Проект корпоративной сети звукового обеспечения «Интеллектуального здания» на основе технологии Fast Ethernet

Федеральное агентство по рыболовству

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт информационных технологий и коммуникаций

Специальность: <�Сети связи и системы коммутации>

Кафедра <�Связь>

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

ДП200 900.180.2005

Проект корпоративной сети звукового обеспечения «Интеллектуального здания» на основе технологии Fast Ethernet

Пояснительная записка

Проект выполнил студент Петров Д. М.

Руководитель проекта Зелинский М.М.

Астрахань 2009

Федеральное агентство по рыболовству

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт информационных технологий и коммуникаций

Специальность: <�Сети связи и системы коммутации>

Кафедра <�Связь>

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

ДП 200 900.180.2005

Проект корпоративной сети звукового обеспечения «Интеллектуального здания»

на основе технологии Fast Ethernet

Пояснительная записка Проект выполнил студент гр. ДИС-51 Петров Д. М.

Руководитель проекта Зелинский М.М.

Консультант по вопросам охраны труда, техники безопасности ст. пр Баженова Г. В._____

Консультант по технико-экономическому обоснованию доцент Белик Е.А.______________

Консультант по по вопросам стандартизации ассистент Болдырева Е.А.________________

Допущен к защите ____________________ 2009 г.

Заведующий кафедрой проф. Дмитриев В. Н. __________________

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ Кафедра «Связь»

Заведующий кафедрой

________________________

«___"__________2009.

ЗАДАНИЕ на дипломное проектирование Студенту учебной группы ДИС — 51 Петрову Дмитрию Михайловичу

ТЕМА ПРОЕКТА Проект корпоративной сети звукового обеспечения «Интеллектуального здания» на основе технологии Fast Ethernet

Утверждена приказом директора института ИТиК от «24» января 2008 г. № 3

Представление оформленного дипломного проекта на кафедру Дата защиты «10» июня 2008.

Целевая установка и исходные данные:

В дипломном проекте ставится задача построения локальной корпоративной сети звукового обеспечения на основе аппаратно-программного комплекса Media-Matrix для Центра Детского и Юношеского Творчества. Требуется произвести выбор сетевого, звукового оборудования и центрального оборудования Media-Matrix. При проектировании локальной корпоративной сети звукового обеспечения ЦДЮТ основными задачами являются: анализ проблемы звукового обеспечения ЦДЮТ и способы ее решения, выбор необходимых задач звукового обеспечения «интеллектуального здания», построение технической модели сети, обоснование экономической эффективности разработанного проекта. Проектируемая транспортная сеть строится по технологии Fast Ethernet.

Руководитель дипломного проекта Зелинский М.М.________________

Основная рекомендуемая литература

1. Методические указания к разработке экономического раздела дипломных проектов для специальности 200 900 «Сети связи и системы коммутации». Составители: Первицкая Т. В. Астрахань, 2004 г., 90 стр.

2. Журнал «Звукорежиссер» (№ 1, 2003 г., № 10, 2003 г., № 3, 2004 г.), — М., 80 с.

3. Журнал «Install-Pro» (№ 1, 2004 г., № 2, 2004 г., № 8, 2003 г., № 4, 2003 г.) — М., 90 с.

4. «Безопасность жизнедеятельности». Б. Е. Гаврилов. — М., 1995. — 294 с.

5. «Руководство по проектированию Систем Звукового Обеспечения (CЗО)». Разработано: Ю. В. Шихов (ЗАО «Дом Звука») — руководитель работы, ЗАО «Дом Звука» (инж. Кременчугский А. В., инж. Карих Д. В., инж. Плотников И.Г.), — М., — 2000.

Руководитель дипломного проекта Зелинский М.М._________________

Задание принял к исполнению «25» января 2005 г.

Студент_________________

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой «Связь»

________________________

«___"__________2005г.

КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК

работы над дипломным проектом

Руководитель дипломного проекта Зелинский М. М. _______________

Студент_________________

Реферат

ВИТАЯ ПАРА, КАБЕЛЬ, ЦДЮТ, КОММУТАТОР, ЛИНИЯ, ПЕРЕДАЧА, FAST ETHERNET, СВЯЗЬ, СИСТЕМА, СКОРОСТЬ.

Дипломный проект содержит пояснительную записку на 96 страницах, 3 листа графического материала, 13 таблиц и 16 рисунков, размещенных по тексту.

Задачей проекта является проектирование локальной корпоративной сети звукового обеспечения на основе аппаратно программного комплекса Media-Matrix для Центра Детского и Юношеского Творчества. В качестве технологии передачи выбрана технология Fast Ethernet.

В проекте рассмотрены вопросы, связанные с выбором оптимального варианта размещения аппаратуры для корпоративной локальной сети звукового обеспечения, проектируемая скорость передачи данных составляет 200 Мбит/с. Произведено технико-экономическое обоснование проекта и затронуты вопросы, касающиеся техники безопасности и охраны труда.

Произведен расчёт необходимой длины медного кабеля, звукового кабеля, расчет полезной пропускной способности сети, затухания линии, переходного затухания и защищенности и помехоустойчивости линии; приведены технические характеристики оборудования для реализации проекта корпоративной локальной сети звукового обеспечения сети.

Theabstract

TWISTED PAIR, CABLE, CCYC, SWITCH, THE LINE, TRANSFER, FAST ETHERNET, COMMUNICATION, SYSTEM, SPEED.

The degree project contains an explanatory slip of 96 pages, 3 sheets of a graphic material, 13 tables and 16 figures located in the text.

Problem of the project is design of a local corporate network of voice provision on the basis of software-hardware complex Media-Matrix for the Center of Children’s and Youthful Creativity. The Fast Ethernet technology was chosen as transport technology.

In the project were overviewed the problems, connected with most efficient equipment for the local area network of voice provision, projected bit rate makes 200 Mbits. There was a feasibility report and the problems tangent of the safety precautions in the project and a labor safety was affected.

Calculation of a necessary length of a copper cable, voice cable, calculation of useful transmission network capacity, line channel attenuation, transient attenuation and immunity and noise stability of a link was affected; technical characteristics of the equipment for realization of the project of a corporate local area network of voice provision are resulted.

• 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СИСТЕМ ЗВУКОВОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
• 1.1 Анализ проблемы звукового обеспечения ЦДЮТ и способы ее решения
• 1.2 Виды сетевых технологий используемых для передачи звукового сигнала
• 1.2.1 Сеть точечного доступа
• 1.2.2 Сеть широкого доступа
• 1.3 Обзор специализированных сетевых технологий передачи и распределения и аналоговых аудио сигналов
• 1.3.1 Ethersound
• 1.3.2 Cobranet
• 1.4 Обзор аппаратно-программных комплексов СЗО
• 1.4.2 Media-Matrix
• 1.4.2 Biamp Audia
• 1.5 Обзор коммутационного оборудования
• 1.5.1 Телекоммуникационный шкаф
• 1.5.2 Пэтч-корды
• 1.5.3 Коннекторы
• 1.5.4 Терминирование модульных коннекторов
• 1.6 Обзор активного оборудования
• 1.7 Обзор физической среды передачи
• 1.7.1 Витая пара
• 1.7.2 Силовой электрический кабель
• 1.8 Системы интегрированного управдения (СИУ)
• 1.9 Выводы
• 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТИ ЗВУКОВОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
• 2.1 Анализ технических условий и требований, предъявляемых к объекту проектирования
• 2.1.1 Требования к интеграции СЗО с инженерными системами здания
• 2.1.2 Требования к системе управления СЗО
• 2.1.3 Требования к специфическим задачам СЗО
• 2.1.4 Требования к структурному построению СЗО
• 2.1.5 Требования к функционированию системы в автоматическом режиме
• 2.1.6 Требования к проектированию аппаратных помещений для СЗО
• 2.1.7 Требования к стационарной рабочей станции аппаратной
• 2.1.8 Требования к активному коммутационному оборудовани.
• 2.1.9 Требования к кабельной коммутации в СЗО
• 2.1.10 Требования к системе бесперебойного питания основного оборудования
• 2.2 Выбор сетевой технологии многоканальной дистрибьюции звуковых сигналов
• 2.3 Выбор топологии сети
• 2.4 Выбор физической среды передачи
• 2.5 Выбор аппаратно-программного комплекса СЗО
• 2.5.1 IBM совместимый компьютер
• 2.5.2 Платы цифровой обработки
• 2.5.3 Интерфейсы преобразования аналоговых, цифровых сигналов в сетевой формат Fast Ethernet для передачи по волоконно-оптическим линиям и витой паре и обратного преобразования
• 2.5.4 Выбор программного обеспечения
• 2.6 Выбор телекоммуникационного оборудования
• 2.7 Выбор звукового оборудования
• 2.8 Выбор способов управления
• 2.9 Выбор системы бесперебойного питания
• 2.10 Построение технической модели сети
• 3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
• 3.1 Расчет полезной пропускной способности сети
• 3.2 Расчет длины кабеля UTP
• 3.3 Расчет длины сильноточного аудиокабеля
• 3.4 Расчет параметров кабеля UTP
• 3.4.1 Расчет затухания линии
• 3.4.2 Расчет переходного затухания
• 3.4.3 Расчет защищенности и помехоустойчивости линии
• 4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА
• 4.1 Технико — экономическое обоснование проекта
• 4.2 Маркетинговые исследования.

  Заключение

  о рыночном состоянии отрасли и конкуренции

• 4.3 Исходные данные для расчета
• 4.4 Расчет объема капитальных вложений
• 4.5 Расчет текущих эксплуатационных затрат
• 4.6 Оценка экономической эффективности
• 4.7 Заключение по эффективности
• 5 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ, ОХРАНЫ ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
• 5.1 Цель и решаемые задачи
• 5.2 Опасные и вредные факторы при работе с ПЭВМ
• 5.3 Характеристика объектов исследования
• 5.4 Мероприятия по безопасности труда и сохранению работоспособности
• 5.4.1 Обеспечение требований эргономики и технической эстетики
• 5.4.2 Обеспечение оптимальных параметров воздуха зон
• 5.4.3 Создание рационального освещения
• 5.4.4 Расчет искусственной освещенности помещения
• 5.4.5 Защита от шума
• 5.4.6 Обеспечение электробезопасности
• 5.4.7 Защита от статического электричества
• 5.4.8 Обеспечение пожаробезопасности
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• ВВЕДЕНИЕ

Развитие и широкое применение информационных и коммуникационных технологий является глобальной тенденцией мирового развития последних десятилетий. Применение современных технологий обработки и передачи информации имеет решающее значение как для повышения конкурентоспособности экономики государства и расширения возможностей для интеграции ее в мировую систему хозяйства, так и для повышения эффективности процессов государственного управления на всех уровнях власти, на уровне местного самоуправления, в государственном и негосударственном секторах экономики.

Стремительное развитие информационных и строительных технологий изменило сам подход к архитектурному проектированию. Информационный бум, который переживает весь мир, привел к необходимости объединения мировых информационных ресурсов и упрощению доступа к ним. Зачастую скорость доступа к информации определяет сегодня как экономические, так и политические решения. Именно поэтому современные корпоративные комплексы и правительственные здания немыслимы без гибкой и многофункциональной системы информационного обеспечения. Не менее динамично развивается и культура, появляются новые жанры и направления, открываются новые возможности эмоционального воздействия на искушенного современного зрителя в театрах, музеях и концертных залах.

За последние 10−15 лет круг задач, решаемых системами звукообеспечения, значительно расширился. Данное обстоятельство напрямую связано с бурным развитием цифрового звука. Появление различных цифровых аудио устройств и новых видов носителей наряду с развитием компьютерных технологий управления и контроля резко расширило возможности звуковых систем. Задачи, сама постановка которых всего 15 лет назад выглядела утопией, в настоящее время вполне успешно решаются. Впрочем, это относится, главным образом, к наиболее развитым в экономическом отношении странам. В зарубежных периодических изданиях, типа Live Sound, Sound & Video Contractor, Sound & Communications и пр. регулярно появляются сообщения об уникальных решениях, обеспечивающих пользователям систем звукообеспечения невиданные возможности. С сожалением приходится констатировать, что в нашей стране до сих пор не наблюдается ничего подобного.

Современные звуковые системы все чаще становятся частью общей системы информационного обеспечения. Это относится, в первую очередь, к социально значимым объектам (правительственные и корпоративные комплексы, объекты, предназначенные для проведения массовых зрелищных и иных мероприятий (театры, стадионы, учебные заведения, парки отдыха и развлечений)).

Основные элементы системы звукоусиления можно встретить, практически, повсюду: в офисе, на предприятии, на вокзале, в аэропорту, наконец, в квартире. Очевидно, что конфигураций этих систем — бесчисленное множество. Однако предназначение у всех одно: донести звуковой сигнал от источника до слушателя с достаточной степенью достоверности. В этой формуле ключевыми являются последние слова, ибо если слушатель не в состоянии адекватно воспринимать и интерпретировать исходный сигнал, то проку от такого звукоусиления — ни на грош.

На современных предприятиях, будь то государственное учреждение, офис частной фирмы, банк, завод и т. д., системы звукоусиления выполняют множество разнообразных функций:

· конференц-связь;

· селекторные совещания;

· деловые переговоры;

· экстренное оповещение;

· проведение собраний и презентаций;

· культурно-развлекательные мероприятия;

· воспроизведение фоновой музыки — все это было бы невозможно, если бы не имело место усиление звука.

В 90−95 процентах случаев системы звукоусиления на отечественных предприятиях не соответствуют международным стандартам 20-летней давности, как с точки зрения качества, так и надежности.

Понятие «система звукового обеспечения» возникло во второй половине 80-х годов, с появлением компьютерных технологий и возникновением серьёзных проблем в работе систем оповещения в корпоративных зданиях.

Под термином Система Звукового Обеспечения (СЗО) подразумевается интегральная система, обеспечивающая комплекс инженерно-технических мероприятий по звуковому обеспечению находящихся на объекте людей, в зависимости от функционального назначения объекта. При этом обеспечивается интеграция в единый комплекс систем:

· звукоусиления;

· звуковоспроизведения;

· звукозаписи;

· громкого оповещения;

· служебной и диспетчерской связи;

· трансляции звуковых, в том числе радиовещательных и телевизионных программ.

При современных технологиях указанный комплексный подход может быть обеспечен только при компьютерном управлении, когда СЗО интегрируется в общий аудиовизуальный комплекс по обслуживанию объекта.

Только в середине 90-х годов с появлением принципиально новых технологий: аппаратно-программных комплексов, появилась возможность вместить в понятие «Система Звукового Обеспечения» все виды звукового сопровождения в жизнеобеспечении «Интеллектуального здания». «Интеллектуальное здание» это многофункциональная система жизнеобеспечения корпоративной инженерной сети зданий, комплексов, с возможностью дополнения и расширения своих ресурсов.

В свою очередь коммутация и распределение звукового сигнала в большой студии (в театре, спортивных объектах, вокзалах, в супермаркетах, аэропортах, парках и любых других общественных зданиях) стали серьезной проблемой. С появлением экономически эффективного стандарта Ethernet 100 Мбит/с появилась возможность эффективной передачи звука в режиме реального времени по компьютерным сетям, поскольку они обеспечивают достаточную полосу пропускания: в одном направлении можно передавать до 100 каналов звука по одному кабелю.

Системы звукового обеспечения корпоративных зданий стали не только обеспечивать безопасность (оповещение) при экстремальных ситуациях, но и выполнять иные функции ранее выполнение которых было, практически, не возможно.

В понятие «звукового обеспечения» стали входить системы конференций (телеконференций), интегрирование с системами: синхронного перевода речи, стенографирования, аудиовидеозаписи, трансляции, селекторных совещаний, технологического телевидения, цифровых телефонных станций, оповещения, пожарной и охранной сигнализации. Более того, в систему звукового обеспечения попадает понятие озвучивания (в едином комплексе): залов, холлов, ресторанов, казино, концертно-развлекательных и спортивных комплексов, технических служб (гаражи, склады и т. д.), открытых пространств и других необходимых помещений и залов.

Кроме того, появилось такое понятие как многофункциональные помещения (залы), выполнение регламента которых было невозможно из-за сложных технических проблем.

Таким образом, функциональные возможности ранее так называемых систем звукоусиления или звукофикации абсолютно изменились. Но самое главное, появилась возможность решать сложные акустически проблемы электроакустическими методами.

В свою очередь появилась необходимость в аудиосистеме, которая сможет работать на основе стандартной кабельной инфраструктуры, надежной, недорогой и достаточно гибкой. Такая инфраструктура существует и инсталлируется во многих зданиях. Сегодня для нее используется кабель САТ 5е, завтра будет использоваться САТ 6. И, конечно, мы бы проложили тонкий оптоволоконный кабель для больших расстояний или участков с сильными электромагнитными помехами. Эти системы используют кабели САТ для посыла сигнала на близкие и средние дистанции, волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) а также стандартные интерфейсы для передачи информации на дальние расстояния. Таким образом, существуют подходящие кабели для использования и в сложных условиях, и хотя необходима дальнейшая работа в этом направлении, например туровое оборудование, используемое в концертных турах может стыковаться с кабелями внутри здания.

Итак, из всего сказанного можно сделать вывод, что создание систем звукоусиления на любом предприятии или офисе, культурном объекте требует самого серьезного подхода.

Каковы же на сегодняшний день альтернативы?

Во-первых, можно пойти проторенной дорогой и, сэкономив деньги, приобрести самое дешевое оборудование. Впрочем, когда требования к звукоусилению минимальны, подобный подход может быть оправдан.

Во-вторых, можно обратиться к специализированным системам. В том случае, когда стоит конкретная задача, например, создать систему оповещения, подобное решение вполне оправдано. Однако в большинстве случаев, дело обстоит несколько иначе, и весьма вероятно, что, в конечном итоге придется приобретать оборудование отдельно для конференц-зала, отдельно для комнаты переговоров, отдельно для селекторной связи, отдельно для озвучивания холла и коридоров и прочее, и прочее. Кроме того, вряд ли разумно думать только о сиюминутных проблемах. Очень может быть, что вопрос о проведении телеконференции не стоит на повестке дня. Однако он может возникнуть завтра. Придется провести реорганизацию фирмы, открыть новые службы, переехать в другой офис с совершенно иной планировкой, начать проводить семинары и презентации. Все это с большой долей вероятности потребует полной или частичной замены оборудования, поскольку многие специализированные системы не обладают достаточной степенью гибкости. К тому же наличие разноплановой аппаратуры потребует содержания целого штата высококвалифицированных специалистов.

Наконец, в-третьих, можно постараться найти универсальную систему, которая позволит организовывать в одном и том же зале то конференции, то презентации, то банкеты. Систему, которая сможет обслуживать одновременно несколько помещений. Систему, которая с равным успехом служит для проведения телеконференций и выполняет функции экстренного оповещения. Систему, которая позволит решать эти и другие задачи звукоусиления одновременно и независимо друг от друга.

Аппаратно-программный комплекс звукообработки становится не только сердцем, но и мозгом системы звукообеспечения. Начиная с проектирования на мониторе компьютера, управления всеми процессами звукового тракта от микрофона до акустических систем, диагностики системы, обработки, маршрутизации сигналов, до синхронизации с системами технологического телевидения, оповещения, трансляции, системами конференц-связи, охранной и пожарной безопасности и всё это можно задействовать (в режиме реального времени) одним щелчком мыши. И это уже существующая система XXI века в конце ХХ века. Аппаратно-программный комплекс звукообеспечения внутри себя является интеллектуальной системой, способный интегрироваться с информационной средой, это то, что позволяет сегодня современный компьютер.

В России подобные технологии начали появляться только в середине 90-х годов, и уже за несколько лет получили весьма широкое распространение. Они стали устанавливаться в государственных учреждениях, в театрах и концертных залах, на территориях спорткомплексов и стадионов, в гостиничных комплексах, в медицинских центрах транспортных узлах, учебных учреждениях мн. др. Примером тому являются как проекты, имеющие всероссийское значение и известность, например Государственный Кремлевский Дворец, комплекс представительских залов Правительства Московской области, Президент-Отель (Москва), так и множество различных коммерческих и государственных проектов в числе которых, например громадный по площади Гостиный Двор (Москва), или штаб-квартира компании «Лукойл» (Волгоград). Теперь появилась такая уникальная возможность и в Астрахани и развитие современных звуковых технологий не замедлит сказаться на уровне развития региона в целом и во многих его проявлениях. Доказательством этому представлен данный дипломный проект, который является первым в своем роде в г. Астрахани.

В данном дипломном проекте рассматривается проблема построения локальной корпоративной сети звукового обеспечения интеллектуального здания на основе технологии Fast Ethernet для Областного центра детского и юношеского творчества г. Астрахани.

Целью дипломного проекта является организация локальной корпоративной сети звукового обеспечения для Областного центра детского и юношеского творчества г. Астрахани.

Для решения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

· Анализ проблемы звукового обеспечения ЦДЮТ и способы ее решения;

· Анализ технических условий и требований, предъявляемых к объекту проектирования;

· Выбор оборудования и программного обеспечения, топологии сети и способов управления системой;

· Построение технической модели сети;

· Расчет длины линий сильноточного звукового кабеля, кабеля UTP и его параметров;

· Обоснование экономической эффективности разработанного проекта;

· Анализ требований безопасности, охраны труда и окружающей среды.

Разнообразие задач звукообеспечения в «интеллектуальном здании» подразумевает выполнения системой звукового обеспечения ряда специфических функций, характерных для современных систем оповещения, конференц-связи и т. д. Исходя из выбора необходимых или требуемых функций следуют все вытекающие тенденции построения системы: выбор оборудования, программного обеспечения, выбор способов управления сетью и т. д. вплоть до полного завершения проекта.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СИСТЕМ ЗВУКОВОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

1.1 Анализ проблемы звукового обеспечения ЦДЮТ и способы ее решения

На большинстве современных объектов, будь то стадион, выставочный центр или гостиничный комплекс или любое другой объект звук присутствует в виде различных систем, таких как системы оповещения, трансляции и мн. др. Конференции и собрания, спортивные мероприятия и шоу-программы, презентации и банкеты — все эти мероприятия также требуют обязательного участия звуковых систем.

В том случае, если им необходимо спроектировать систему звукообеспечения, например, для конференц-зала и систему оповещения проектировщики обычно поступают таким способом. Вначале они проектируют конференц-систему, а затем — систему оповещения. Около 20 лет назад, когда выбор звукового оборудования, особенно в России, был чрезвычайно скуден, подобный подход был оправдан. В настоящее время во многих случаях он представляется сомнительным. В его оправдание, как правило, приводятся два довода: во-первых, нецелесообразно возлагать на систему звукоусиления (конференц-связи и пр.) функции оповещения и, во-вторых, оборудование оповещения должно быть сертифицировано службами пожарной безопасности. Против второго довода возразить трудно. Беда лишь состоит в том, что сертифицированное для целей оповещения в нашей стране оборудование, наряду с большой надежностью, отличается удивительно низкими техническими характеристиками и морально весьма устарело. Что же касается первого довода, то в большинстве случаев (хотя и не всегда) его следует признать несостоятельным. Подключение источников оповещения к современному звукоусилительному оборудованию не представляет собой сложной инженерно-технической задачи.

В то же время в пользу объединения систем можно привести следующие доводы. Во-первых, правильно спроектированная система звукообеспечения в конференц-зале, на стадионе и пр. должна обеспечивать оптимальные электроакустические параметры для данного объекта, к которым относятся и разборчивость речи, и уровень звукового давления, и равномерность озвучивания. В некоторых случаях эти показатели даже превышают те, которые можно считать приемлемыми для целей оповещения на том или ином объекте. Таким образом, система оповещения должна в значительной мере дублировать основную систему звукоусиления (для достижения аналогичных показателей), что, конечно же, никогда не делается по соображениям, прежде всего, финансового характера. Поэтому очень часто система оповещения выполняется на несравненно более низком качественном уровне и, по сути, является непригодной для выполнения возложенных на нее функций. Во-вторых, наличие на объекте двух несвязанных между собой систем может привести к ситуации, когда они обе окажутся включенными, что приведет исключительно к звуковой каше и полной неразборчивости сообщений. Наконец во многих случаях основные системы звукоусиления выполняют, в том числе функции оповещения, если рассматривать его в широком смысле, а не только как экстренное (как, например, объявления для зрителей в театральном зале). Однако все же основным доводом является экономическая эффективность использования одной, а не двух систем. При этом, следует оговориться, общая система должна иметь необходимые функции, характерные для систем оповещения: приоритетность источников оповещения, резервирование критических элементов звукоусилительного тракта, построение по зонному принципу и т. д.

В здании ЦДЮТ на 5 этажах располагаются большое количество помещений, требующих использования системы звукоусиления для целей различных целей звукообеспечения таких как: зонное оповещение, трансляция, конференц-связь, экстренное оповещение, проведение различных мероприятий (концерт, дискотека и др.). Требования к системе звукообеспечения сведем в табл. 1.1

Таблица. 1.1 — Требования к системе звукообеспечения

Решение столь разнообразных по характеру задач может быть двояким. Традиционный подход выглядел бы примерно так.

· Для зонового оповещения: адресная система оповещения с размещением большого числа маломощных громкоговорителей во всех зонах. Данные громкоговорители использовались бы также для воспроизведения фоновой музыки от централизованного источника.

· Для экстренного оповещения также бы использовалась отдельная система оповещения с размещением большого числа громкоговорителей во всех зонах.

· Для звукообеспечения различных зон специального назначения, кафе и бара были бы задействованы отдельные звуковые мобильные системы с большим количеством оборудования и линий передачи звуковых сигналов (минимум 5 систем).

· Для программного вещания была бы также использована отдельная система с возможностью принудительного обхода регулятора уровня в номере при подаче сигнала оповещения.

· В конференц-зале и универсальном зале были бы установлены стационарные системы конференц-связи (производство Phillips или Brahler) и звукоусиления, соответственно. Трудно сказать, каким образом был бы решен вопрос относительно трансформируемости конференц-системы. Скорей всего путем привлечения небольших мобильных вариантов тех же систем.

Таким образом, на пяти этажах здания центра можно насчитать как минимум 4 стационарных и 6−7 мобильных систем звукообеспечения. Легко понять, что объединение их в одну общую систему с централизованным оповещением, управлением и мониторингом выглядит непосильной задачей для самого талантливого инженера-проектировщика. Кроме того, не стоит совсем пренебрегать экономическим аспектом вопроса. Стоимость 10−11 систем, хотя и не будет по-прежнему идти ни в какое сравнение со стоимостью, скажем, строительных работ или мебели, но все же будет достаточно велика.

Принцип построения стандартных звуковых систем:

Традиционная схема звуковых систем разбивается на четыре составляющих элемента:

1. Устройства приёма-передачи звукового сигнала: микрофоны, звукосниматели, аудионосители;

2. Устройства обработки и маршрутизации звукового сигнала: микшерные пульты, многочисленные приборы динамической обработка звука, приборы звуковых эффектов, маршрутизаторы и т. д.;

3. Устройства усиления звукового сигнала: разнообразные усилители мощности;

4. Устройства воспроизведения звукового сигнала: акустические системы различного вида Если посмотреть внимательно, то первая, третья и четвёртая часть в вышеуказанной схеме: 1 — приёмники или источники звука, 3 — усилители мощности,

4 — акустические системы (громкоговорители) совершенствуясь, даже видоизменяясь, в принципе остаются неизменными, то во второй части — обработке звуковых сигналов происходят мощные процессы поиска, находок, различных уникальных открытий, изобретений. Это простая схема традиционной системы звукообеспечения. Естественно, так как громкоговорители являются последней инстанцией передачи звукового сигнала непосредственно к слушателю, то основным видом оборудования в звуковой архитектуре считались акустические системы (громкоговорители). Их правильное (научное) расположение должно было предопределять удачную звукоархитектурную инсталляцию. Но не всегда это было реальностью. И даже наоборот, зачастую, когда в работу включалась вся система звукообеспечения желаемого результата не оказывалось. И тогда надо было что-то менять, что-то докупать и т. д. Более того, зачастую работая со звуковой архитектурой готового уже помещения, инсталлятор звуковой системы вынужден приспосабливаться к условиям (остаточный принцип) диктуемый дизайном помещения. И в большинстве случаев надо было идти на компромисс за счёт качества.

В тоже время поток отдельно изготавливаемых приборов обработки звуковых сигналов с каждым днём нарастает. Ведь кроме приборов обработки звука, необходимы также приборы диагностики, тестирования, измерительные приборы и т. д. А это паутина проводов, различных разъёмов, согласование отдельных приборов и прочее, а если имеется дело с цифровым преобразованием — то это десятки переходов из «аналога» в «цифру», изрядно накапливая при этом так называемый сигнал/шум.

Поэтому наиболее вероятным исходом представляется отказ от решения ряда задач звукообеспечения с одной стороны, и достижение среднего (в целом по объекту) весьма среднего с точки зрения качества звука.

Все, однако, может спроектировать совсем иным способом. Если мы представим, что сигналы от всех источников заводятся на единое цифровое коммутационное поле, где все они находятся в общем формате и могут быть смикшированы и разведены как угодно, т. е. будет проложена единая локальная сеть звукового обеспечения для обеспечения этих функций, то преимущества аппаратно-программного комплекса, например, такого как MediaMatrix становятся очевидными. Естественно, что в этом случае мы уже не будем жестко связаны с выбором оконечного оборудования для зон озвучивания. Это не замедлит сказаться на качественном уровне звучания всех подсистем здания. И точно также понятно, что любой сигнал, будь то оповещение или фоновая музыка мы сможем направить в любую зону в любой момент. Более того, средства динамической обработки и частотной коррекции позволят нам оптимизировать каждый сигнал для каждой из зон. Передача сигналов от источников к центральному процессору системы и от него в зоны может осуществляться по оптоволоконным линиям или витой паре на достаточно большие расстояния (для оптоволокна, например, в сети CobraNet, 3−5 км, для витой пары — 300 м без дополнительного усиления). Стоимость этих коммутационных линий может оказаться не столь большой, если учесть, что по ним могут транслироваться не только аудио, но также видео и другие информационные потоки. Иначе говоря, даже некоторый проигрыш в цене может быть в значительной мере компенсирован выигрышем в количестве линий.

Современная схема звуковых систем:

· Передач звуковых сигналов (преобразование в «цифру»);

· Процессор обработки, маршрутизации, управления, диагностики звукового тракта, контроль и управления усилителями, усиление;

· Воспроизведение (преобразование в «аналог»).

Вся схема замкнута в кольцо (то есть центральный процессор, является сердцем и мозгом звуковой системы) и в тоже время система абсолютно открыта для многочисленной интеграции с любыми видами слаботочных, да и других инженерных систем.

Комплекс звукообработки в данном случае — это не только сердце, но и голова (мозг) системы. То есть появляется возможность управлять и обрабатывать входные сигналы, тестировать и управлять усилительно-акустическим трактом, а это открывает поистине невероятные перспективы в звукообеспечении, появляется возможность корректировать электроакустические параметры любых объектов, управлять и подстраиваться под самые разноплановые регламенты работы. С внедрением аппаратно-программных комплексов стало возможным синхронизировать данное оборудование с такими системами как технологическое телевидение, оповещение, трансляция, синхронный перевод речи, с системами пожарной и охранной безопасности: то есть кольцо замкнулось.

Также появилась возможность в рамках одной системы использовать (за счёт алгоритмов) громадное количество приборов, создавать собственные, т. е. система становится открытой для модернизации и совершенствования. Система становится универсальной, надёжной, качественной и самое главное экономичной.

Имея всего один комплекс, можно обеспечивать одновременную работу нескольких залов заседаний, как в независимом, так и в объединенном режиме, осуществлять оповещение, «крутить» фоновую музыку, проводить презентации… Если в одном и том же помещении проводятся различные мероприятия, то все, что нужно сделать, это, заготовив заранее необходимые конфигурации и сохранив их в памяти машины, просто вызывать поочередно на экран в нужное время. Можете даже запрограммировать настройки системы во времени, так что соответствующий режим включится в точно назначенную минуту.

Система может работать как в полностью автоматическом режиме, так и с участием оператора. Причем последних может быть несколько, и каждый из них будет иметь доступ только к своей части программы. Практически же, использование такой, например системы как MediaMatrix позволяет обходиться без технического персонала вообще! Многоуровневая система паролей обеспечивает надежную преграду несанкционированному или некомпетентному вмешательству в работу комплекса.

Интегрированная система звукообеспечения определяется следующими основными признаками:

· Наличие интерфейса обмена данными с другими технологическими системами (внутреннее телевидение, системы охранной и пожарной безопасности, системы освещения, системы связи и т. д.);

· Многозадачность, то есть способность одновременной реализации различных режимов работы локальных подсистем звукового обеспечения при сохранении централизованного управления;

· Адаптация локальных электроакустических решений к архитектурному дизайну объекта.

Функция же оперативного вмешательства в работу отдельных подсистем непосредственно в зонах озвучивания (эта функция необходима, например, для выбора варианта настройки помещения под определенный вид мероприятия, контроля громкости и т. д.) будет поддерживаться при помощи интегрированных системам управления которые могут применяться совместно с аппаратно-программными комплексонами. Встроенные в стены и запирающиеся панели могут быть установлены практически в любой точке объекта, где в этом возникает необходимость. Такие же (или более сложные) панели управления могут находиться в местах расположения источников оповещения.

1.2 Виды сетевых технологий используемых для передачи звукового сигнала

1.2.1 Сеть точечного доступа

До недавнего времени распределение звука предполагало наличие большого числа источников симметричного звукового сигнала, подключенных к центральной системе обработки и коммутации сигнала. Количество кабельных соединений при этом могло быть просто огромным. Для уменьшения наведенных помех и шума необходимо прокладывать звуковые кабели в стороне от кабелей, несущих другие сигналы. Кабель, используемый для передачи звукового сигнала, обычно представляет собой дорогой вариант витой пары, защищенной экраном (shielded twisted pair — STP). С появлением стандарта передачи цифрового звука AES3 появилась возможность передавать звуковой сигнал в цифровой форме. Этот вариант имеет ряд преимуществ по сравнению с аналоговым.

Во-первых, линии передачи аналогового сигнала не защищены от помех. Эти помехи, независимо от их уровня, складываются с полезным сигналом и имеют свойство нарастать по всей длине кабеля. Если же передача сигнала осуществляется в цифровой форме, то влияние помех проявляется только в том случае, когда они превышают определенный порог. Более того, цифровой звуковой сигнал можно передавать по волоконно-оптической линии, где обеспечивается полная электрическая изоляция и защита от помех. Защита от помех при цифровой передаче звука является несомненным преимуществом, позволяя снизить стоимость системы при сохранении и даже повышении качества звука. В большинстве случаев передачу звукового сигнала в цифровой форме можно осуществить при помощи недорогой неэкранированной витой пары (unshielded twisted pair — UTP).

Во-вторых, цифровые данные могут быть мультиплексированы гораздо более эффективно (увеличение экономического эффекта), чем данные в аналоговой форме. Можно использовать для мультиплексирования несколько каналов цифрового звука, передаваемых по одному кабелю. В этом случае экономия на кабелях, обслуживании, технической поддержке и т. д. может быть поистине огромной.

В-третьих, системы цифровой передачи данных работают в режиме замкнутой петли. В цифровой системе, благодаря применению алгоритмов выявления и коррекции ошибок, можно гарантировать или верифицировать целостность принятых данных перед их использованием. Аналоговые замкнутые системы передачи имеют ограниченные функциональность и сферу применения. Если в аналоговой системе возникают помехи или нарушается соединение, то возникающие в результате этих неисправностей шум или тишина все равно воспринимаются оборудованием принимающей стороны как нормальный сигнал.

В-четвертых, в сфере звуковых систем идет неизбежная цифровая эволюция. По мере роста числа цифровых систем и устройств передача звукового сигнала в цифровой форме становится все более и более привлекательной и эффективной. Дополнительные преобразования между аналоговыми и цифровыми участками тракта лишь увеличивают стоимость всей системы, ухудшают качество звука и вызывают нервный стресс у разработчика звуковой системы.

Стандарт передачи цифрового звука AES3 позволяет реализовать на практике все описанные выше преимущества. Два канала звука с высокой достоверностью, а также большое количество иного трафика (данные, сигналы управления и т. д.) можно передавать на расстояние 100 м и более, и при этом не наблюдается никакого ухудшения качества сигнала.

1.2.2 Сеть широкого доступа

Стандарт передачи AES3, являясь однонаправленным, обеспечивает только индивидуальный доступ, не позволяя организовать сетевую топологию широкого доступа, в рамках которой несколько источников могут использовать одну и ту же транспортную среду. В контексте коммутации и распределения звукового сигнала сеть широкого доступа обеспечивает несколько серьезных преимуществ по сравнению с сетью точечного доступа. Прежде всего, она имеет возможность внутренней маршрутизации. Подключенный к сети канал можно вещать по всей сети.

Отдельные потребители могут динамически выбирать канал (каналы), которые им необходимы в каждый конкретный момент времени. Следовательно, коммутация в этом случае имеет распределенный характер и доступна всем потребителям сети. В тех приложениях, где необходимы функции централизованного управления и коммутации, отдельные пользователи могут быть сконфигурированы дистанционно по сети при помощи центральной станции, что создает иллюзию централизованной коммутации. Преимущество заключается в том, что вследствие исключения центрального коммутатора исчезает потенциальная вероятность «падения» всей звуковой системы вследствие отказа этого коммутатора.

Далее, звуковая сеть широкого доступа позволяет снизить общую длину кабельных линий, а значит, снизить стоимость системы распределения звука. Распределенная коммутация избавляет от линий подключения источников сигнала к центральному коммутационному устройству. Более того, поскольку сеть является двунаправленной системой, то в случаях, когда источник и потребитель расположены рядом друг с другом, они могут обслуживаться одним и тем же кабелем.

Помимо этого, поскольку структура сети обеспечивает существенную полосу пропускания, систему распределения можно конфигурировать и переконфигурировать без необходимости физического переключения кабелей. В любой точке коммутации сети звуковой сигнал может быть введен в сеть или извлечен из нее для передачи или приема в другой точке сети в рамках всей системы. Для того чтобы в будущем обеспечить наращиваемость и расширение сети, в ней можно предусмотреть свободные коммутационные узлы, распределенные по всей системе, причем стоимость такого подхода минимальна. Этот подход является распространенным при построении компьютерных сетей, а также позволяет существенно снизить количество утомительной работы, необходимой для проектирования стандартной звуковой распределительной системы. Разработчику больше не нужно точно определять каналы передачи и приема в каждой точке подключения. Гибкость сетевого подхода позволяет, к тому же, быстро реагировать на ожидаемые или непредвиденные изменения требований к системе распределения сигнала. Это делает сетевой подход наиболее выгодным для динамических инсталляций, которые выполняются, например, в больших центрах, студийных и концертных комплексах широкого назначения, аэропортах и т. д.

Следует отметить, что поскольку сеть обеспечивает двунаправленные каналы связи с каждой станцией, все устройства в сети могут отслеживаться и управляться из одной центральной точки. В сетях с точечным доступом такое невозможно. Там доступно лишь управление, например, приемником (приемниками) от передатчика, и поскольку система точечного доступа является однонаправленной, то отсутствует возможность мониторинга приемников. Фактически, невозможно определить состояние соединения с каждым конкретным подключенным к передатчику приемным устройством, даже если соединение нарушено. Поэтому системы точечного доступа часто снабжаются отдельной сетью управления, используемой для контроля и мониторинга состояния каждой конечной станции системы распределения. В случае же системы широкого доступа все эти возможности реализованы непосредственно в ней.

И, наконец, поскольку все станции физически имеют доступ ко всем данным в сети широкого доступа, некоторые приложения, например, служебная связь или передача информационных сообщений, также могут идти по этой же сети, что еще больше повышает ее экономическую эффективность. В таких приложениях источники должны лишь передать сигнал при нажатии клавиши «микрофон» или появлении на входе звукового сигнала, превышающего определенный пороговый уровень. Требования к скорости потока каждого из источников сигнала ограничиваются лишь числом одновременно передаваемых по сети потоков.

1.3. Обзор специализированных сетевых технологий передачи и распределения цифровых и аналоговых аудио сигналов

1.3.1 EtherSound

EtherSound — одна из сетевых технологий для распределения звукового сигнала в реальном масштабе времени по стандартному протоколу Ethernet (64 канала двунаправленного 24 битного цифрового звука в формате кодово-импульсной модуляции (ИКМ) с очень низким временем задержки, плюс сигналы управления, используя стандартные кабельные сети и компоненты Ethernet).

Основные характеристики:

· 64 канала некомпрессированного звука передаваемого по кабелю в обоих направлениях. Суммарное системное количество каналов может быть больше;

· Аудио формат: 24 бита при 44.1/48/88.2/96/192 кГц;

· Очень низкое время сетевой задержки;

· Дистанционное управление: внутренняя контрольная информация, передаваемая по тому же самому кабелю с набором команд, не зависящих от производителя;

· Сетевая гибкость: шина, звезда, или комбинация обеих топологий;

· Полностью совместима со стандартом Ethernet IEEE802.3x. Поддерживает второй (физический) сетевой уровень внешних устройств;

· Рентабельная и гибкая интеграция технологии благодаря стандартным промышленным интерфейсам;

· Гибкий протокол, открытый для дальнейших усовершенствований;

· Привлекательные программы лицензирования;

· Широкий диапазон различного оборудования: микшерные пульты, усилители, акустические системы, процессоры, и т. д.

Краткий обзор технологии Запатентованный протокол EtherSound обеспечивает двунаправленную, детерминированную, передачу звука с очень низким временем задержки по синхронизированным аудио каналам и передачу контрольной информации посредством стандартного Ethernet. 64 канала звука в формате 24 бит/48 кГц, плюс интегрированное управление и контроль данных, транспортируемых (передаваемых) по одному общему кабелю. В зависимости от частоты дискретизации возможны различные варианты конфигурации количества каналов, то есть, например 32 канала при частоте 96 кГц. Благодаря встроенному генератору тактовых импульсов, крайне низкий джиттер обеспечивает отличное качество аудио сигнала.

Были предприняты специальные разработки, для того чтобы гарантировать полную совместимость со стандартом Ethernet IEEE802.3x. Сети EtherSound поддерживают второй (физический) уровень внешних устройств и используют стандартные кабели CAT5 или CAT6, волоконную оптику, коммутаторы, медиаконвертеры, и другие стандартные компоненты Ethernet. Для систем EtherSound необходима полоса пропускания в 100 Мбит/с, также системы могут работать в пределах виртуальной локальной сети как часть существующей корпоративной сети связи.

Сети EtherSound заменяют традиционные точечные соединения архитектурами, которые проще проектировать, устанавливать, и обслуживать: топологии шина, звезда, или комбинация обеих технологий.

При использовании топологии «шина», все каналы доступны всем подключенным устройствам. В топологии «звезда», все каналы доступны всем устройствам по направлению «нисходящего информационного потока» в направлении устройства ввода. Все каналы независимы друг от друга.

EtherSound — один из самых амбициозных проектов в области цифрового аудио (продвигаемый в основном французскими компаниями). Общеизвестно, как довольно быстро сдались цифровым технологиям звукозапись, воспроизведение и вещание (во всех видах — от радио до Public Address), но оставался один нерушимый бастион — концертное звукоусиление. До сих пор аналоговые консоли востребованы гораздо больше, чем цифровые, единого стандарта на передачу многоканального аудиосигнала нет, да и цены пока еще близки к заоблачным. Ну, и конечно, главный аргумент специалистов в области «живых» постановок — неприемлемая величина задержки сигнала в общепринятых системах цифровой передачи.

Основное достоинство протокола EtherSound — при соединении «точка-точка» аналоговый сигнал передается с задержкой, не превышающей 125 мкс, которая не зависит от количества передаваемых каналов (см. рис. 1.1). С помощью стандартного сетевого оборудования пользователь может собрать систему, состоящую из 60 тыс. компонентов, и емкостью до 64 каналов в формате 24 бит/48 кГц.