高清電視播出系統(tǒng)技術(shù)改造實踐

豆 勇

（晉城廣播電視臺，晉城 048000）

1 改造工程概況

晉城廣播電視臺原三個頻道在2008年實現(xiàn)了全數(shù)字硬盤標清播出，隨著多媒體技術(shù)迅速發(fā)展，高清、4K已成為電視播出的發(fā)展趨勢。為了適應(yīng)技術(shù)發(fā)展潮流，徹底解決已運行8年的播出系統(tǒng)越來越高的安全風險，更好發(fā)揮黨的喉舌和政府與人民的橋梁作用，我們于2017年3月開始對原硬盤播出系統(tǒng)進行高清化升級改造，經(jīng)過約半年的工程推進，在2017年9月實現(xiàn)了本臺三個頻道高標清同播。

2 前期準備

2.1 前期方案討論

根據(jù)原先標清播出系統(tǒng)運行情況和現(xiàn)有機房配置、臺相關(guān)頻道部門運行體制、升級改造條件等因素，我們和播出廠家技術(shù)人員共同參與進行多次技術(shù)方案討論，最終形成：所有頻道共屬一個系統(tǒng)，庫內(nèi)素材、視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫共享，每個頻道實現(xiàn)雙路徑及1+1備份模式播出，可自動無縫切換。

2.2 新機房裝修階段

由于新播出系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量比原播出系統(tǒng)成倍增加，原先機房空間已無法容納新系統(tǒng)安裝；另外，考慮不影響節(jié)目的正常播出，新舊播出系統(tǒng)需相對獨立運行。在原機房相鄰一個大機房劃為新高清播出服務(wù)器機房，播控機房仍使用原播控機房。

我們對新機房早設(shè)計、早裝修，在2017年3月裝修公司開始動工，嚴格參照機房相關(guān)標準。進行鋪防靜電地板時，根據(jù)其他老機房地板長年使用經(jīng)驗和市場地板行情，本人力主采用了陶瓷面硫酸鈣防靜電地板，可以有效避免地板面使用一段時間后磨損翹起等情況。其他裝修方面采取安全、簡潔、實用的原則，所有設(shè)施都為了滿足機房各種功能。

2.3 配電系統(tǒng)改造

電視播出系統(tǒng)在廣播電視臺安全播出中處于核心地位，而影響播出安全的重中之重又是供配電系統(tǒng)。筆者根據(jù)多年來對播出系統(tǒng)配電維護的經(jīng)驗，提出對原配電系統(tǒng)進行以下優(yōu)化和改造：

機房由于位于廣電大樓內(nèi)，外電和發(fā)電機是由臺后勤部門配電室提供。機房供配電分設(shè)備專電、空調(diào)專電和照明電，它們獨立布線和控制。由于設(shè)備負載加大，我們對原UPS系統(tǒng)進行了改造和升級。采用雙路30kVA的UPS進行雙總線供電，播出每機柜電源由配電柜單獨2路主備空開控制，主備電源再分別通過各機柜2個PDU供給各設(shè)備負載。其他具備雙電源設(shè)備也按同樣方法供配電，極少數(shù)不具備雙電源的負載，根據(jù)負荷平衡的原則進行兩路UPS供電分配。采用以上UPS供電方案可以有效解決外電、線路和UPS故障引起的各類停電問題，特別是解決了我們以前播出系統(tǒng)采用2臺UPS并機供電時，在出現(xiàn)其中一臺UPS故障或并機異常時引起的停電事故。

2.4 空調(diào)、照明系統(tǒng)安裝

高清播出系統(tǒng)主要由IT設(shè)備構(gòu)成，小型化、集成化成為它們的特點，這樣對散熱的要求也越來越高。一個設(shè)計成功的機房必須考慮優(yōu)秀的散熱方案，安全可靠、經(jīng)濟方便是我們對機房空調(diào)和照明系統(tǒng)的初始要求。根據(jù)機房在廣電大樓的布局，我們采用2+1模式配備空調(diào)機（2臺常開，1臺備用）。為了使用機房原配置的空調(diào)系統(tǒng)，我們對2臺3匹吸頂空調(diào)進行簡單的技術(shù)維護，計劃后續(xù)再為機房增加1臺3匹的機房專用空調(diào)柜機。照明采用簡單的LED 吸頂燈，實現(xiàn)機房長時間照明和機柜內(nèi)亮度達到方便維護要求。另外由于機房日常為無人狀態(tài)，對機房加裝2臺監(jiān)控攝像頭，加強對機房監(jiān)控。

2.5 技術(shù)區(qū)線槽鋪設(shè)

由于高清播出機房要連接制作機房、播控機房、前端網(wǎng)絡(luò)機房等技術(shù)區(qū)，為了以后維護線路方便和規(guī)范施工，我們在完成上面的工程后，鋪設(shè)了100米金屬線槽。由于線槽是分段拼接的，在機房鋪設(shè)中避免不了交叉，施工中本人對拼接處的打磨工序嚴格監(jiān)督，加裝護墊防止穿線時對線纜的磨損和傷害。線槽依據(jù)弱信號線路和強電線路分開、不同功能線路分類的原則進行鋪設(shè)，盡量減少線槽交叉，增加各線槽互聯(lián)互通，總體實現(xiàn) 橫平豎直 布局。在后續(xù)機柜設(shè)備安裝時，發(fā)現(xiàn)機柜下應(yīng)盡量少鋪設(shè)線槽，可方便各相連機柜間的大量布線。

3 電視播出系統(tǒng)安裝

3.1 硬件安裝和線路鋪設(shè)

播出系統(tǒng)的主要設(shè)備集中安裝在播出機房，根據(jù)不同功能和連接需求，我們機房分別排列2排機柜：前排4個機柜為各個頻道分控和總控機柜；后排4個機柜為服務(wù)器、交換機、存儲和配電柜。

視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫等核心設(shè)備主備冗余配置，特別是采用進口GVG的K2視頻服務(wù)器和國產(chǎn)品牌視頻服務(wù)器進行異構(gòu)配置，既降低了系統(tǒng)造價成本，又增加了系統(tǒng)的可靠性。硬盤播出系統(tǒng)采用播出、上載、存儲相分離的工作模式，為用戶提供多種方式的節(jié)目上載，支持本地集中、異地分布、文件轉(zhuǎn)碼入庫等模式。節(jié)目上載的同時，系統(tǒng)提供高性能的節(jié)目素材自動質(zhì)量檢測與技術(shù)審看功能，可對媒體節(jié)目信號靜幀、黑場、音頻超標等信號源質(zhì)量問題提供及時的告警功能，確保錄入節(jié)目素材正確無誤。

二級存儲系統(tǒng)概念的引入，為大容量長時間節(jié)目保存提供了合理的解決方案。節(jié)目上載過程中，提供本地上載緩存，先將上載的數(shù)據(jù)存放到本地緩存，然后通過網(wǎng)絡(luò)以FTP的方式將節(jié)目實時上載至二級存儲陣列存儲。另還為特殊欄目（如新聞）提供直接上載到主備播出服務(wù)器的應(yīng)急上載方式，可以減少二級存儲遷移到播出服務(wù)器這個環(huán)節(jié)。本人針對以往各節(jié)目部門共享二級存儲空間時，經(jīng)常出現(xiàn)不及時清理過時的素材，導(dǎo)致 多個和尚沒水吃 的存儲空間被占現(xiàn)象，向廠家提出了技術(shù)解決需求。最終方案為：素材導(dǎo)入按節(jié)目時長分配各節(jié)目部門資源，當接近分配限額時，軟件會限制他們導(dǎo)入新素材，但不影響其他節(jié)目部門使用，從而可以有效督促各節(jié)目部門自行清理二級存儲空間。

播控機房、播出機房、演播廳之間需連接大量電纜，根據(jù)本臺的實際情況，播出機房到演播廳距離較遠（超過100米），采用HD-SDI信號傳輸時，電纜衰減已達使用臨界。經(jīng)過測試50米以內(nèi)電纜傳輸HD-SDI沒有問題，超過后一些系統(tǒng)接收設(shè)備（如幀同步、上變換）不能有效識別和補償信號，造成信源無效。本人提出對以上信號全部采用光纖傳輸或光線+電纜傳輸?shù)姆桨福瑢嵤┖筮_到正常工作要求。

硬件安裝和線路鋪設(shè)花費了約2個月時間，其中大部分時間花在做線、接頭和標簽上，這些工作看起來很瑣碎，但規(guī)范安裝對以后的維護很重要，比如標簽的制作，很少的符號要能標識清線路的功能和路徑。另外，機柜內(nèi)的設(shè)備在設(shè)計布局圖時，除了要考慮功能區(qū)域、線徑因素外，不同設(shè)備的發(fā)熱也是很重要的考慮因素。因為機柜內(nèi)空間狹小，大部分設(shè)備都是通過多個小風扇進行主動散熱。本人在以往技術(shù)維護中，發(fā)現(xiàn)設(shè)備散熱不佳后，電源模塊內(nèi)溫度升高導(dǎo)致電解電容鼓包或干涸失效而引起設(shè)備電源故障。因此機柜內(nèi)部的熱量對流和外部空調(diào)冷氣的流向都是設(shè)備安裝時必須考慮和優(yōu)化方面。

3.2 軟件安裝和調(diào)試

硬盤播出系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫為核心，由串聯(lián)單編輯軟件、廣告管理軟件、素材上載軟件、素材審核軟件、素材遷移管理軟件、播出系統(tǒng)控制軟件、播出系統(tǒng)管理軟件及設(shè)備監(jiān)控管理軟件構(gòu)成。各個軟件在播出系統(tǒng)中應(yīng)用于不同的部門、不同的環(huán)節(jié)，獨立分工而又密切配合完成整個播出系統(tǒng)的工程。

播出系統(tǒng)絕大部分設(shè)備已實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)IP化，調(diào)試多為集中調(diào)控。預(yù)先編制規(guī)范化IP地址，分段分配數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，都是為以后技術(shù)維護奠定堅實基礎(chǔ)。本人發(fā)現(xiàn)各服務(wù)器、工作站的硬件配置已經(jīng)很高，內(nèi)存大于8G、CPU酷睿i7以上，因此在可兼容使用軟件的前提下，應(yīng)安裝64位操作系統(tǒng)以發(fā)揮硬件優(yōu)勢。

圖2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

4 新老播出系統(tǒng)過渡切換

在架構(gòu)起高清播出系統(tǒng)后，新老播出系統(tǒng)正常過渡顯得尤為重要。過渡成功與否，直接關(guān)系各頻道安全播出和新系統(tǒng)的正常接管。在保證安全播出無事故、各節(jié)目不漏播、不劣播、不停播的原則下，實現(xiàn)新老播出系統(tǒng)過渡切換工作。

由于新老播出系統(tǒng)共用一個播控機房，本人提出在先不拆除老播控系統(tǒng)的情況下，在原播控臺后臨時架起簡易播控臺。新播控設(shè)備全放置在臨時臺上，與老播控臺設(shè)備進行頻道位置對應(yīng)，原監(jiān)看電視墻每個頻道為上下2個監(jiān)視器，通過設(shè)置調(diào)度把不太重要的監(jiān)看畫面位置切換到新播出系統(tǒng)信號。這樣在新播出系統(tǒng)試運行后，播控值班人員可以同時監(jiān)看兩套系統(tǒng)的播出畫面，在不影響原系統(tǒng)正常播出的前提下，及時發(fā)現(xiàn)新系統(tǒng)運行中的BUG。

同樣，在各頻道編單上載工位處，也是不拆除原工作站，臨時加裝新工作站，各編單人員同時兼顧兩套系統(tǒng)的編單和上載。另外，新播出系統(tǒng)對高標清節(jié)目的碼率、媒體文件封裝形式等參數(shù)都進行了新要求，對編輯上載人員打包、轉(zhuǎn)碼視頻文件的操作需提前進行統(tǒng)一規(guī)范，這樣上載的素材兩套新老系統(tǒng)都可以正常使用。

經(jīng)過以上準備工作，新老系統(tǒng)同時運行約2周后，我們逐步關(guān)閉老播出系統(tǒng)各頻道，并切換至新高清播出系統(tǒng)。新系統(tǒng)穩(wěn)定運行1周后，開始陸續(xù)拆除老播控設(shè)備，安裝新系統(tǒng)播控設(shè)備到原播控臺工位，拆除臨時播控臺，順利完成新老播出系統(tǒng)的過渡切換。

以上是本人在高清播出系統(tǒng)安裝調(diào)試工程中，總結(jié)出的一些實際經(jīng)驗和教訓(xùn)，希望能對相似工程實施人員提供一些參考。