基于“云計算”的數(shù)字電視業(yè)務管理系統(tǒng)的研究

王 磊，李 輝

（北京化工大學 信息科學與技術學院，北京 100029）

數(shù)字電視業(yè)務管理系統(tǒng)是以數(shù)字電視增值業(yè)務為管理對象的管理信息系統(tǒng)。數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，沖擊傳統(tǒng)模擬電視市場的同時，形成了自身獨有的廣闊市場和贏利模式，以數(shù)字電視廣告和資訊為代表的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)增值業(yè)務，開始被廣電運營商青睞[1]。他們?yōu)楦鞣N業(yè)務場景都采購了相應的軟硬件設備，但是按照往常的經(jīng)驗，業(yè)務與設備的耦合度非常高，一個設備只能用于一種業(yè)務，除了造成資源浪費外，更重要的是不同業(yè)務設備在臺內業(yè)務部門間難于通用和共享，造成了廣電媒體管理系統(tǒng)的復雜化。此外，相對分散的設備日常維護、設備的負載程度、閑置狀況等都是困擾廣電系統(tǒng)的問題?，F(xiàn)今快速發(fā)展的計算機技術以及互聯(lián)網(wǎng)時代的變革將大多基礎設施聯(lián)系成一張信息網(wǎng)絡，將一個個信息應用系統(tǒng)和平臺轉換成公用服務和平臺，促使“云計算”也即應運而生。

“云計算”技術作為當今信息化社會的弄潮兒，其分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計算的發(fā)展，使得一些商業(yè)計算概念成為現(xiàn)實?！霸朴嬎恪睂⒂嬎銠C技術和網(wǎng)絡技術發(fā)揮到極致，其目的是利用Internet將多個擁有計算能力的實體整合成一個具有強大計算能力和業(yè)務處理能力的平臺，并借助先進的商業(yè)模式提供給用戶本身所需要的計算處理能力、存儲空間和信息服務等?！霸朴嬎恪蹦軌驅崿F(xiàn)前端的統(tǒng)一管理，其并行運算能力、超大的存儲空間等優(yōu)點對于廣電行業(yè)數(shù)字電視業(yè)務的推進具有重要意義[2-4]。

1 “云計算”的原理及核心服務

“云計算”的最基本的概念就是通過網(wǎng)絡將具有計算處理能力的龐大計算機群聯(lián)系在一起以服務的方式提供給用戶?！霸朴嬎恪保–loud Computing）是一種概念以及商業(yè)模式，并不是一種技術，其核心的理念就是將許多服務器聯(lián)絡起來，不斷提高服務器的處理能力，減少終端的負擔，享受“云”帶來的強大處理能力。在“云計算”的模式之下，云端負責將運算的結果交給用戶，而用戶根本不需要了解運算的過程。“云計算”擁有很多核心技術，例如：分布式編程模型、高校任務調度模型、分布式存儲、海量數(shù)據(jù)管理和虛擬化技術等[5]。目前各個行業(yè)都已經(jīng)開始了自身的 “云計算”工程建設，Google、微軟、Yahoo、IBM等計算機巨頭都開發(fā)出了自己的云平臺并已經(jīng)成為了平臺節(jié)點的貢獻者?！霸朴嬎恪庇腥N主要服務形式，分別為：軟件即服務SaaS（Software as a Service）、平臺即服務 PaaS（Platform as a Service）和基礎設施即服務 IaaS（Infrastructure as a Service）。軟件即服務是指用戶通過互聯(lián)網(wǎng)使用客戶端軟件，而客戶端軟件則是通過互聯(lián)網(wǎng)使用云計算機服務器集群提供的服務。平臺及服務是用戶使用“云服務”引擎，即互聯(lián)網(wǎng)應用編程接口API或者“云計算”平臺?；A設施即服務指的是用戶通過互聯(lián)網(wǎng)使用“云計算”平臺搭建自身的應用系統(tǒng)，“云計算”平臺為用戶提供諸如虛擬主機、存儲硬盤、網(wǎng)絡服務資源等虛擬硬件服務。這三種服務形式分別面向不同的用戶服務需求，相互補充。三種服務形式的比較結果如表1所示。

表1 “云計算”的三種服務形式比較

2 基于“云計算”數(shù)字電視業(yè)務管理系統(tǒng)的優(yōu)勢

“云計算”的誕生，將互聯(lián)網(wǎng)“B/S架構”的模式轉變?yōu)椤霸品掌魅?客戶端”的模式，在“云計算”的模式下，用戶只需要完成單純的輸入輸出即可，完全不用關心自己的數(shù)據(jù)和業(yè)務是如何被計算、如何被處理的，也不用關注這些東西被存儲在什么地方?！霸朴嬎恪钡倪@一理念正好符合三網(wǎng)融合過程中廣電系統(tǒng)的需求。目前的廣電系統(tǒng)有無數(shù)的分支，每一個分支都呈現(xiàn)集團化的發(fā)展趨勢，一個廣電集團旗下可能包含電視臺、媒體公司和有線網(wǎng)絡等多種業(yè)務類型，每一個分支都有數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、信息廣播等多種需求[6]，設備的采購成本和維護費用都相當高，而且單純的數(shù)據(jù)存儲備份，每天的存儲量就需要數(shù)T的存儲空間，所以廣電系統(tǒng)需要一個大容量的存儲空間以及非結構化存儲的數(shù)據(jù)庫文件系統(tǒng)。再加上技術維護人員的業(yè)務能力參差不齊、視音頻編碼的多樣化以及紛繁復雜的業(yè)務需求，這些都無形拖住了廣電系統(tǒng)發(fā)展的腳步，所以建立基于“云計算”的數(shù)字電視業(yè)務管理系統(tǒng)至關重要。廣電系統(tǒng)可以 “云計算”平臺管理自身企業(yè)的各項業(yè)務，而不必自己花費大量的人力物力去建立專門的數(shù)字電視業(yè)務管理系統(tǒng)。如果能夠在廣電系統(tǒng)內構建出一個統(tǒng)一的“云計算”管理平臺，各種數(shù)字電視業(yè)務都運行在這個計算平臺上，那么廣電媒體系統(tǒng)所面臨的業(yè)務發(fā)展和管理困境等問題都將順利解決，在節(jié)約成本、人力和物力的情況下最大化數(shù)字電視業(yè)務廣闊市場，這也正是“云計算”技術在廣電行業(yè)的價值體現(xiàn)[7]。廣電系統(tǒng)從原始模式向“云計算”模式的轉換模型如圖1所示。

由圖1可看出，多種系統(tǒng)可以綜合利用“云計算”平臺的存儲運算的處理能力?！霸朴嬎恪奔夹g的數(shù)字電視業(yè)務管理系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

（1）節(jié)約人力物力的成本，將終端投入成本縮小到最小。使用“云計算”平臺，廣電系統(tǒng)不需要自身再去購買大量的服務器，不需要再去培訓專門的業(yè)務人員和軟硬件維護人員，避免了單一用戶承擔較多的系統(tǒng)費用，真正實現(xiàn)了以最小的投入運營更多更新的業(yè)務功能。

（2）資源分配便捷，資源利用率高。“云計算”處理器集群通過統(tǒng)一的資源調配和集中調度，可以同時并行運行多個系統(tǒng)業(yè)務，減少了資源閑置和單一機器負載過高情況的發(fā)生。

（3）靈活性和可靠性高，數(shù)據(jù)處理具有高度的可控性?！霸朴嬎恪逼脚_具有良好的伸縮性，可以根據(jù)用戶的需求調整資源分配情況，真正做到用戶需要什么用什么，靈活應對用戶的各種使用時間?！霸朴嬎恪逼脚_強大的服務器集群通過軟硬件冗余機制與數(shù)據(jù)自動備份和災難自動應急策略能夠有效防止服務器災難的發(fā)生。在數(shù)據(jù)處理方面，所有的數(shù)據(jù)全部儲存在云服務器端，云端將對用戶授權以及節(jié)目信息管理方面進行統(tǒng)一安全管理。

（4）可最大程度地滿足三網(wǎng)融合的發(fā)展需要?；凇霸朴嬎恪钡臉I(yè)務管理，實現(xiàn)了廣電系統(tǒng)業(yè)務推廣和廣電業(yè)務運營的統(tǒng)一管理，具有無限的發(fā)展空間。

（5）保障了播出與授權的安全。通過“云計算”服務器群強大的計算處理能力，使用戶授權的安全性達到最大化，對終端用戶的實時監(jiān)控、集中管理版權信息以及“云平臺”的實時防護措施，為“云計算”數(shù)字電視業(yè)務管理系統(tǒng)提供了金融級安全保護。

3 基于“云計算”的系統(tǒng)架構分析

3.1 廣電“私有云”架構設計

圖2 廣電“私有云”架構圖

通過微軟、谷歌、IBM的“云計算”平臺架構經(jīng)驗不難看出，“云計算”有多種部署方式?；趯ΜF(xiàn)有“云計算”平臺的分析及總結，一般的架構都包含四個部分：基礎設施層、中間件層、顯示層和管理層，其中管理層貫穿其他三層之間。但是廣電系統(tǒng)具有其本身的特殊性，除了特殊的專用設備之外，廣電媒體的言論安全性非常重要，必須有特殊的審核監(jiān)管機制。所以，對于廣電媒體的“云計算”平臺，必須按照“共有云+私有云”的方式?！八接性啤本褪怯脩敉ㄟ^廣電內部局域網(wǎng)訪問，使用廣電內部建立的云平臺?！肮性啤眲t是通過互聯(lián)網(wǎng)訪問，使用相關廠商所提供的云服務。目前廣電系統(tǒng)還沒有成熟的經(jīng)驗可循，但可以摸索著先在臺里建立“私有云”的方式逐步推廣云平臺的建設。結合 “云計算”技術設計的“私有云”架構如圖 2所示，包含如下的內容：

（1）物理資源層包含了服務器、存儲設備、交換設備和安全設備，屬于整個架構的基礎，為整個平臺提供存儲和服務器等硬件設施，亦即“云計算”的基礎設施服務（IaaS）。

（2）虛擬資源層提供了諸如虛擬主機、虛擬存儲和虛擬交換服務，負責完成整個業(yè)務平臺的虛擬化部署。

（3）中間件層起到承上啟下的工作，該中間件在基礎服務設施的基礎上提供了并行處理、分布式緩存服務、虛擬化、分布式存儲和API接口服務。

（4）管理中間層是整個廣電“云平臺”的核心，亦即“云計算”的軟件服務（SaaS）。部署在管理中間層上的廣電業(yè)務服務包含：企業(yè)管理系統(tǒng)、任務資源管理系統(tǒng)、高密度數(shù)據(jù)應用服務系統(tǒng)（壓縮轉碼服務）、信息處理系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫和應用服務器管理）、數(shù)據(jù)存儲應用、視音頻處理系統(tǒng)（視音頻剪輯制作）和審核播發(fā)系統(tǒng)。

（5）終端接入層（即用戶層），所有用戶的客戶端通過互聯(lián)網(wǎng)使用廣電“云計算平臺”提供的服務。

（6）云服務安全管理自始至終貫穿于整個平臺，因為廣電系統(tǒng)特殊的安全要求，所以需要部署特殊的用戶接入、節(jié)目審核等安全措施。該管理中包含了賬戶管理、審核審批管理、安全日志管理和播發(fā)監(jiān)控管理等。

3.2 管理中間層的業(yè)務系統(tǒng)架構設計

管理中間層作為“云平臺”的核心，部署著許多廣電業(yè)務系統(tǒng)，如果每個系統(tǒng)都保持獨立，這樣的服務很難滿足廣電系統(tǒng)的快速發(fā)展以及用戶多變的需求。所以為了使“云計算平臺”能夠響應客戶需求的多樣化以及適應廣電系統(tǒng)未來的發(fā)展，本文設計了一種以SOA（Service-Oriented Architecture）架構為基礎的面向服務的業(yè)務系統(tǒng)架構。SOA架構是一種松耦合、開放式的服務架構，通過它的分層式開發(fā)架構設計，廣電系統(tǒng)的服務能夠變得更加靈活更加富有彈性，并且能夠最大化地兼容其他軟件產(chǎn)品[8-9]。使用SOA思想設計的系統(tǒng)架構能夠縮短服務的推廣時間，最大程度地滿足用戶的需求。最重要的是廣電系統(tǒng)運行多年后，擁有許多重要的原有數(shù)據(jù)，如果只簡單進行備份是不可行的。而SOA架構能夠完美地解決這一問題，在完整地保護原有數(shù)據(jù)的同時使數(shù)據(jù)完全地融入新的服務系統(tǒng)中，避免了數(shù)據(jù)的重復錄入。以SOA思想為基礎的廣電業(yè)務系統(tǒng)架構如圖3所示。

圖3 廣電“云平臺”系統(tǒng)業(yè)務架構圖

各個層次的功能分析如下：

（1）表現(xiàn)層：與用戶接觸最密切的部分，用于顯示各種數(shù)據(jù)界面并且接收用戶準備進行的關于系統(tǒng)的各種操作。

（2）服務接口層：服務接口層是廣電“云平臺”系統(tǒng)業(yè)務架構的核心部分，定義了各種系統(tǒng)服務之間的交互方式與標準。以服務總線的方式將所有的系統(tǒng)服務聯(lián)系在一起，定義并封裝了服務的所有信息，用戶通過這一接口能夠對系統(tǒng)的所有業(yè)務進行查詢和調用，有了服務接口層，用戶省去了紛繁復雜的接口調用方式。

（3）業(yè)務邏輯層：對數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)進行各種邏輯操作和對系統(tǒng)業(yè)務邏輯進行處理并以服務的形式對外發(fā)布。

（4）數(shù)據(jù)訪問層：負責數(shù)據(jù)庫訪問處理的穩(wěn)定與高效。

（5）“云計算”業(yè)務服務平臺：該平臺將廣電系統(tǒng)所有的業(yè)務以接口的形式整合在一起，所有的開發(fā)標準全部來源于這一平臺，保證了系統(tǒng)內部業(yè)務的統(tǒng)一。

4 基于“云計算”的廣電平臺應用解決方案

4.1 案例需求

A市擁有下轄 5個縣，分別為 B1、B2、B3、B4和 B5。目前A市和其下轄各縣已經(jīng)完成數(shù)字化改造：

（1）A市平臺接收省網(wǎng)TS流形式的下傳節(jié)目，具備處理全頻點碼流的能力。

（2）B1、B2、B3、B4 和 B5 縣級平臺 接收 RF 形式的A市下傳節(jié)目，僅具備對自辦頻點的處理能力。

（3）A市具有全軟件系統(tǒng)平臺，縣級沒有CAS、EPG、SMS等獨立的軟件系統(tǒng)。

現(xiàn)A市需要一套廣告系統(tǒng)來進行市縣的廣告運營，實現(xiàn)市、縣級系統(tǒng)的統(tǒng)一技術規(guī)范和互聯(lián)互通。要求：市、縣均能夠進行獨立的廣告運營，縣級有全部頻道的廣告運營權；各縣級廣告運營要受市前端的統(tǒng)一監(jiān)管和控制，實現(xiàn)A市和其下轄各縣系統(tǒng)的分級運營和統(tǒng)一管理。

4.2 案例分析和解決方案

A市和其下轄 B1、B2、B3、B4和 B5縣在前端系統(tǒng)建設上屬于多級管理，要實現(xiàn)廣告系統(tǒng)的統(tǒng)一運營和管理，就需要實現(xiàn)廣告系統(tǒng)的云建設：

（1）A市和其下轄各縣均有廣告系統(tǒng)前端，能夠進行獨立的廣告運營。

（2）由于縣級平臺硬件設備有限，且沒有獨立的軟件系統(tǒng)，無法完成對節(jié)目流中的數(shù)據(jù)進行處理，所以各縣的節(jié)目播發(fā)需要由A市“云系統(tǒng)”進行控制管理。

（3）A市平臺能夠對全頻點進行廣告運營，縣級平臺能夠對全部頻道進行廣告運營。

（4）A市能夠對各縣播發(fā)的廣告內容進行監(jiān)控。具體的案例解決方案如圖4所示。

4.2.1 市級“云系統(tǒng)”平臺

（1）市級“云系統(tǒng)”平臺擁有整套數(shù)字電視業(yè)務管理系統(tǒng)，包括用戶管理服務器、編審工作站服務器、壓縮編碼打包服務器、網(wǎng)絡管理服務器和播發(fā)服務器。

（2）市級“云系統(tǒng)”平臺可以通過 VPN專網(wǎng)、HFC光纜網(wǎng)絡和Internet互聯(lián)網(wǎng)三種模式與縣級相連，接收各縣上傳的廣告方案和資源文件，允許縣級系統(tǒng)使用市級“云系統(tǒng)”平臺提供的所有系統(tǒng)服務。

（3）市級平臺對各縣上傳信息進行統(tǒng)一編輯，形成包含各區(qū)域廣告播發(fā)策略的方案和資源文件。

（4）監(jiān)控：縣里的廣告信息均由市級平臺進行播發(fā)，具備對縣播發(fā)內容監(jiān)控的能力。

4.2.2 縣級分前端

縣級平臺只擁有簡單的編輯工作站，通過該編輯工作站，編輯整理本縣的節(jié)目播發(fā)策略方案和資源文件?？h級分前端通過與市級 “云系統(tǒng)”平臺連接的VPN專網(wǎng)、HFC光纜網(wǎng)絡和Internet互聯(lián)網(wǎng)，將本縣的廣告方案和資源文件上傳至市級“云系統(tǒng)”平臺，并使用市級“云系統(tǒng)”平臺的業(yè)務管理系統(tǒng)對自身的日常業(yè)務進行管理。

本文通過對“云計算”以及SOA架構的分析和理解，提出了一種基于“云計算”和SOA架構的數(shù)字電視業(yè)務管理系統(tǒng)的架構和設計思路。在廣電行業(yè)基礎設施日趨完善以及網(wǎng)絡傳輸日益加速的背景下，“云計算”必將成為廣電行業(yè)“云工程”信息化建設的領潮者?！懊襟w云”理念可以說是“云計算”在廣電行業(yè)應用的一次創(chuàng)新以及大膽嘗試。

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