電視播控系統(tǒng)軟件及服務(wù)器設(shè)計方案探討

蓋龍

摘? 要? 石家莊廣播電視臺目前共有4個自辦頻道，2014年在原有標清播出系統(tǒng)基礎(chǔ)上將新聞頻道升級改造為高、標清同播頻道。本次項目將新建5個高標清同播頻道，搬遷1個高、標清同播頻道，實現(xiàn)4+1+1播出模式，即4個播出頻道，1個擴展頻道，1個備播頻道。系統(tǒng)設(shè)計需要滿足5個頻道每天24小時各自的新聞、電視劇、文藝專題、直播等交叉播出。

關(guān)鍵詞? 電視播控系統(tǒng);服務(wù)器設(shè)計方案;石家莊廣播電視臺

中圖分類號? G2? ? ? 文獻標識碼? A? ? ? 文章編號? 2096-0360（2019）01-0040-02

1? 軟件設(shè)計方案

播出系統(tǒng)預(yù)留與節(jié)目制作網(wǎng)互聯(lián)接口，節(jié)目播出信號除總控矩陣信號調(diào)度外，其余均來自節(jié)目素材上載。播出系統(tǒng)包括節(jié)目整備子系統(tǒng)、播控子系統(tǒng)、監(jiān)控平臺。

整備子系統(tǒng)具有整備管理，節(jié)目單編輯，節(jié)目遷移，自動技審，人工復(fù)檢，上載/審看功能，負責(zé)對遷移至播出系統(tǒng)的素材進行技術(shù)審核和文件化自動備播工作;播控子系統(tǒng)具備節(jié)目單編輯，自動播出控制功能，同時播出系統(tǒng)支持多種途徑進行節(jié)目內(nèi)容的對外發(fā)布。

監(jiān)控平臺可對整個播控系統(tǒng)進行信息采集，匯聚分析，最終完成信息展現(xiàn)，可以對硬件、軟件，流程等進行整體監(jiān)控。

2? 網(wǎng)絡(luò)及安全交換設(shè)備規(guī)劃方案

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用星形架構(gòu)設(shè)計，配置2臺核心交換機，4臺接入交換機，1臺字幕系統(tǒng)交換機和1臺冷備交換機。2臺核心交換機之間采用萬兆光纖堆疊，共享背板帶寬。所有接入交換機和字幕交換機通過千兆光纖上行接入核心交換機。遷移服務(wù)器、自動技審服務(wù)器、二級存儲、視頻服務(wù)器等通過千兆網(wǎng)線接入核心交換機，其余設(shè)備通過千兆網(wǎng)線接入交換機。播出核心交換機采用2臺H3C 10508-V豎式插槽設(shè)計交換機，該交換機提供不間斷轉(zhuǎn)發(fā)、不間斷升級、優(yōu)雅重啟、環(huán)網(wǎng)保護等多種高可靠技術(shù)，在提高生產(chǎn)效率的同時，保證了網(wǎng)絡(luò)最大正常運行時間。

3? 視頻服務(wù)器設(shè)計方案

3.1? 視頻播出服務(wù)器

播出視頻服務(wù)器采用6臺哈雷公司單機播出視頻服務(wù)器，該視頻服務(wù)器將4個視頻通道，千兆以太網(wǎng)傳輸，3+1RAID存儲系統(tǒng)集成到一個1RU的機箱中，其對外提供的FTP帶寬可達100MB/S，使用專用的UNIX操作系統(tǒng)，無系統(tǒng)硬盤設(shè)計免受病毒干擾，機箱設(shè)計為雙電源，所有配件冗余設(shè)計，支持熱插拔，更換無需關(guān)機，雙CPU分別處理IP和IO。視頻碼流采用MPEG-2編碼壓縮，碼率可調(diào)，支持最短25幀的素材播放，支持精確到幀的播放切換和精確到幀的節(jié)目間插播。獨有的RAID重建系統(tǒng)，全線播出的情況下重建恢復(fù)時間小于3小時;突然斷電后整個系統(tǒng)啟動時間小于1分鐘30秒。

1）播出視頻服務(wù)器通道設(shè)計。6臺播出視頻服務(wù)器共計提供24個視頻通道，其中：12個解碼通道，12個編解碼通道。具體通道分布情況如下。

播出視頻服務(wù)器-1提供3個解碼通道負責(zé)頻道1主路和頻道2備路播出及視頻服務(wù)器審片，提供1個編/解碼通道負責(zé)1路應(yīng)急錄像機信號上載。

播出視頻服務(wù)器-2提供3個解碼通道負責(zé)頻道4主路和頻道5備路播出，預(yù)留1路應(yīng)急信號上載;提供1個編/解碼通道負責(zé)1路視頻服務(wù)器審片。

播出視頻服務(wù)器-3提供3個解碼通道負責(zé)頻道6主路和墊片備路播出以及視頻服務(wù)器審片，提供1個編/解碼通道負責(zé)1路應(yīng)急錄像機信號上載。

播出視頻服務(wù)器-4提供3個編解碼通道負責(zé)頻道2主路和頻道1備路播出，以及視頻服務(wù)器審片，提供2個編/解碼通道負責(zé)2路應(yīng)急線路信號上載;（其中1路應(yīng)急線路信號上載通道和審片通道為同一塊板卡的輸入輸出通道）。

播出視頻服務(wù)器-5，提供3個編解碼通道負責(zé)頻道5主路和頻道4備路播出，以及視頻服務(wù)器審片，提供1個編/解碼通道負責(zé)1路應(yīng)急線路信號上載。

播出視頻服務(wù)器-6，提供3個解碼通道負責(zé)墊片主路和頻道6備路播出，以及視頻服務(wù)器審片，提供1個編/解碼通道負責(zé)1路應(yīng)急線路信號上載。

2）播出視頻服務(wù)器容量及帶寬設(shè)計。視頻服務(wù)器存儲高清媒體文件采用視頻50Mbps，嵌入音頻6聲道、48kHz采樣，24bit量化，高清素材碼率約為50+48×1000×24×6/1024/1024≈56.6Mbps。

6臺主備視頻服務(wù)器，負責(zé)5個頻道主播出，單臺視頻服務(wù)器配置4塊4TB硬盤，采用RAID5技術(shù)，有效存儲容量為12TB，按照80%水位線計算為9.6TB。則單臺視頻服務(wù)器可存儲的節(jié)目時長為9.6/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈395小時。

單臺視頻服務(wù)器最多負責(zé)2個頻道播出，單臺視頻服務(wù)器的素材遷移帶寬需求：56.6Mbps/8×2頻道×3倍速=42.5MBps。

單臺視頻服務(wù)器實測可達到100MBps，滿足實際使用需求。

3.2? 上載視頻服務(wù)器

上載視頻服務(wù)器采用哈雷MediaCenter視頻服務(wù)器，MediaCenter最大支持16TB存儲容量，最多支持三臺滿配的MediaPort編解碼模塊，可達12個通道，支持多種格式的上載和播出，并且支持所有Spectrum兼容的軟件和程序。

1）上載視頻服務(wù)器通道設(shè)計。此次配置2臺上載視頻服務(wù)器，共計提供不少于12個視頻通道，其中8個編/解碼通道，4個解碼通道。

2）上載視頻服務(wù)器容量及帶寬設(shè)計。視頻服務(wù)器存儲高清媒體文件采用視頻50Mbps，嵌入音頻6聲道、48kHz采樣，24bit良好，高清素材碼率約為50+48×1000×24×6/1024/1024≈56.6Mbps。

配置的2臺上載視頻服務(wù)器，單臺視頻服務(wù)器配置12塊4TB硬盤，采用RAID6（4+2）技術(shù)，有效存儲容量32TB，按照80%水位線計算為25.6TB。單臺上載視頻服務(wù)器可存儲的節(jié)目時長：25.6/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈1054小時。

單臺上載視頻服務(wù)器實測帶寬可達到220MBps，最多4個通道同時進行上載，單臺上載視頻服務(wù)器素材遷移帶寬需求：56.6Mbps/8×4頻道×3倍速≈85MBps。

可滿足實際使用需求。

3.3? 二級存儲體

本次項目二級存儲體選用哈雷MediaGrid3000，該存儲體采用集群式IP存儲構(gòu)架，配備獨立的主備冗余文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)服務(wù)器，并可按實際需求實現(xiàn)在線擴展，同一存儲文件系統(tǒng)將存儲節(jié)點劃分為A、B兩組，系統(tǒng)自動實現(xiàn)兩組間的數(shù)據(jù)同步及負載均衡;可同時從A、B兩組中自動讀取數(shù)據(jù)片，系統(tǒng)讀帶寬為A、B兩組之和。保證系統(tǒng)安全性的同時不浪費帶寬;存儲服務(wù)器具備承受單節(jié)點或單組中多節(jié)點全部損壞的能力;具備冗余網(wǎng)絡(luò)連接，具備多重基于RAID6或RAID4組的數(shù)據(jù)保護;添加存儲節(jié)點時，帶寬和容量支持無縫擴展。

1）存儲體容量及帶寬設(shè)計。單臺盤箱可提供40TB有效存儲容量，此次配置4個盤箱，共計可提供160TB有效存儲容量，按照80%水位線技術(shù)為128TB，則高清節(jié)目存儲時長：

128/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈5300小時。

2）二級存儲體帶寬計算：

（1）外系統(tǒng)素材遷移帶寬：

56.6Mbps×6頻道×3倍速/8=127MBps。

（2）自動技審帶寬：

56.6Mbps×6頻道×3倍速/8=127MBps。

（3）人工復(fù)檢帶寬：

56.6Mbps×6頻道×3倍速/8=127MBps。

（4）上載帶寬：

56.6Mbps×8通道×1倍速/8=56.6MBps。

（5）系統(tǒng)內(nèi)同步遷移帶寬：

56.6Mbps×6頻道×2（主備）×3倍速/8=255Mbps。

合計，二級存儲體峰值帶寬：

127Mbps+127Mbps+127Mbps+56.6Mbps+255Mbps=692Mbps。

二級存儲體實際提供帶寬1500MBps，滿足實際使用需求。

本文以石家莊廣播電視臺新建播出系統(tǒng)為案例，較為完整的介紹了播控系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)、視頻服務(wù)器及存儲部分的基本功能，達到了預(yù)期的全硬盤播出、全網(wǎng)絡(luò)化、全智能化的設(shè)計目標。

參考文獻

[1]音曉云.關(guān)于播控系統(tǒng)中存儲子系統(tǒng)研究[J].電腦編程技巧與維護，2014（20）：37，50.

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