IP無線通話在大型晚會直播中的設計與應用

寧津縣融媒體中心：周希芝

IP無線通話是一種基于IP協議的無線通信方式，通過互聯網或局域網實現語音傳輸，這種通話方式，可以實現電話間的無縫對接、提供高質量的語音傳輸、支持多方通話等功能。但是，IP無線通話也存在一些限制和挑戰，如由于無線信號容易受到干擾或阻擋，通話質量可能會受到影響，并且由于IP無線通話需要通過網絡傳輸語音數據，對于網絡帶寬和穩定性要求較高。因此，本文闡述了IP無線通話的優缺點，并從其如何設計和應用兩個方面來進行了深入地探討。

1. IP無線通話的優缺點

IP無線通話的優點主要包括靈活性高、可擴展性強、高質量語音傳輸、附加功能豐富等，其中靈活性是指IP無線通話基于IP協議，可以在任何有網絡的地方進行通話，無需布線或安裝額外的硬件設備，這使得通話更加靈活，可以根據需要進行移動和調整[1]?？蓴U展性是指IP無線通話系統可以輕松地擴展規模，支持更多的用戶和通話，其可以與現有的網絡基礎設施無縫集成，實現更高效的通信。

高質量語音傳輸是指相比傳統的無線通信方式，IP無線通話能夠提供更高質量的語音傳輸，它能夠更好地處理音頻信號，減少噪聲和干擾，使通話更加清晰、逼真。附加功能豐富是指IP無線通話系統可以提供豐富的附加功能，如電話會議、即時消息傳遞、文件傳輸等，這能夠提高工作效率和便捷性，滿足各種不同的通信需求。

IP無線通話的缺點主要包括對網絡要求高、安全風險、依賴電池壽命，其中對網絡要求高是指IP無線通話需要穩定的網絡連接才能保證通話質量，如果網絡帶寬不足、延遲過大或出現丟包現象，將導致通話質量下降[2]。安全風險是指由于IP無線通話通過互聯網進行傳輸，存在一定的安全風險，如果未采取適當的安全措施，通話內容可能會被竊聽或篡改。因此，用戶需要注意保護隱私和數據安全。依賴電池壽命是指IP無線通話通常需要使用電池供電的設備，如手機、平板電腦等，在長時間通話時，電池壽命可能會迅速下降，需要頻繁充電或更換電池。

2. IP無線通話在大型晚會直播中的設計

在大型晚會直播中，IP無線通話系統的設計需要綜合考慮多方面的因素，包括系統的可靠性、穩定性、擴展性、易用性等。

2.1 系統架構

在大型晚會直播中，IP無線通話系統架構主要包括三個方面，即IP電話網關、無線VOIP交換設備、網關（GW）和網守（GK）[3]。其中IP電話網關，具有路由管理功能，將各地區電話區號映射為相應的地區網關IP地址，這些信息存放在一個數據庫中，有關處理軟件完成呼叫處理、數字語音打包、路由管理等功能。無線VOIP交換設備，即無線IPPBX，通過GSM無線模塊來實現IP網絡的電話用戶與普通電話用戶之間的通信。系統硬件結構由GSM工作單元、PCM編解碼工作單元、語音壓縮/解壓處理單元（DSP）、CPLD總線適配單元和MPC860T核心控制單元構成。網關（GW）和網守（GK），IP電話的基本結構由這兩部分構成，網關的主要功能是信令處理、H.323協議處理、語音編解碼和路由協議處理等，對外分別提供與PSTN網連接的中繼接口以及與IP網絡連接的接口。網守的主要功能是用戶認證、地址解析、帶寬管理、路由管理、安全管理和區域管理。以浙江衛視為例，2018年的跨年衛視上就采用了IP通話EFP系統，該系統采用了TELEX公司的32路Cronus數字通話矩陣為核心，包括了5套BTR-80N通話基站、PS-20有線通話基站、1臺TIF 2000A電話耦合器。并且，采用了Rvon-C的VOIP板卡，實現了EFP系統的IP網絡外延擴充。Rvon-C板卡是一種支持G.711、G.729A、G.723通訊協議的VOIP板卡，可以支持8路音頻通道通過IP網絡與內部數字矩陣輸入和輸出的雙通。同時，Rvon-C板卡還支持TELEX專利的Trunking主干互聯技術，實現多個數字矩陣之間的語音和相關控制信號的傳輸[4]。在浙江衛視的跨年夜上，IP無線通話系統為其直播提供了穩定、可靠、高效的通信服務。這樣的系統架構能夠滿足大型晚會直播中多樣化的通信需求，提升節目的互動性和工作效率。

2.2 無線傳輸設計

在大型晚會直播中，無線傳輸設計是IP無線通話系統的重要組成部分。以下是幾個關鍵的無線傳輸設計要點。

（1）選擇合適的無線傳輸技術：根據實際情況，選擇適合的無線傳輸技術，如Wi-Fi、Bluetooth、4G/5G等，綜合考慮傳輸距離、穩定性、帶寬需求和成本等因素，選擇最合適的無線傳輸技術[5]。

（2）頻率規劃與干擾規避：進行頻率規劃，避免無線信號之間的干擾。了解可用頻率范圍，并根據實際情況進行合理分配，采取必要的技術措施，如跳頻擴頻、信道綁定等，降低干擾對無線傳輸的影響。

（3）信號強度與覆蓋范圍：根據場地大小和設備布局，合理規劃信號強度和覆蓋范圍。確保無線信號能夠覆蓋到整個直播區域，同時保持足夠的信號強度，以提供穩定的音頻傳輸。

（4）MIMO技術應用:考慮采用MIMO技術，通過在發射端和接收端使用多個天線，提高無線信號的傳輸速率和可靠性[6]。MIMO技術能夠在不增加頻譜資源和天線尺寸的情況下提升系統性能。并且，針對實時語音傳輸的特點，合理配置QoS參數，保證音頻數據傳輸的優先級，通過為音頻數據設置較高的優先級，降低延遲和丟包現象對通話質量的影響。此外，采取加密通信、訪問控制等安全措施，防止未經授權的訪問和數據竊取，或者定期更新安全策略和漏洞修補程序，降低安全風險。

2.3 音頻設計

在大型晚會直播中，音頻處理設計是IP無線通話系統的關鍵環節。在設計過程中，首先要選擇合適的音頻編解碼器，如AAC、MP3、Opus等，以滿足不同應用場景的需求，考慮音頻質量、壓縮比和實時傳輸的要求，選擇一種能夠在直播環境中提供清晰、穩定的音頻質量的編解碼器。其次，根據需要，配置音頻混合器對多路音頻信號進行混合處理，通過調整音量、均衡器和效果器等參數，優化音頻質量，確保接收到的聲音清晰、自然[8]。同時，在音頻處理中，采用降噪技術降低環境噪聲和干擾對通話質量的影響，可以采用先進的降噪算法，識別并消除背景噪聲，提高語音信號的清晰度。而且，根據信號的動態范圍，合理配置動態范圍控制和壓縮器。動態范圍控制用于調整音頻信號的最大和最小幅度，而壓縮器則用于減小信號的動態范圍，使音頻信號更加平滑。對于多通道音頻信號，還需要進行通道處理以分離和組合不同來源的音頻，如通過配置通道矩陣和處理算法，實現音頻信號的靈活路由和多通道處理，滿足大型晚會直播中多路音頻信號的處理需求。最后，在音頻處理過程中，實時監控音頻信號的質量和參數。通過監聽音頻輸出或使用儀表顯示，及時發現并調整任何問題。確保音頻處理系統始終處于最佳狀態，為觀眾提供高質量的聽覺體驗[9]。

2.4 通話管理設計

在大型晚會直播中，通話管理設計是IP無線通話系統的重要組成部分，它負責協調和管理多方通話。以下是幾個關鍵的通話管理設計要點。

（1）用戶界面設計：設計易于使用的用戶界面，提供清晰的通話狀態和控制選項。用戶界面應包括呼叫發起、掛斷、靜音/取消靜音、音量調節等常用功能，并能夠顯示通話狀態和參與者列表。

（2）通話控制邏輯：設計合理的通話控制邏輯，支持單呼、組呼、會議等通話模式。確保不同通話模式之間的平滑切換，并處理優先級和權限控制，以滿足大型晚會直播中的不同通信需求。2019天貓雙11狂歡夜應用IP無線通話系統，其支持任意數量的語音通話，可“一對一”“一對多”或“多對多”無障礙溝通，管理員可以對所轄通話頻道“一鍵”全體禁麥或解除。在多人活動中，該系統具備新增加標簽功能，可以根據成員不同的標簽，精準找到需要溝通的對象，節省了更多時間。

（3）通話記錄與日志：記錄通話的詳細信息，包括通話時間、參與者、通話模式等。提供可查詢的通話日志，方便后期查看和跟蹤。這對于問題排查和歷史通信記錄回顧非常有用。

（4）權限與角色管理：根據大型晚會直播的需求，定義不同的用戶角色和權限。為不同角色分配相應的通話權限，如主持人、嘉賓、工作人員等，確保合理的權限控制，避免誤操作或濫用權限。

（5）適配不同終端設備：考慮到大型晚會直播中可能使用的各種終端設備，如手機、平板電腦、專業音頻設備等，設計通用的適配方案，確保在不同設備上都能夠正常使用通話管理功能。以KIS Pro為例，其是基于WebRTC實時傳輸協議，服務器支持云部署或本地部署，使用全IP架構，無需增加太多硬件設備，便可加入多方語音通話系統。系統可通過電腦網頁端、平板、千視通話面板、千視編解碼器設備、手持終端（可定制）、手機等設備登錄接入系統，為用戶節省更多成本。

2.5 安全性設計

在大型晚會直播中，安全性設計是IP無線通話系統的重要考慮因素。以下是幾個關鍵的安全性設計要點。

（1）加密通信：采用可靠的加密算法對音頻數據進行加密，確保通話內容在傳輸過程中的機密性。常用的加密算法包括AES、RSA等，可以根據實際需求選擇合適的加密方案。

（2）身份驗證與授權：設計身份驗證機制，對使用IP無線通話系統的用戶進行身份驗證，確保只有授權用戶能夠使用相關功能。同時，根據用戶角色和權限，對不同用戶進行合理的授權管理，限制未經授權的訪問和操作。

（3）定期更新與漏洞修復：定期更新IP無線通話系統，及時修補可能存在的安全漏洞。同時，建立安全監控和日志分析機制，以便及時發現和處理潛在的安全風險。

（4）數據備份與恢復：設計可靠的數據備份和恢復方案，防止數據丟失或損壞。定期備份關鍵數據，并確保備份數據存儲在安全可靠的位置。制定應急恢復計劃，以便在發生安全事故時快速恢復系統運行。2023年湖南衛視跨年夜就采用了KIS Pro系統為例，其是采用了IP網絡雙向對講通訊系統及數字音頻處理技術，不僅實現了回聲抵消和噪聲抑制，還能保證實時通話過程的清晰、流暢。并且，KIS Pro系統采用了SRTP加密音視頻編解碼格式編寫，確保通話保密，防止竊聽，具有很高的安全性。

3. IP無線通話在大型晚會直播中的應用

3.1 現場調度與指揮

在大型晚會直播中，導演和調度人員需要實時掌握現場情況，指揮各個環節的進行。由指揮中心實時接收現場人員的語音、圖像和數據等信息，進行分析和處理，然后通過無線通信網絡向現場人員發送指令和信息，進行調度和協調。如HUALIAO（華燎）HL-P950PRO架構式矩陣內部通話系統，其支持多主機遠程IP組網，180路wDR-8制式的無線通話分機、32或64路IPL制式的IP通話分機。電視臺制作中心可使用通話主機跨地區指揮調度多個分會場，將分會場的攝像、主持人等崗位按照部門最多分成8個組，進行異地分組通話。并且，其還支持通話主機連接切換臺，導播在視頻切換時將Tally信號遠程傳輸給分會場的Tally燈，通過Tally燈PGM與PVW信號提示，協助攝像師畫面拍攝及提高主持人鏡頭感。通話主機支持2W/4W有線通話、訊道CCU通話接口等拓展功能，從而形成一套穩定可靠、功能齊全的遠程內部通話Tally系統。

3.2 主持人、嘉賓與觀眾互動

通過IP無線通話系統，主持人可以方便地與嘉賓和觀眾進行實時交流，增強互動效果。嘉賓和觀眾也可以通過該系統與主持人進行互動，參與節目、提問或發表觀點。大型晚會直播涉及多個部門，如策劃、宣傳、安保等，IP無線通話系統可以提供一個統一的通信平臺，方便各部門之間的實時溝通與協作，提高工作效率。

3.3 技術支持與故障排除

在大型晚會直播中，技術支持和故障排除至關重要。IP無線通話系統很多都具備無線腰包功能，其基于wDR-8無線語音傳輸技術，支持同頻道內8路全雙工通話，180路接聽，并且無中心自組網通信，主機意外斷電可保障腰包間應急通話，以此來確保直播技術設備的正常運行。而且，其還可以提供高效的通信渠道，技術支持人員可以通過該系統快速定位問題、協調資源、排除故障，保證直播的順利進行。

4. 結束語

IP無線通話有著靈活性強、拓展性高、語音傳輸質量高的優點。在大型晚會直播過程中，通過IP無線通話系統的設計，可以實現現場調度與指揮、互動交流、技術支持和故障排除以及多部門協同工作等多種功能。IP無線通話系統有著穩定、可靠的通信服務，能夠提升大型晚會直播的互動性和工作效率，確保節目的順利進行。