AoIP技术的发展及其在广电领域的应用

□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。

三、结语

当下IP网络技术、5G通信技术正在飞速发展，AoIP技术也必然会伴随这股浪潮，以比现在更快的速度发展与进步。未来其一定会为专业音频领域系统的构造与搭建提供更加完善的技术指向与方案，带来更大的变革与创新。