如图1所示。
图1音频工作站系统结构
（1）双服务器
服务器是音频局域网的核心。服务器上安装着操作系统和应用软件，操作系统、应用软件及服务器硬件一旦发生故障，整个网络便于瘫痪。因此服务器的安全和容错性对整个网络来说是至关重要。目前，我台采用的是适合单网络服务的双机容错系统和在线守候（Hotslandby）方式。运用服务器群集技术，将一主一备2台服务器和1个磁盘阵列柜通过SCSI总线连接在一起，2台服务器之间通过百兆以太网网卡连接，并经SCSI总线和一个网络监视器监测主服务器运行情况。当检测到主机故障信息时，始终处于等待状态的备份服务器立即接替主服务器管理磁盘阵列，维持网络通信及数据操作等工作，保证整个节目播出的连续性。采用的群集软件是美国LEGATO公司的Octopus，它是WindowsNT平台下的双机容错热备软件，将Octopusserver同时安装在主备服务器上，原理如图2所示。
图2系统原理图
Octopus是文件级镜像软件。它将主服务器上变化的数据通过LAN实时镜像到备服务器上指定的文件或目录中，并可根据网络宽带调整镜像速率，镜像多个站点。由于备服务器仅镜像主服务器数据的改变量，所以只占用很少的网络和系统资源，这样当主服务器发生数据丢失或硬盘损坏时，在备服务器上将产生1份镜像文件，它是主服务器的数据备份，当备服务器上监测器监测到主服务器故障信息时，就自动接管主服务器工作，实现系统数据容错功能和实时数据保护功能，保证系统的正常运作。
（2）磁盘阵列
经过考察、论证，我台决定选用美国产IBMNetFinity5100阵列柜，磁盘阵列柜实际上是一个专用嵌入式计算机，使用2个控制器就可以配置成冗余控制器，2个控制器通过其中一个专用监视通道相互监视对方的工作状态，当发现任何一个有问题时，另一个控制器立即进行接管，提高阵列系统的可靠性。
我台用2台服务器来控制磁盘阵列系统。在要求系统连续运行不能中断的情况下，2台服务器运行各自的应用软件，同时检测对方的状态，当其中一台发生故障时，另一台立即接管有故障服务器的工作，保证了系统不间断运行。以后我们有条件的话，也可以实现磁盘阵列的备份。
（3）网络结构
在网络结构方面，根据系统中各个工作站的数据流量，目前采用百兆以太网就能够满足需要。3COM24个端口的10/100Mb/s自适应的交换机，信息吞吐量大，速度快，可以保证网络的传输带宽，避免网络阻塞。采用TCP/IP协议。
（4）声卡
数字音频工作站是制作专业音频的设备，声卡的质量将直接关系到播出声音的质量问题。对于录制工作站、播出工作站应采用良好的声卡，我台采用的是法国专业PCX924声卡，它具有硬件解压缩功能，减少占用计算机的CPU运算时间，提高速度。而对非音频制作的管理工作站、审听工作站等，根据实用性和经济性原则，采用普通声卡就能满足要求了。
（5）软件
A.系统软件。我台服务器安装的是windows2003server高级版的操作系统，工作站用windows2000专业版的操作系统，其操作系统性能稳定、功能强大。
B.应用软件重点考虑是：安全可靠、智能化程度高、系统通道指标高、系统配置合理、性价比高以及售后服务好等方面，对国内外厂家进行了广泛的调研、论证和比较，我台选用了英夫美迪AIR2000S/1软件系统，它采用先进的基于组件模型的分离技术，从结构上使播出的稳定性、容错性大幅提高。能较好的兼容之前的工作站，可以方便地对原来的工作站进行相应的升级配置。
（6）时间同步问题
为了不影响播出，需使每台计算机有精确的时间。为此，必须有网络校时系统，通过外接的时钟信号，使其与校时机的CM/S时钟同步，这样可使网络内的其他计算机通过时钟同步软件找到上述计算机的网内IP地址，检测时钟信号，从而同步自已的时钟，达到整个网络时钟同步的目的。
改造后的直播系统流程图如图3所示。
图3直播系统结构图
二.播控系统
图4是增城电台播控系统。直播室将AES/EBU输出信号延时后送到跳线盘经音频分配器到音频智能切换器（四选一）。正常情况下，音频智能切换器处于自动切换备份信号状态。直播室输出信号经系统送到光发机至调频发射台。当直播室出现故障时，音频智能切换器根据系统设置检测通道状态，并根据通道状态自动切换到下一备份信号通道；当原通道信号恢复正常时，音频智能切换器自动切换回原信号通道。当直播室和备播室同时出现故障时，即是全部输入信号都没有的情况下，音频智能切换器紧急备份补乐信号。这样确保电台零秒停播播出。
应急可靠性还体现在跳线盘的设计上，在关键时刻可以实施人工跳线，使信号从直播室直接输出信号，来保证系统安全。
三．数字化改造中应考虑到的问题
1．设备安装。数字设备阻抗的不匹配会引起反射，影响信号的传输质量。数字接口的标准应统一。前后相连的设备的输入、输出应为同名端相连，不能交叉。平衡与不平衡相连应加转接器。
在数字设备之间，应尽量避免通过模拟域传输信号。在数字域传输信号能避免可用信号损失，若它们有相同的满刻度电平（FSD），还能避免信号电平的衰减。如果FSD不相同的数字设备之间进行数字信号传输，可添加简单的数字混音器解决。如果FSD不相同的数字设备之间必须进行模拟信号传输，可在它们之间加音频分配放大器或音频线路放大器进行电平调整，再通过改变设备的输入、输出阻抗，让它们相互匹配，来获得所需的信号电平。
播出系统设置主播站和备播站。主播站采用网络播放，备播站采用本地硬盘播放，这样无论是服务器、还是网络出现问题，都不会影响播出。为此，安装自动备份软件，以便将数据库中的数据备份到本地硬盘。
播出站选用AIR2000播出软件，在安装之前，首先安装SQLServer数据库软件；而在安装SQLServer软件之前，要建立新用户，使它隶属于Administrator用户，两个用户的密码不要相同。安装SQLServer中的用户要填写新建的用户和密码。目的是当系统管理员的密码改变时，不影响SQLServer的正常运行。
启动服务器之前，先打开阵列柜前面板的电源开关，当阵列柜控制器LED面板上出现“Ready”指示时，启动主服务器，大约30s后启动备服务器。否则，主备不能同时启动，这是由集群管理决的。
系统运行过程中，不要动服务器SCSI硬盘上的SCSI连接线，如果掉线，会使数据库的的数据丢失，影响播出。
2.系统信号屏蔽。数字化系统、交流电源的配线、灯光的设置、设备的电源等，在数字化系统内的每件电子设备或多或少都会产生静电或电磁场，从而使音频线路或有关线路产生感应而接收，感应噪声及射频干扰现象通常起因于交流电源的辐射及接地处理不良，要保障设备工艺用电不受污染（如不接用日光灯、电风扇、硅控调光灯等），还要采用谨慎周全的设计、严格的实施来减少音频设备彼此的这类干扰现象。
图4播控机房系统图
同一机房内所有电子设备与电源连接时应考虑同相位。一台具有电源变压器的设备通电后，会在机壳和交流电源线间产生一些微小的电容量，这时如果将另一台设备反相接在同一电源上，两台设备之间就会有电子流经大地而导通，从而产生磁场，所以在机房设备电源配线时，应确定所有的出线端是否接在交流电源的同一相位上，只有这样才使电子设备间所渗漏的50Hz电流降到最低。
为防止音频通路产生杂音及串音现象，数字音频信号线的连接和屏蔽，应掌握以下原则：一是数字音频电缆的屏蔽层应在末端单端接地。这是由于屏蔽内信号线和屏蔽层间形成的微小电容量、屏蔽层对外来的静电及电磁场的感应等，会使屏蔽产生电流，如屏蔽层两端接地，则经地网形成回路，而且这种交连阻抗是随频率升高而降低的，会在接地系统中产生过量的高频串音或形成杂音，出现在信号传输端，特别是当电缆较长时，如播控机房至录音室近100米长度，更应按上述要求严格接地；二是在同一电缆中每对信号线都有各自的屏蔽层和隔离层，如隔离层为金属材料（铝箔）构成，在电缆中屏蔽层短路在一起，他们便能分担由彼此各自电容性交连所感应的电流，而真正成为屏蔽，外层单端接地后使其电位更接近于信号接地端。如隔离层为绝缘体就应将每对信号线的屏蔽层在线缆末端与电缆外屏蔽层端一起接入地网。
3.播控机房接地
播控机房是电台信号集结地，其接地系统的设计是至关重要的一项工作，播控机房接地系统的优良决定着整个播出系统的技术性能。播出设备机架、控制台和播出设备都必须正确可靠地接地。为避免地阻噪音干扰和趋肤效应，我台从播控机房机架、控制台和其他边界设施接地点到主设施接地点铺设宽铜片（宽200mm×厚0.5mm），将接地铜片连接到每个机架底部，然后焊接它到每个机架后部一边的铜条上，在每个机架的相同位置处固定接地铜片。设计单点接地的地系统网络，成辐射状引出的星形系统，即播控机房所有的设备接地点都连接到一个主接地点上，主接地点再连接到播控机房设施接地系统上，确保设备每部分都有一个接地参考。
4．电源安全问题
稳定、不间断的电源是系统设备正常运行的动力保障，也是系统数据和播出安全的必备条件。保障电源安全的措施是采用多路UPS稳压电源，对阵列柜、交换机、工作站等设备和主、备机单独供电，同时，再从市电引出一条电源线路作为备用。这样，即使主工作电源意外断电，依然能保证系统正常运行，数据流正常传输，节目播出不延误。
数字设备对供电电源的质量要求也很高，如抗外电干扰强、波型失真小等。所以在数字化广播系统中应采用高质量不间断UPS电源供电。
选用在线式UPS电源，对外界电网的各种干扰起到了极好的隔离作用，交流输出波型失真小（大都能做到3%以下），而且输出电压的稳定度和频率稳定度都比较高。与其他类型相比，在线式UPS电源更能够满足数字化播出、录制系统供电要求，保证系统设备安全运行。
5.网络安全问题
目前世界上计算机的病毒不仅种类繁多而且隐蔽性也增高。虽然音频网络系统是相对独立的，但病毒对它的危害依然存在。对该系统采取的措施是：不得使用盗版软件，禁止个人用外面的盘片上使用；取消光盘的自动播放和自动执行功能，摘除各工作站的软驱、光驱，只在管理站安装可拆除的软驱和外置光驱，以便于技术人员对该系统进行维护；同时在CMOS中设置密码，关闭软驱，只能技术人员打开；限定系统防问权限，使系统需要的的应用程序为只读和可执行式，以防止病毒入侵它们；在服务器管理站中安装防病毒软件定期进行病毒检查，防范病毒侵害，注意及时升级病毒软件；将服务器中重要文件用移动硬盘备份，减少病毒破坏造成的损失，同时可以在较短时间内修复被破坏的文件，尽快恢复系统工作。
6．设备的环境安全问题
音频网络系统设备的安全运行和播控机房环境有很大关系。服务器、磁盘阵列、工作站主机等设备的机箱并不是完全封闭的，它们工作时产生的静电有吸尘效应，所以最容易沾染灰尘。当灰尘吸附在集成电路板表面时，会造成散热不畅，严重时甚至导致电路短路；温度和湿度也是重要的环境因素，CPU、主板对高温很敏感，一般最高工作温度不能超过70℃，如果长时间在高温下工作，不但降低使用寿命，甚至可能烧坏。针对这种现象，一是安装测温报警装置；二是安装吸顶式VRV单体空调，其供电独立动力配电，与工艺用电、照明用电分开；三是及时清尘，消除隐患，确保设备工作在合适的环境中。
7.设置用户权限
为了系统的安全，对不同的用户要赋予不同的使用权限，禁止非进入系统。在节目的制作、审定、编排、删除、播出、修改中多重设权，用户在系统中只能执行被授权的事务。这样，可以有效地降低恶意操作和误删除；通过设置用户口令和密码，也有利于把好节目的质量关。权限、口令、密码一经设好，一般不经易变更，当新的用户进入或原有用户不再使用系统工作时，技术工作人员应及时增减用户和修改密码。
8.配备备份播出措施
出于对最坏结果的应对，我们为直播系统配备了一台YAMAHA01V96调音台，平时处于热备份状态，一旦HARRISRMX--16调音台发生一时难以恢复播出的故障，通过应急跳线，YAMAHA调音台可以马上投入运行，播出主持人的直播信号和音乐信号，同时可以接入热线电话，不致于影响广告专题节目，从而在确保节目播出安全的同时，确保电台的创收也不受影响。
9.监听和监测
一个完善的系统，除了先进的设备，还要具备对全系统进行实时监听、监测的功能。了解信号通过各衔接部位是否正常。我台在系统设计了故障预警功能，实时监测整个系统的运行情况，方便值班人员及时了解系统每个环节信号质量，以便及时发现和解决故障。
结束语
经过数字化升级改造后的增城电台，通过新技术和新设备的运用，整个系统自正式投入使用至今，已经运行2年多，工作稳定、可靠，从未出现过故障，提高了节目播出的质量，提高了电台节目的收听率，获得了良好的社会效益和经济效益。如在资金许可的条件下，可以考虑增购核心设备的冗余。如双交换机、双磁盘阵列柜等，可进一步提高系统的安全性。B&P