当前,IP音频(AoIP)网正日益被广播公司等使用,通过如因特网这样的IP网远程提供高质量的音频传输。此应用也被称为IP音频回传,指的是现场记者的节目回传。对于回传链路,双工传输上的音频质量和延迟是关键的问题。
在过去,这些链路广泛使用ISDN服务,但由于ISDN正被逐步淘汰,日益难以获得或者很昂贵。目前出现了许多通过IP(基于TCP、UDP或RTP)传输高质量音频的专用系统,采用RTP的IP音频互操作标准也已存在。
在一栋大楼或音乐厅内,则更可能使用以太网音频(AoE),避免音频数据压缩和IP封装。
英国BBC已开始在苏格兰使用IP音频传送。在英格兰也正安装一套类似的系统,并将在威尔士和北爱尔兰安装。音频包使用UDP在BBC的Layer3网络上发送。为确保音频不崩溃,设定了服务质量(OoS)以保证音频包获得高于其它网络通信的优先权。使用的平台为奥斯陆世界视像会议网(WorldNet),通过部署于立体声下载地的WorldCast Horizon编解码器完成多路收录和分配。采用aptX算法以及24位深度和48kHz取样,此规格比标准CD高,被用于避免串接效应。以前在广播链内依次使用NICAM和MPEG音频通路时,发现有问题。演播室听到的音频不可接受,而使用DAB的家庭听众投诉失真。为避免此现象,使用高码率的aptX。这是一种不采用心理声学处理的差分PCM系统。它能够在短暂丢失IP通路后重新同步,察觉不到喀呖声,并且许可给大部分编解码器制造商。
AoIP现在甚至用于大型体育赛事:例如,1000多台Barix IP音频编解码器被用于联网印度举行的英联邦运动会的各个场馆。
更先进的音频编解码器能够在非管理的IP网络上传送音频,使用自动化抖动缓冲、前向纠错和错误掩盖使通过非管理IP网络(如互联网)的直播延迟最小,包流式传输稳定性最高。如Tieline i-Mix G3这样的编解码器从2004年起就用于奥运会直播。这些编解码器还能够通过无线IP(如3G和Wi-Fi),以及其它音频传输技术(如POTS、ISDN、卫星和X.21)传输音频,它们在欧洲足球锦标赛和世界杯足球赛等赛事转播中都得到了广泛使用。
超级便携的IP音频编解码器还可作为智能手机应用,从远地发送高保真广播质量音频到演播室。像iPhone的Report-IT Live这样的应用使用抖动缓冲、前向纠错和错误掩盖,能够实时发送双向15kHz质量音频。它们也能通过FTP,从手机发送20kHz质量录音到演播室。
由于IPv4 IP地址的枯竭,IP音频编解码器现在还应兼容IPv6,以保证它们能够在新互联网基础设施上连接。IPv6基础设施正得到广泛部署,提供几乎无穷尽的IP地址。IPv6定址使广播编解码器更容易直接互相连接及在IP上完成灵活的多点连接。
IP音频还广泛用于其它领域。例如美国新泽西公共交通公司用IP音频设备向其客户分发信息,而IP音频技术现在被用于现代火车车厢传递客户信息和发送通知。
IP音频也用于科学应用。例如在南极洲的诺玛雅研究站,Barix IP音频编码器数字化和流式传输水下水听器记录的全部音频到德国的阿尔弗雷德韦格纳极地和海洋研究所。
为了实现产品间的互操作性,欧洲广播联盟(EBU)与许多设备制造商合作,制定了一个IP音频馈送的公共框架。此框架根据IETF定义确定RTP为一种公共协议和媒体有效载荷类型格式。SIP被作为呼叫建立和控制的信令。此推荐当前作为EBU Tech 3326-2007文件出版。
在电视台内外,IP音频是传输所有信号(包括5.1环绕声信号)的合理选择。
AoIP标准
当前AoIP的主要问题是每一家厂商都运行一个私有协议。为了高效地传输IP音频,尤其是长距离传输和现场直播时,必须有一个开放标准的协议。
IEEE 802.1工作组当前正在开发的音视频桥接(AVB)标准是一个很有希望的开放标准IP联网协议。
IP音频可能完全改变音频世界。现在,局域网使用各种数字标准(AES-3、MADI、Ethersound、Optocore、CobraNet等等),广域网应用使用如ATM等的其它协议。而IP音频允许此同一协议用于信号的本地和长距离传输。
IP音频标准还可能扩展当前的矩阵系统的能力,增加通道数量和功能。因此,将有一个更分散的矩阵结构。由于一切都在IP控制之下,包括调音台接口箱、DSP处理和音频本身,唯一的限制将是能够把多少设备联网在一起,但依然操纵所有的IP通信。
如何转换到IP音频
下面谈谈如何如何转换到IP音频传输。首先,要考虑包括评估IP音频传输是否适合应用的经营分析,其次,如果适合,在部署前和部署中还需要哪些分析。
1. 项目规模
项目规模可能是从一个跨越很长距离的完全的网状网络内连接的几十个电台到简单的STL链路。
对于大规模项目,如前面提及的BBC在苏格兰部署的项目,IP因以下的理由很有意义:
(1)现代MPLS网络能够提供完全的网状网络,在这种网络内,每个站点都可平等接入其它站点,并且全都有受控制的质量(延迟、抖动和包丢失全都由一个服务水平协议保证)。
(2)这些网络还允许IP通信在一个服务等级结构内得到处理。因此,IP音频能够利用与各个站点之间一般的广域网(WAN)数据通信相同的网络。例如,IP音频可能有最高的优先权,其次为VoIP通信,再其次为一般的业务通信。
另一方面,必须考虑需要连接到低功率转发器的STL的小型广播电台。由于转发器上的听众数量可能相当少,因此典型的STL选件往往太昂贵。另外大家都很不情愿使用要牌照的STL。在这种情况下,通用的IP通路可能很有吸引力,理由如下:
(1)各种xDSL和有线调制解调器选件,意味着很有可能在站点有所收获。
(2)订购简单,并且不需许可。
(3)包括广泛支持的专业级编解码器,它们可在部署期间得到利用。
在这两个例子之间是许多在两个或以上站点之间使用IP无线电连接(有牌照和无牌照)的用户。在这种特殊的情况下,所需的技能包括RF站点设计以及IP和音频技术。此时也有如下优点:
(1)IP环境的完全控制。
(2)冗长的T1时隙结构上IP配置的简单性,以及复杂的多站点项目可能要求的引下和插入。
值得关注的是,不仅要考虑项目当前的规模,而且要考虑网络未来的规模。在带宽要求变化时IP本身是灵活和容易升级的,但有关设备(主要是音频编解码器)可能相反。对于未来可能要扩展的应用,建议使用基于插卡的模块化系统。[page]
考虑风险
大部分情况下,IP音频传输技术还处于使用初期,有时候用户可能是首吃螃蟹者。 作为最早的采用者,不用说风险始终是存在的。当然,新技术的优点通常抵消了这种风险。任何情况下,用户都理应连接包含的风险,并且尽可能采取措施降低这种风险。
一些待考虑的因素如下:
(1)实施者的技能组合。精通IT的内部人士是宝贵的资产,必须让他们在过程早期就参与起来。理想情况是一位认证网络工程师将参与。在大规模项目中,这是必要条件。而在最小的部署中,当然不是。
(2)如果涉及RF IP,必须特别小心以确保通路计算时可靠性优先于速度。典型的IP应用允许数据重新发送,因此通常为速度优化。音频网络要求误码率减少若干数量级,因此在设计阶段必须对此加以考虑,否则后果很不利。
(3)供应商的声誉和可信赖性。必须保证编解码器供应商具有在IP应用中部署设备的丰富经验,而设备都经过实地测试。
(4)中等到大规模项目中,必须保证网络符合音频要求的质量水平。许多情况下,这意味着IP提供商能够书面保证服务将保持在预设的范围内。通常这包括采用一种服务质量(QoS)机制的通信公司,而用户必须保证设备支持所使用的方式。可接受性能的参数必须在谈判/订购阶段解决,而通信公司应提供服务水平协议(SLA),它在一个有法律约束力的协议中概括这些细节。一定要在签署协议前得到此协议,并且在做这些工作前与IT团队和编解码器供应商一起审核。
实施
(1)网络一可用,就对它进行严格的端到端测试并使之合格。这应该至少持续一个星期,通过常规PC上的软件工具,这个工作一般相当容易完成。编解码厂商应能够推荐更多的工具。将结果与SLA相比较。有时候网络提供商具有允许用户监视连接的在线工具,但在初始测试时,也使用其它工具非常重要。
(2)如果网络将处理非音频数据,必须使用Difserv或其它QoS机制,慎重地为设备指派恰当的服务等级(CoS)。某一CoS等级的数据量不可超过合同规定的量,否则可能出现严重的问题。
(3)考虑上述问题,建议广播机构的第二轮测试严格地仿真音频数据。接下来开始增加应用(从那些最低CoS的应用开始)到网络。一旦所有的非音频应用成功运转,而测试持续显示最高的CoS正常工作,则配置此音频网络,然后使用编解码器内置的诊断程序继续进一步监测几星期。
成本
成本高低最终决定是否采用AoIP。
与任何广域网升级一样,转换到IP音频平台也有与之相关的“硬”和“软”成本。具体地说,工程和IT部门的挑战是控制所有与新专用IP MPLS网相关的成本(硬和软),并以一种反映真正的投资回报率(ROI)的包括一切的总体拥有成本(TCO)模式按照先后次序安排。
硬成本包括接入和端口成本,以及为音频传输(及像VoIP和视频会议这样的其它时间敏感性应用)所要求的百分百实时CoS多支付的费用。控制所有现有的硬件成本至关重要。
例如,一个广播电台的核心竞争力可能是音频广播,但它也在一个专用数据层、因特网层及使用语音通信与外部世界沟通。MPLS支持的现代专用IP网通常能够通过同一MPLS端口,聚合所有类型的业务(音频、数据和语音)。
软成本更有意味。非正常工作时间如何?由于MPLS专用网的全网状拓扑和大多数一级通信公司典型的“9秒”服务保证,可用于音频应用外的很多选件一般不可用于因特网或许多当前的广域网环境中。企业内部视频会议就是一个例子。
值得一提的是,转换到MPLS支持的专用IP网,新端口和接入成本往往比当前的解决方案的要高,但高得不多,尤其是如果用心控制目前所有STL、城域网和广域网的成本。
此外,很容易发现像通过转换到MPLS平台而具有的灵活性和扩展性这样的隐藏优点,在大部分情况下未来岁月里这些优点将转化为令人满意的投资回报。
从全国性网络到个别STL或远程链路,向IP音频平台转换的关键原则都是相同的。在选择服务提供商和编解码设备及计划中应特别小心,以确保最优的可靠性、最优的音频质量和最小的风险。B&P