網絡存儲技術在網絡化電視播出系統(tǒng)中的應用研究

摘? 要：近些年來，網絡電視已經融入我們的生活中，其播出的電視節(jié)目畫質更為清晰，色彩更為豐富，給人們帶來了良好的生活體驗。雖然電視節(jié)目的畫質變得更加清晰，但是其占用了服務器、存儲器等設備更多的空間，而且現在許多頻道開設了高清模式，電視劇、電影等素材都會占用大量的空間，這就給網絡電視平臺和系統(tǒng)帶來巨大的壓力。如何優(yōu)化網絡電視的存儲空間，減少資源占用率成為了媒體以及網絡電視播放平臺迫切需要解決的問題。

關鍵詞：網絡存儲技術;網絡化;電視播出系統(tǒng);應用研究? ? ? ? ? ? ? ? ? ?中圖分類號：TN948? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

導語

我們以前所使用的播放技術主要是以光纖交換機為主體，并由多個服務器、存儲器等設備組成網絡電視播出系統(tǒng)，這種結構的播出系統(tǒng)在運行過程中容易出現一些問題，例如系統(tǒng)兼容性較差、數據交換傳輸速率較慢、無法與外部平臺實現資源共享等，這都會影響網絡化電視的播放效果，給用戶帶來不好的體驗。因此，如何消除這些因素給網絡電視帶來的影響，實現網絡存儲技術在網絡化電視播出系統(tǒng)中的最優(yōu)控制與應用。

1.網絡存儲技術和電視播出系統(tǒng)理論概述

1.1網絡存儲技術的定義

首先，網絡存儲技術主要由RAID、網絡附加存儲（NAS）以及存儲區(qū)域網絡（SAN）組成。其中，RAID指的是獨立冗余磁盤陣列，將多塊獨立的物理硬盤通過多種組合形式排列組合構成一個邏輯硬盤，這種方式可以提高硬盤的存儲性能;NAS是一種直接與網絡借助相連的設備，進而實現數據存儲的操作，其多用于長距離傳輸的環(huán)境，網絡電視平臺可以利用NAS主機、客戶機以及相關的設備安裝并接入企業(yè)的網絡系統(tǒng)中;SAN是通過FC交換機并連接存儲陣列和服務器的主機所組建的區(qū)域網絡，其具有較強的拓展性，可以在SAN系統(tǒng)中增加幾臺服務器，以拓展存儲空間，與此同時，利用SAN接口的磁帶機也可以實現數據的集中備份。目前，評判網絡存儲性能的指標主要是對吞吐量、帶寬和每秒的輸入輸出量（IOPS）進行對比，將網絡存儲技術應用到網絡化電視播出系統(tǒng)中則需要相關的部門不斷優(yōu)化系統(tǒng)和設備的結構層次，提高工作效率。[1]

1.2電視播出系統(tǒng)的定義

當前，各種電視節(jié)目、廣告等信息資源都要依靠電視臺才能在電視上進行播放，電視臺是整個地區(qū)范圍內的信號中樞系統(tǒng)，負責信號的輸入和輸出以及信號形式的轉換等，并控制音頻、圖像等信號的接收與發(fā)送以及現場實況轉播等，最終電視臺借助電視播出系統(tǒng)將這些信號傳播到電視網絡以及信號發(fā)射塔，而且電視播出系統(tǒng)可以控制節(jié)目的播放進度，如果出現緊急情況可以人工切換播放素材，通過采用播放應急資源的形式確保人們能夠穩(wěn)定地觀看電視節(jié)目。[2]目前，電視播出系統(tǒng)多屬于計算機自動控制，從電視電臺發(fā)展至今，其度過了三個階段。最初電視臺采用的系統(tǒng)以單片機為主體，由于當時技術水平有限，用單片機控制的播放系統(tǒng)是對攝像機和播放設備的控制，如果中間出現一些問題，那么則需要人工修復，這就會出現播放中斷的現象。隨后，電視播出系統(tǒng)實現了網絡化自動播放，現代的網絡化電視播出系統(tǒng)則是以此為基礎而建立的，該系統(tǒng)需要依靠服務器、存儲器等硬件設施，并以硬盤傳輸播放為主，如果硬盤等硬件設施出現問題，那么系統(tǒng)可以自動選擇攝像機直播的形式播放節(jié)目錄。第三個階段則是利用存儲技術控制的播放系統(tǒng)，這種模式實現了對控制系統(tǒng)的專一化，明確了每一個服務器所控制的內容，并利用互聯網實現數據的傳輸。[3]

2.網絡存儲技術在網絡化電視播出系統(tǒng)中的需求

2.1網絡存儲技術在網絡化電視播出系統(tǒng)中發(fā)揮的作用

在信息現代化的背景下，互聯網給人們帶來了便利，使人們的生活方式變得豐富多彩，基于網絡化的電視播出系統(tǒng)對存儲技術有更高的要求，因為在網絡普及度較高的條件下，一些節(jié)目資源在不同的頻道、平臺播放，當節(jié)目同時播放時會占有大量的存儲空間，這也是資源浪費出現的原因。如果對素材進行操作，也會占用服務器大量的運行資源，有可能出現一些問題，這也使得設備后期的維修維護費用提高。由此可見，若想實現對資源的有效管理，優(yōu)化服務器和存儲設備的占用率，進而實現工作效率的提升，給人們觀看電視節(jié)目帶來更好的體驗。隨著網絡存儲技術的應用，服務器的存儲容量得到了提升，運行壓力也有所下降，而且隨著互聯網在日常生活的普及，大多數家庭會利用網絡觀看電視，在這個背景條件下，網絡化電視播出系統(tǒng)的優(yōu)化迫在眉睫。因為網絡存儲技術具有多元化、拓展性等特征，符合電視臺的工作需求。目前，多數媒體機構將網絡存儲技術作為二級儲存設備和系統(tǒng)的理論依據，這種技術可以減少后期的維護和維修工作，具有便于控制、管理等優(yōu)勢，可以幫助媒體完成數據遷移、資源共享等工作。[4]

2.2網絡存儲技術在網絡化電視播出系統(tǒng)中的應用目的

網絡存儲技術作為應用在二級存儲系統(tǒng)中的重要一環(huán)，因為網絡具有較多的優(yōu)勢，其符合人們在互聯網環(huán)境下對存儲設備的需求，憑借其良好的拓展性、兼容性以及傳輸性，可以解決傳統(tǒng)電視播出系統(tǒng)中容易出現的各種問題，媒體及電視臺都可以將網絡存儲技術應用于各種平臺建設的方案中，以減少后期的工作量。其中，網絡存儲技術主要有以下幾個優(yōu)勢：一是可以長時間保存大量的高清節(jié)目素材。目前，各種綜藝、電視劇、電影等文化產品層出不窮，電視經常播放各種內容，有些素材在今后的生活中也有可能會重復播放，這就需要相關企業(yè)和部門做好資源的保存工作。而基于網絡存儲技術構建的二級存儲系統(tǒng)可以實現對資源的集中控制和管理，避免傳統(tǒng)存儲模式下資源分散保存，導致出現丟失或者文件損壞的情況。[5]二是實現了資源共享，手機APP、網頁直播、電視直播、電腦視頻軟件等都應用到了電視播出系統(tǒng)，如果同一個企業(yè)想要在多種平臺同時播放某一個資源，那么該企業(yè)可以利用網絡存儲技術的二級存儲系統(tǒng)，將同一個節(jié)目信息數據與其他平臺實現信息交換和資源共享，只需要應用到服務器和存儲器中較少的資源，減少了服務器的運行壓力。三是可以用于信息數據的轉移，因為媒體企業(yè)不能每天反復播放同一個節(jié)目，且視頻播放的服務器只能存儲較少的節(jié)目，所以，相關的企業(yè)和機構要定期更新節(jié)目素材，這些節(jié)目資源則又保存在二級存儲系統(tǒng)中，借助網絡存儲技術實現資源的分配與調控，將存儲系統(tǒng)和視頻服務器構建聯系，實現信息數據的轉移，保障節(jié)目素材可以實時更新。

3.網絡存儲技術應用在網絡化電視播出系統(tǒng)中的設計方案

3.1網絡化電視播出系統(tǒng)的設計

目前，我們所使用的網絡大多數以千兆的以太網為主，利用光纖傳輸的形式實現信息的交換，與媒體相關的企業(yè)和部門，其在構建電視播出系統(tǒng)時則用雙鏈路連接的交換機為主，并借助與互聯網連接的服務器、存儲器等硬件設備，構建成星型網狀結構，這種設計形式符合企業(yè)的應用需求，不僅能夠保障網絡傳輸的穩(wěn)定和安全，還能夠減少資源占用率，拓寬了帶寬，為電視節(jié)目的高清播放提供保障。應用在媒體中的交換機設備時雙層的，這種結構的交換機更容易實現拓展，因為大多數兩層交換機都是模塊化的設計方案，在拓展帶寬的同時可以避免網絡波動給系統(tǒng)設備帶來的影響。[6]因為電視播出時要傳輸大量的數據，為了保障數據平穩(wěn)、快速地傳輸運行，可以用兩路2GB的光纖線接口將交換機進行連接，與此同時，要對核心交換機進行設置設計，選擇多個不同的網絡頻段，這樣節(jié)目在播出時信號才能夠更穩(wěn)定，避免因為同時段、同網絡頻段大量傳輸信息導致網絡系統(tǒng)不穩(wěn)定。

3.2二級存儲系統(tǒng)的設計

二級存儲系統(tǒng)的設計要從多方面進行考慮，首先需要對系統(tǒng)的總體性能以及系統(tǒng)架構進行規(guī)劃。高清電視節(jié)目是現代媒體的發(fā)展方向，都是以千兆的以太網絡為基礎構建的，并利用分層、多存儲器的方式保留或者交換大量的節(jié)目素材，而且在播放電視節(jié)目時采用無帶化的方式，因此，想要實現高效的數據傳輸則需要二級存儲系統(tǒng)有足夠的磁盤空間，并增加網絡的帶寬。

其次是從硬件設備結構考慮。傳統(tǒng)的存儲方式是利用分散布置的各種服務器，這種存儲方式的數據傳輸效率和利用率都相對較低，所以，目前采用的是柜式的磁盤存儲設備，每個柜都配置有控制器，保障存儲設備的穩(wěn)定運行，而且磁盤用光纖磁盤替代了SCSI磁盤。在此基礎上再利用文件服務器將每一個存儲設備連接到一起實現對文件的控制，將文件服務器和互聯網連接到一起，構成播放網絡，再用該網絡與視頻播放服務器和媒體資源系統(tǒng)實現數據的輸入和輸出。目前，我們可以利用存儲控制器和大傳輸速率的光纖連接，構建成新型的存儲網絡，點對點的連接也可以形成數據傳輸專用信道，減少了時間的延遲和外界因素的干擾。[7]

我們還要考慮系統(tǒng)的傳輸方式和效率，電視臺及其他媒體機構在內部會在局域網內構建完善的數據庫，數據庫用于保存節(jié)目素材、傳輸資源信息等，將數據庫與多個設備系統(tǒng)以網絡的方式進行連接，實現對播出系統(tǒng)的控制。所以，我們采用FTP的傳輸協(xié)議，因為其具有安全性高、傳輸速率快、穩(wěn)定性好，還可以實現信息數據的自檢等優(yōu)勢，更符合網絡存儲技術對二級存儲系統(tǒng)的需求。

3.3信息資源的管理與傳輸

信息資源的管理與傳輸需要應用到五個服務器（遷移服務器、遷移策略服務器、單接口服務器等）、三個工作站（播出控制工作站、編單工作站）以及信息數據庫。這些服務器、工作站都要借助以太網和交換機實現信息的輸入和輸出。遷移系統(tǒng)是由四個服務器（遷移服務器、遷移策略服務器等）組成，它們的作用是控制電視節(jié)目信息數據的遷移，并在遷移過程中對其進行減緩;編單工作站這時負責電視節(jié)目單的制作與修改，網站服務器（WEB）則是將編單工作站輸出的節(jié)目單轉換成指定的格式上傳到播出控制軟件系統(tǒng)以及數據庫中;數據庫是保存大量信息數據的中樞系統(tǒng)，主要用來存放電視節(jié)目素材、網絡用戶的數據信息以及服務器的工作日志等內容。

遷移服務器和遷移策略服務器，其中，后者是前者的重要模塊，其負責了大量的工作內容：生成節(jié)目信息，將資源上傳到遷移服務器的工作列表當中;對節(jié)目的數據信息進行檢驗，即當前時段播放的節(jié)目信息和播放完成并刪除的節(jié)目信息;接受二級存儲系統(tǒng)發(fā)出的指令，并配合該系統(tǒng)實現對節(jié)目信息的調整與遷移。[8]

編單工作站要利用編單軟件組成的編單系統(tǒng)對未播放的節(jié)目內容進行梳理并通過單邊口服務器實現對節(jié)目單的轉變，經過編輯上傳到數據可和播出系統(tǒng)，再由電視播出系統(tǒng)分析，最終上傳到互聯網讓用戶觀看。

4.網絡存儲技術在網絡化電視播出系統(tǒng)中的具體應用

4.1在數據庫中的應用

目前，拍攝、傳送高清節(jié)目的系統(tǒng)由八臺服務器構成，即遷移控制故武器、WEB服務器、CLT服務器以及監(jiān)控和網管服務器，因為數據庫需要傳輸大量的數據，如果播放系統(tǒng)要從數據庫當中提取部分信息，那么就需要有臨時的存儲器，網絡存儲技術也可以應用到臨時存儲器當中，作為一個中轉站實現數據的傳輸與轉換，而且各個服務器在運行過程當中會產生大量的臨時文件以及工作日志等，雖然服務器會對其進行分類，但是需要存儲空間來存放這些內容。[9]如果服務器出現故障，那么相關的負責人要及時將工作站進行重啟，當系統(tǒng)穩(wěn)定時則要實現應急恢復操作，進而再分析數據庫和服務器的工作日志，結合實際情況分析是系統(tǒng)出現的問題還是存儲技術存在缺陷等。

4.2在二級存儲系統(tǒng)的應用

當前，網絡化的高清頻道需要占用大量的數據資源，這對傳輸設備的功率有較高的要求，可以采用4GB的光纖數據傳輸通道，而且光纖網絡也已經應用到日常生活中。經過實踐證明，我們不難發(fā)現，光纖具有數據傳輸速率快、信號穩(wěn)定等優(yōu)勢，用高效率的光纖傳輸通道可以保證數據傳輸的安全。如果存儲設備出現問題，因為磁盤的接口是I/O接口，可以利用系統(tǒng)實現對接口的控制，當其中一個服務器或者存儲器發(fā)生故障時，網絡系統(tǒng)可以自動切換存儲器或服務器的工作模式，由另一個設備對該故障設備所控制的數據信息進行管控。帶內虛化的網絡存儲技術也有利于數據信息的管理和保存，在傳輸控制的過程中在專門的數據通道完成，優(yōu)化了網絡化電視播出系統(tǒng)的結構。[10]

4.3網絡接入的要求

網絡化的電視播出系統(tǒng)給電視臺等媒體企業(yè)及機構帶來了更大的挑戰(zhàn)，因為互聯網具有廣泛性，雖然信息傳遞較快，用戶可以從互聯網搜集自己想了解的信息，但是仍有一些不法分子利用互聯網的漏洞惡意攻擊企業(yè)的服務器和數據庫，媒體機構因為要保障新聞的時效性、電視節(jié)目的穩(wěn)定傳輸，則需要建立完善的安全保障機制，防火墻是基礎的保障機制，這就需要相關人員定時清理網絡服務器中動態(tài)路由的進程，避免大量數據的交流對播出系統(tǒng)產生影響。其次，要明確服務器、數據庫和存儲設備的接入準則，工作站在安裝或更新播放系統(tǒng)、操作系統(tǒng)時要由指定的部門人員陪同、指導和監(jiān)管;企業(yè)要安裝制定的殺毒軟件和反病毒軟件，在電視臺休息的時段檢查整個系統(tǒng)，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

結語

綜上所述，在互聯網普及的時代背景下，播放高清節(jié)目成為人們對電視臺及媒體機構提出的新的要求，作為媒體企業(yè)，由于網絡化的高清頻道需要占用電視播出系統(tǒng)的大量資源，在規(guī)劃設計網絡節(jié)點時需要劃分多個VLAN的節(jié)點，將不同設備分別接入到不同的節(jié)點中，與此同時，利用網絡存儲技術實現數據的傳輸和交互也可以減少磁盤等硬件設備的工作壓力。這就需要專門的人員結合用戶的實際需要以及科學技術的發(fā)展現狀不斷優(yōu)化存儲技術，保障網絡化電視播出系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，為人們的生活提供必要的服務保障。

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[6]陳海霞.淺析存儲系統(tǒng)在電視播出系統(tǒng)中的應用[J].中國設備工程，2019（13）：128-130.

[7]周小龍.廣播電視自動播出系統(tǒng)存儲技術和維護管理策略分析[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2019（7）：13-14.

[8]汪小歡.電視硬盤自動播出系統(tǒng)的應用與維護[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2019（7）：41-42.

[9]康淑梅.淺析廣播電視播出系統(tǒng)的應用與維護[J].電子制作，2015（24）：20.

[10]廖敏輝，張勇.電視臺電視播出系統(tǒng)的改造[J].西部廣播電視，2017（7）：207，215.

作者簡介：劉興剛（1975-），男，江蘇建湖，本科，工程師，從事設備維護、引進，流程優(yōu)化的工作，研究方向：播出技術系統(tǒng)和設備的研究以及與其關聯的軟科學研究等技術工作。