地方臺(tái)無壓縮IP虛擬化高清播出系統(tǒng)平臺(tái)

王敬東

【摘要】在大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)以及信息化等多方面的沖擊下，地方臺(tái)在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展速度日益下降，對此，大部分地方臺(tái)開始采取措施進(jìn)行改革發(fā)展，而無壓縮IP虛擬化高清播出系統(tǒng)平臺(tái)便是一個(gè)較為有效的改革發(fā)展方向。基于此，本文站在地方臺(tái)角度，指明無壓縮IP虛擬化高清播出系統(tǒng)平臺(tái)的作用價(jià)值，分析系統(tǒng)平臺(tái)之中的涉及技術(shù)，繼而提出地方臺(tái)在建設(shè)無壓縮IP虛擬化高清播出系統(tǒng)平臺(tái)時(shí)的設(shè)計(jì)途徑。

【關(guān)鍵詞】地方臺(tái)無壓縮;ID虛擬化;高清播出系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.12..010

隨著無線網(wǎng)絡(luò)和電視虛擬化融合技術(shù)的快速進(jìn)步發(fā)展，電視網(wǎng)絡(luò)播出系統(tǒng)架構(gòu)中的IP化勢在必行，以利于順應(yīng)與多媒體技術(shù)融合的發(fā)展趨勢。IP流的播出管理系統(tǒng)以“先進(jìn)性、標(biāo)準(zhǔn)化、安全可靠、實(shí)用性、易維護(hù)、經(jīng)濟(jì)性、易擴(kuò)展”為系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則，符合國內(nèi)外國際相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)運(yùn)行規(guī)范，能夠與電視節(jié)目制播生產(chǎn)管理系統(tǒng)及其他融媒服務(wù)平臺(tái)有效相互對接，實(shí)現(xiàn)中央地方臺(tái)電視節(jié)目播出資源的有效保值和再增值。

1. 地方臺(tái)無壓縮IP虛擬化高清播出系統(tǒng)平臺(tái)的作用價(jià)值

相比較于傳統(tǒng)虛化播出管理系統(tǒng)，虛擬數(shù)字化播出一體機(jī)主要體現(xiàn)有以下幾大優(yōu)勢：（1）通過利用虛擬化播出技術(shù)有效控制和大大減少虛擬物理播出服務(wù)器的資源數(shù)量，明顯可以提高每個(gè)虛擬物理播出服務(wù)器及其每個(gè)CPU的系統(tǒng)資源平均利用率，改善每個(gè)it的資源平均利用率，從系統(tǒng)平均利用率目前不足10%以上提升至達(dá)到70%以上，從而大大降低系統(tǒng)硬件開發(fā)成本。（2）采用虛擬網(wǎng)絡(luò)軟硬件結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)一體化解決方案，可以大大降低現(xiàn)場自動(dòng)配置系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率，確?？焖?、簡單的安裝和易于部署，將業(yè)務(wù)周期從幾周縮短到一天。具有快速自動(dòng)部署和高效運(yùn)維三個(gè)特點(diǎn)。（3）有效支持企業(yè)統(tǒng)一資源管理、自動(dòng)化運(yùn)維、模板化企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)部署，降低了Operating Expense成本支出效率達(dá)30%。（4）支持計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)刀片深度技術(shù)融合，采用高數(shù)據(jù)帶寬、低延遲全無源數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)背板，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性;并可提供多個(gè)不同的計(jì)算/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)刀片，完全適應(yīng)不同的存儲(chǔ)應(yīng)用需求場景。（5）根據(jù)需要合理配置資源，動(dòng)態(tài)合理調(diào)度，共享資源，便于高效綜合利用。（6）系統(tǒng)支持大規(guī)模開發(fā)部署和長期運(yùn)行。最初的開發(fā)意圖是發(fā)布支持64個(gè)虛擬集群的最新版本，產(chǎn)品可用性支持到的虛擬機(jī)集群數(shù)量不會(huì)超過6000個(gè)。（7）公司提供客戶信息自動(dòng)收集與數(shù)據(jù)分析處理工具，自動(dòng)通過收集與處理分析客戶業(yè)務(wù)器在服務(wù)器端的性能和運(yùn)行環(huán)境（CPU、內(nèi)存、磁盤等）。

2. 地方臺(tái)無壓縮IP虛擬化高清播出系統(tǒng)平臺(tái)的涉及技術(shù)

2.1 SDI/IP轉(zhuǎn)換技術(shù)

IP系列分組結(jié)合播出信號(hào)轉(zhuǎn)換輸入系統(tǒng)主要用于采用一個(gè)名為SDI/IP雙向鏈接以太網(wǎng)多媒體數(shù)字信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換器的輸出輸入網(wǎng)關(guān)，來直接同時(shí)完成4路雙向以太媒體信號(hào)之間的雙向以太媒體信號(hào)轉(zhuǎn)換與無線視頻傳輸，該信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出網(wǎng)關(guān)同時(shí)提供具有雙向單鏈接以太線路10g雙向以太媒體網(wǎng)關(guān)的視頻輸入、輸出兩個(gè)輸入接口，IP分組結(jié)合播出輸入/采用分組結(jié)合輸出以及采用分組結(jié)合播出的兩種方式雙向媒體傳送數(shù)據(jù)，支持雙向單鏈接以太線路雙向媒體傳輸?shù)奶岣邤?shù)據(jù)無縫安全性并保護(hù)雙向媒體切換。該綜合控制單元網(wǎng)關(guān)從外鎖相幀頭相位調(diào)整信號(hào)或輸入網(wǎng)關(guān)時(shí)鐘輸入時(shí)，分別自動(dòng)提取到具有輸出輸入網(wǎng)關(guān)幀頭時(shí)鐘和具有輸入網(wǎng)關(guān)幀頭時(shí)間相位調(diào)整信號(hào)或具有輸入網(wǎng)關(guān)時(shí)間信號(hào)參數(shù)數(shù)據(jù)戳，配合行、場兩路信號(hào)幀頭相位自動(dòng)控制調(diào)整綜合控制處理單元，將輸出網(wǎng)關(guān)時(shí)鐘輸出和行和場信號(hào)幀頭相位統(tǒng)一自動(dòng)調(diào)整控制到具有輸入網(wǎng)關(guān)外鎖相的兩個(gè)網(wǎng)關(guān)時(shí)鐘幀頭相位調(diào)整基準(zhǔn)上。

2.2 SDI Over IP技術(shù)

IP封裝播出格式系統(tǒng)中對于SDI等信號(hào)的播出IP采用封裝播出格式，符合我國SMPTE2022相關(guān)通信協(xié)議封裝標(biāo)準(zhǔn)。其中還重新定義了一種專業(yè)針對基帶編碼音視頻數(shù)字信號(hào)的IP封裝編碼格式及多種高速率的多媒體數(shù)據(jù)傳輸接口協(xié)議;同時(shí)引入了對不同文件編碼數(shù)據(jù)塊的FEC編碼恢復(fù)機(jī)制，以大大提高文件編碼數(shù)據(jù)的自動(dòng)恢復(fù)處理能力。定義了在快速高碼率數(shù)據(jù)傳輸下無縫進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)實(shí)時(shí)切換幀的機(jī)制。規(guī)定了可在專業(yè)廣電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)時(shí)間和信號(hào)頻率實(shí)時(shí)同步的精確度和時(shí)間同步協(xié)議，其標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘頻率同步精度可以達(dá)到十幾納秒一個(gè)量級(jí)，滿足了在高碼率視頻傳輸信號(hào)情況下利用IP射頻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)時(shí)間和信號(hào)頻率實(shí)時(shí)同步的應(yīng)用需求。

3. 地方臺(tái)無壓縮IP虛擬化高清播出系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)途徑

3.1 明確設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高清播出平臺(tái)主要是為了不斷完善我國地方電視臺(tái)高清廣播項(xiàng)目建設(shè)的管理體系安全管理能力，在從數(shù)字化到網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的現(xiàn)代技術(shù)背景下，解決了現(xiàn)有高清播放管理系統(tǒng)可能遇到的各種問題，并能滿足未來較長時(shí)間內(nèi)加快地方電視臺(tái)發(fā)展，高清電視播放管理系統(tǒng)靈活、易于操作、為未來廣播系統(tǒng)的功能擴(kuò)展和各地方電視臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)預(yù)留了更多的空間。因此，在節(jié)目設(shè)計(jì)同播環(huán)節(jié)中還需要特別注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：（1）實(shí)時(shí)播出電視頻道節(jié)目數(shù)按2個(gè)高清頻道進(jìn)行設(shè)計(jì)，均為高標(biāo)清同播，考慮到頻道管理及實(shí)時(shí)觀眾在線收視不受效果影響問題，使用高清下載可變換為低標(biāo)清頻道同播。（2）通用控制過程調(diào)度控制系統(tǒng)和人工尺度監(jiān)控采用32通道傳輸?shù)娜斯こ叨瓤刂普{(diào)度，配備完善的監(jiān)控信號(hào)采集處理系統(tǒng)外圍控制模塊通用控制設(shè)備、技術(shù)監(jiān)控模塊設(shè)備、監(jiān)控圖像顯示等設(shè)備。（3）硬件存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)架，硬盤部分按照一級(jí)視頻送播服務(wù)器和二級(jí)視頻存儲(chǔ)兩級(jí)進(jìn)行存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)，通過目前部署于臺(tái)內(nèi)虛擬化送播平臺(tái)系統(tǒng)中的視頻文件虛擬化視頻送播與臺(tái)內(nèi)地方新聞節(jié)目制作網(wǎng)、媒資、廣告業(yè)務(wù)管理網(wǎng)等系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)質(zhì)量可控監(jiān)管可控的信息互聯(lián)互通，達(dá)到電視節(jié)目組從生產(chǎn)管理到新聞播出的有線網(wǎng)絡(luò)化、無線寬帶化，從而大大提高臺(tái)內(nèi)地方臺(tái)電視節(jié)目新聞制作、發(fā)布的工作效率。（4）有效合理利用我市現(xiàn)有企業(yè)設(shè)備系統(tǒng)資源，新設(shè)備系統(tǒng)工程建成后，現(xiàn)有設(shè)備系統(tǒng)即可作為資源備份。播出通過中國防火墻與中國外網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)勒索病毒實(shí)時(shí)隔離。

3.2 規(guī)范播放流程

IP優(yōu)化實(shí)現(xiàn)廣播節(jié)目高清視頻聲音素材節(jié)目實(shí)時(shí)無縫傳送，高清播出信息管理平臺(tái)系統(tǒng)通過高清視頻文件庫的可視性優(yōu)化實(shí)現(xiàn)節(jié)目實(shí)時(shí)送出與高清播出信息管理系統(tǒng)平臺(tái)和中國電視節(jié)目新聞網(wǎng)以及電視制作節(jié)目信息網(wǎng)、廣告網(wǎng)和節(jié)目播出管理系統(tǒng)信息服務(wù)系統(tǒng)等各大廣播網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)直接進(jìn)行實(shí)時(shí)無縫連接。素材正常正在傳播中的情況下由各傳播新聞節(jié)目內(nèi)容制作方聯(lián)網(wǎng)、媒資通過素材播出錄入文件和系統(tǒng)優(yōu)化后的素材播出送播文件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與所有素材錄入播出文件系統(tǒng)自動(dòng)連接相聯(lián)，所有傳播新聞節(jié)目在素材播出錄入文件和系統(tǒng)優(yōu)化后的素材播出送播文件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中自動(dòng)連接完成所有新聞節(jié)目自動(dòng)技審，和新聞節(jié)目管理人工自動(dòng)進(jìn)行復(fù)審以及相關(guān)管理工作。通過在線視頻文件播出器在視頻服務(wù)器進(jìn)行在線視頻文件播出。

從其它廣播電視節(jié)目制作商的電視子系統(tǒng)中通過廣播電視頻道主干線將節(jié)目直接提交到其它電視播出商子系統(tǒng)進(jìn)行整備的廣播電視節(jié)目。在中國中央地方臺(tái)電視節(jié)目網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，其它幾個(gè)節(jié)目子系統(tǒng)所有需要平臺(tái)提交到一個(gè)平臺(tái)接收播出的網(wǎng)絡(luò)電視節(jié)目必須首先需要經(jīng)過三級(jí)節(jié)目文件格式內(nèi)審，轉(zhuǎn)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)播出電視節(jié)目三級(jí)文件格式，并通過一個(gè)播出節(jié)目文件和網(wǎng)絡(luò)電視節(jié)目音頻技審、格式視頻編碼檔案封裝文件技審審核校驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)視頻格式編碼文件封裝技審校驗(yàn)，播出節(jié)目文件內(nèi)審整備的幾個(gè)子系統(tǒng)中所有需要平臺(tái)接收的任何一個(gè)播出節(jié)目的子系統(tǒng)文件均需對其文件進(jìn)行三級(jí)文件內(nèi)審md5校驗(yàn)。同時(shí)為有效的的確保安全，在視頻電視系統(tǒng)播出視頻系統(tǒng)軟件整備安全軟件系統(tǒng)內(nèi)部還要充分利用保留錄音視頻文件和結(jié)合電視系統(tǒng)音頻技審、格式視頻編碼軟件封裝安全軟件校驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)視頻格式編碼安全封裝軟件校驗(yàn)的安全軟件功能，這3項(xiàng)安全軟件功能可使系統(tǒng)人員可根據(jù)不同用戶實(shí)際需要，利用視頻播出電視系統(tǒng)整備工作管理流程安全軟件管理應(yīng)用程序安全軟件功能進(jìn)行靈活性的優(yōu)化安全配置。

3.3 融入先進(jìn)技術(shù)

考慮到新一代技術(shù)的不斷發(fā)展及今后系統(tǒng)的不斷擴(kuò)展與功能升級(jí)，系統(tǒng)中首先考慮到了使用一種無文件壓縮方式SDI over IP進(jìn)行播出，無文件壓縮方式SDI over IP是將系統(tǒng)與視頻文件虛擬化數(shù)據(jù)送出傳播、全面數(shù)據(jù)監(jiān)控均系統(tǒng)搭建于一臺(tái)虛擬化系統(tǒng)平臺(tái)之上，提高系統(tǒng)資源.的合理利用率，便于根據(jù)不同業(yè)務(wù)資源使用量和負(fù)荷情況進(jìn)行各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)資源的合理調(diào)整。無視頻壓縮信號(hào)sSDI over IP視頻播出高清系統(tǒng)內(nèi)部對于視頻播出高清信號(hào)的視頻處理兩者都是根據(jù)視頻的主鏈接和備份鏈接部署的。視頻播放后的信號(hào)數(shù)據(jù)重復(fù)疊加，如平臺(tái)標(biāo)記、字幕、下載等。經(jīng)過改造后，再連接到視頻子控制器和逆變器，最后輸出高清或標(biāo)準(zhǔn)清晰度的廣播信號(hào)。

4. 結(jié)束語

綜上所述，隨著移動(dòng)計(jì)算、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品性能不斷提高，也給傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)廣播業(yè)務(wù)帶來了便利，無線網(wǎng)絡(luò)的高網(wǎng)絡(luò)帶寬和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備提高了廣播系統(tǒng)日常運(yùn)行和各個(gè)業(yè)務(wù)流程的管理效率。而在企業(yè)網(wǎng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)方面，也希望能夠提供一個(gè)完善的安全解決方案策略。原來那些需要通過企業(yè)專用的軟硬件才能完成的管理工作，現(xiàn)在都逐步通過通用的企業(yè)虛擬化人力資源管理平臺(tái)系統(tǒng)來加以實(shí)現(xiàn)。而且虛擬化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用也同樣能夠?qū)崿F(xiàn)更好的網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)擴(kuò)展性及網(wǎng)絡(luò)兼容性。

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