電視臺網(wǎng)絡(luò)化硬盤播出系統(tǒng)建設(shè)實踐與思考

李永明

（山東省招遠市廣播電視臺，招遠　265400）

電視臺網(wǎng)絡(luò)化硬盤播出系統(tǒng)建設(shè)實踐與思考

李永明

（山東省招遠市廣播電視臺，招遠265400）

本文首先對招遠廣播電視臺網(wǎng)絡(luò)化硬盤播出系統(tǒng)的建設(shè)背景進行介紹，然后對網(wǎng)絡(luò)化硬盤播出系統(tǒng)的設(shè)計要求、構(gòu)成、關(guān)鍵設(shè)備選型、各硬件子系統(tǒng)、系統(tǒng)的特點等進行詳細的分析，最后結(jié)合應(yīng)用實踐情況提出改進措施和建議。

嵌入式硬盤；素材存儲；網(wǎng)絡(luò)化播出

1　引言

隨著廣播電視技術(shù)向數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化方向高速發(fā)展，電視播出系統(tǒng)也逐漸從傳統(tǒng)的AV電視技術(shù)平臺過渡到以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的IT信息技術(shù)平臺。硬盤播出系統(tǒng)是電視臺數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化進程中最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，建設(shè)一個既安全又高效的智能化硬盤播出系統(tǒng)是從事廣播電視工程技術(shù)人員一個重要課題。

2　建設(shè)背景

招遠廣播電視臺有兩個自辦節(jié)目頻道，2003年對播出系統(tǒng)進行了初步改造，采用以VS2000為硬盤播出、以APS-8000為自動播出的盤帶混播系統(tǒng)。VS2000采用主、備機網(wǎng)絡(luò)模式工作，其中一臺VS2000用于編輯制作硬盤播出表，作為硬盤主機播出，另一臺VS2000作為備機播出的同時兼任上載工作站。對于廣告、片頭等重復率較高的節(jié)目采用硬盤播出，對于電視劇及來不及上載的節(jié)目采用帶播。這次改造雖然沒有徹底擺脫傳統(tǒng)的帶播模式，但由于擺脫了手動播出，減少了帶播的數(shù)量，因而大大降低了設(shè)備故障率和值班人員的勞動強度，更重要的是對硬盤播出模式進行了有益的嘗試，為全硬盤播出奠定了基礎(chǔ)。

隨著節(jié)目制作設(shè)備投入不斷加快，我臺節(jié)目制作水平不斷提高，原有的播出系統(tǒng)逐漸難以適應(yīng)節(jié)目制作發(fā)展的需要。如何利用飛速發(fā)展的廣播電視技術(shù)，科學合理地整合現(xiàn)有資源，實現(xiàn)節(jié)目制作播出的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，進一步提高節(jié)目播出水平，成為一項非常緊迫的任務(wù)。2006年通過基于某公司嵌入式硬盤播出系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了我臺節(jié)目制播一體的網(wǎng)絡(luò)化播出。

3　系統(tǒng)設(shè)計

遵循“既可完成現(xiàn)階段的標清播出任務(wù)，又能平滑過渡到未來的高清播出”的指導思想，對網(wǎng)絡(luò)化硬盤播出系統(tǒng)設(shè)計的要求：具有高度的安全性、穩(wěn)定性、可靠性和操作便捷性；達到國家廣播級要求的整體系統(tǒng)指標和可開放性；引入成本控制，實現(xiàn)高性價比。

4　系統(tǒng)介紹

4.1系統(tǒng)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)采用2臺HP專業(yè)視頻服務(wù)器為兩個自辦頻道節(jié)目播出存儲素材；新聞、專題、廣告及總編各制作工作站，將經(jīng)剪輯合成并審查批準的節(jié)目，通過各自的VS2000上載機轉(zhuǎn)換成播出支持MPEG-2 TS流文件格式，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到HP視頻服務(wù)器各自專用待播節(jié)目區(qū)中供自動播出系統(tǒng)調(diào)用；由1臺音頻制作工作站構(gòu)成節(jié)目配音系統(tǒng)；由2臺NC4000網(wǎng)絡(luò)計算機構(gòu)成節(jié)目審看系統(tǒng)；由2臺VS6000上載機構(gòu)成影視劇上載系統(tǒng)；由上載工作站的5臺PC機和素材管理軟件構(gòu)成素材管理系統(tǒng)；每個自辦頻道使用4臺VS3200硬盤播出機，提供兩套一主一備的硬盤播出；節(jié)目單制作及播出控制由兩個頻道各自的播控系統(tǒng)獨立完成。

整個系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、節(jié)目上載系統(tǒng)、節(jié)目審看系統(tǒng)、素材管理系統(tǒng)、自動播出系統(tǒng)，所有系統(tǒng)通過交換機連接成100/1，000M以太網(wǎng)，視頻服務(wù)器與交換機通過1000M的網(wǎng)口連接，其他設(shè)備與交換機通過100M網(wǎng)口連接，可進行實時高速數(shù)據(jù)交換。

4.2硬盤播出系統(tǒng)

在硬盤播出系統(tǒng)中，核心問題是播出視頻服務(wù)器的選型，我們選擇了性價比高的某公司VS3200嵌入式硬盤機，它主要有以下特點：

⊙ VS3200采用嵌入式結(jié)構(gòu)，完全擺脫了PC機平臺，避免了病毒的侵襲和死機現(xiàn)象，安全性、可靠性高。VS3200使用的嵌入式LINUX操作系統(tǒng)不僅去除了原操作系統(tǒng)中的絕大部分應(yīng)用程序，而且精簡了操作系統(tǒng)內(nèi)核，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理效率。

⊙ 專業(yè)的MPEG-2解碼芯片，支持高清HDTV、標清SDTV。

⊙ 編解碼完全分離，編碼出現(xiàn)故障不會影響播出。

⊙ 它采用目前最先進的MIPS CPU，不僅具有數(shù)據(jù)處理、時序控制疑指令集，而且內(nèi)嵌了視音頻流媒體解碼功能；既可以解碼普通的MPEG視音頻流，也可以解碼HDTV，SDTV視音額流；不僅可以解PS視音頻流，而且可以解TS視音頻流。VS3200設(shè)有相應(yīng)的外圍驅(qū)動電路，能很好地支持以太網(wǎng)、OSD、232通信口、USB口等外圍設(shè)備。

⊙ 既可以播出單個節(jié)目素材，也可以將若干個素材組成一體，作為一個素材組播出，這種功能特別適合用于廣告播出。即適合單頻道播出，也適合多頻道播出，還可根據(jù)頻道數(shù)自由擴充，給今后發(fā)展帶來方便。

⊙ 充分考慮了播出的安全性，當播出控制軟件出現(xiàn)問題時，可以通過VS3200硬盤機的面板按鍵及LED液晶顯示器像操作錄像機一樣進行手動播出。

4.3數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)

由2臺HP專業(yè)服務(wù)器組成，采用主備結(jié)構(gòu)。主備服務(wù)器配置完全一致，帶有兩個千兆以太網(wǎng)口，保證服務(wù)器到交換機的數(shù)據(jù)流暢通，任一服務(wù)器出現(xiàn)故障不影響播出。每個服務(wù)器配置5塊146GB SCSI硬盤，按8M碼流計算節(jié)目存儲量在200小時以上，能夠滿足現(xiàn)有播出需求。

4.4節(jié)目上載系統(tǒng)

上載系統(tǒng)為分布式結(jié)構(gòu)，新聞、專題、總編和廣告制作工作站，通過各自機房的VS2000上載機轉(zhuǎn)換成播出支持MPEG-2 TS流文件格式，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到HP視頻服務(wù)器各自專用待播節(jié)目區(qū)中，供自動播出系統(tǒng)調(diào)用。每臺VS2000由工控機、上載軟件、magic1000編解碼卡、素材管理軟件組成。由4臺某公司研發(fā)的VS6000組成影視劇上載工作站，每臺VS6000由工控機、采集軟件、電影魔方軟件、素材管理軟件組成。

4.5素材管理系統(tǒng)

素材管理系統(tǒng)由上載系統(tǒng)的PC機和節(jié)目素材管理軟件構(gòu)成，負責2個頻道的硬盤播出素材管理、廣告串聯(lián)單編輯等。它接受節(jié)目審看系統(tǒng)審查通過的素材和上載工作站上載的素材，完成視頻資料的歸檔保存，將素材文件由MPEG-2的PS流格式轉(zhuǎn)換到TS流格式，并通過網(wǎng)絡(luò)將TS流格式文件傳送到HP視頻服務(wù)器供自動播出系統(tǒng)調(diào)用。

4.6網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)

配置主/備2臺24口3COM交換機冷備方式，用于素材的相互傳輸，形成一個相對獨立的局域網(wǎng)，既實現(xiàn)了整個臺內(nèi)素材的共享，又保證了網(wǎng)絡(luò)暢通。

4.7播出控制及切換系統(tǒng)

采用網(wǎng)絡(luò)控制和專線控制相結(jié)合的方式。網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議，專線采用RS-422/232等，以422控制為主，網(wǎng)絡(luò)控制為應(yīng)急。自動播出系統(tǒng)按播出頻道劃分，每個頻道分別由播出控制機和自動播出軟件APSN2000、素材播放軟件VsVideo、4臺VS3200硬盤機、字幕機、主控制器、授時器等外圍設(shè)備構(gòu)成。

自動播出軟件APSN2000是自動播出系統(tǒng)的核心，它調(diào)用素材管理系統(tǒng)提供的播出素材給用戶編輯播出節(jié)目單，根據(jù)節(jié)目單和授時器提供的北京時間，APSN200精確控制各種外圍設(shè)備協(xié)調(diào)工作，完成播出任務(wù)。

VS3200硬盤播放機是硬盤素材播出的核心，它接受APSN2000的節(jié)目單和各種控制命令，并不間斷地向APSN2000提供自己當前的狀態(tài)，如準備、播放、停止等。APSN2000隨時將VS3200的狀態(tài)提供給用戶，當VS3200發(fā)生錯誤時，APSN2000能很快檢測到并報警。

4.8同步鎖相系統(tǒng)

BB-2000黑場發(fā)生器。作用是產(chǎn)生沒有亮度和色度的“黑場”圖像信號，只含有復合同步信號，為不同的播出設(shè)備提供同步基準信號，以免輸出的圖像滾動。BB-2000黑場發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號經(jīng)VDA-2062分配器多路分配，給系統(tǒng)內(nèi)多個設(shè)備提供所需的同步信號。

5　系統(tǒng)主要特點

5.1先進性

（1）該系統(tǒng)從節(jié)目的制作、編輯、傳送到播出，素材的流動已基本做到了數(shù)字化，這就給將來的數(shù)字化播出打下了堅實的基礎(chǔ)，一旦時機成熟，只要更換前端的攝錄設(shè)備和后端發(fā)射設(shè)備，就能比較容易的過渡到數(shù)字播出。

（2）該系統(tǒng)中使用的硬盤播出設(shè)備VS3200是國內(nèi)最具特色的嵌入式硬盤播出系統(tǒng)。它摒棄了傳統(tǒng)硬盤機PC機所用主板加編解碼卡的方式，軟硬件是根據(jù)硬盤播出的特點而專門設(shè)計的，采用了國家“863計劃”支持的“支持新一代數(shù)字電視的嵌入式軟件操作平臺”最新技術(shù)，內(nèi)嵌了微內(nèi)核的LINUX操作系統(tǒng)，沒有附加任何的外部設(shè)備，遠離病毒的感染，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠、高效。

（3）該系統(tǒng)采用上載播出分離的結(jié)構(gòu)，把素材的存儲與播出進行了分離，這樣把硬盤機故障率高的解碼部分獨立設(shè)計成嵌入式，使視頻服務(wù)器的負荷大幅度減輕，從而使得視頻服務(wù)器更加安全穩(wěn)定地運行，降低了維護成本，延長了硬盤播出的生命期。

（4）在本系統(tǒng)中，只要更換HP視頻服務(wù)器（相當與更換PC機）就相當于更換了系統(tǒng)中所有硬盤機，提高了整個系統(tǒng)的硬盤播出性能。

（5）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計非常靈活，可根據(jù)需要在各個子系統(tǒng)中增加工作站。視頻服務(wù)器可支持多達9個通道的硬盤播出，所以可根據(jù)需要自主靈活的增加頻道。

5.2 安全性

對于播出系統(tǒng)來說，其安全性是各個電視臺首要考慮的問題。該系統(tǒng)在設(shè)計時對安全性主要從以幾個方面進行了充分考慮：

⊙ 系統(tǒng)使用了主備視頻服務(wù)器，二者數(shù)據(jù)完全一致，任何一臺服務(wù)器發(fā)生故障都不會影響自動播出素材的獲取，每臺服務(wù)器的硬盤都采用了RAID5的方式進行冗余備份，降低硬盤存儲故障概率。

⊙ 硬盤播出機VS3200也采用主備播出，任何一臺進行節(jié)目播出時都有2路相同的信號輸出，任何一臺VS3200信號有問題，都可由APSN2000系統(tǒng)或手動切換到另一臺VS3200輸出。

⊙ 視頻服務(wù)器采用雙串口RS-422和網(wǎng)絡(luò)雙控制結(jié)構(gòu)，正常情況下采用RS-422串口控制，以確保精確到幀的控制。在RS-422控制失敗的情況下，將自動采用網(wǎng)絡(luò)控制，作為控制的備份手段。切換器采用雙串口切換器，所有主備控制信號都是直達被控設(shè)備，不經(jīng)過任何中間設(shè)備轉(zhuǎn)接或共享，避免控制的中間環(huán)節(jié)，使安全性達到最高。

⊙ 網(wǎng)絡(luò)中使用2臺交換機，以主備方式進行數(shù)據(jù)交換。

⊙ 2個頻道APSN2000系統(tǒng)采用單機播出，但是采取了冷備份的方式，任何一個頻道的APSN2000系統(tǒng)發(fā)生故障，備機可馬上代替工作。

⊙ VS3200具備手動播出功能，即使失去APSN2000的自動控制.仍可人工手動控制播出。

⊙ 除自動播出系統(tǒng)外，其他子系統(tǒng)的運行均與頻道無關(guān)，任一子系統(tǒng)的工作站發(fā)生故障，都可在其他工作站繼續(xù)同樣的工作而播出不受影響。

⊙ 硬盤播出的關(guān)鍵設(shè)備VS3200采用了嵌入式設(shè)計，功能單一，效率高，遠離病毒，運行安全穩(wěn)定。

6　應(yīng)用情況及思考

招遠廣播電視臺網(wǎng)絡(luò)化硬盤播出系統(tǒng)運行以來，運行情況良好，經(jīng)過測試信號質(zhì)量達到廣播甲級標準。網(wǎng)編化的硬盤播出模式與傳統(tǒng)的帶播模式相比，無論技術(shù)上、還是理念上都是一個跨越，系統(tǒng)改造后，管理模式也不同于以往，經(jīng)過不斷的學習和總結(jié)，工作人員已完全適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)化硬盤播出的新環(huán)境。在實踐應(yīng)用中仍發(fā)現(xiàn)有不足和應(yīng)該注意的問題：

一是2臺網(wǎng)絡(luò)交換機在本系統(tǒng)中是以1臺工作、1臺冷備的方式作為安全措施的，但是由于網(wǎng)線數(shù)量多，網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量大，作為網(wǎng)絡(luò)的中心樞紐，一旦發(fā)生問題勢必影響整個網(wǎng)絡(luò)的正常工作和安全播出，更換備機需要把網(wǎng)線全部從工作機拔下來再插到備機上來，需要時間較長，甚至影響播出。作為改進措施可以采用Teaming技術(shù)，利用雙網(wǎng)卡做Teaming的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余、網(wǎng)卡冗余、交換機冗余。而且可以利用多網(wǎng)卡同時工作來提高網(wǎng)絡(luò)速度，可以通過Teaming實現(xiàn)網(wǎng)卡之間數(shù)據(jù)傳輸動態(tài)負載均衡。

二是作為整個系統(tǒng)的核心同步源的黑場發(fā)生器，在整個系統(tǒng)中有著非常重要的作用，一旦出現(xiàn)問題，不僅影響到臺標、字幕的正常播出，而且節(jié)目之間的切換也會出現(xiàn)抖動等影響播出質(zhì)量的問題。而系統(tǒng)中只有1臺該設(shè)備，沒有備份設(shè)備，因此必須增加1臺黑場發(fā)生器作為冷備。

三是定期維護服務(wù)器的素材庫。對視頻服務(wù)器中已播不再重播的、無用的素材以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中無用的素材信息、列表信息等相關(guān)項目進行刪除和清理，以免占用過多資源而影響服務(wù)器的正常工作。

四是素材上載完畢后，要檢查素材是否正確地傳輸存儲到主備硬盤中；在進行廣告素材打包時要注意所用設(shè)備能支持的最短素材長度，免得上載后播出系統(tǒng)不認而出現(xiàn)自動播放墊片的現(xiàn)象。

The Practice and Thinking of Broadcast Television Network Hard Disk System Construction

Li Yongming
（Zhao Yuan Television Station， Zhaoyuan， 265400）

The first of Zhaoyuan broadcast television network hard disk broadcast system construction background is introduced in this paper，then the network hard disk broadcast system design requirements， structure，key equipment selection， the hardware subsystem， the characteristics of the system are analyzed in detail，fnally，combined with the practice situation and put forward the improvement measures and suggestions.

Embedded hard disk； Material storage； Network broadcast

10.3969/j.issn.1672-7274.2015.02.008

TN943，TN948文獻標示碼：A

1672-7274（2015）02-0033-04

李永明，1974年生，助理工程師，主要從事廣播電視技術(shù)工作。

［1］吳晨海.數(shù)字播控系統(tǒng)改造［J］.電視工程，2004（2）: 34-36

［2］宋六明.新昌電視臺硬盤播出系統(tǒng)建設(shè)方案［J］.現(xiàn)代電視技術(shù)，2007（3）