基于ip网络化的剧场内通系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于IP网络化的剧场内通系统，包括有线内通单元、无线内通单元、广播单元、核心交换机以及舞台调度中心单元，所述有线内通单元、无线内通单元、广播单元和舞台调度中心单元均通过核心交换机建立IP网络。通过将剧场内部的各个系统通过IP网络连接，从而为各个系统设备的连接提供了统一的接口，方便各种厂家的设备兼容。而通过IP网络将系统内的各个单元连接，通过舞台调度中心单元进行统一的调控，从而可以根据舞台几次彩排，建立数字化的自动调度模型。达到了系统兼容性强且数字化智能调度的目的。
【专利说明】基于IP网络化的剧场内通系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及剧场内部通讯领域，具体地，涉及一种基于IP网络化的剧场内通系统。
【背景技术】
[0002]目前，国内外对声、光、电等所有信息未能以数字形式汇总，使舞台监督一目了然。随着数字化设备的不断发展，将来舞台监督应能在数次彩排过后，确定出一场演出的自动调度模型。
[0003]就舞台监督与调度系统而言，在剧院等演出场所中，早期内部通话系统以Party-line技术为主，对讲用户可以听到其他用户的声音。节目量的增长及节目质量的提升使细分变的更为必要，于是PL系统被分为两个、四个或更多的通道。P-P或矩阵通话系统的出现使个人在群组中的一对一通话成为可能，并且可以对群组通话进行自由配置。随着中断折返、逻辑控制以及级连系统等技术的陆续加入，通话系统也在慢慢演变。这些元素在目前的通话系统运用中已随处可见。随着技术的发展，传输中对不同电缆的依赖性越来越小，允许在不同电缆或双绞线之间做选择，而且还可以让电缆有不同的阻抗。不仅如此，传输距离也有所增加，不需要用中继器也能传输300米至500米的范围。结合新技术，并利用环形和树形拓扑结构的优势，就能在全数字环境中让一系列的通话设备发挥即插即用的潜能。目前的剧场所采用的有线对讲系统一般为PL会议系统、矩阵系统，无线通话系统则一般采用无线基站加无线腰包的形式，最终仍交回基于PL的技术来操作。
[0004]传统的剧场内通系统虽然基本能实现演出过程中对各工种的调度需求，但由于整个内通调度系统仍是以电路交换技术为核心，无法摆脱传统技术的限制。由于电路交换技术的发展已经停滞，并且窄带的电路信令因为技术的局限性，各种业务分离，无法融合，造成传统的舞台监督与调度系统中各个设备的厂商不一。用户无法根据需求选择不同厂商的产品。如果追求系统简单化，往往选择同一品牌的产品，这样会导致造价太高，部分冗余功能无法使用；如果追求造价合适，又往往会引入多个品牌，导致设备不兼容或系统复杂度提高，甚至容易造成大品牌的垄断。传统的舞台监督与调度系统中，内通系统与视频监控往往单独作为一个系统存在，有线内通与无线内通也常常各自拥有一台主机。这就会导致系统复杂，操作繁琐，容易出错，系统维护也很不方便。内通系统主机大多采用简化的通道式内通系统，放弃了点对点的通信，该系统常常是舞台监督对多人说话。这就造成了通话的针对性降低，要求不够突出。而且有线通讯易受到复杂线路与距离的限制，无线通讯易受到信号干扰和信号源、盲区的限制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于IP网络化的剧场内通系统，以实现系统兼容性强且数字化智能调度的优点。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是: 一种基于IP网络化的剧场内通系统，包括有线内通单元、无线内通单元、广播单元、核心交换机以及舞台调度中心单元，所述有线内通单元、无线内通单元、广播单元和舞台调度中心单元均通过核心交换机建立IP网络；
所述有线内通单元:包括对讲终端和服务器，所述对讲终端具有基于IP网络的双通道对讲功能，所述服务器上预先设置呼叫目标及群组，所述对讲终端和服务器基于IP网络通信连接；
所述无线内通单元:包括无线中转设备和对讲终端，所述对讲终端通过中转设备与核心交换机基于IP网络通信连接；
所述广播单元:包括IP网络广播终端、数字功放和IP网络有源音箱，所述IP网络广播终端和IP网络有源音箱与上述核心交换机基于IP网络通信连接，通过IP网络广播终端和IP网络有源音箱将内通系统的音频信息，根据内通系统的分区设置，选择性地向不同分区终端发出指令，所述数字功放对音频信息进行功率放大；
所述舞台调度中心单元:负责整个内通系统的调控和管理。
[0007]根据本发明的优选实施例，所述无线内通单元的无线中转设备为无线路由器或无线基站，所述对讲终端为智能手机或对讲机，所述智能手机通过无线路由器与上述核心交换机建立IP网络，所述对讲机通过无线基站与上述核心交换机建立IP网络。
[0008]根据本发明的优选实施例，所述舞台调度中心单元包括协议适配模块、呼叫服务模块、媒体控制模块和调度台管理模块；
所述协议适配模块:负责处理外部通过各种标准协议发来的信令消息，并将该信令消息转化为统一的内部消息发送给呼叫服务模块，同时将呼叫服务模块发来的内部消息转化为相应的外部标准协议发送出去；
所述呼叫服务模块:接收协议适配模块发送的内部消息并进行路由选择及寻址从而建立呼叫；
所述媒体控制模块:封装实时的媒体数据然后交传输层进行传输，将接收的媒体数据暂存入缓冲区，然后被应用程序连续的从缓冲区读出，使得媒体数据以统一、连续的流形式传输，提闻首视频的性能；
所述调度台管理模块:完成终端用户的注册、动态分组管理、权限设置以及安全管理。
[0009]本发明的技术方案具有以下有益效果:
本发明的技术方案，通过将剧场内部的各个系统通过IP网络连接，从而为各个系统设备的连接提供了统一的接口，方便各种厂家的设备兼容。而通过IP网络将系统内的各个单元连接，通过舞台调度中心单元进行统一的调控，从而可以根据舞台几次彩排，建立数字化的自动调度模型。达到了系统兼容性强且数字化智能调度的目的。
[0010]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例所述的基于IP网络化的剧场内通系统原理框图；
图2为本发明实施例所述的实现内通系统所需的主要应用层协议框图。
【具体实施方式】[0012]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0013]如图1所示，一种基于IP网络化的剧场内通系统，包括有线内通单元、无线内通单元、广播单元、核心交换机以及舞台调度中心单元，有线内通单元、无线内通单元、广播单元和舞台调度中心单元均通过核心交换机建立IP网络；
有线内通单元:包括对讲终端和服务器，对讲终端具有基于IP网络的双通道对讲功能，服务器上预先设置呼叫目标及群组，对讲终端和服务器基于IP网络通信连接；
无线内通单元:包括无线中转设备和对讲终端，对讲终端通过中转设备与核心交换机基于IP网络通信连接；
广播单元:包括IP网络广播终端、数字功放和IP网络有源音箱，IP网络广播终端和IP网络有源音箱与上述核心交换机基于IP网络通信连接，通过IP网络广播终端和IP网络有源音箱将内通系统的音频信息，根据内通系统的分区设置，选择性地向不同分区终端发出指令，数字功放对音频信息进行功率放大；
舞台调度中心单元:负责整个内通系统的调控和管理。
[0014]其中，无线内通单元的无线中转设备为无线路由器或无线基站，对讲终端为智能手机或对讲机，智能手机通过无线路由器与上述核心交换机建立IP网络，对讲机通过无线基站与上述核心交换机建立IP网络。
[0015]舞台调度中心单元包括协议适配模块、呼叫服务模块、媒体控制模块和调度台管理模块；
协议适配模块:负责处理外部通过各种标准协议发来的信令消息，并将该信令消息转化为统一的内部消息发送给呼叫服务模块，同时将呼叫服务模块发来的内部消息转化为相应的外部标准协议发送出去；
呼叫服务模块:接收协议适配模块发送的内部消息并进行路由选择及寻址从而建立呼
叫；
媒体控制模块:封装实时的媒体数据然后交传输层进行传输，将接收的媒体数据暂存入缓冲区，然后被应用程序连续的从缓冲区读出，使得媒体数据以统一、连续的流形式传输，提闻首视频的性能；
调度台管理模块:完成终端用户的注册、动态分组管理、权限设置以及安全管理。
[0016]舞台调度中心单元是内通系统的核心部分。舞台调度中心单元的程序的编写采用模块化设计，包含文件管理模块、图形管理模块以及网络模块，根据需求，还需要驱动模块。根据功能需求，采用分布式模块化设计，分为协议适配模块、呼叫服务模块、媒体控制模块、调度台管理模块。整个调度系统框架如图1所示。
[0017]协议适配层负责处理外部通过各种标准协议发来的信令消息，并将各种标准协议的信令消息转化为统一的内部消息送给呼叫服务模块进行处理，同时也可以将呼叫服务器发来的内部消息转化为相适应的外部标准协议发出去。
[0018]呼叫服务模块是整个系统的控制枢纽，可以提供统一的呼叫控制。主要包括呼叫控制程序、呼叫分析程序。呼叫控制程序接收协议适配层发来的内部呼叫控制信息从而建立呼叫，再调用呼叫分析程序进行路由选择及寻址，由于物理终端的别名能够映射为相应网关的IP地址，存放在数据库中，当用户呼叫该终端时，根据相应的数据库资料确立出相应的IP地址，并将此IP地址加入到IP数据包中，同时选择出最佳的路由以减少传输延迟，把IP数据包经过Internet传送到目的网关。通信结束挂机则发出释放请求。总之，呼叫控制分析程序可以监视来自协议适配层的呼叫控制消息以判断呼叫状态并进行相应处理。
[0019]媒体控制模块与流媒体的传输控制有关，主要用来封装实时的媒体数据然后交由下层进行传输，数据被接受时会先进一个缓冲区，然后被其他应用程序连续的从缓冲区读出，只要缓冲区没有完全空或是完全满，接收数据的应用程序即可恒速处理输入，以使多媒体流尽量以统一、连续的流形式到达，提高音视频的性能。
[0020]调度中心管理模块可以实现终端用户的注册、动态分组管理、权限设置以及安全管理，能够灵活地添加或删除该通信网络中的成员，可以按需要对成员进行分组并设置不同的权限，使其享有不同优先级。同时还能监视其他子模块的运行状态，对系统资源运行情况进行评估，如若遇到运行故障，可以按照预先设置的处理方法进行系统的复位并自动切换到备份系统。
[0021]另外调度台管理模块完整，调度台管理模块还需要具有操作平台、声卡、接口和其他外设的计算机。
[0022]为了实现剧场内通部分的IP网络化集成，需要合适的信令技术来保证语音呼叫的顺利建立与进行，同时需要流媒体技术的支持来保证视音频的连续、实时传送。无论是信令技术相关协议还是流媒体技术相关协议都是属于应用层协议，需要传输层的TCP、UDP协议来承载，同时遵循网络层的IP协议。目前用于IP通信的较为主流的控制信令体系是
H.323和SIP。媒体控制协议则包括RTP、RTCP、RTSP。如图2所示。
[0023]由于H.323协议则比较适合构建商用电信级IP电话网，而SIP简单、灵活，与现有的Internet应用结合紧密，易于与其它服务集成，因此当构建一个终端智能化比较高的小型通信网时，可以选用SIP来实现。剧场内通系统的IP网络化集成即可选择SIP作为其信令协议。
[0024]SIP是由IETF所提出的一种应用层信令控制协议，它是一种比较简单的会话初始化协议，它可以用来建立、改变和终止基于IP网络的用户之间的会话，支持单点播送和群播。SIP采用C/S架构，其中的网络元素有两个:SIP用户代理和SIP网络服务器。用户代理负责向服务器发送请求，而服务器则负责响应代理发出的请求。呼叫是从用户代理开始的，并终止于服务器。其中，SIP服务器又可以分为用于接收管理用户注册信息的注册服务器，用于支持终端移动性的重定向服务器以及负责接收来自用户代理的请求并作出相应处理的代理服务器。
[0025]流媒体技术保证视音频以流式传输的方式到达终端，可以提高IP通信中的话音质量，确保声音的连续性。流媒体的方案实现可以在传输层的协议之上加上流媒体的传输和控制协议，包括RTP、RTCP、RTSP。其中，RTP可以点对点以及点对多点实时地传输流媒体数据，它的主要目的是提供时间信息和实现流同步。RTCP则负责反馈控制、监测QOS和传递相关信息，配合RTP —起提供流量控制和拥塞控制服务，通过RTCP控制包可以为应用程序动态提供网络的当前信息，据此可对RTP的数据收发作相应调整使之最大限度地利用网络资源。RTSP用于控制具有实时特征数据传输，可建立并控制一个或几个时间同步的连续流媒体。该协议目的在于控制多个数据发送连接，为发送选择通道。
[0026]此外，还有些关键技术，如语音处理技术和安全技术在舞台内通系统的IP网络化集成中也是必不可少的。网络语音常用的压缩编码标准是G.723.1和G.729，G.729可将经过采样的64kbit/s语音以几乎不失真的质量压缩至8kb/s，适合IP语音通信的使用，同时静音检测、回波抵消和时延抖动处理等语音处理技术配合使用，可改善通话质量。安全技术可通过身份认证，授权，加密等方法确保网络安全，防止网络受到恶意攻击，保护网络资源数据。
[0027]可以将各种网络技术综合利用在剧场内通系统的改造中，最终实现整个系统的IP网络化的集成。
[0028]综上所述，本发明还具有如下技术目的:
剧院基于PL会议和矩阵搭接的内通系统中存在一些难以解决的问题，比如:系统中设备和接口的标准不统一，设备繁杂且多冗余，无线信号易干扰、不稳定，有线、无线内通信息分离调配。针对以上问题，本发明技术方案提出了利用先进的音频技术、多媒体技术和计算机网络技术，搭建IP网络化的剧场舞台内通调度集成系统方法。灵活实现舞台监督对各部门演出相关人员的监听、单呼、组呼、广播呼叫以及工作部门间的呼叫；实现多个终端的会议模式多方通话，实现多种通信网络之间的无缝融合，有线终端和无线终端可以混合对讲；实现清晰的通话质量和简洁的硬件配置。从而为剧场演出的现场指挥、交流与业务协调提供更加方便快捷的通信方式，调度各类演出要素，达到系统的高度完善与和谐统一，最终实现整个系统的IP网络化的集成。
[0029]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于IP网络化的剧场内通系统，其特征在于，包括有线内通单元、无线内通单元、广播单元、核心交换机以及舞台调度中心单元，所述有线内通单元、无线内通单元、广播单元和舞台调度中心单元均通过核心交换机建立IP网络； 所述有线内通单元:包括对讲终端和服务器，所述对讲终端具有基于IP网络的双通道对讲功能，所述服务器上预先设置呼叫目标及群组，所述对讲终端和服务器基于IP网络通信连接； 所述无线内通单元:包括无线中转设备和对讲终端，所述对讲终端通过中转设备与核心交换机基于IP网络通信连接； 所述广播单元:包括IP网络广播终端、数字功放和IP网络有源音箱，所述IP网络广播终端和IP网络有源音箱与 上述核心交换机基于IP网络通信连接，通过IP网络广播终端和IP网络有源音箱将内通系统的音频信息，根据内通系统的分区设置，选择性地向不同分区终端发出指令，所述数字功放对音频信息进行功率放大； 所述舞台调度中心单元:负责整个内通系统的调控和管理。
2.根据权利要求1所述的基于IP网络化的剧场内通系统，其特征在于，所述无线内通单元的无线中转设备为无线路由器或无线基站，所述对讲终端为智能手机或对讲机，所述智能手机通过无线路由器与上述核心交换机建立IP网络，所述对讲机通过无线基站与上述核心交换机建立IP网络。
3.根据权利要求1或2所述的基于IP网络化的剧场内通系统，其特征在于，所述舞台调度中心单元包括协议适配模块、呼叫服务模块、媒体控制模块和调度台管理模块； 所述协议适配模块:负责处理外部通过各种标准协议发来的信令消息，并将该信令消息转化为统一的内部消息发送给呼叫服务模块，同时将呼叫服务模块发来的内部消息转化为相应的外部标准协议发送出去； 所述呼叫服务模块:接收协议适配模块发送的内部消息并进行路由选择及寻址从而建立呼叫； 所述媒体控制模块:封装实时的媒体数据然后交传输层进行传输，将接收的媒体数据暂存入缓冲区，然后被应用程序连续的从缓冲区读出，使得媒体数据以统一、连续的流形式传输，提1?首视频的性能； 所述调度台管理模块:完成终端用户的注册、动态分组管理、权限设置以及安全管理。
【文档编号】H04L29/06GK103428057SQ201310360673
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】任慧, 李 真, 杨谦逸, 赵雪均, 周亦琛, 高甜, 赵天赫 申请人:中国传媒大学