安全，我們共同關(guān)注
公共安全從來都是一個敏感而重要的議題，優(yōu)先級處在當(dāng)之無愧最重要的位置，而及時而又清晰的通信對于達到公共安全這個目標是至關(guān)重要的。其中通過魯棒性、可靠性極高的高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)向公眾傳達清晰而簡明的廣播指引是其中最有保證的方式之一。
本文將探討高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)最普遍意義的要求和功能特點，以及保證以上功能實現(xiàn)的相關(guān)組件和工作模式，以及如何處理和看待單一設(shè)備乃至整個系統(tǒng)的故障。
公共廣播系統(tǒng)三要素
公共廣播從原來的鄉(xiāng)村大喇叭，發(fā)展到現(xiàn)在商場、酒店、機場、樓宇內(nèi)外，甚至樓宇間的能夠?qū)崿F(xiàn)具體區(qū)域?qū)ず舻南到y(tǒng)。我們會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的覆蓋面越來越大，覆蓋分區(qū)越來越多、越來越細致。將所有信號集中到一臺核心設(shè)備進行統(tǒng)一分配和管理的傳統(tǒng)集中式公共廣播系統(tǒng)將在面臨這樣的發(fā)展是存在以下三個方面的掣肘：傳輸、系統(tǒng)容量、安全性。
傳輸：一個公廣設(shè)備需要供電、控制、音頻三個基礎(chǔ)才能實現(xiàn)尋呼廣播的功能，所以廣播系統(tǒng)的傳輸核心就是要能以最簡單的方式同時傳輸供電、控制和音頻。隨著系統(tǒng)覆蓋面的擴大同時面臨下面兩個問題：傳輸通道容量問題以及傳輸距離問題。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，很多廠商發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)線是解決傳輸問題的最低成本且最靈活通用的選擇。POE解決供電問題，TCP/IP解決控制問題，通過交換網(wǎng)絡(luò)甚至路由網(wǎng)絡(luò)解決傳輸問題，至此誕生了大批的基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膹V播系統(tǒng)，而此時的傳輸面臨的最大問題在于采用壓縮的流媒體傳輸，在音質(zhì)上大打折扣，不可否認基于流媒體的廣播系統(tǒng)在低規(guī)格場合有著不小的市場。但是在諸如機場、星級酒店、商場等對音頻系統(tǒng)要求越來越高的場合流媒體的方案將無法滿足需求。所以同期發(fā)展的是一些具備技術(shù)實力的專業(yè)DSP制造商，通過采用專業(yè)音頻傳輸協(xié)議來實現(xiàn)穩(wěn)定可靠延遲極低音頻傳輸。在音頻要求更高的場合這一類型的系統(tǒng)被采用。采用POE供電+TCP/IP控制+專業(yè)音頻傳輸協(xié)議的模式很好的解決的廣播系統(tǒng)面臨的傳輸困境。
系統(tǒng)容量：由于核心矩陣的容量不是無限量供應(yīng)。但是廣播系統(tǒng)的項目周期較長，且更多的是分期進行，面臨的巨大挑戰(zhàn)就是如何選擇最合適大小的核心矩陣。在初期就投入最大矩陣明顯不符合所有人的期望，投入能滿足當(dāng)前需求的矩陣，意味著后期需要額外投入更多矩陣來完成所有系統(tǒng)的整合，而且整合系統(tǒng)往往意味著停業(yè)，而這也是用戶所不希望看到的。如何面對日益增長的用戶需求和投入之間的矛盾則擺在了傳統(tǒng)公廣系統(tǒng)面前。
安全性：公共廣播系統(tǒng)正在逐步的承載著語音救援的責(zé)任。而系統(tǒng)的安全性則變成了系統(tǒng)面臨的最大議題。一套完備的系統(tǒng)備份方案是解決系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的終極方案。但是要想做到一個真正的完備的備份幾乎不可能。安全性是傳統(tǒng)公廣系統(tǒng)面臨的一個核心根本問題。
基于以上所面臨的問題，高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)應(yīng)運而生，應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)化的架構(gòu)，通過專業(yè)音頻協(xié)議解決信號的傳輸問題，同時將音頻處理部分分散至所有終端節(jié)點，信號的路由通過網(wǎng)絡(luò)直接實現(xiàn)即信號從輸入端直接通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)捷敵龆耍刂乒芾聿捎肨CP/IP直接接入網(wǎng)絡(luò)進行控制。如下圖所示：
采用非集中式系統(tǒng)架構(gòu)將從根本上解決系統(tǒng)傳輸問題，以太網(wǎng)可達理論上系統(tǒng)即可達。而系統(tǒng)容量此時由于沒有核心矩陣概念，音頻路由直接通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，所以容量僅關(guān)乎帶寬以及相關(guān)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)音頻的限制。
而在談到系統(tǒng)安全性時，則提出了一個全新的角度——不能保證永遠100%的運行，但一定能保證不會產(chǎn)生100%的故障。此時將不復(fù)存在系統(tǒng)的整體癱瘓，當(dāng)某一設(shè)備出現(xiàn)故障時，僅會影響該設(shè)備負責(zé)的區(qū)域或者功能。而此時的備份也與過去傳統(tǒng)集中式備份的概念完全不一樣，采用一種模塊化備份，備份的成本也將大幅下降，而備份的效率將會大幅提升。而這也是高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)最終能夠勝任日益關(guān)注的安全議題的核心理念。
網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要
正如前文所提到的，系統(tǒng)的原來的核心矩陣轉(zhuǎn)移到了網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)信號路由。正因為網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)非集中式架構(gòu)我們的非集中式公廣系統(tǒng)才得以成立。并且由于網(wǎng)絡(luò)的備份技術(shù)適用范圍更廣成本更低，這也是一個重要因素。所以此時一個高規(guī)格的公廣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)必須具備足夠的魯棒性和故障管理。
由于控制、音頻和電源都高度依賴于以太網(wǎng)絡(luò)，所以網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。最常見的比如在某處將網(wǎng)線切斷了，在可靠網(wǎng)絡(luò)下網(wǎng)絡(luò)將會自動從新協(xié)商一條路徑從而繞過中斷處。而切換的速度非常之快，幾乎很難被察覺。所以RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)或REP(Resilient Ethernet Protocol)在很多安全網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下是一個必選項。
連接公廣系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的交換機同時應(yīng)具備故障邏輯輸出功能。通過這個可以通知到管理員，并告知其當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)存在故障，需要處理。
高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)必須與其他網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)徹底隔離，個中緣由主要來自帶寬的限制。最可靠的方式自然是在物理上采用分離的交換機和線纜。當(dāng)然要實現(xiàn)這種分隔也可以通過在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上創(chuàng)建VLAN來連接公廣系統(tǒng)和相關(guān)的控制設(shè)備。當(dāng)部署這樣的公廣系統(tǒng)時，對網(wǎng)絡(luò)技能和經(jīng)驗的要求會更高。
高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)組件概覽
公廣系統(tǒng)在建筑設(shè)施的日常運營、監(jiān)控和應(yīng)急疏散中扮演重要角色。由于采用網(wǎng)絡(luò)，所以無需像傳統(tǒng)的公廣系統(tǒng)花費大量的時間和金錢在線纜和安裝上。同時根據(jù)不同國家的法規(guī)，需要滿足響應(yīng)的公共安全設(shè)備要求。
輸出設(shè)備。功放故障可能是所有公廣系統(tǒng)中最常見的了。這有可能是通道故障(功放某個通道沒有正常工作)，當(dāng)然也有可能是設(shè)備故障(整個設(shè)備癱瘓)。在一個高規(guī)格非集中式的公廣系統(tǒng)中，功放具備多種層級的備份和前瞻性的保護措施去避免功放故障是非常必要的。而這通常包含下面三個層面通道備份，設(shè)備備份和網(wǎng)絡(luò)備份：
通道備份。每條功放通道都將負責(zé)建筑內(nèi)相應(yīng)區(qū)域的揚聲器，而其中某些通道可以被指定用于備份切換。比如：如果通道1發(fā)生故障，將會自動切換到通道2.當(dāng)然也可以實現(xiàn)其中某一個通道來備份其他幾個通道。
設(shè)備備份。在這種情況下，一臺功放所有的通道被用于備份另外一臺，兩臺完全獨立的設(shè)備。正如前面所提到的當(dāng)供給電力給兩張卡的電源發(fā)生故障時，此時通道備份將無法達到目的。而設(shè)備備份則可以應(yīng)對這樣的情況。而采用設(shè)備備份還有一個優(yōu)勢，即可以為兩臺設(shè)備供應(yīng)相互獨立且隔離的電力。
網(wǎng)絡(luò)備份。高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)應(yīng)配備主備以太網(wǎng)口。通過連接到不同的已形成備份架構(gòu)的以太網(wǎng)交換機。這樣可以確保即使其中一臺交換機出現(xiàn)故障，功放仍能夠連接到網(wǎng)絡(luò)中。
輸入設(shè)備。高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)的輸入設(shè)備將包含桌面或強裝式尋呼基站，建筑設(shè)施的管理人員通過它來實現(xiàn)廣播。
在一個高可靠的系統(tǒng)下，所有組件的監(jiān)控都應(yīng)做到定期報告并自動完成日志記錄，并且系統(tǒng)能夠發(fā)送相應(yīng)的通知或警報，從而讓管理員去替換或維修有故障的設(shè)備組件。
服務(wù)器和控制器大部分現(xiàn)今的的公廣系統(tǒng)都會使用預(yù)錄語音，其工作模式是通過比如系統(tǒng)的定時計劃任務(wù)或員工的一些按鈕來觸發(fā)信息服務(wù)器播放語音。高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)的信息服務(wù)器支持諸多功能，包括存儲和播放預(yù)錄語音消息，自動計時和事件調(diào)度計劃，VoIP尋呼接口等等。
為確保系統(tǒng)在任何時候具備全備份，可以加入第二臺信息服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)中，并配置成與主服務(wù)器完全一致的“鏡像系統(tǒng)”。當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障時備服務(wù)器將會無縫自動接管所有功能。最具實踐意義的建議是將這臺鏡像服務(wù)器與主服務(wù)器放置在建筑的不同地點。這是可以確保系統(tǒng)在應(yīng)對大型災(zāi)難時仍能工作的重要節(jié)點。
高規(guī)格的公廣系統(tǒng)要與緊急或消防報警系統(tǒng)相連，就需要借助一個接口設(shè)備來完成兩者的對接。在諸如化學(xué)泄露或火災(zāi)下，緊急或消防報警系統(tǒng)發(fā)出警告至公廣系統(tǒng)，公廣系統(tǒng)將播放相應(yīng)的警告信息到相應(yīng)區(qū)域的揚聲器。
要連接消防報警信號和公廣系統(tǒng)通常會通過一個單一接口設(shè)備來完成。為滿足EN54-16的標準，這臺設(shè)備需內(nèi)置多重備份。比如，任何消防安全接口設(shè)備需遵循下面的規(guī)定：
◆ 主備網(wǎng)口。這個設(shè)計主要用于連接備份的網(wǎng)絡(luò)，如果主網(wǎng)口丟失連接備份網(wǎng)口自動激活。
◆ 三重電源備份。主電源的接口最好具備使用備份儲蓄電池電力的能力，而備份電源口也應(yīng)該提供這樣的電池供電(雙備份)。同時額外一個層級的電源供應(yīng)將進一步提升可靠性，確保即使在主備電源失去電力時，設(shè)備還具備報告錯誤的能力。
◆ 實時監(jiān)控設(shè)備關(guān)鍵故障端口狀態(tài)。通過設(shè)備的邏輯輸出端口來完成系統(tǒng)錯誤的警報。如果連接該端口的線路出現(xiàn)中斷或者短路，系統(tǒng)都應(yīng)及時提供錯誤警告。同樣的消防對接設(shè)備的警報輸入的端口也應(yīng)該被系統(tǒng)監(jiān)控。
◆具備監(jiān)控整個系統(tǒng)所有設(shè)備狀態(tài)的能力。所有與緊急或消防相關(guān)的設(shè)備系統(tǒng)都應(yīng)具備監(jiān)測其功能是否完整，同時所有的網(wǎng)絡(luò)通路也要處于監(jiān)控狀態(tài)(需與交換機對接)。確保都有與之對應(yīng)的故障指示。
◆干接點閉合信號觸發(fā)外部系統(tǒng)。如果接口設(shè)備發(fā)生故障，該設(shè)備應(yīng)具備將兩個干接點線路閉合的能力，以此來觸發(fā)建筑內(nèi)其他部分設(shè)備來警報接口設(shè)備的故障。
確保高可靠性功放的其他重要功能
1.揚聲器線路監(jiān)測。一個連接到揚聲器鏈路終端的設(shè)備，該設(shè)備通過監(jiān)聽人不可聞的測試音來向系統(tǒng)報告功放所連接的揚聲器線路狀態(tài)。
2.環(huán)境噪聲補償。通過在某一空間中放置噪聲感應(yīng)麥克風(fēng)，測量當(dāng)前的環(huán)境噪聲水平，根據(jù)當(dāng)前噪聲自動調(diào)整播報語音的音量。
3. 內(nèi)置緊急語音存儲。在功放上直接集成這一小塊存儲是非常關(guān)鍵的。這保證了非集中式公廣系統(tǒng)不會出現(xiàn)任何單點故障——即使整個網(wǎng)絡(luò)都已經(jīng)癱瘓，只要功放的供電還存在，就會持續(xù)的播放該存儲上的緊急語音。
功放的供電也應(yīng)通過UPS來完成，在斷電時也能確保系統(tǒng)的全部功能。提供功放的備份(通道和設(shè)備)和線路終端監(jiān)測將確保系統(tǒng)最高級別的持續(xù)監(jiān)控。無論是誰都無法保證每個揚聲器都正常工作，如何應(yīng)對某個鏈路揚聲器故障而導(dǎo)致其后的所有揚聲器都無法出聲，對此的建議是考慮額外的揚聲器安裝和連接更多的揚聲器線路。通過備份通道或設(shè)備連接的揚聲器，至少需要能夠保證關(guān)鍵區(qū)域的聽音覆蓋。
其他考量
高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)的硬件設(shè)備應(yīng)是管理友好型的，經(jīng)過基礎(chǔ)簡單的培訓(xùn)，建筑設(shè)施的管理員應(yīng)能夠輕松做到維護和管理。這是確保系統(tǒng)最低的停機時間的重要屬性。本地的管理員可以快速安全的置換掉故障設(shè)備。
另外還值得一提的是設(shè)備防塵屬性也是一項指標。所有的設(shè)備應(yīng)至少具備IP-30的防塵級別。
總結(jié)
在高可靠的環(huán)境下，高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)工作的幾個重要方面：
◆ 在關(guān)鍵地點足夠的尋呼基站，且基站被系統(tǒng)定期和自動化的監(jiān)控。設(shè)備日志記錄所有狀態(tài)，同時將信息服務(wù)器對所有設(shè)備進行日志和配置的記錄備份。
◆ 功放應(yīng)具備通道或整機備份，網(wǎng)絡(luò)備份，揚聲器線路終端監(jiān)測，環(huán)境噪聲補償，內(nèi)置緊急語音消息存儲器每一個關(guān)鍵設(shè)備通過不間斷UPS供電(如功放、服務(wù)器、交換機等)。信息服務(wù)器的鏡像備份確保所有重要功能的實現(xiàn)(如消息播報和VoIP尋呼接口等)生命安全接口需內(nèi)建多重備份(如果公廣系統(tǒng)需要與緊急或消防系統(tǒng)連接)基于標準網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，配合RSTP以及故障邏輯輸出。
◆故障設(shè)備應(yīng)由工作人員輕松置換，無需更多額外操作。防塵指數(shù)必不可少。
當(dāng)我們在探討公共安全相關(guān)系統(tǒng)時，如何提供最具靈活，最具擴展性而又最具安全可靠性的系統(tǒng)是我們最關(guān)心的。關(guān)于系統(tǒng)的安全性并不是時刻保證整個系統(tǒng)的可運行而讓系統(tǒng)處于整體癱瘓的風(fēng)險中。而應(yīng)該是確保即使是系統(tǒng)的一個設(shè)備還能工作也能完成它的功能，加之完備的監(jiān)控個警報系統(tǒng)才是我們應(yīng)該思考的方向。而這正是高規(guī)格非集中式公廣系統(tǒng)的設(shè)計哲學(xué)。 |
