淺析青島電視臺網(wǎng)絡(luò)化播控系統(tǒng)

播出是電視臺內(nèi)部工作流程的最后環(huán)節(jié)，如何搭建一個既安全又高效的自動播出控制系統(tǒng)（以下簡稱播控系統(tǒng)），從而保障電視播出的順利進(jìn)行，是每一位從事播出工作的工程技術(shù)人員都需要面對的重大課題。特別是伴隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，在設(shè)計(jì)新一代電視播控系統(tǒng)時更需要對新技術(shù)、新產(chǎn)品進(jìn)行合理地開發(fā)和應(yīng)用。

青島電視臺的播控系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，集播出、上載、控制、存儲等功能于一體的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，具有安全性高、功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活的特點(diǎn)。

一 系統(tǒng)構(gòu)成及技術(shù)分析

青島電視臺的播控系統(tǒng)主要由視音頻編解碼、存儲、控制和網(wǎng)絡(luò)等子系統(tǒng)構(gòu)成。

1. 視音頻編解碼系統(tǒng)

視音頻編解碼系統(tǒng)承擔(dān)的主要任務(wù)是完成節(jié)目源的編碼采集和解碼播出，主要包括視頻服務(wù)器以及相關(guān)的視音頻傳輸分配設(shè)備和線路。

其中視頻服務(wù)器是采用LEITCH NX4000 TXS標(biāo)清服務(wù)器，支持青島電視臺八個頻道的播出（其中兩個為備份頻道）和十六個通道的編碼采集。該服務(wù)器支持MPEG2（4:2:2或4:2:0）、DVCPRO、DVCAM、IMX等多種壓縮技術(shù)，提供從5M~50M的碼流范圍。支持?jǐn)?shù)字SDI、模擬視頻、嵌入音頻、數(shù)字音頻等多種格式的視音頻輸入輸出。

2. 存儲體系

近年來青島電視臺播出頻道不斷增加，節(jié)目播出內(nèi)容不斷擴(kuò)大，這就意味著我們通過視音頻編解碼系統(tǒng)得到的節(jié)目素材文件越來越多。為了安全地存儲這些節(jié)目素材，并在最大程度上提高存儲體的利用率和保證素材的正常播出，我們規(guī)劃建立了大容量的分級存儲體系以及合理有效的存儲遷移管理策略。其主要內(nèi)容如下：

（1）雙SAN（Storage Area Network）結(jié)構(gòu)在線存儲

選用與LEITCH NX4000服務(wù)器配套的NXS 3000硬盤陣列，該硬盤陣列采用RAID3冗余技術(shù)，其有效存儲容量為300GB×14＝4.2TB。通過其內(nèi)置的光纖接口，最多可以與16臺視頻服務(wù)器連接，組成SAN結(jié)構(gòu)的存儲體系。通過使用SAN結(jié)構(gòu)存儲體，大容量、集中存儲的磁盤陣列可以被多個視頻服務(wù)器共享。這樣極大地提高了存儲資源的利用率，并保證了存儲系統(tǒng)的可擴(kuò)充性。同時為了保障播出安全，我們還設(shè)計(jì)建設(shè)了備份SAN，鏡像備份所有在線播出的節(jié)目素材。

（2）大容量的近線（二級）存儲

建立近線存儲的必要性。為了滿足播出的需要，通過視音頻編解碼系統(tǒng)上載的節(jié)目素材文件會不斷增加，對于在線存儲的負(fù)擔(dān)也會不斷增加。如果不刪除已經(jīng)過期不用的閑置素材文件，再大的在線存儲體也會有用盡的時候。但如果不加選擇地將閑置素材文件刪除，那么一旦這些節(jié)目要重新播出，則需二次甚至多次上載。這樣重復(fù)上載，不但浪費(fèi)了大量的人力和時間，而且增加了設(shè)備的負(fù)擔(dān)?；谝陨峡紤]，青島電視臺規(guī)劃建設(shè)了承擔(dān)閑置素材文件存儲任務(wù)的大容量二級存儲體，主要組成包括：二級存儲主存儲體－EDI4200 2Gb FC磁盤陣列、DELL 2850素材遷移管理服務(wù)器、FC-IP存儲路由器以及相關(guān)素材管理軟件。其主要功能和技術(shù)特點(diǎn)是：

* 大容量高性能。主存儲體配備48塊500Gb SATA硬盤，全系統(tǒng)實(shí)際有效存儲容量為21TB。采用2GB標(biāo)準(zhǔn)的FC磁盤陣列和光纖交換機(jī)，可以直接實(shí)現(xiàn)和視頻服務(wù)器的多通道快速數(shù)據(jù)遷移，數(shù)據(jù)遷移流程快速靈活。
* 安全穩(wěn)定。磁盤陣列采用RAID5冗余技術(shù)，保障數(shù)據(jù)安全。關(guān)鍵的遷移和數(shù)據(jù)服務(wù)器采用雙備份，從而保障系統(tǒng)運(yùn)行安全和高可維護(hù)性。
* 靈活可擴(kuò)展。主要表現(xiàn)為：在支持FC磁盤的主存儲機(jī)箱內(nèi)配備SATA磁盤，既降低了成本又為以后擴(kuò)展FC磁盤保留了可能；主存儲體通過光纖互聯(lián)擴(kuò)展，系統(tǒng)總?cè)萘靠蓴U(kuò)充至60TB。

（3）高效的存儲遷移策略

本系統(tǒng)的存儲策略是將使用頻繁，占有磁盤空間較少的素材文件選擇在線存儲保存；將使用頻率低，占用磁盤空間較多的素材文件選擇在近線（二級）存儲保存。遷移策略是以播出時間為標(biāo)準(zhǔn)，為每一個遷移任務(wù)設(shè)置優(yōu)先級，保障所有被用于直接播出的素材文件能夠及時無誤地遷移到在線存儲，并把近期內(nèi)不播出的素材文件遷移回二級存儲保存。

（4）近線存儲的擴(kuò)展

二級存儲體僅僅是近線存儲體的一個，近線存儲的擴(kuò)展既可以是二級存儲本身容量的擴(kuò)展，更可以通過建立新的存儲體來實(shí)現(xiàn)，也就是建立三級、四級等多級存儲體。

具體的網(wǎng)絡(luò)存儲結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。



圖1 視音頻編解碼系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存儲結(jié)構(gòu)圖
3. 控制系統(tǒng)

（1）分布式控制

突破既往以單一PC作為自動播出核心的模式，將節(jié)目播出、素材上載、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)庫管理等功能模塊分布到多臺不同的工作站實(shí)現(xiàn)，極大地提高了控制系統(tǒng)的工作效率。

（2）安全性

主要設(shè)備采用雙機(jī)備份的工作方式，包括重點(diǎn)頻道的播出機(jī)、數(shù)據(jù)庫、設(shè)備管理器和消息服務(wù)器。同時提供對關(guān)鍵受控設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)報(bào)警，便于及時發(fā)現(xiàn)問題、處理故障。

（3）控制方式多樣

對于實(shí)時性要求不高的數(shù)據(jù)、消息等信號，通過局域網(wǎng)通訊進(jìn)行控制；對于實(shí)時性要求嚴(yán)格的關(guān)鍵播出設(shè)備，采用RS422控制方式，確保設(shè)備工作穩(wěn)定無誤，避免由于網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致設(shè)備工作失常。

（4）擴(kuò)大控制設(shè)備范圍

除保留對錄像機(jī)、切換臺的控制外，還將控制的范圍擴(kuò)展到字幕角標(biāo)的播出、上游矩陣以及音頻調(diào)節(jié)等設(shè)備，極大地豐富了播出手段。

控制子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。



圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖