基于IP以太网技术的ENCORE矩阵控制系统

2006-01-23 卞德森福建省广播影视集团依马狮网

现在，IT技术在AV领域得到了广泛应用，因此基于先进的IT网络技术和控制技术之上的传统设备，在其功能的全面性和应用的便利性等方面都得到了前所未有的提升。
如已得到广泛应用的汤姆逊CONCERTO矩阵，所配置的ENCORE控制系统就是这种基于IP以太网技术的新型控制系统。事实上，它不仅可实现对汤姆逊矩阵系统的控制，还可以控制许多其它产品,甚至对第三方厂家产品的寻址和控制。

    一．ENCORE控制器的基本特性
    ENCORE控制系统的核心设备是ENCORE控制器，以此为核心结合矩阵中的控制卡和控制面板总线等支持多层次的冗余。在一个2RU高的机箱中可以安装一对可互为热备份工作的控制器，内部带有冷却风扇，不需外部冷却设备。机箱内的所有模块都从机箱前面插入，并支持热插拔。而矩阵的控制面板通过串行通道（GSC）和以太网接口实现冗余。另外，矩阵中也可内置一对完全热备份的控制卡，ENCORE控制器其实相当于互为主备工作的二台小计算机，同时应用软件、信号路径、AC电源、DC电源和以太网连接都能实现完全的冗余。
    正如上所述，在ENCORE控制器中的这两个完全独立的控制器模块插槽，既可以将这两个插槽上的控制器配置成镜像的热备份工作，也可以配置成只单独控制某一设备网络。ENCORE机箱提供两个电源插槽，其实只需一块电源模块就能满足整个设备的供电需要，而另一个插槽的电源模块则提供冗余备份。
    ENCORE控制器的后面板上提供两组相同的连接口，一组对应一个控制模块。一个控制模块带有4个RJ45类型的接口，分别为EN1(以太网)、EN2(以太网)、Com1(控制)和Com2(RS422/RS-485)。控制模块也提供3个BNC类型的接口。Sync 1、Sync 2、Ref Out、 GPI In（9芯D型的连接器）、GPI Out（15芯D型的连接器）、USB（USB的B系列连接器）。选件SIO ISA子板带8个RJ45类型的串行连接口，选件 GSC ISA子板带4个全局串行通道（GSC）类型的连接口。每个电源模块带1个IEC AC连接口。机箱上还带有一个48 V DC连接口。如图1。

图1

    二. ENCORE控制器的内部结构
    ENCORE控制器的内部构架内含两个主要部件：系统控制器模块和控制处理器子模块。全局串行通道（GSC）和串行接口（SIO）子模块是选购件。
    系统控制器模块在控制处理器子模块、选件子板和系统控制机箱之间提供接口，板上没有可让用户调整的项目。控制处理器子模块实现对矩阵的控制和为控制面板提供服务。SIO ISA子板提供8个RS-422/RS485串行口，其中8个中有4个也支持RS-232。每个口都可以由用户设置调整。GSC ISA子板提供4个全局串行通道（GSC）接口，用于控制7000系列矩阵控制面板。7000系列矩阵目前在世界上的用户量很大，这个功能是为了能兼容控制已往的GVG设备。

    三．Encore控制系统网络
    由于Encore控制系统基于先进的计算机网络技术，因此借用了许多计算机网络的概念、协议、网络拓扑结构。
    1.主要的拓扑结构
    Encore控制系统网络的拓扑结构描述的是网络的物理布局。选择怎么样的拓扑结构取决于几个方面：⑴连接到网络上的计算机类型和数量；⑵应用系统对数据传输率和带宽要求；⑶信息时延的可接受范围；⑷对可靠性的要求；⑸费用。
    目前有四种主要的计算机拓扑结构形式，这些同样适用于Encore控制系统。但一般采用星形结构。
    ⑴总线型——网络结构使用细缆作为主干线连接各个工作站，工作站以菊花链（daisy chain）的形式与下一个工作站相连。
    ⑵环型——网络拓扑结构每个工作站节点与临近的两个节点相连，构成一个环状型。
    ⑶星型——网络结构使用双绞线，各个工作站可以单独的连接到集线器、交换机或路由器上。星型网络结构在物理施工上要比其它结构多用线缆，但是由于它所使用的线缆和连接器都便宜，Encore控制系统一般使用这种网络结构。
    ⑷ FDDI——光纤分布式数据接口是一种令牌环结构，所有设备都通过光纤连接，并在FDDI专门的协议下工作。
    2.Encore控制系统的拓扑结构
    正如上所述，Encore网络结构一般采用基于星形结构的方式。这种结构既可以是简单的网络，所有的设备都在同一个子网下；也可以是较复杂的系统，使用多个虚拟网（VLAN）和多个子网，并且可能还有通过以太网通讯的其它设备。网络连接线通常使用非屏蔽双绞线（UTP），网络的某些网段可能使用光纤，先进的交换机或路由器设备经常使用在主干线上。图2是Encore的典型拓扑框图。

图2

    Encore网络的星形拓扑结构，具有如下优缺点：
    优点：⑴易于扩展，增加交换机或受控制的设备不必断开网络和不影响网络服务；⑵可集中控制和管理；⑶可进行集中的网络监测。
    缺点：某个交换机或路由器的故障就会使连接到它的所有受控设备通信中断。这可以通过镜像措施提供关键路由的备份，从而建立起网络的容错机制。

四．Encore控制系统的几种应用方式
下面是Encore控制器与Grass valley 及或其它厂商设备之间连接的几种方式。

1.专门的PC控制系统
如图3，这是最简单的Encore系统网络，不需要Encore控制器，利用PC上运行的Encore应用程序进行控制。其造价便宜，适合于对容错没有特别要求的非播出应用场合。在这种专用PC系统控制中同样可以添加被控制的设备。