IP无线通话在大型晚会直播中的设计与应用

IP无线通话在大型晚会直播中的设计与应用
作者：周希芝
来源：《卫星电视与宽带多媒体》2024年第05期
【摘要】IP无线通话有着灵活性高、传输质量高以及可扩展性强等特点，因此，被广泛地应用在大型晚会直播中。

然而，IP无线通话对于网络要求也比较高，在应用过程中还需要做好相应的设计，以此来保证直播的顺利。

本文通过分析IP无线通话的优点和缺点，总结其在设计过程中，系统架构、音频，以及无线传输等方面的设计要点，最后结合相应的案例，对其在大型晚会直播中的应用，以及应用时需要关注的热点提出自己的见解，以供相关单位参考。

【关键词】IP无线通话；大型晚会；设计
中图分类号：TN92 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.05.004
IP无线通话是一种基于IP协议的无线通信方式，通过互联网或局域网实现语音传输，这种通话方式，可以实现电话间的无缝对接、提供高质量的语音传输、支持多方通话等功能。

但是，IP无线通话也存在一些限制和挑战，如由于无线信号容易受到干扰或阻挡，通话质量可能会受到影响，并且由于IP无线通话需要通过网络传输语音数据，对于网络带宽和稳定性要求较高。

因此，本文阐述了IP无线通话的优缺点，并从其如何设计和应用两个方面来进行了深入地探讨。

1. IP无线通话的优缺点
IP无线通话的优点主要包括灵活性高、可扩展性强、高质量语音传输、附加功能丰富等，其中灵活性是指IP无线通话基于IP协议，可以在任何有网络的地方进行通话，无需布线或安装额外的硬件设备，这使得通话更加灵活，可以根据需要进行移动和调整[1]。

可扩展性是指IP无线通话系统可以轻松地扩展规模，支持更多的用户和通话，其可以与现有的网络基础设施无缝集成，实现更高效的通信。

高质量语音传输是指相比传统的无线通信方式，IP无线通话能够提供更高质量的语音传输，它能够更好地处理音频信号，减少噪声和干扰，使通话更加清晰、逼真。

附加功能丰富是指IP无线通话系统可以提供丰富的附加功能，如电话会议、即时消息传递、文件传输等，这能够提高工作效率和便捷性，满足各种不同的通信需求。

IP无线通话的缺点主要包括对网络要求高、安全风险、依赖电池寿命，其中对网络要求高是指IP无线通话需要稳定的网络连接才能保证通话质量，如果网络带宽不足、延迟过大或出
现丢包现象，将导致通话质量下降[2]。

安全风险是指由于IP无线通话通过互联网进行传输，存在一定的安全风险，如果未采取适当的安全措施，通话内容可能会被窃听或篡改。

因此，用户需要注意保护隐私和数据安全。

依赖电池寿命是指IP无线通话通常需要使用电池供电的设备，如手机、平板电脑等，在长时间通话时，电池寿命可能会迅速下降，需要频繁充电或更换电池。

2. IP无线通话在大型晚会直播中的设计
在大型晚会直播中，IP无线通话系统的设计需要综合考虑多方面的因素，包括系统的可靠性、稳定性、扩展性、易用性等。

2.1 系统架构
在大型晚会直播中，IP无线通话系统架构主要包括三个方面，即IP电话网关、无线VOIP 交换设备、网关（GW）和网守（GK）[3]。

其中IP电话网关，具有路由管理功能，将各地区电话区号映射为相应的地区网关IP地址，这些信息存放在一个数据库中，有关处理软件完成呼叫处理、数字语音打包、路由管理等功能。

无线VOIP交换设备，即无线IPPBX，通过GSM无线模块来实现IP网络的电话用户与普通电话用户之间的通信。

系统硬件结构由GSM 工作单元、PCM编解码工作单元、语音压缩/解压处理单元（DSP）、CPLD总线适配单元和MPC860T核心控制单元构成。

网关（GW）和网守（GK），IP电话的基本结构由这两部分构成，网关的主要功能是信令处理、H.323协议处理、语音编解码和路由协议处理等，对外分别提供与PSTN网连接的中继接口以及与IP网络连接的接口。

网守的主要功能是用户认证、地址解析、带宽管理、路由管理、安全管理和区域管理。

以浙江卫视为例，2018年的跨年卫视上就采用了IP通话EFP系统，该系统采用了TELEX公司的32路Cronus数字通话矩阵为核心，包括了5套BTR-80N通话基站、PS-20有线通话基站、1台TIF 2000A电话耦合器。

并且，采用了Rvon-C的VOIP板卡，实现了EFP系统的IP网络外延扩充。

Rvon-C板卡是一种支持G.711、G.729A、G.723通讯协议的VOIP板卡，可以支持8路音频通道通过IP网络与内部数字矩阵输入和输出的双通。

同时，Rvon-C板卡还支持TELEX专利的Trunking主干互联技术，实现多个数字矩阵之间的语音和相关控制信号的传输[4]。

在浙江衛视的跨年夜上，IP 无线通话系统为其直播提供了稳定、可靠、高效的通信服务。

这样的系统架构能够满足大型晚会直播中多样化的通信需求，提升节目的互动性和工作效率。

2.2 无线传输设计
在大型晚会直播中，无线传输设计是IP无线通话系统的重要组成部分。

以下是几个关键的无线传输设计要点。

（1）选择合适的无线传输技术：根据实际情况，选择适合的无线传输技术，如Wi-Fi、Bluetooth、4G/5G等，综合考虑传输距离、稳定性、带宽需求和成本等因素，选择最合适的无线传输技术[5]。

（2）频率规划与干扰规避：进行频率规划，避免无线信号之间的干扰。

了解可用频率范围，并根据实际情况进行合理分配，采取必要的技术措施，如跳频扩频、信道绑定等，降低干扰对无线传输的影响。

（3）信号强度与覆盖范围：根据场地大小和设备布局，合理规划信号强度和覆盖范围。

确保无线信号能够覆盖到整个直播区域，同时保持足够的信号强度，以提供稳定的音频传输。

（4）MIMO技术应用：考虑采用MIMO技术，通过在发射端和接收端使用多个天线，提高无线信号的传输速率和可靠性[6]。

MIMO技术能够在不增加频谱资源和天线尺寸的情况下提升系统性能。

并且，针对实时语音传输的特点，合理配置QoS参数，保证音频数据传输的优先级，通过为音频数据设置较高的优先级，降低延迟和丢包现象对通话质量的影响。

此外，采取加密通信、访问控制等安全措施，防止未经授权的访问和数据窃取，或者定期更新安全策略和漏洞修補程序，降低安全风险。

2.3 音频设计
在大型晚会直播中，音频处理设计是IP无线通话系统的关键环节。

在设计过程中，首先要选择合适的音频编解码器，如AAC、MP3、Opus等，以满足不同应用场景的需求，考虑音频质量、压缩比和实时传输的要求，选择一种能够在直播环境中提供清晰、稳定的音频质量的编解码器。

其次，根据需要，配置音频混合器对多路音频信号进行混合处理，通过调整音量、均衡器和效果器等参数，优化音频质量，确保接收到的声音清晰、自然[8]。

同时，在音频处理中，采用降噪技术降低环境噪声和干扰对通话质量的影响，可以采用先进的降噪算法，识别并消除背景噪声，提高语音信号的清晰度。

而且，根据信号的动态范围，合理配置动态范围控制和压缩器。

动态范围控制用于调整音频信号的最大和最小幅度，而压缩器则用于减小信号的动态范围，使音频信号更加平滑。

对于多通道音频信号，还需要进行通道处理以分离和组合不同来源的音频，如通过配置通道矩阵和处理算法，实现音频信号的灵活路由和多通道处理，满足大型晚会直播中多路音频信号的处理需求。

最后，在音频处理过程中，实时监控音频信号的质量和参数。

通过监听音频输出或使用仪表显示，及时发现并调整任何问题。

确保音频处理系统始终处于最佳状态，为观众提供高质量的听觉体验[9]。

2.4 通话管理设计
在大型晚会直播中，通话管理设计是IP无线通话系统的重要组成部分，它负责协调和管理多方通话。

以下是几个关键的通话管理设计要点。

（1）用户界面设计：设计易于使用的用户界面，提供清晰的通话状态和控制选项。

用户界面应包括呼叫发起、挂断、静音/取消静音、音量调节等常用功能，并能够显示通话状态和参与者列表。

（2）通话控制逻辑：设计合理的通话控制逻辑，支持单呼、组呼、会议等通话模式。

确保不同通话模式之间的平滑切换，并处理优先级和权限控制，以满足大型晚会直播中的不同通信需求。

2019天猫双11狂欢夜应用IP无线通话系统，其支持任意数量的语音通话，可“一对一”“一对多”或“多对多”无障碍沟通，管理员可以对所辖通话频道“一键”全体禁麦或解除。

在多人活动中，该系统具备新增加标签功能，可以根据成员不同的标签，精准找到需要沟通的对象，节省了更多时间。

（3）通话记录与日志：记录通话的详细信息，包括通话时间、参与者、通话模式等。

提供可查询的通话日志，方便后期查看和跟踪。

这对于问题排查和历史通信记录回顾非常有用。

（4）权限与角色管理：根据大型晚会直播的需求，定义不同的用户角色和权限。

为不同角色分配相应的通话权限，如主持人、嘉宾、工作人员等，确保合理的权限控制，避免误操作或滥用权限。

（5）适配不同终端设备：考虑到大型晚会直播中可能使用的各种终端设备，如手机、平板电脑、专业音频设备等，设计通用的适配方案，确保在不同设备上都能够正常使用通话管理功能。

以KIS Pro为例，其是基于WebRTC实时传输协议，服务器支持云部署或本地部署，使用全IP架构，无需增加太多硬件设备，便可加入多方语音通话系统。

系统可通过电脑网页端、平板、千视通话面板、千视编解码器设备、手持终端（可定制）、手机等设备登录接入系统，为用户节省更多成本。

2.5 安全性设计
在大型晚会直播中，安全性设计是IP无线通话系统的重要考虑因素。

以下是几个关键的安全性设计要点。

（1）加密通信：采用可靠的加密算法对音频数据进行加密，确保通话内容在传输过程中的机密性。

常用的加密算法包括AES、RSA等，可以根据实际需求选择合适的加密方案。

（2）身份验证与授权：设计身份验证机制，对使用IP无线通话系统的用户进行身份验证，确保只有授权用户能够使用相关功能。

同时，根据用户角色和权限，对不同用户进行合理的授权管理，限制未经授权的访问和操作。

（3）定期更新与漏洞修复：定期更新IP无线通话系统，及时修补可能存在的安全漏洞。

同时，建立安全监控和日志分析机制，以便及时发现和处理潜在的安全风险。

（4）数据备份与恢复：设计可靠的数据备份和恢复方案，防止数据丢失或损坏。

定期备份关键数据，并确保备份数据存储在安全可靠的位置。

制定应急恢复计划，以便在发生安全事故时快速恢复系统运行。

2023年湖南卫视跨年夜就采用了KIS Pro系统为例，其是采用了IP 网络双向对讲通讯系统及数字音频处理技术，不仅实现了回声抵消和噪声抑制，还能保证实时通话过程的清晰、流畅。

并且，KIS Pro系统采用了SRTP加密音视频编解码格式编写，确保通话保密，防止窃听，具有很高的安全性。

3. IP无线通话在大型晚会直播中的应用
3.1 现场调度与指挥
在大型晚会直播中，导演和调度人员需要实时掌握现场情况，指挥各个环节的进行。

由指挥中心实时接收现场人员的语音、图像和数据等信息，进行分析和处理，然后通过无线通信网络向现场人员发送指令和信息，进行调度和协调。

如HUALIAO（华燎）HL-P950PRO架构式矩阵内部通话系统，其支持多主机远程IP组网，180路wDR-8制式的无线通话分机、32或64路IPL制式的IP通话分机。

电视台制作中心可使用通话主机跨地区指挥调度多个分会场，将分会场的摄像、主持人等岗位按照部门最多分成8个组，进行异地分组通话。

并且，其还支持通话主机连接切换台，导播在视频切换时将Tally信号远程传输给分会场的Tally灯，通过Tally灯PGM与PVW信号提示，协助摄像师画面拍摄及提高主持人镜头感。

通话主机支持
2W/4W有线通话、讯道CCU通话接口等拓展功能，从而形成一套稳定可靠、功能齐全的远程内部通话Tally系统。

（3）信号强度与覆盖范围：根据场地大小和设备布局，合理规划信号强度和覆盖范围。

确保无线信号能够覆盖到整个直播区域，同时保持足够的信号强度，以提供稳定的音频传输。

（4）MIMO技术应用：考虑采用MIMO技术，通过在发射端和接收端使用多个天线，提高无线信号的传输速率和可靠性[6]。

MIMO技术能够在不增加频谱资源和天线尺寸的情况下提升系统性能。

并且，针对实时语音传输的特点，合理配置QoS参数，保证音频数据传输的优先级，通过为音频数据设置较高的优先级，降低延迟和丢包现象对通话质量的影响。

此外，采取加密通信、访问控制等安全措施，防止未经授权的访问和数据窃取，或者定期更新安全策略和漏洞修补程序，降低安全风险。

2.3 音频设计
在大型晚会直播中，音频处理设计是IP无线通话系统的关键环节。

在设计过程中，首先要选择合适的音频编解码器，如AAC、MP3、Opus等，以满足不同应用场景的需求，考虑音频质量、压缩比和实时传输的要求，选择一种能够在直播环境中提供清晰、稳定的音频质量的编解码器。

其次，根据需要，配置音频混合器对多路音频信号进行混合处理，通过调整音量、均衡器和效果器等参数，优化音频质量，确保接收到的声音清晰、自然[8]。

同時，在音频处
理中，采用降噪技术降低环境噪声和干扰对通话质量的影响，可以采用先进的降噪算法，识别并消除背景噪声，提高语音信号的清晰度。

而且，根据信号的动态范围，合理配置动态范围控制和压缩器。

动态范围控制用于调整音频信号的最大和最小幅度，而压缩器则用于减小信号的动态范围，使音频信号更加平滑。

对于多通道音频信号，还需要进行通道处理以分离和组合不同来源的音频，如通过配置通道矩阵和处理算法，实现音频信号的灵活路由和多通道处理，满足大型晚会直播中多路音频信号的处理需求。

最后，在音频处理过程中，实时监控音频信号的质量和参数。

通过监听音频输出或使用仪表显示，及时发现并调整任何问题。

确保音频处理系统始终处于最佳状态，为观众提供高质量的听觉体验[9]。

2.4 通话管理设计
在大型晚会直播中，通话管理设计是IP无线通话系统的重要组成部分，它负责协调和管理多方通话。

以下是几个关键的通话管理设计要点。

（1）用户界面设计：设计易于使用的用户界面，提供清晰的通话状态和控制选项。

用户界面应包括呼叫发起、挂断、静音/取消静音、音量调节等常用功能，并能够显示通话状态和参与者列表。

（2）通话控制逻辑：设计合理的通话控制逻辑，支持单呼、组呼、会议等通话模式。

确保不同通话模式之间的平滑切换，并处理优先级和权限控制，以满足大型晚会直播中的不同通信需求。

2019天猫双11狂欢夜应用IP无线通话系统，其支持任意数量的语音通话，可“一对一”“一对多”或“多对多”无障碍沟通，管理员可以对所辖通话频道“一键”全体禁麦或解除。

在多人活动中，该系统具备新增加标签功能，可以根据成员不同的标签，精准找到需要沟通的对象，节省了更多时间。

（3）通话记录与日志：记录通话的详细信息，包括通话时间、参与者、通话模式等。

提供可查询的通话日志，方便后期查看和跟踪。

这对于问题排查和历史通信记录回顾非常有用。

（4）权限与角色管理：根据大型晚会直播的需求，定义不同的用户角色和权限。

为不同角色分配相应的通话权限，如主持人、嘉宾、工作人员等，确保合理的权限控制，避免误操作或滥用权限。

（5）适配不同终端设备：考虑到大型晚会直播中可能使用的各种终端设备，如手机、平板电脑、专业音频设备等，设计通用的适配方案，确保在不同设备上都能够正常使用通话管理功能。

以KIS Pro为例，其是基于WebRTC实时传输协议，服务器支持云部署或本地部署，使用全IP架构，无需增加太多硬件设备，便可加入多方语音通话系统。

系统可通过电脑网页端、平板、千视通话面板、千视编解码器设备、手持终端（可定制）、手机等设备登录接入系统，为用户节省更多成本。

2.5 安全性设计
在大型晚会直播中，安全性设计是IP无线通话系统的重要考虑因素。

以下是几个关键的安全性设计要点。

（1）加密通信：采用可靠的加密算法对音频数据进行加密，确保通话内容在传输过程中的机密性。

常用的加密算法包括AES、RSA等，可以根据实际需求选择合适的加密方案。

（2）身份验证与授权：设计身份验证机制，对使用IP无线通话系统的用户进行身份验证，确保只有授权用户能够使用相关功能。

同时，根据用户角色和权限，对不同用户进行合理的授权管理，限制未经授权的访问和操作。

（3）定期更新与漏洞修复：定期更新IP无线通话系统，及时修补可能存在的安全漏洞。

同时，建立安全监控和日志分析机制，以便及时发现和处理潜在的安全风险。

（4）数据备份与恢复：设计可靠的数据备份和恢复方案，防止数据丢失或损坏。

定期备份关键数据，并确保备份数据存储在安全可靠的位置。

制定应急恢复计划，以便在发生安全事故时快速恢复系统运行。

2023年湖南卫视跨年夜就采用了KIS Pro系统为例，其是采用了IP 网络双向对讲通讯系统及数字音频处理技术，不仅实现了回声抵消和噪声抑制，还能保证实时通话过程的清晰、流畅。

并且，KIS Pro系统采用了SRTP加密音视频编解码格式编写，确保通话保密，防止窃听，具有很高的安全性。

3. IP无线通话在大型晚会直播中的应用
3.1 现场调度与指挥
在大型晚会直播中，导演和调度人员需要实时掌握现场情况，指挥各个环节的进行。

由指挥中心实时接收现场人员的语音、图像和数据等信息，进行分析和处理，然后通过无线通信网络向现场人员发送指令和信息，进行调度和协调。

如HUALIAO（华燎）HL-P950PRO架构式矩阵内部通话系统，其支持多主机远程IP组网，180路wDR-8制式的无线通话分机、32或64路IPL制式的IP通话分机。

电视台制作中心可使用通话主机跨地区指挥调度多个分会场，将分会场的摄像、主持人等岗位按照部门最多分成8个组，进行异地分组通话。

并且，其还支持通话主机连接切换台，导播在视频切换时将Tally信号远程传输给分会场的Tally灯，通过Tally灯PGM与PVW信号提示，协助摄像师画面拍摄及提高主持人镜头感。

通话主机支持
2W/4W有线通话、讯道CCU通话接口等拓展功能，从而形成一套稳定可靠、功能齐全的远程内部通话Tally系统。