AoIP技术的发展及其在广电领域的应用

2021-11-28□鹿猛

记者摇篮 2021年7期

□鹿猛

一、AoIP技术的发展

最基本的音频传输技术主要采用模拟信号，随着技术的发展，在长距离音频传输中，其易受干扰，易产生噪声；复杂系统布线难度大、后期维护检修成本大等缺点越来越受到诟病。之后模拟音频传输向数字音频传输的方式发展，相比于模拟传输的方式，数字音频的干扰更少，传输距离也更远。使用更少的线缆，同时集成度更高，更易于控制和管理。如果不讨论模拟音频和数字音频的音质方面的差异，数字化音频技术传输方式更先进。

计算机技术的飞速发展，带动了数字音频技术在2000年后取得了快速发展。同时伴随着网络技术的发展，出现了在以太网内以IP网络化方式传输音频的技术，即AoIP技术。AoIP即Audio over IP的缩写，其布线简洁，使用一条线缆传输数个通路的信号，能够实现远距离传输、数据备份、自动冗余等。其采用网络化传输的方式，更加灵活、兼容性强，同时在传输多路高质量无损音频基础上，能够做到很低的延时。在远距离传输时，AoIP可以做到20ms以内的延时。

AoIP技术的发展极度依赖于网络带宽技术的发展，在2000年左右，受限于当时网络带宽小的限制，不能传输高音质的音频。直到2005年，计算机网络带宽达到了100Mbps，其后CobraNet与EtherSound等技术出现，算是比较成熟的AoIP技术。

以广泛应用的CobraNet技术为例，可以在100M带宽的网络中传输56路48kHz、24bit的专业非压缩音频信号；除音频信号外，还可以传输RS485串口通信数据及其他非同步IP数据；采用开放的MIB文件，支持SNMP技术。

其基于OSI网络二层协议，通过设备的MAC地址进行通信，具有成形的软件工具包（SDK）和API。在当时的音频专业领域得到了广泛的发展和应用。

随着网络带宽的进一步发展及AoIP新技术的出现，各种协议如Dante、Livewire、Ravenna、Q-LAN等大量出现。以目前应用最多的Dante协议为例，其是一个集硬件、软件和通信协议为一体的协议集。它继承了CobraNet与EtherSound所有的优点，基于OSI三层网络协议，设备之间使用IP地址进行通信，更加灵活、兼容性强，是一个在标准的IP网络上运行的现代化高性能数字媒体传输系统。

2013年国际音频工程协会（AES）制定并颁布了AES67标准，同时互联网带宽技术也进入了千兆网（1Gbps）普及的时代，这些技术及标准极大地推动了AoIP技术发展。AES67作为一个公开的、统一的、兼容的开放协议，它定义了开放的、通用的网络音频交互格式。其包含音频传输的最基本内容，各个厂家可以根据这个基础，封装各自需要的东西。不同厂家的协议只要兼容AES67，之间就可以互相通信。

2015年AES组织又制定并颁布了针对IP传输与控制的AES70标准规范,旨在支持来自不同厂商的AoIP设备组建统一的媒体控制网络。在传输过程中，解决信号的路由、信号的管理、信号的分配、电平的控制等问题，在传输音频流的同时，传输设备的控制信号，用于对系统进行统一的连接管理、控制和监测。其与AoIP协议配合使用，是AES67协议的补充。至此，两个协议一起基本上完成了AoIP在网络中的所有技术细节。

AES60标准和AES70标准是AoIP技术发展道路上的重要里程碑。作为与协议无关的标准，开放的、兼容的架构能够让制造商和用户实现不同设备和系统的搭建和操作，能够创造出创新和谐的AoIP混合系统。

二、AoIP技术在广电领域的应用

1.AoIP技术在广播播控系统中的应用

传统广播音频播控系统历经从模拟化向数字化变更，未来由数字化递进为IP网络化是其技术变革的趋势之一。广播播控系统在传统音频技术的基础上，有效融入AoIP技术，可以构建更加简洁化、清晰化的系统，同时实现多元化的数据采集、数据交换、数据监测等功能。

①数据的采集与监测。通过AoIP技术，将各种音频信号统一转化为IP数据流信号，在连接层、协议层和音频层进行全面的实时分析及监测，再将相应节点采集及分析到的各类监测数据，通过系统中的各类控制软件，可以实现各种应用：将电平、相位、频谱信息通过监看软件以图形等的形式作直观的呈现；将采集到的音频信号通过监听软件实施监听；通过报警软件实现信号过载、反相、静音等各项报警；通过流程图实现故障点排查定位及预案提示等。利用AoIP技术搭建的播控系统，可以实现对整个播控网络关键节点的全方位监测，缩短了播出事故发现周期，提高了排障的效率，整体系统安全性大大增强。

②数据的交换与调度。AoIP网络数据流有单播、多播、广播、组播等多种传输方式。相关设备通过交换机组网后，任意音频节点都可以与网内的其他节点完成数据传输、通信与交互，通过设置路由和切换软件可以轻松地实现音频的矩阵化调度，同时信号传输无延时、质量好，即使软件关闭及网络故障都不会影响已建立的音频传输路由；可以实现对实体矩阵的冗余备份。

2.AoIP技术在演播室、转播车等系统中的应用

AoIP技术不仅可以在电视演播室、转播车等系统中的内部通话、音频链路等子系统中应用，实现低延时的远距离音频传输、更加灵活快捷的音频组网与路由等功能，还可以结合SMPTE ST 2110标准，实现基于10G bps带宽网络传输无损音视频流，确保音视频同步，延时小于1帧。未来音视频的网络化传输技术的结合亦有着广泛的发展前景。