近年來，基于AoIP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化解決方案逐漸在國內(nèi)固定安裝市場應(yīng)用，2016年9月4日，G20峰會在杭州盛大開幕，以AoIP為代表的網(wǎng)絡(luò)化專業(yè)視聽技術(shù)又一次在中國外交盛事中發(fā)揮著無可替代的作用，展現(xiàn)出獨特的靈活性。本文以杭州G20峰會為參考案例，介紹基于Q-SYS解決方案的AoIP技術(shù)在大型會議中的應(yīng)用。

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　　項目概述

　　G20會議主會場選定在杭州國際博覽中心，該中心平時主要承擔(dān)大規(guī)模高端會議、會展及服務(wù)功能，是該區(qū)域最重要的標(biāo)志性建筑之一，為承擔(dān)G20會議，對原會場AV系統(tǒng)進(jìn)行了針對性的改造。

　　杭州國際博覽中心內(nèi)各功能房間見下表。

　　合計32間會議室，其中3間為領(lǐng)導(dǎo)人主會場，其余29間為聽會室。

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　　功能需求

　　1、杭州峰會要求3間領(lǐng)導(dǎo)人會議場所中的音視頻信號能實時轉(zhuǎn)播至29間聽會室中，不同的聽會室有不同的音視頻需求(圖像、同聲傳譯、聲音通道等)。

　　2、聽會室主要供各國高官、領(lǐng)導(dǎo)隨從、新聞媒體人員通過現(xiàn)場轉(zhuǎn)播的視頻、音頻參加會議。

　　3、各聽會室本身也要具有完整的會議功能，供平時開會使用。

　　4、為便于遠(yuǎn)程設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和管理，涉及到峰會的32間會議室所有的音視頻設(shè)備都由中央控制室集中管控，這主要是為了指令執(zhí)行的統(tǒng)一和精準(zhǔn)，也便于峰會組委會掌控全局。

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　　項目難度

　　1、布線距離遠(yuǎn)： 峰會所在的杭州國際博覽中心，為國內(nèi)最大單體建筑，各會議室分散在建筑內(nèi)部各處，距離遠(yuǎn)，最大布線距離超過1公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)AV線纜的最遠(yuǎn)傳輸距離。

　　2、項目穩(wěn)定性要求高 ：“外交無小事”，更何況杭州G20峰會是中國建國以來主辦的最重大外交活動之一，舉世關(guān)注，其重要程度是不言而喻的。峰會中最大的難題之一是要確保全部設(shè)備的穩(wěn)定可靠運行，所有設(shè)備都有出現(xiàn)故障的幾率，即便是一條線纜和接插頭也存在這樣的故障幾率。在絕大部分活動中，都可以忽略這樣的幾率，但此次G20峰會，必須確保萬無一失，其解決方案就是采用支持多重備份技術(shù)的解決方案。

　　3、網(wǎng)絡(luò)安全問題： 此次杭州峰會音視頻解決方案是基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的，沒有網(wǎng)絡(luò)安全和設(shè)備安全就無從談起。網(wǎng)絡(luò)安全涉及兩個層面，一是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理安全，二是要防止網(wǎng)絡(luò)攻擊。解決網(wǎng)絡(luò)物理安全的手段還是備份，其中系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)交換機和重要光纖都采用了雙備份及多備份方式，確保網(wǎng)絡(luò)的物理安全。在防止網(wǎng)絡(luò)攻擊方面，也做了周密的部署，此次峰會中所有接入網(wǎng)絡(luò)的音視頻設(shè)備(包括調(diào)試電腦)，都做了MAC地址物理綁定和一系列的安全策略部署，確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不會被有心之人遠(yuǎn)程攻擊。

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　　解決方案

　　杭州峰會網(wǎng)絡(luò)化AV系統(tǒng)由50套Q-SYS網(wǎng)絡(luò)音頻處理系統(tǒng)和150臺HDMI高清網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼設(shè)備組成。這些設(shè)備應(yīng)用于G20主場館內(nèi)的30間多功能廳中，包括3間峰會主要的會議場所——主會場、午宴廳和新聞發(fā)布廳，另外有29間聽會室及1間中央控制機房。

　　這些網(wǎng)絡(luò)化AV系統(tǒng)在峰會的主場館內(nèi)構(gòu)建了一套基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的音視頻信號傳輸、處理、控制平臺，實現(xiàn)了中央控制室集中控制，以及任意房間之間的音視頻信號路由切換功能。

　　在3間領(lǐng)導(dǎo)人會議室中，Q-SYS處理器還擔(dān)任了本地擴聲信號處理功能。為確保萬無一失，3間領(lǐng)導(dǎo)人會議室均采用了模擬與數(shù)字雙調(diào)音臺的主備架構(gòu)，Q-SYS同時接收兩套調(diào)音臺的輸出信號，通過內(nèi)置于處理器的LUA腳本語言判斷，自動識別主備調(diào)音臺輸出的信號狀態(tài)，確保同時只有一個調(diào)音臺的信號通過處理器。此外，Q-SYS處理器本身也支持熱備份，完美地解決了音頻系統(tǒng)鏈路穩(wěn)定的瓶頸環(huán)節(jié)。

　　系統(tǒng)總拓?fù)鋱D

　　各廳系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　AoIP 系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　本系統(tǒng)中有32個子房間，每個房間有一臺QSC Core主機作為音頻處理主機，配合網(wǎng)絡(luò)數(shù)字功放和觸控屏對本地房間進(jìn)行音頻輸入、處理及輸出管理;同時所有子房間通過千兆網(wǎng)絡(luò)交換機系統(tǒng)與主機房的一臺Core進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)音頻互傳，主機房的電腦也可以監(jiān)視所有網(wǎng)絡(luò)中的Q-SYS設(shè)備、功放和音箱回路的運行狀態(tài)并加以控制。

　　Q-SYS系統(tǒng)具有中文圖形化、友好的人機交互界面，系統(tǒng)操作人員無需進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)即可根據(jù)界面上的中文提示進(jìn)行系統(tǒng)操作。無論是普通電腦還是QSC配備的觸摸屏或是流行時尚的Apple iPad、iPhone，只要把它們接入Q-SYS網(wǎng)絡(luò)中，通過鼠標(biāo)或者觸摸屏，就能對本系統(tǒng)進(jìn)行控制。

　　Q-SYS可以集中管理系統(tǒng)中的所有設(shè)備，通過監(jiān)控指示燈即可看到每臺設(shè)備的工作狀態(tài)，以便在第一時間了解設(shè)備的運行狀態(tài)。系統(tǒng)監(jiān)控包含Q-SYS系統(tǒng)主機、接口機、如果系統(tǒng)中配有QSC功放的話甚至能監(jiān)控QSC功率放大器、揚聲器回路。對QSC功放可監(jiān)控內(nèi)容包括功放開關(guān)，靜音，音量，并且能監(jiān)視負(fù)載阻抗，功放溫度，輸出電平，動態(tài)余量等。通過統(tǒng)一的系統(tǒng)界面，操作人員可以操作整套系統(tǒng)，甚至是每一個會議室的話筒音量和音箱音量。

　　以下均為Q-SYS系統(tǒng)在案例中的界面：

　　監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)(下圖)。包括主機運行，激活主機，待機，溫度;接口機接收信號狀態(tài)，溫度，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，開關(guān)機等。如果配置QSC功放，可監(jiān)控的內(nèi)容更加豐富。

　　對每臺設(shè)備的輸入、輸出接口，Q-SYS系統(tǒng)都具有完善的監(jiān)測和控制功能?？烧{(diào)節(jié)輸入、輸出電平，監(jiān)控輸入輸出音量，查看數(shù)據(jù)流情況，做靜音處理等。

　　總控制室系統(tǒng)設(shè)計

　　總控制室需要對各個子房間的音頻系統(tǒng)進(jìn)行操作和控制的時候，總控室電腦上的一個Q-SYS系統(tǒng)UCI平臺就能解決問題。不再需要多個人員繁雜的工作，用一個界面，就可以對每個房間的路由、音量等進(jìn)行控制。如下圖所示，總控與子房間、或子房間之間還可以把音頻進(jìn)行互聯(lián)，在一間子房間中開會，另一個子房間中也可以收到其分配信號，完成房間擴展功能。

　　同時各個子房間本地可以通過觸控屏進(jìn)入到每一間獨立會議室的控制界面，對各自的房間進(jìn)行更詳細(xì)的調(diào)節(jié)，對輸入和輸出信號進(jìn)行分別檢測和控制。

　　網(wǎng)絡(luò)原則

　　Q-SYS系統(tǒng)可以單獨建立一套千兆網(wǎng)系統(tǒng)，也可以利用大樓內(nèi)部現(xiàn)有的千兆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如果跟大樓內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共用網(wǎng)絡(luò)的時候，需要給Q-SYS系統(tǒng)劃定千兆帶寬的VLAN。在樓層間用光纖連接交換機，同一樓層內(nèi)交換機與各會議室接口機的距離小于100米時，會議室與交換機間敷設(shè)6類網(wǎng)線，這樣既節(jié)省了交換機成本，又能確保系統(tǒng)的使用安全。如距離大于100米，就需要在較遠(yuǎn)的接口機附近增加光纖交換機。如果為了增加系統(tǒng)的可靠性，可以采用兩套網(wǎng)絡(luò)運行，Q-SYS系統(tǒng)支持雙網(wǎng)絡(luò)運行，且可以無縫切換主網(wǎng)絡(luò)和備份網(wǎng)絡(luò)。

　　Q-SYS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)要求

　　網(wǎng)絡(luò)交換機支持QoS(DSCP協(xié)議)

　　數(shù)據(jù)包報轉(zhuǎn)發(fā)時間小于10us

　　支持最少80kB的音頻類型服務(wù)的緩存

　　網(wǎng)絡(luò)交換機端口至少支持4個優(yōu)先級

　　千兆以太網(wǎng)

　　網(wǎng)絡(luò)最大不可超過7跳

　　Q-SYS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)Q-LAN

　　Q-LAN是一項三層網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，具有很好的IT兼容性，是Q-SYS系統(tǒng)的重要組成部分。由于Q-LAN可以運行在標(biāo)準(zhǔn)的千兆以太網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，無需專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。這就意味著很多場所現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)就可以運行Q-SYS系統(tǒng)，無需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級和更新。對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容以及眾多可選硬件設(shè)備使得Q-SYS系統(tǒng)建網(wǎng)的成本非常低廉。同時，由于IT從業(yè)者非常熟悉Q-SYS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，因此利用很多現(xiàn)有工具，經(jīng)過簡單培訓(xùn)后，用戶就可以掌握使用新系統(tǒng)。

　　Q-LAN的優(yōu)勢

　　兼容常用網(wǎng)絡(luò)硬件—Q-LAN基于標(biāo)準(zhǔn)千兆以太網(wǎng)交換機傳輸音頻信號，而不依賴于昂貴的、罕見的專用交換機。

　　相似的IP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議—Q-LAN使用三層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(UDP/IP)傳輸音頻數(shù)據(jù)包，這也是IT從業(yè)者最為熟悉、每天都在使用的協(xié)議。

　　廣域登錄—由于Q-LAN采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和硬件，用戶界面和控制系統(tǒng)可以通過不同網(wǎng)絡(luò)(如：快速以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)或WAN)遠(yuǎn)程接入，突破了本地控制的局限性，極大地擴展了控制范圍。

　　網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)共享—Q-LAN利用三層QoS(區(qū)分服務(wù))技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆诸惡蛢?yōu)先級管理，因此Q-SYS可以在共享網(wǎng)絡(luò)上運行，而不需要為音頻傳輸劃分虛擬局域網(wǎng)。

　　極低的固定延時—Q-LAN協(xié)議的音頻傳輸延時小于0.66毫秒，而整體系統(tǒng)延時(任意輸入經(jīng)處理后到任意輸出)則是固定的2.5毫秒。對于典型的分布式處理音頻系統(tǒng)來說，要想實現(xiàn)系統(tǒng)固定延時是非常困難的，這需要非常復(fù)雜的運算和調(diào)整。

　　定時系統(tǒng)—Q-LAN采用IEEE1588精密時鐘協(xié)議實現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)包的同步。

　　容錯能力—為了最大限度地避免系統(tǒng)故障，Q-SYS系統(tǒng)支持雙網(wǎng)絡(luò)備份，并且Q-LAN支持所有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和三層網(wǎng)絡(luò)容錯策略(生成樹、鏈路聚合、三層路由、無縫自動切換、自檢和冗余供電)。

　　VoIP功能—除Q-LAN外，Q-SYS處理主機Core還能實現(xiàn)VoIP電話功能，當(dāng)與Core內(nèi)置的多路AEC組件配合使用時，可以實現(xiàn)高質(zhì)量遠(yuǎn)程電話會議功能。Q-SYS的VoIP功能不依賴于硬件支持，而是由處理主機Core通過軟件實現(xiàn)，并且在一個運行的Q-SYS程序中可實現(xiàn)多路VoIP終端同時接入。Q-SYS的VoIP組件支持ITU標(biāo)準(zhǔn)編解碼，例如G711(μ-規(guī)則，A-規(guī)則)，G.722，G.726和無壓縮PCM協(xié)議。

　　Q-SYS系統(tǒng)功能

　　混音和路由—任意混合輸入信號并路由到任意輸出

　　數(shù)字音頻處理—支持所有的音頻信號處理，如均衡、動態(tài)處理、分頻、延時和回聲抑制。

　　揚聲器優(yōu)化處理—軟件內(nèi)置QSC揚聲器預(yù)置調(diào)音處理模塊，非QSC揚聲器可以自定義調(diào)音處理模塊，并在系統(tǒng)設(shè)計中使用。

　　系統(tǒng)管理—可現(xiàn)場或遠(yuǎn)程實時監(jiān)測整個Q-SYS系統(tǒng)和所有功率放大器(帶DataPort端口)

　　實時測試—在系統(tǒng)信號路徑中，可以在任意節(jié)點加入虛擬測試信號探針和電平表，用來進(jìn)行實時測試、遠(yuǎn)程診斷和排除故障。

　　聲學(xué)分析—系統(tǒng)連接測試話筒后即可進(jìn)行現(xiàn)場房間聲學(xué)測量和分析。

　　系統(tǒng)日志—日志工具會自動記錄并保存系統(tǒng)運行狀態(tài)以及故障發(fā)生時間和原因等系統(tǒng)日志。

　　系統(tǒng)的可靠性實現(xiàn)

　　傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)通常采用系統(tǒng)冷備份方式，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，需要重新連接系統(tǒng)，容易出現(xiàn)系統(tǒng)連接錯誤、導(dǎo)致系統(tǒng)不能馬上工作。而Q-SYS系統(tǒng)具有熱備份機制，可以實現(xiàn)實時的系統(tǒng)備份功能供用戶選擇。如圖所示：

　　主機熱備份

　　Core支持雙機熱備份，兩個主機互為備份，每300毫秒進(jìn)行系統(tǒng)控制參數(shù)同步，當(dāng)主機出現(xiàn)故障的時候，備份機可以馬上接替主機工作，不會造成系統(tǒng)停止。無需任何編程、無需增加任何軟硬件即可完成主機熱備份。

　　音頻接口箱熱備份

　　I/O Frame支持雙機熱備份，兩個接口箱互為熱備份。當(dāng)主接口箱出現(xiàn)問題的時候，備份接口箱可以自動接替主接口箱工作。兩個接口箱可以同時接在一套功率放大器上面，由于其內(nèi)部設(shè)計了備機斷開機制，因此不會出現(xiàn)輸入阻抗減小一半的情況。無需任何編程、無需增加任何軟硬件即可完成接口箱熱備份。

　　網(wǎng)絡(luò)熱備份

　　Q-SYS系統(tǒng)的所有設(shè)備均支持雙網(wǎng)絡(luò)，具有兩個網(wǎng)口，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的雙備份。當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題的時候，可以自動切換到另一個網(wǎng)絡(luò)上面。(無延時)

　　功放熱備份

　　QSC功率放大器在配合Q-SYS系統(tǒng)工作的時候，可以實現(xiàn)N+1備份。即用一臺功率放大器就可以實現(xiàn)對N(N小于等于8)臺功率放大器的備份工作。實現(xiàn)功放備份功能的時候，需要增加一臺功放倒備器DAB-801。

　　每臺DAB-801可以實現(xiàn)一臺兩通道功率放大器備份4臺兩通道功率放大器，兩臺DAB-801可以級聯(lián)，實現(xiàn)1臺兩通道功率放大器備份8臺兩通道功率放大器。該功能多用于廣播系統(tǒng)，在一些重要的會議場所也可以進(jìn)行功率放大器的備份。

　　Q-SYS系統(tǒng)提供了上述多重備份功能，用戶可以根據(jù)自身系統(tǒng)的需要，選擇需要的備份設(shè)備。

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　　方案優(yōu)勢

　　AoIP解決方案在大型項目中應(yīng)用的優(yōu)勢：

　　1、布線標(biāo)準(zhǔn)化： 在一個需要多間房間互聯(lián)互通的大型的建筑物內(nèi)布設(shè)數(shù)以百計的模擬音頻、VGA、HDMI等音視頻線纜是難以想象的，而采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)光纖布線，可輕而易舉地解決布線問題。

　　2、管理方便： 在此次峰會中，所有聽會室的音視頻設(shè)備都由中央控制室集中管控，這主要是為了指令執(zhí)行的統(tǒng)一和精準(zhǔn)，也便于峰會組委會掌控全局。這就要求所有音視頻設(shè)備必須支持遠(yuǎn)程訪問和控制，這也正好是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本屬性之一。

　　3、品質(zhì)更佳： 由于采用光纖數(shù)字信號傳輸，徹底克服了傳統(tǒng)模擬信號遠(yuǎn)距離傳輸所產(chǎn)生的衰減、失真、干擾、串?dāng)_及接地回路等問題，使得聲音、畫面的品質(zhì)都有了保證，最終輸出的聲音、圖像效果只取決于信號源的品質(zhì)。

　　4、靈活擴展： 現(xiàn)在新建的大樓內(nèi)，千兆網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為基本配置，只要網(wǎng)絡(luò)所及之處，就可以靈活地部署音視頻系統(tǒng)，為未來的系統(tǒng)升級擴展奠定基礎(chǔ)。

　　5、成本更低： 綜合整體的系統(tǒng)布線、人工安裝、運營維護等方面，網(wǎng)絡(luò)化音視頻系統(tǒng)的成本大大低于傳統(tǒng)解決方案。