新型全臺網(wǎng)技術支撐體系的探討與構(gòu)建

王立

【摘要】本文從當前電視臺在IT系統(tǒng)架構(gòu)和業(yè)務發(fā)展上面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，提出了電視臺未來發(fā)展的系列思路，包括構(gòu)建全臺文件化/IP化基礎網(wǎng)絡環(huán)境、基于虛擬化技術整合IT通用計算資源、采用集群計算技術重構(gòu)編輯制作系統(tǒng)、設計新的工藝架構(gòu)實現(xiàn)全媒體融合生產(chǎn)、建設全媒體整備平臺實現(xiàn)多形態(tài)業(yè)務運營等。根據(jù)這些發(fā)展思路，本文提出了廣電建設新一代全臺網(wǎng)的構(gòu)想，對新一代全臺網(wǎng)的設計理念、系統(tǒng)架構(gòu)、典型特征等進行了分析，并對新一代全臺網(wǎng)帶來的業(yè)務變革進行了展望。

【關鍵詞】全媒體IP化云計算云非編集群式計算融合生產(chǎn)新型全臺網(wǎng)

一.引言

廣播電視臺、臺內(nèi)數(shù)字化、網(wǎng)絡化升級，已經(jīng)進入全媒體、超高清時代。隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶的快速增長，使得電視必須考慮網(wǎng)絡與電視傳統(tǒng)通道的關系問題。

從電視臺技術發(fā)展看，IT化進程分成了1.信號數(shù)字化；2.業(yè)務平臺IT化；3.信號IP化，三個主要發(fā)展階段。

在廣電和電信雙向動力的驅(qū)進中，互聯(lián)網(wǎng)音視頻應用得到快速發(fā)展。受眾收聽收看音視頻內(nèi)容的習慣發(fā)生了巨大的變化，如何快速響應滿足“大眾體驗”的終端用戶需求，解決好電視臺和節(jié)目制作機構(gòu)需要在原有體制下完成的節(jié)目播出和網(wǎng)絡電視臺發(fā)布形式，向可以廣泛與新媒體運營企業(yè)合作轉(zhuǎn)變。信號IP化是這一階段需要重點解決的問題之一。近年基于IP網(wǎng)絡的SMPTE 2022系列標準、SMPTE 2059系列標準，以及基于以太網(wǎng)的AVB標準，分別擁有各自的擁躉。也有獨辟蹊徑推出的12G-SDI標準。

本文從當前電視臺在IT系統(tǒng)架構(gòu)和業(yè)務發(fā)展上面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，提出了電視臺未來發(fā)展的系列思路，建設新型全臺網(wǎng)的構(gòu)想，對新一代全臺網(wǎng)的設計理念、系統(tǒng)架構(gòu)、典型特征等進行了分析，對新業(yè)務變革進行了展望。

二.廣播電視發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

隨著媒體融合、以及4K等超高清技術的發(fā)展，傳統(tǒng)廣電專用基于SDI的臺內(nèi)基礎架構(gòu)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。在過去的20年里，廣電生產(chǎn)工藝系統(tǒng)經(jīng)歷了三個大的發(fā)展階段，從以各種單機類視音頻處理設備為核心的文件化生產(chǎn)，逐步發(fā)展到制作網(wǎng)、新聞網(wǎng)、媒資網(wǎng)、數(shù)字化總控播出等網(wǎng)絡化業(yè)務系統(tǒng)，進而又發(fā)展到全臺網(wǎng)階段；全臺網(wǎng)實現(xiàn)了各個業(yè)務系統(tǒng)的互聯(lián)互通和全程文件化制播，對資源進行了較為有效的整合，是目前廣電生產(chǎn)工藝發(fā)展的新階段。

在取得長足進步的同時，廣電發(fā)展依然面臨著新的挑戰(zhàn)：在系統(tǒng)IT架構(gòu)層面，全臺網(wǎng)普遍采用“煙囪式”的系統(tǒng)建設模式，一個業(yè)務對應一個系統(tǒng)，業(yè)務與設備高度耦合，導致系統(tǒng)問的計算資源難以共享，全臺計算資源利用率偏低，運營成本與能耗較高，迫切需要利用新的IT技術優(yōu)化全臺網(wǎng)的基礎架構(gòu)。在業(yè)務發(fā)展層面，現(xiàn)有全臺網(wǎng)依然延續(xù)傳統(tǒng)的采編存播工藝，一切面向頻道播出服務，但隨著三網(wǎng)融合的發(fā)展，媒體的邊界越來越模糊，傳統(tǒng)的電視觀眾有流失的風險，而且隨著微博、互聯(lián)網(wǎng)等新型媒體的興起，電視臺的話語權(quán)和影響力也面臨著更多的挑戰(zhàn)。

因此，現(xiàn)有的全臺網(wǎng)不論是IT架構(gòu)層面還是業(yè)務發(fā)展層面部需要探索新的發(fā)展思路，IT架構(gòu)需要進一步整合優(yōu)化，面向三網(wǎng)融合和全媒體需要有新的生產(chǎn)工藝和新的業(yè)務模式。三.廣播電視發(fā)展思路的探討

基于對廣電行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)進行的詳細分析，本文認為廣播電視未來的發(fā)展思路主要包括以下幾個方面。

1.構(gòu)建全臺文件化、IP化基礎網(wǎng)絡環(huán)境

若干全臺網(wǎng)項目實踐已經(jīng)證明，全程文件化在保證節(jié)目畫面質(zhì)量、提升系統(tǒng)間資源交換效率方面具有明顯的優(yōu)勢，而且技術上完全可行。

在三網(wǎng)融合和新媒體的環(huán)境下，文件化和IP化的基礎網(wǎng)絡環(huán)境與新媒體業(yè)務系統(tǒng)對接、交互更加方便，同時由于減少了編碼器等若干中間設備，系統(tǒng)的安全性會更高，建設成本也會相應降低。

從未來的技術發(fā)展趨勢上看，F(xiàn)COE、iSCSI等協(xié)議已經(jīng)得到了廣泛的應用，萬兆以太網(wǎng)也在逐步普及，通過IP網(wǎng)絡訪問視音頻存儲的帶寬不再是大的問題，此外，采用H.265、AVS+等視音頻編解碼技術后，在同等畫面質(zhì)量的情況下對帶寬的要求也在不斷降低，這些都為構(gòu)建全臺文件化、IP化基礎網(wǎng)絡環(huán)境提供了技術保障。

如上圖所示，實現(xiàn)了全臺文件化和IP化之后，不論是衛(wèi)星傳輸還是新聞外場傳輸過來的外來節(jié)目信號，都將是IP流，對信號的調(diào)度、收錄采集也將基于IP流進行處理；臺內(nèi)的制作、媒資、播出等業(yè)務系統(tǒng)采用IP方式接入視音頻存儲，系統(tǒng)問的資源交換完全采用文件的方式或者IP流的方式；頻道播出系統(tǒng)未來也可以是基于IP的，播出服務器輸出的信號直接就是IP流，可以直接與各種分發(fā)傳輸系統(tǒng)對接。

1.1臺網(wǎng)協(xié)同技術體系過渡性整合接口IP化

其目標是實現(xiàn)臺網(wǎng)問系統(tǒng)互聯(lián)。達成統(tǒng)一的信號、內(nèi)容和信息互聯(lián)，這里涉及到編碼壓縮系統(tǒng)可能需要IP化，統(tǒng)一臺網(wǎng)的通道，整合信號和文件等等。它可以極大地降低系統(tǒng)復雜度，控制運維的成本。原來一條一條的直播信號都是用視頻的方式傳到網(wǎng)站，還需要視頻的方式轉(zhuǎn)成IP，現(xiàn)在全部IP化以后，無論是文件傳輸、信號傳輸還是信息傳輸，都采用同樣的統(tǒng)一接口連接到網(wǎng)站，雙方就可以把網(wǎng)站這邊視頻處理原來的接口設備全部省掉，對于電視臺這邊也并不因此增加更多，因為主控間的壓縮也是IP化的。

節(jié)目文件化

這是實現(xiàn)系統(tǒng)之間信息共享、互換的基礎，主要的操作對象是統(tǒng)一內(nèi)容文件的格式，格式如果一邊有一邊不支持無法直接拿過來用；其次是統(tǒng)一編目元數(shù)據(jù)，這邊的編目數(shù)據(jù)到那邊是有效的。比如所有編目的格式在那邊都能承認，這樣才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互換共享。

接口標準化

達成系統(tǒng)之間的互操作，接口要標準化。形成互操作就必須統(tǒng)一接口規(guī)范，定義統(tǒng)一的系統(tǒng)標準接口，原來通常是用XML，Web server這種接口方式，其實現(xiàn)在有很多專門網(wǎng)絡化的，比如JSON BSON輕量化的接口定義，包括REST&RESTFUL;基于HTTP標準化的，跟網(wǎng)站很容易連接的協(xié)議。這樣可以把臺網(wǎng)之間的接口統(tǒng)一。

2.基于虛擬化技術整合IT通用計算資源

對于電視臺IT基礎架構(gòu)普遍存在的資源利用率低、系統(tǒng)間難以共享、管理維護復雜等問題，通過云計算技術建設全臺私有云平臺是一個很好的解決辦法，而虛擬化技術則是云計算的核心技術之一。

通過虛擬化技術，電視臺可以將許多業(yè)務與所需的計算資源剝離，將計算能力集中到數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建一個全臺共享的資源池，所有的業(yè)務都運行在虛擬機上。由于業(yè)務所需的計算資源已經(jīng)虛擬化而且共享了，每個業(yè)務系統(tǒng)的計算資源都可以很靈活的進行分配和調(diào)整，系統(tǒng)管理維護的效率也會得到較大的提升。

如上圖所示，全臺云數(shù)據(jù)中心面向各類業(yè)務提供了一個共享的資源池，主要包括桌面池、計算池、存儲池、應用池等，全臺現(xiàn)有的業(yè)務系統(tǒng)將繼續(xù)存在，各系統(tǒng)有自己的數(shù)據(jù)和相應的業(yè)務流程，但是這些業(yè)務系統(tǒng)已經(jīng)不再是物理系統(tǒng)，而是邏輯的系統(tǒng)，系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)庫、服務器、軟件都在全臺共享的資源池里。

3.采用集群計算技術重構(gòu)編輯制作系統(tǒng)

非線性編輯技術目前已經(jīng)非常成熟，在現(xiàn)有的架構(gòu)下，單個非編工作站負責編輯操作、CPU計算、GPU計算、渲染結(jié)果本地回顯等所有的計算工作，為了保證多層故事板的實時編輯，通常非編工作站也通過FC-SAN訪問中心存儲。

在實際工作中，傳統(tǒng)的制作網(wǎng)也存在一些不足，首先是非編站點之間的計算資源無法共享、資源利用不均衡的問題，有些非編站點只做一層視頻的剪輯，資源利用率很低，有些站點則需要做多層視頻的復雜編輯，資源占用又過高，極端情況下單臺機器甚至無法勝任；其次是部署的問題，由于非編站點需直接訪問高碼率存儲，而且對帶寬要求極高，其部署位置不夠靈活。

如果能夠基于云的技術路線，將非編的編輯操作和計算渲染剝離，構(gòu)建一個編輯渲染池，實現(xiàn)“云非編”，就有望解決這些問題，但由于技術的限制，目前通用的虛擬化技術還無法滿足非編虛擬化的要求，需要采用新的技術路線——集群計算技術。

如上圖所示，采用集群計算技術后，編輯終端只負責編輯操作和畫面回顯，所有的計算渲染工作都由后臺的編輯渲染集群負責，包括CPU計算、GPU計算、高碼率文件讀寫等。每一個編輯終端都可以根據(jù)需要，靈活調(diào)用后臺的計算渲染資源，編輯終端與渲染服務器可以是一對多或多對一的關系，根據(jù)編輯工作的復雜度動態(tài)分配；與此同時，對非編終端的性能要求大大降低，普通的筆記本甚至手持終端都可以進行復雜的編輯制作工作，而且由于終端只負責編輯結(jié)果的回顯，不需要直接訪問視音頻文件，所以采用以太網(wǎng)接入即可，部署方式更加靈活，真正實現(xiàn)移動辦公。

4.設計新的工藝架構(gòu)實現(xiàn)全媒體融合生產(chǎn)

三網(wǎng)融合最終的體現(xiàn)是用戶終端和用戶使用體驗的融合。目前，用戶通過電視機收看電視節(jié)目、上網(wǎng)進行資訊瀏覽和互動已經(jīng)非常成熟，但二者往往是孤立的，如果將二者有機結(jié)合起來，必然會帶來用戶體驗的巨大提升，形成很多新的業(yè)務模式，有效應對三網(wǎng)融合和新媒體帶來的挑戰(zhàn)。要實現(xiàn)這一目標，客觀上就要求內(nèi)容的融合、生產(chǎn)工藝的融合以及傳輸網(wǎng)絡的融合。

內(nèi)容方面，電視臺在進行內(nèi)容生產(chǎn)時，除了節(jié)目本身的生產(chǎn)制作外，還需要同時制作出與節(jié)目相關的各種附加內(nèi)容和增值內(nèi)容；生產(chǎn)工藝的融合是伴隨著內(nèi)容的融合產(chǎn)生的，新的內(nèi)容生產(chǎn)要求必然會催生新的生產(chǎn)工藝，節(jié)目從生產(chǎn)到發(fā)布到收看的不同階段都會融合新的生產(chǎn)工藝；傳輸網(wǎng)絡方面，既包括傳統(tǒng)的廣播電視網(wǎng)絡，也包括互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)等，可以根據(jù)不同網(wǎng)絡的特點和優(yōu)勢來傳輸不同的內(nèi)容，實現(xiàn)不同內(nèi)容的交互、電視臺與觀眾的交互以及觀眾與觀眾之間的交互。

在內(nèi)容融合、生產(chǎn)工藝融合、傳輸網(wǎng)絡融合的基礎上，通過音頻水印、視頻水印等技術，觀眾在觀看電視的同時可以使用手機等設備識別出當前節(jié)目的標識，并根據(jù)節(jié)目標識訪問互聯(lián)網(wǎng)上與節(jié)目相關的內(nèi)容，讓電視屏和手機等“第二屏”關聯(lián)起來，實現(xiàn)家庭終端的融合與互動。

5.建設全媒體整備平臺實現(xiàn)多形態(tài)業(yè)務運營

在全媒體時代，傳統(tǒng)的頻道播出依然存在，但是它只是電視臺的一種“播出”形式，基于內(nèi)容優(yōu)勢，電視臺可以獨立開展或者合作開展版權(quán)交易、IPTV、網(wǎng)絡電視臺、互聯(lián)網(wǎng)電視等增值運營業(yè)務，實現(xiàn)節(jié)目的一次生產(chǎn)多次利用，使節(jié)目的價值最大化，而開展這些增值運營業(yè)務時，一個強大的“全媒體內(nèi)容整備平臺”是必不可少的，通過建設面向全媒體的內(nèi)容整備平臺，可以為傳統(tǒng)的頻道播出和新媒體的播出發(fā)布進行統(tǒng)一的內(nèi)容準備。

6.發(fā)展路徑路線圖

全臺文件化、IP化為新業(yè)務的開展和新架構(gòu)的使用提供了基礎保障；云計算解決了多個煙囪式系統(tǒng)“小、多、專、獨”的問題，提高了通用計算資源的利用率和架構(gòu)的靈活性；集群式計算將編輯操作和后臺渲染剝離，解決了編輯制作業(yè)務難以“云化”的問題，進一步優(yōu)化了全臺IT架構(gòu)；全媒體融合生產(chǎn)實現(xiàn)了內(nèi)容、工藝、渠道的融合，通過內(nèi)容的多態(tài)化和終端的多屏互動，提高了節(jié)目吸引力和趣味性，增強了用戶的粘性；全媒體“內(nèi)容整備平臺”為電視臺向全媒體發(fā)展提供了新的思路，實現(xiàn)了電視臺內(nèi)容生產(chǎn)與內(nèi)容運營的融合。

四.廣播電視新型全臺網(wǎng)架構(gòu)

基于以上發(fā)展思路，廣電新型全臺網(wǎng)的核心理念以及要解決的核心問題是“剝離”和“融合”：“剝離”主要包括業(yè)務與設備的剝離、編輯與渲染的剝離；“融合”則包括內(nèi)容形態(tài)的融合、生產(chǎn)工藝的融合和發(fā)布渠道的融合。如圖8所示，廣電新型全臺網(wǎng)架構(gòu)從下往上依次是物理資源層、虛擬資源層、資源交付層、平臺業(yè)務層和終端接入層，虛擬資源層包含編輯渲染池和通用資源池，編輯渲染池是用于集群式計算的渲染服務器，通用資源池則包括了虛擬機、虛擬存儲等；資源交付層主要負責計算資源的分配和管理，將編輯渲染能力和通用計算能力提供給各個業(yè)務系統(tǒng)使用，同時也負責生產(chǎn)流程的定義和組織；對于需要視音頻板卡的上載采集、演播室播出、頻道播出等業(yè)務，在新技術出現(xiàn)之前，可以采用獨立業(yè)務群的形式進行規(guī)劃建設。

新型全臺網(wǎng)的基本特征包括全程文件化、數(shù)據(jù)IP化、計算虛擬化、辦公移動化、內(nèi)容多態(tài)化、流程動態(tài)化、發(fā)布全媒體化等。

隨著新型全臺網(wǎng)的建設，廣電行業(yè)將迎來巨大的變革，未來電視臺技術平臺的建設與業(yè)務系統(tǒng)的發(fā)展有可能剝離，將出現(xiàn)真正的“技術運營中心”，甚至出現(xiàn)區(qū)域性的廣播電視云計算數(shù)據(jù)中心，分布式的內(nèi)容管理、移動化辦公、前后場協(xié)同、異地節(jié)目制作、多屏融合與互動等將成為常態(tài)。

五.結(jié)束語

自虛擬化到集群計算，從頻道制播到全媒體融合，全臺網(wǎng)的建設應該是協(xié)同發(fā)展、流程優(yōu)化、高效、低成本的運營管理體系。如果采取共享平臺的方式生產(chǎn)，應該能簡化流程，增強快速響應能力，提供超前發(fā)布和個性化制作能力。電視臺內(nèi)應該推行信號的IP化，節(jié)目的文件化和接口的標準化，深入開展云計算和全媒體的相關業(yè)務實踐，為實現(xiàn)臺網(wǎng)協(xié)同全面發(fā)展提供技術支撐。新型全臺網(wǎng)的規(guī)劃與建設思路，新技術和新工藝的發(fā)展，必將給廣電行業(yè)帶來廣泛而深遠的影響。