儀征市廣播電視臺高清全臺網(wǎng)建設(shè)實踐

羅 琪 雙羽潔 胡晶晶

（作者單位：儀征市融媒體中心制作播出部）

電視臺全臺網(wǎng)是通過建設(shè)一個數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)平臺，利用內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)性實現(xiàn)信息的共享，從而達(dá)到節(jié)目生產(chǎn)采、編、播、存全過程的文件化、流程化以及網(wǎng)絡(luò)化的目的。全臺網(wǎng)采用數(shù)字化的內(nèi)容管理方式，面向電視臺傳統(tǒng)媒體與互聯(lián)網(wǎng)新媒體業(yè)務(wù)提供支持[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，必須推進(jìn)媒體融合發(fā)展，做大做強(qiáng)主流媒體。通過廣電新聞制播系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合與創(chuàng)新服務(wù)方式，再造服務(wù)流程，實現(xiàn)廣電向融合媒體的演變，成為廣電生存和發(fā)展的必由之路。此外，隨著人們對高清電視內(nèi)容需求的不斷提升，國家廣播電視總局印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)高清電視發(fā)展的通知》，鼓勵縣級臺進(jìn)行高清化改造，通過對標(biāo)清制播系統(tǒng)進(jìn)行全面改造升級來推動自身發(fā)展，提升觀眾的觀看體驗。因此，新時代背景下，全臺網(wǎng)建設(shè)應(yīng)兼顧高清化與融媒體發(fā)展的需要。

1 傳統(tǒng)電視臺全臺網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)電視臺全臺網(wǎng)采用煙囪式的搭建方式，由生產(chǎn)、媒資、發(fā)布、播出等系統(tǒng)組成，每套系統(tǒng)都有獨立的數(shù)據(jù)庫站點、存儲站點以及日志站點。業(yè)務(wù)與系統(tǒng)的對應(yīng)性相對單一化，業(yè)務(wù)與設(shè)備的耦合性又太高，致使系統(tǒng)間的資源共享很難實現(xiàn)，資源利用率低，增加了運營的成本與能耗。

如圖1所示，傳統(tǒng)電視臺全臺網(wǎng)采用煙囪式的建設(shè)思路，系統(tǒng)之間形成獨立的數(shù)字島嶼，往往只能通過數(shù)據(jù)擺渡系統(tǒng)進(jìn)行簡單的素材交互，業(yè)務(wù)流程銜接不暢，很難實現(xiàn)全程無紙化辦公。同時，由于系統(tǒng)后臺服務(wù)器均為功能單一的專用服務(wù)器，為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，避免單一故障點，往往會配置主備雙機(jī)，并增加雙機(jī)熱備軟件，造成資源浪費。系統(tǒng)擴(kuò)容升級受限于底層硬件資源無法橫向擴(kuò)展，一旦前端業(yè)務(wù)面臨更新?lián)Q代，就只能整網(wǎng)淘汰，無法利舊，造成既有投資的損失。

圖1 傳統(tǒng)全臺網(wǎng)煙囪式建設(shè)方式示意圖

為打造高效靈活的業(yè)務(wù)模式，打通各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)之間的消息路由，強(qiáng)化資源整合，新的體系結(jié)構(gòu)采用面向服務(wù)的架構(gòu)（Service Oriented Architectre，SOA）為異構(gòu)應(yīng)用業(yè)務(wù)的集成與整合帶來了希望（見圖2）。這種結(jié)構(gòu)將各個系統(tǒng)點對點的連接轉(zhuǎn)化成多個系統(tǒng)對中心的連接。在傳統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上增加建設(shè)主干平臺，采用“企業(yè)服務(wù)總線+SOA”雙總線的方式，能夠增強(qiáng)系統(tǒng)間的交互能力，無論是素材交互還是業(yè)務(wù)流程銜接都更為順暢。

圖2 基于主干平臺的全臺網(wǎng)建設(shè)方式示意圖

然而，與建設(shè)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)一樣，建設(shè)主干平臺同樣需要獨立的底層資源和數(shù)據(jù)庫，且需要面向電視臺各個業(yè)務(wù)流程進(jìn)行大量的軟件定制開發(fā)。隨著融合媒體以及高清制播方式的發(fā)展，媒體對象的數(shù)量越來越多、類型越來越豐富、業(yè)務(wù)子系統(tǒng)關(guān)系更加錯綜復(fù)雜，管理方式無法形成統(tǒng)一，主干系統(tǒng)負(fù)擔(dān)越來越重，效率下降，依靠主干平臺完成全臺系統(tǒng)的連接和管理變得困難重重，且主干平臺同樣面臨單點失效的風(fēng)險。

2 儀征市廣播電視臺融合高清全臺網(wǎng)建設(shè)實踐

2.1 分布式架構(gòu)設(shè)計

傳統(tǒng)的全臺網(wǎng)建設(shè)使得系統(tǒng)間相互隔離，業(yè)務(wù)與系統(tǒng)設(shè)備無法解耦，各系統(tǒng)數(shù)據(jù)相對獨立，系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交流必須通過遷移實現(xiàn)，不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)處于“你不認(rèn)識我，我不屬于你”的狀態(tài)，系統(tǒng)不能跟隨業(yè)務(wù)增長而彈性擴(kuò)展。融媒體時代，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量呈井噴式爆發(fā)，數(shù)據(jù)類型多種多樣，業(yè)務(wù)類型也需要不斷調(diào)整以適應(yīng)媒體產(chǎn)品的持續(xù)迭代。具備功能上滿足多業(yè)務(wù)海量數(shù)據(jù)的快速檢索處理，架構(gòu)上又安全穩(wěn)定并且可持續(xù)擴(kuò)展的全臺網(wǎng)架構(gòu)顯得十分必要。儀征市廣播電視臺融合高清全臺網(wǎng)的建設(shè)，摒棄傳統(tǒng)全臺網(wǎng)煙囪式的建設(shè)模式，整合分散的業(yè)務(wù)生產(chǎn)系統(tǒng)，采用集約化、去中心化、扁平化的建設(shè)模式，基于微服務(wù)架構(gòu)（Micro Service Architecture）分布式技術(shù)架構(gòu)設(shè)計，通過建立多個子系統(tǒng)共平臺使用的分布式統(tǒng)一平臺，實現(xiàn)對系統(tǒng)的解耦重構(gòu)。分布式系統(tǒng)架構(gòu)的多副本、負(fù)載均衡及資源可橫向擴(kuò)展等優(yōu)勢，有效地滿足了新型全臺網(wǎng)對業(yè)務(wù)快速部署、安全穩(wěn)定以及系統(tǒng)可持續(xù)擴(kuò)展等多方面的需求。

如圖3所示，分布式融合高清全臺網(wǎng)后臺采用“分布式計算集群+分布式存儲集群”的方式部署[2]。其中，分布式存儲存 容量和帶寬可同步線性擴(kuò)展的特點，為網(wǎng)絡(luò)化高清視頻編輯提供了有效保證；計算資源的分布式則使用基于容器的輕量級虛擬機(jī)（Virtual Machine）解決方案-Docker技術(shù)實現(xiàn)運行隔離和自動部署，并使用Kubernetes實現(xiàn)其他功能，為融媒體業(yè)務(wù)復(fù)雜多變的業(yè)務(wù)類型提供有效支撐，形成了“平臺+工具”的全業(yè)務(wù)分布式高可靠系統(tǒng)。Docker是近年來出現(xiàn)的輕量級虛擬化技術(shù)，是基于Linux Containers的開源引擎[3]。相比于傳統(tǒng)方式容易帶來的性能損失，封裝進(jìn)Docker的服務(wù)進(jìn)程支持Host OS內(nèi)核的共享，并能確保各系統(tǒng)隔離運行，啟動性能接近普通進(jìn)程的效率。同時，Docker可實現(xiàn)服務(wù)和運行環(huán)境的打包配置、版本管理和分發(fā)，為系統(tǒng)自動安裝和升級維護(hù)提供支持。為適應(yīng)融媒體時代各種不同的元數(shù)據(jù)類型，通過部署Docker微服務(wù)的方式，可以同時混合使用分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫、文檔數(shù)據(jù)庫以及圖數(shù)據(jù)庫等，還可以提供高性能的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快取緩沖。相比傳統(tǒng)架構(gòu)單一數(shù)據(jù)庫的部署方式，該方式結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特征，可以靈活地支撐平臺業(yè)務(wù)流程和應(yīng)用。業(yè)務(wù)應(yīng)用層面，如媒資軟件、精編非編軟件、B/S簡編軟件、合成轉(zhuǎn)碼軟件、文稿軟件、多媒體稿件編輯軟件、融合媒體匯聚分發(fā)軟件等軟件均采用微服務(wù)的方式部署，可以靈活地根據(jù)前端業(yè)務(wù)功能需要，即開即用，靈活配置，無須改變底層架構(gòu)，方便前端業(yè)務(wù)靈活開展的需要。在安全層面，全臺網(wǎng)采用分布式技術(shù)和一致性Hash算法：系統(tǒng)中數(shù)據(jù)丟失時，副本數(shù)據(jù)能夠及時地補(bǔ)充給前端使用；同時采用去中心化的設(shè)計方式，在一個服務(wù)器發(fā)生故障時，其他服務(wù)器能夠自動分?jǐn)偣收戏?wù)器的任務(wù)，以此保障計算、數(shù)據(jù)庫和存儲的安全性。底層任意（n-1）/2的存儲節(jié)點或服務(wù)器節(jié)點發(fā)生故障時（n為節(jié)點總數(shù)），不影響業(yè)務(wù)使用，業(yè)務(wù)可在集群其他節(jié)點自動啟動，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，確保系統(tǒng)使用的高可靠性[4]。集群節(jié)點之間設(shè)計負(fù)載均衡功能，前端業(yè)務(wù)由后臺所有節(jié)點同步支持，其業(yè)務(wù)處理效率大幅提升。從系統(tǒng)維護(hù)角度來看，全臺網(wǎng)采用分布式架構(gòu)時，所有節(jié)點物理配置與應(yīng)用配置均一致，運維人員只需掌握維護(hù)一臺節(jié)點的配置，即可實現(xiàn)平臺整體的維護(hù)。這種方式避免了傳統(tǒng)解決方案中需要進(jìn)行繁雜的虛擬化軟件維護(hù)和不同功能虛擬機(jī)的維護(hù)的弊端，有效解決了儀征市廣播電視臺技術(shù)維護(hù)力量不足的問題。

圖3 基于分布式架構(gòu)的全臺網(wǎng)建設(shè)方式示意圖

2.2 分布式系統(tǒng)框架設(shè)計

如圖4所示，儀征市廣播電視臺融合高清全臺網(wǎng)系統(tǒng)框架設(shè)計采用當(dāng)前流行的“大中臺”理念，將數(shù)據(jù)服務(wù)、媒體處理、用戶管理等電視臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)中公共和通用的部分從前臺業(yè)務(wù)中抽離出來，形成可復(fù)用的服務(wù)，切實解決電視臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)“重復(fù)造輪子”的問題。多元的平臺服務(wù)和工具的組合可以有效滿足不同的業(yè)務(wù)需求。利用微服務(wù)化設(shè)計實現(xiàn)對系統(tǒng)的解耦重構(gòu)等，能夠讓前臺業(yè)務(wù)之間的信息形成互通，降低重復(fù)投入造成的資源浪費，有效解決融媒體時代“業(yè)務(wù)變化快”和“技術(shù)系統(tǒng)迭代慢”的矛盾[5]。進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)綜合考慮用戶體驗和平臺服務(wù)需要。業(yè)務(wù)中臺由設(shè)計數(shù)據(jù)服務(wù)模塊、媒體處理服務(wù)模塊、管理服務(wù)模塊以及其他服務(wù)模塊四大基礎(chǔ)模塊組成。所有模塊的設(shè)計全部按照分布式架構(gòu)，同時滿足負(fù)載均衡、高可用性原則的要求。中臺建設(shè)采用后端服務(wù)與終端應(yīng)用工具分離的建設(shè)方式，可以擴(kuò)大終端應(yīng)用工具的選擇范圍，通過制定統(tǒng)一的平臺接入規(guī)范，實現(xiàn)能夠接入主流廠商的生產(chǎn)工具并為其提供能力支撐的目的，滿足個性化的業(yè)務(wù)需求。工具層則改變傳統(tǒng)模式，實現(xiàn)每個系統(tǒng)中工具的分類聚合，按照匯聚、管理、生產(chǎn)、發(fā)布四個環(huán)節(jié)著重設(shè)計工具單元，可以支撐多種業(yè)務(wù)的開展；業(yè)務(wù)應(yīng)用涵蓋高清新聞制作、綜藝制作、演播室、媒資管理等傳統(tǒng)電視臺業(yè)務(wù)，以及面向融合媒體的移動生產(chǎn)應(yīng)用。所有業(yè)務(wù)模塊均采用微服務(wù)的方式部署，即開即用，按需調(diào)整。另外，儀征市廣播電視臺融合高清全臺網(wǎng)系統(tǒng)“大中臺”的設(shè)計模式在全臺網(wǎng)未來持續(xù)迭代升級的過程中，還可不斷融入大數(shù)據(jù)服務(wù)與人工智能技術(shù)等多種技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化業(yè)務(wù)服務(wù)能力，確保平臺在未來一定時期內(nèi)為本臺業(yè)務(wù)發(fā)展提供穩(wěn)定、高效、先進(jìn)的能力支撐。

圖4 分布全臺網(wǎng)系統(tǒng)框架示意圖

2.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

2.3.1 物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

為了提高系統(tǒng)實時編輯的性能，方便后期擴(kuò)容，儀征市廣播電視臺融合高清全臺網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)采用后臺全萬兆、千兆到桌面的以太網(wǎng)架構(gòu)模式。系統(tǒng)核心鏈路以高性能千兆萬兆交換機(jī)雙機(jī)堆疊，確保整體核心網(wǎng)絡(luò)的高可靠性和高可用性。

其中分布式集群存儲節(jié)點和計算服務(wù)器節(jié)點均配置10 GB光端口與核心交換機(jī)相連，避免后端網(wǎng)絡(luò)擁塞。全臺網(wǎng)系統(tǒng)中，單臺非編工作站對實時帶寬要求高，按照新聞制作平均4層100 Mb/s的需求，現(xiàn)網(wǎng)30臺編輯站點與其他工作站點并發(fā)實時編輯帶寬消耗非常高，極易因為匯聚交換機(jī)上行端口的擁塞而造成輸出帶寬不足，進(jìn)而影響節(jié)目生產(chǎn)。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計采用扁平化的設(shè)計方案，盡量減少交換機(jī)多級匯聚帶來的數(shù)據(jù)上下行壓力、傳輸延遲及更多的潛在網(wǎng)絡(luò)故障點。分布式后臺與非編工作站盡量選擇直連后臺核心交換機(jī)，有效解決上述問題，并最大化地發(fā)揮集群存儲的高帶寬輸出能力。

2.3.2 分布式存儲設(shè)計

系統(tǒng)中存儲設(shè)計主要從容量和帶寬兩個角度考慮，以滿足全臺業(yè)務(wù)的需求。從存儲輸出帶寬需求的角度來看，融合高清全臺網(wǎng)需要承載高碼率編輯、后臺打包合成、審片、素材遷移、數(shù)據(jù)導(dǎo)入及低碼率編輯等業(yè)務(wù)需求。結(jié)合儀征市廣播電視臺系統(tǒng)實際情況，總體帶寬需求須大于2 GB/s。通過性能比較和測試，本項目中選擇配置3個分布式存儲節(jié)點，單節(jié)點輸出帶寬達(dá)到800 MB/s，總體輸出帶寬2.4 GB/S，滿足當(dāng)前需求，并通過增加更多分布式存儲節(jié)點以解決后續(xù)業(yè)務(wù)擴(kuò)張對帶寬的持續(xù)需求。

從存儲容量需求的角度來看，全臺網(wǎng)主要滿足高清融合生產(chǎn)所需的生產(chǎn)資料存儲空間，以及媒資保存所需的媒資在線存儲空間。其中，生產(chǎn)資料存儲空間預(yù)算包含每日高清自辦節(jié)目素材存儲（按節(jié)目時長計算，并依據(jù)成片比技術(shù)總體空間消耗需求）；記者/編輯個人素材空間（每人提供1TB個人存儲空間×總?cè)藬?shù)）；文稿、音頻、圖文稿件、圖片、低碼率預(yù)覽視頻等。媒資在線存儲空間預(yù)算包含影視??；播出節(jié)目歸檔（有字幕/無字幕）；其他片頭、片花、宣傳片等。此外，為確保數(shù)據(jù)安全，分布式存儲還需要配置多副本，總體有效存儲容量應(yīng)大于總體需求容量，并設(shè)置存儲容量水位線，確?？臻g留有余量的同時可按需及時擴(kuò)容。

2.3.3 系統(tǒng)安全設(shè)計

融合高清全臺網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全措施包括技術(shù)措施、管理措施和運維措施，第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)渠道通過邊界防護(hù)與全臺網(wǎng)（內(nèi)網(wǎng)）對接，在建設(shè)時應(yīng)同步規(guī)劃安全方案。為保障網(wǎng)絡(luò)安全，全臺網(wǎng)從物理環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)搭建、主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計、應(yīng)用系統(tǒng)組成、數(shù)據(jù)及備份恢復(fù)方案、內(nèi)容監(jiān)控和安全管理中心7個方面提出網(wǎng)絡(luò)安全的技術(shù)要求。按照《信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)安全等級保護(hù)定級指南》（GB/T22240-2008）和《廣播電視相關(guān)信息系統(tǒng)安全等級保護(hù)定級指南》（GD/J 037-2011）確定網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)等級，其中廣播電視播出系統(tǒng)的系統(tǒng)配置、技術(shù)維護(hù)、運行管理、應(yīng)急處置、基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)符合《廣播電視安全播出管理規(guī)定》的規(guī)定。

各類業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件也按照分布式設(shè)計的要求，保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行的高可靠性，每個業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件至少具有3個副本，確保任意一個副本出現(xiàn)故障，都不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行[6]。針對病毒風(fēng)險，融合高清全臺網(wǎng)通過部署主機(jī)防病毒軟件進(jìn)行管控，加強(qiáng)主機(jī)的病毒防護(hù)能力并及時升級惡意代碼軟件版本以及惡意代碼庫，且制定了終端主機(jī)防病毒策略。網(wǎng)絡(luò)邊界通過防火墻進(jìn)行基于通信端口、帶寬、連接數(shù)量的過濾控制，一定程度上避免了蠕蟲病毒爆發(fā)時的大流量沖擊。此外，還通過部署反向代理服務(wù)器接收Internet上的連接請求，融合高清全臺網(wǎng)提供從防火墻外部代理服務(wù)器到防火墻內(nèi)部安全內(nèi)容服務(wù)器的加密連接，允許聯(lián)網(wǎng)用戶通過反向代理安全地訪問部署在內(nèi)網(wǎng)的系統(tǒng)服務(wù)，實現(xiàn)手機(jī)寫稿、移動審片等安全傳輸數(shù)據(jù)。規(guī)范操作和管理是系統(tǒng)安全的重要保障，儀征市廣播電視臺通過制定嚴(yán)格的安全管理辦法和操作規(guī)范，做到管理有章可循、操作有據(jù)可依。

3 建設(shè)成效與反響

儀征市廣播電視臺融合高清全臺網(wǎng)系統(tǒng)于2018年10月始建，經(jīng)試運行后于2019年4月正式投入使用。目前該技術(shù)平臺運行穩(wěn)定，總體情況良好，用戶使用體驗、軟硬件易用性、流程執(zhí)行效率、操作安全性和實際應(yīng)用效果均令人滿意，符合設(shè)計目標(biāo)和建設(shè)要求，系統(tǒng)檢測與驗收所測指標(biāo)符合國家、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)有效滿足儀征市廣播電視臺4頻道高標(biāo)清同播、媒體資產(chǎn)管理、融合媒體應(yīng)用等業(yè)務(wù)需求，不僅實現(xiàn)了儀征市廣播電視臺從標(biāo)清制播向全高清制播升級的需求，同時增強(qiáng)了全媒體融合發(fā)布的能力。通過流程再造，為媒體融合形勢下新業(yè)務(wù)開展提供了統(tǒng)一的內(nèi)容支撐和技術(shù)服務(wù)，促進(jìn)了儀征市廣電媒體融合創(chuàng)新的快速發(fā)展。該項目實施后，儀征廣電新聞傳媒的競爭力得到進(jìn)一步提升，擁有高質(zhì)量的自辦電視節(jié)目與各種類型的優(yōu)秀原創(chuàng)內(nèi)容，除電視頻道外，還通過兩微一抖、App、網(wǎng)臺等互聯(lián)網(wǎng)渠道持續(xù)不斷輸出，有效提升了傳播力和影響力，帶動了廣告和其他收入增長，并進(jìn)一步促進(jìn)傳媒事業(yè)發(fā)展，形成了良性循環(huán)。

4 結(jié)語

在新技術(shù)層出不窮、主流媒體肩負(fù)使命職責(zé)的新要求下，廣電行業(yè)必然走向融合發(fā)展。儀征市廣播電視臺融合高清全臺網(wǎng)的建設(shè)，摒棄了傳統(tǒng)煙囪式的模式，基于“技術(shù)平臺化、業(yè)務(wù)產(chǎn)品化、服務(wù)生態(tài)化”的路線，真正實現(xiàn)“一個平臺、一次采集、多種生成、多元發(fā)布”的融媒體業(yè)務(wù)模式，確保全臺業(yè)務(wù)安全、穩(wěn)定、可靠運行的同時，為未來融媒體業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。