高清時(shí)代背景下安全播出系統(tǒng)分析

李志民

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.20.025

1. 高清播出主備系統(tǒng)建設(shè)的必要性

東營(yíng)市廣播電視臺(tái)現(xiàn)有播出系統(tǒng)建于2018年，我們?cè)谠O(shè)計(jì)之初既要考慮電視臺(tái)播控系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)又能夠平滑從標(biāo)清播出系統(tǒng)順利過渡到高清系統(tǒng)，同時(shí)整體運(yùn)維保障能力、安全播出水平要上一個(gè)大的臺(tái)階，這套播出系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)為4個(gè)全高清頻道。

該播出系統(tǒng)具有向下兼容標(biāo)清頻道播出的能力。系統(tǒng)提供4個(gè)主備高清播出通道、8個(gè)上載/審片通道，15天在線視頻存儲(chǔ)能力、45天近線存儲(chǔ)能力，以及配套的媒體處理系統(tǒng)、高清備份播出系統(tǒng)等。

本系統(tǒng)采用兩套獨(dú)立完整的播控系統(tǒng)，具有獨(dú)立的高清播出視頻服務(wù)器、播出控制設(shè)備以及存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，實(shí)際操作過程中，兩套播控系統(tǒng)互為備份，實(shí)時(shí)跟播現(xiàn)有頻道的播出內(nèi)容，當(dāng)有故障發(fā)生，能夠快速將備份頻道的視頻畫面切出，確保7×24小時(shí)無間斷播出。

2. 高清主備播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

播出系統(tǒng)是節(jié)目生產(chǎn)業(yè)務(wù)的終極目標(biāo)，一切節(jié)目生產(chǎn)工作都圍繞節(jié)目高質(zhì)量、不間斷和安全播出的核心任務(wù)進(jìn)行。從全臺(tái)角度看，播控平臺(tái)也是全臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，承擔(dān)著為全臺(tái)多種發(fā)布渠道輸送節(jié)目?jī)?nèi)容的重任。高清備份播出系統(tǒng)則是播出安全的最總要環(huán)節(jié)、最有力的保障手段。

2.1 系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)架構(gòu)

高清備份播出系統(tǒng)整體業(yè)務(wù)流程仍然按照東營(yíng)廣播電視臺(tái)現(xiàn)有流程執(zhí)行，即劃分為“計(jì)劃（節(jié)目編單）-云整備-播出控制-播后分析”四大階段。

2.2 高清播出系統(tǒng)功能

播出控制指的是播出控制機(jī)通過控制協(xié)議發(fā)出控制指令控制播出視頻服務(wù)器、錄像機(jī)、切換器、音視頻矩陣、鍵控器、字幕機(jī)等設(shè)備。部署4個(gè)頻道的播出控制設(shè)備，以控制4個(gè)高清頻道的備份播出工作。

播出系統(tǒng)必須具有安全可靠的特性，系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵設(shè)備和控制軟件在設(shè)計(jì)時(shí)均充分考慮冗余備份措施和應(yīng)急處理手段。滿足24小時(shí)不間斷播出的控制。

播出控制機(jī)設(shè)置有安全檢查機(jī)制。如：播出控制軟件對(duì)播出節(jié)目單與相關(guān)素材自動(dòng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)告警，提醒操作人員采取應(yīng)對(duì)措施等。

支持總編室節(jié)目單編排，編輯界面可視化圖形化。

支持廣告單編排，編輯界面可視化圖形化。

支持節(jié)目單與廣告單的自動(dòng)合并。

支持文件化整備，符合現(xiàn)有播出流程。

支持應(yīng)急共享播出遷移。

支持廣告集中上載和10倍速以上的快速編輯。

支持節(jié)目集中上載和10倍速以上的快速編輯。

支持段落打包，插播點(diǎn)設(shè)置。

支持素材和段落包的釋放。

支持帶策略的轉(zhuǎn)碼和遷移，可與現(xiàn)有播出系統(tǒng)素材實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。

支持30倍速的MD5校驗(yàn)服務(wù)。

支持文件化播出。

支持高清播出。

支持標(biāo)清播出。

支持素材自動(dòng)播出。

支持軟審看，與播出系統(tǒng)審看可互用。

支持素材整備階段的智能內(nèi)容管理。

支持在線和離線存儲(chǔ)管理。

支持文件級(jí)的自動(dòng)技審、MD5效驗(yàn)、頭尾審片等完整質(zhì)量控制體系。

支持全臺(tái)網(wǎng)流程的標(biāo)準(zhǔn)接口和架構(gòu)。

具播出出整備各階段素材就緒狀態(tài)監(jiān)控。

具備完整的監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的信號(hào)、流程、設(shè)備等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

支持報(bào)警信息分級(jí)管理及處理機(jī)制。

具備整備階段的多級(jí)應(yīng)急備份體系設(shè)計(jì)。

設(shè)備使用率統(tǒng)計(jì)和分析，支持現(xiàn)有播后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2.3 各服務(wù)器功能如

高清播出工控機(jī)：依據(jù)從編單系統(tǒng)獲得的節(jié)目單對(duì)受控設(shè)備進(jìn)行精確的播出控制，從而實(shí)現(xiàn)音視頻的播出。本系統(tǒng)共4個(gè)高清播出頻道，其中4臺(tái)控制工作站對(duì)每個(gè)頻道進(jìn)行播出控制，還有2臺(tái)做為循環(huán)熱備份工作站使用，當(dāng)任何一個(gè)備份播出頻道的工控機(jī)故障而不能繼續(xù)提供服務(wù)的時(shí)候，則在其中1臺(tái)循環(huán)熱備工作站上啟動(dòng)相應(yīng)頻道的播控軟件，接管相應(yīng)播控工作，避免停播故障發(fā)生。

應(yīng)急上載/審片工控機(jī)：控制播出視頻服務(wù)器上的8個(gè)半雙工通道進(jìn)行應(yīng)急上載和審片的工作。有卡上載工作站：利用有卡上載工作站可以遠(yuǎn)程部署到廣告部門，實(shí)現(xiàn)廣告素材的遠(yuǎn)程上載使用。4臺(tái)有卡上載工作站實(shí)現(xiàn)冗余部署。

廣告編單工作站：用于執(zhí)行廣告編單工作，并將編輯完的廣告單發(fā)給播控系統(tǒng)執(zhí)行。2臺(tái)廣告編單工作站可供兩個(gè)工作人員同時(shí)使用，提高工作效率。

播出展現(xiàn)瘦客戶端：用于系統(tǒng)工作流監(jiān)看與管理。

監(jiān)控管理瘦客戶端：做為監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)接口，可輔助值班人員判斷系統(tǒng)硬件設(shè)備的故障。

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：提供查詢、更新、事務(wù)管理、索引、高速緩存、查詢優(yōu)化、安全及多用戶存取控制等服務(wù);采用集群+增量備份方式部署，增加數(shù)據(jù)庫(kù)的安全能力。

高清播出視頻服務(wù)器：采用非對(duì)稱的主備部署方式，其中用于播出的模塊分別對(duì)稱的部署于兩臺(tái)服務(wù)器，上載通道則主要部署于備用服務(wù)器上，以減少對(duì)主播服務(wù)器的干擾。

墊片服務(wù)器：輸出一路高清視頻信號(hào)，當(dāng)遇有視頻服務(wù)器通道故障或者設(shè)備大檢修的情況，通過該視頻提供墊片視頻內(nèi)容，不致使畫面停播。

整備服務(wù)器：主要實(shí)現(xiàn)素材遷移、MD5校驗(yàn)、轉(zhuǎn)碼、技審等媒體處理任務(wù)，八臺(tái)服務(wù)器采用虛擬化云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行部署，可以將有限的資源按任務(wù)智能分配調(diào)度。按目前業(yè)內(nèi)高清轉(zhuǎn)碼單機(jī)最高效率--2倍速計(jì)算（16核CPU、8GB內(nèi)存），一臺(tái)服務(wù)器工作1小時(shí)，能將2小時(shí)高清素材轉(zhuǎn)碼為目標(biāo)格式;相同服務(wù)器配置條件下，文件技審系統(tǒng)針對(duì)高清視頻素材的工作效率為2倍速，MD5校驗(yàn)的效率為1.5倍速。我臺(tái)4個(gè)高清頻道，每頻道每日新增節(jié)目量大約為8小時(shí)，總共為32小時(shí)，其中MD5耗時(shí)約為36小時(shí)，轉(zhuǎn)碼耗時(shí)24小時(shí)、文件技審耗時(shí)24小時(shí)，則總的耗時(shí)為80小時(shí)。這還沒有計(jì)算素材的遷移、任務(wù)處理、內(nèi)容管理等任務(wù)耗時(shí)，實(shí)際總耗時(shí)約為90小時(shí)。按每日工作8小時(shí)計(jì)算，需要至少90÷8≈12臺(tái)服務(wù)器同時(shí)工作，才能滿足實(shí)際工作需要?？紤]到有些任務(wù)可以在8小時(shí)以外執(zhí)行，目前配置8臺(tái)整備服務(wù)器，待處理能力不能滿足需求時(shí)再行增補(bǔ)。

云應(yīng)用服務(wù)器：提供云計(jì)算基礎(chǔ)服務(wù)器，主要提供監(jiān)控管理、桌面虛擬化等任務(wù)。提供7個(gè)服務(wù)器虛擬化和1個(gè)桌面虛擬化服務(wù)。主要用于監(jiān)控系統(tǒng)（3個(gè)：軟件、硬件、流程）、數(shù)據(jù)接口管理（2個(gè)做冗余）、播出流程管理等服務(wù)支撐（2個(gè)做冗余）。

域控制器：實(shí)現(xiàn)高清播出系統(tǒng)的域控管理。

二級(jí)存儲(chǔ)：實(shí)現(xiàn)播出素材的近線存儲(chǔ)。因整備系統(tǒng)需要對(duì)高清素材文件并行處理，因此需要較高的二級(jí)存儲(chǔ)帶寬;由于要存儲(chǔ)4個(gè)頻道的高清素材45天，因此需要二級(jí)存儲(chǔ)具有足夠的存儲(chǔ)空間。本次選用的產(chǎn)品具有標(biāo)稱1.5GBps的存儲(chǔ)帶寬，能夠滿足整備服務(wù)器集群應(yīng)用的需求;提供24顆4TB SAS硬盤，剛好能夠滿足播出系統(tǒng)的存儲(chǔ)要求，同時(shí)兩臺(tái)存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)熱備，最大程度保障素材的安全和穩(wěn)定傳輸。

3. 系統(tǒng)應(yīng)急設(shè)計(jì)

系統(tǒng)應(yīng)急操作流程包括與媒資系統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案，其它系統(tǒng)與播出系統(tǒng)之間的應(yīng)急預(yù)案;播出系統(tǒng)與播出系統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案。在考慮系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案的過程中，首先要分析故障點(diǎn)位置，要遵守一個(gè)原則：僅考慮單點(diǎn)故障，而不考慮多點(diǎn)故障。

3.1高清播出系統(tǒng)內(nèi)故障時(shí)的應(yīng)急預(yù)案：

包括播出數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)故障、播出存儲(chǔ)設(shè)備故障、接口服務(wù)器故障、節(jié)目單編單系統(tǒng)故障、網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)的應(yīng)對(duì)預(yù)案。

播出數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)故障：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)采用集群式的雙機(jī)熱備方式提供服務(wù)，如果發(fā)生某一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器宕機(jī)，則系統(tǒng)將自動(dòng)停止故障數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的工作，并將任務(wù)無縫轉(zhuǎn)交另一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，繼續(xù)提供服務(wù)。

如果數(shù)據(jù)庫(kù)軟件故障，則所有應(yīng)用服務(wù)器均不能向數(shù)據(jù)庫(kù)寫入數(shù)據(jù)，此時(shí)將啟動(dòng)危機(jī)處理程序，各服務(wù)器上運(yùn)行的正奇應(yīng)用程序會(huì)將待寫入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)暫存到本地磁盤，待數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)時(shí)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。但這個(gè)過程不會(huì)持續(xù)太長(zhǎng)時(shí)間，如果需要寫入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)頻繁更改，則該操作無效，系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)寫入故障，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。但播出服務(wù)器將繼續(xù)接受來自播出控制工作站的指令之行播出任務(wù)。

播出存儲(chǔ)設(shè)備故障：如播出存儲(chǔ)故障，所有素材不能正確寫入存儲(chǔ)體硬盤，此系統(tǒng)將接收的素材暫存到遷移服務(wù)器，并由遷移服務(wù)器直接遷移至播出二級(jí)存儲(chǔ)，然后再執(zhí)行轉(zhuǎn)碼、技審、校驗(yàn)等工作。

接口服務(wù)器故障：接口服務(wù)器故障，則云播出系統(tǒng)與外界的數(shù)據(jù)交換停止，可用網(wǎng)線直連到播出存儲(chǔ)、USB網(wǎng)橋、介質(zhì)拷貝等方式，將元數(shù)據(jù)、節(jié)目素材移到云播出存儲(chǔ)體。

節(jié)目單編單系統(tǒng)故障：可通過播出控制工作站在線編單的方式，對(duì)節(jié)目單進(jìn)行編輯。這一過程的執(zhí)行者必須具有最高的權(quán)限，才能對(duì)節(jié)目單進(jìn)行深度修改、提交……

網(wǎng)絡(luò)故障：要區(qū)分是網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備故障還是由于網(wǎng)絡(luò)中被病毒或非法事件干擾。如果是接口設(shè)備故障，本系統(tǒng)配置了四臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，為兩兩主備，而且每臺(tái)計(jì)算機(jī)服務(wù)器均有主備網(wǎng)口接到主備交換機(jī)上，因此如果是單臺(tái)設(shè)備故障或者不是同一組別的交換機(jī)故障，將不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.2播出二級(jí)存儲(chǔ)故障時(shí)的應(yīng)急預(yù)案：

播出二級(jí)存儲(chǔ)故障，則云播出系統(tǒng)將不能向播出二級(jí)存儲(chǔ)寫入任何內(nèi)容，此時(shí)可以直接寫入到播出視頻服務(wù)器;對(duì)于素材上載，可暫不從上載服務(wù)器遷移到二級(jí)存儲(chǔ)，如果窗口時(shí)間來臨而二級(jí)存儲(chǔ)仍沒有恢復(fù)，則將素材直接遷移到播出視頻服務(wù)器。

3.3對(duì)播出節(jié)目單進(jìn)行緊急條改的預(yù)案：

對(duì)于臨時(shí)插播或者直播節(jié)目，需要對(duì)播出節(jié)目單進(jìn)行在線修改。播出軟件系統(tǒng)已經(jīng)提供：在線編輯能力，對(duì)視頻服務(wù)器播出條目的各種屬性（時(shí)間、長(zhǎng)度、類型等）進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，可以即時(shí)插入、刪除節(jié)目，提供播出表追加功能，保證系統(tǒng)不間斷播出。

播出表緊急在線編輯，在數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生故障或緊急情況下，可以直接在播出程序中編排播出表，保證播出的正常運(yùn)行。

4. 總結(jié)

綜上所述，整套高清播出系統(tǒng)在總局62號(hào)令的基礎(chǔ)之上，做到全部核心設(shè)備的熱備容災(zāi)，整套系統(tǒng)無單一崩潰點(diǎn)，在硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，我們又準(zhǔn)備了相應(yīng)的應(yīng)急解決方案，可以說是完全實(shí)現(xiàn)了在線可無人化值守，在未來的五年時(shí)間內(nèi)，此系統(tǒng)基本達(dá)到國(guó)內(nèi)同等級(jí)別電視臺(tái)先進(jìn)水平，為更好完成電視臺(tái)新聞媒體龍頭的使命，做出強(qiáng)有力的保障。