广播电台数字化和机房升级改造设计

桂华强，张 新，盛 国

（1中国电信股份有限公司浙江分公司 浙江 杭州 310000）

（2浙江邮电职业技术学院 浙江 绍兴 312016）

0 引言

面对现行的广播电台播放系统和机房应用过程中存在的隔音质量差、机房设备性能低等问题，本文结合现代化信息技术和物联网技术，对如何促进广播电台数字化升级和机房改造展开了研究分析。首先阐述了广播电台数字化和机房升级改造所需要遵循的原则和思路，接着从广播电台播控系统、机房与接地设计、音频工作站改造等方面，实现了广播电台的数字化转型与机房升级改造，进一步推动了广播电台系统的数字化、网络化进程的发展[1]。

1 总体设计原则和思路

1.1 总体设计原则

首先广播电台数字化与机房升级改造，需要严格遵循《有线广播录音播音式设计规范和技术用房技术要求》、《电子信息系统机房设计规范》等相关规范标准，以此帮助广播电台机房升级改造过程中实现防雷接地设计、消防设计、网络、隔音吸音、空调、安防监控等多方面的设计。其次需要增加广播机房房间，如录音室、审片室、播控机房以及直播间等机房，从而实现对广播电台用房、播控设备的统一配置厅保障，还能够实现对工作人员的统一管理。

此外，广播电台的播控系统设计需要遵循《广播电台数字化网络化建设白皮书》[2]的相关技术标准，以此实现对广播电台的数字化及设备改造升级。也可以利用5G传输技术与云采编技术实现互联网+广播直播业务设计，从而满足广播电台数字化升级的需要。因此针对广播电台数字化与机房升级改造，本文从广播制播系统、网络服务以及传输播控系统等方面，实现对广播电台系统的数字化、网络化、集约化以及自动化设计改造。

1.2 设计思路

1.2.1 具备安全性与保密性功能

广播电台的节目稳定播出，需要播出系统具备可靠性与安全性，只有这样才能够为用户提供高质量节目。而广播电台播出系统的可靠性与安全性主要源自系统的软件设备和硬件设备等方面。由于广播电台处于每天24小时连续不断的工作状态，高质量的软件、硬件等设备可有效降低广播电台的故障率。为了进一步保障广播电台的稳定性，需要对其音频工作站系统进行数字化升级改造，使其拥有容错能力、完善的备份机制以及防御突发事件的能力。一旦发生问题，能够及时实现安全保障。

1.2.2 模块化设计和兼容性

广播电台数字化升级和机房改造，其系统可以利用模块化结构来实现，构成多个独立的功能模块，结合数据库、软件模块两者之间的互联，可以使广播电台的系统拥有可扩展性。此外，还能实现对节目的采、编、审以及播放等部分的分离。针对广播电台设计，可以利用先进的技术与灵活的配置，使广播电台的节目具备灵活性，从而满足不同阶段的需求。并且还要具备多种数据格式的兼容性，更好地实现节目播出。

2 广播电台制播系统的数字化设计及实现

2.1 广播电台总机房数字化总体设计

广播电台机房的数字化升级改造，涉及音频工作站系统、播控系统以及监听监测系统等多方面，具体广播电台机房总控系统设计示意图见图1所示。

图1 广播电台总控系统设计示意图

2.2 播控系统设计

该系统作为广播电台音频传输与交换系统的核心部分，拥有传输、分配、调度、监听监测和应急播出与同步慢录广播电台节目的作用，以此为电台节目的播出提供了安全保障。广播电台直播室通过AES/EBU输出信号延时后，传输到跳线盘，再经过音频分配器待音频智能切换器（四选一）上[3]。一般智能音频区切换器处于自动切换备份信号的状态，直播室输出信号在经过播控系统的作用下会被直接传送到光发机至调频发射台。如果广播电台节目直播室发生事故时，可以借助音频智能切换器根据系统设置，实现对通道状态的检测，并结合通道的情况自动切换至下一个备份的信号通道上。当原信号通道的信号恢复正常状态之后，切换器会自动将信号切换到原来的信道上。如果主直播室和备直播室两者，在进行广播节目时发送故障，切换器会采用紧急备份补乐信号，以此保障广播电台零秒停播。针对应急措施，最能直观地体现在跳线盘设计，紧急情况下通过人工跳线方式，实现对信号的切换，从而保障广播电台播控系统安全。

2.3 播控机房与接地设计

广播电台播控机房作为电台信号的集结地，其接地系统设计直接对广播电台播控系统的技术性能有着直接的影响。如播出设备的机架、控制台以及播出设备等均需要实现接地。为能够有效避免噪声干扰等问题出现，需要从播控机房的机架、控制台以及其他相关边界设施的接地设计方面实现升级改造，直接与主设备接地点进行铺设200 mm×0.5 mm的铜片，通过利用这些铜片实现与机架底部的接地。这样将系统网络设计从单点接地，构成辐射状以此形成星形系统，从而保障每个机房设备都能实现接地。

2.4 应急信号切换垫播设计

广播总控机房数字化系统的信号输入端有模拟、AFS/FBU数字输入两种平衡模式。信号输出端有模拟量转化成相应的数字输出、录音存数后数字输出、输入以及直接输出等模式。针对机房的升级改造过程当中，需要利用AFS/FBU数字输入模式[4]，实现对输出端的输出信号改造，并安排合理的数字音频分配器进行安装，通过计算机实现对音频播放工作的控制。本文设计了一套安全可靠的播出信号智能化切换和垫播系统，在数字技术和模拟量音频输入接口等技术的作用下才能实现音频信号录入及回放功能等。为提高应急信号切换垫播系统的工作效率，在机房升级改造时，还可以配备相对应的平衡输出接口与显示装置。

（1）音频工作站改造

广播电台机房的音频工作站主要由存储系统、服务器以及网络等部门组成，具体结构见图2所示。

图2 音频工作站系统设计示意图

（2）服务器改造升级

服务器是广播电台节目音频局域网设计的核心。通过在服务器中安装相关操作系统和应用软件，可以实现对音频工作站的管理。但如果服务器硬件发生事故，就会导致整体网络处于瘫痪状态，由此可见广播电台机房中的服务器对节目的播出有着至关重要的作用。因此，可以通过机房中的单服务器升级为双服务器，借助服务器群集技术、磁盘阵列技术和SCSI总线将服务器进行连接在一块。然后，选择借助总线和网络监视器等设备，实现对主服务器的运行情况进行监测，当主机发生故障问题时，可以直接将主服务器替换到处于等待状态的备份服务器上，以此实现维持广播电台节目的网络通信和数据操作等方面的工作，从而保障电台节目播出的连续性[5]。

2.5 磁盘阵列与网络通信设计

在双服务器中设计磁盘阵列，可以有效保障系统的连续运行不中断。这样一来，当其中一台服务器发生故障时，通过磁盘阵列直接接管存在故障问题的服务器工作，从而为系统不间断运行提供有效保障。此外，从网络结构方面，需要根据广播系统当中不同工作站的数据流量消耗情况，选择千兆、万兆以太网，借助交换机，为广播电台节目播出提供高带宽、灵活性、可扩展性的网络传输效果，从而有效避免节目播出网络阻塞的情况发生。

2.6 声卡设计

广播电台播控时，数字音频工作站离不开专业音频声卡，而声卡的质量对节目播出声音的质量有着直接的影响。因此，在直播间、播出工作站以及录制室的升级改造时，需要选择先进、质量良好的声卡，如法国PCX924声卡。该声卡不仅拥有硬件解压缩功能，还具备降低计算机CPU运算时间占用和提速的作用。所以，该声卡的选择能够有效满足广播电台对音频技术指标的需求。

为避免对广播电台节目播出造成影响，需要借助计算机才能够实现时间同步控制。通过利用外接时钟信号与电台校时机的CM/S时钟进行同步设计，以此可以实现利用网络中其他计算机，通过时钟同步软件查询上述计算机网内IP位置的时钟信号，以此实现同步整个网络时钟的目的[6]。

2.7 监听与监测功能设计

广播电台的监听监测系统设计，能够实现对机房的运行状况以及故障等方面进行实时的监测和分析，从而为广播电台的播出系统安全、稳定运行提供有效保障。因此，针对此方面的升级改造，本文利用FORTUVFAM多通道音频幅度监测仪，实现对音频的监测以及音频幅度的显示、采集与分析和提示等功能作用。还能够实现对主、备直播间的节目数字信号进行输送的作用。借助视频图形阵列分配器，还能够将监测仪输出的视频信号直接传输到直播室、总控室以及监视主机上，并利用设备将其显示出来，从而促进广播电台节目的播出质量有效提高。该系统设计时还需要融入故障预警功能，以此实现对广播电台总控系统的运行实时监测，为值班人员的监测管理工作提供便利[7]。

3 机房改造升级

3.1 直播间改造升级

在广播电台中直播间作为节目播出的重要核心部分，先对其隔音吸音和降噪方面进行改造，需要利用先进技术与材料，对其进行改造升级，以此满足播音室声学的需要。针对直播间升级改造时，还需要从直播间的装修和灯光处理等方面为切入点进行设计，希望能够满足未来广播电台视频直播的需求。直播间的改造升级要根据广播电台直播间的实际面积为基础，选择专用消防装修材料、国家标准EO级甲醇效率以及轻钢龙骨与防火涂料等，对直播间进行改造升级。

通过龙骨吊顶，结合吸音板和隔音玻璃，并在中间放置吸音棉，实现直播间墙体的处理，这样能够起到一定的隔音吸音作用。直播间的门窗需要对其进行密封隔音处理，针对大门材料选择需要具备吸音岩棉、吸音板等材料组合而成的扇门，以此有效降低隔音系数与实现直播间的采光效果，选择可变色温的LED数字聚光灯来实现。最后需要在直播间中设立服务器、调音台、电脑、灯光等并对其进行隔音、降噪处理，针对座椅的设计需要可以满足2名以上的广播电台直播主持人席位和4名以上的嘉宾位置，并在室内配置上对应的烟雾报警器和灭火器、应急照明灯等多种设备，这样不仅实现了对广播电台的数字化机房升级改造，而且能够保障其制作节目质量。

3.2 录音室改造

针对录音室的改造，从吊顶、地面、墙壁以及玻璃和门等方面的改造升级选材方面与直播间相同。为了进一步保障录音的效果，需要将录音室划分成两个大小房间来使用。假设录音室面积为18.82 m2，可以将其分成14.82 m2的大录音室和4 m2的小录音室。其中大房间主要用来制作和备用直播间来使用，小房间用于独立录音间（仅拥有话筒）。升级改造结束后，其混响系数和背景噪声需要分别满足0.3～0.55和NR-15等方面的要求，以此为电台节目制播提供良好的工作环境。

3.3 传输发射同步系统的改造

在广播电台中，传输发射同步系统由两个方面构成：传输和发射等系统。其中，双光纤同步传输系统是在广播电台传输过程中常用的一种方式。同时还存在异步传输的模式，该模式通过在传输通道中插入大于30分贝的线损，不仅促进数字音频信号输出接口的稳定性得到了进一步提高，还为发射台的多级设备连接实现，打下了坚实基础。还需要进一步增加音频传输通道，比如增加12路音频传输通道，作用于信号任务的收发接口模块，其信号指示灯需要具备相应的灵敏度，当嵌入的音频电平达到给定的范围（-40 dfs～0 dfs）时，及时做出反应。从反射系统上来看，为保障广播电台节目的正常、安全播出，应当加强对无线发射机的运行效率。但受其气候因素、电压以及工作环境等方面的影响，发射机很难长时间保持正常状态的工作，甚至会导致广播电台节目停播。而广播电台总控室进行反射系统应用时，其信号不仅涉及数字光纤、调频等，还涉及模拟光纤，因此在实现对数字音频信号处理时，可以选择利用应急切换设备，结合数字音频处理器实现对音频信号发射效果的提升。所以，在针对广播电台机房数字化升级改造时，可以选择先进的数字化发射系统设备，以此为发射信号的稳定性提供保障，此外也可以借助模块化结构，实现对发射机的功放、整机等进行协调调整，从而有效避免广播电台的局部故障对整个系统的正常运行造成影响。

4 结语

综上所述，广播电台数字化升级是广播技术发展的必然趋势，本文通过广播电台数字化和机房升级改造的总体设计原则为切入点，引入先进的技术和新型设备，实现了对广播电台的数字音频系统、调音台、切换器、工作站、播控机房及接地等多个方面的数字化升级、改造。这样能够有效保障电台节目播出的质量，还能满足全媒体的播出需求，对促进广播电台数字化机房的发展具有现实意义。