論廣電傳媒的播控系統設計

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系統網絡架構

系統采用了安全可靠的網絡架構，配置有2臺24口H3C千兆以太網交換機和1臺24口H3C百兆以太網交換機。2臺千兆以太網交換機作為本播控系統的核心交換機，采取了冗余熱備機制，實現雙交換機雙路由功能，用于完成與播出相關的素材遷移、數據庫信息傳輸等功能。1臺百兆以太網交換機連接播控工作站、IP網絡集中控制轉RS232/RS422接口服務器等設備，專門用于對播出設備的控制。

系統主要硬件設備組建

系統配置了1主1備兩臺鏡像結構冗余熱備份的MagiStream-X廣播級視頻服務器，每臺MagiStream-X服務器配置1塊單通道雙硬件芯片MPEG-2→SDI（嵌入音頻）解碼通道卡，支持擴展配置2塊解碼通道卡、2個解碼通道，雙硬件解碼芯片分別負責解碼PGM和PST節目素材。2臺MagiStream-X視頻服務器共具備2個獨立的解碼通道，承擔1個頻道自制欄目、短節目、廣告等所有節目的主備播出，MagiStream-X可直接無縫兼容混合播放由GXF、MXF等多種文件格式封裝的DV、IBPMPEG-2等節目素材文件。每臺MagiStream-X內置硬盤存儲陣列具有12個盤位，實際配置了3塊企業級2TB的STAT硬盤，組成RAID5硬盤陣列，有效存儲容量為4TB（（3-1）×2TB=4TB），用于存儲在線節目素材。按10Mbps碼流計算，每小時素材約為5GB，每臺MagiStream-X的有效存儲容量為600小時（預留20%的陣列冗余空間，4000×(1-20%)/5=600小時）。按照一個頻道每天15小時凈播出量，MagiStream-X可存儲一個頻道約40天（600小時/15小時=40天）的節目素材。按每個解碼芯片10Mbps（1.25MBps）碼流計算，每臺Mag-iStream-X播出1個解碼通道（2個解碼芯片）節目素材時占用帶寬為2.5MBps（2×1.25MBps=2.5MBps）。若從二級存儲系統到視頻服務器的素材能夠實現8倍速FTP遷移，則從二級存儲系統往視頻服務器遷移時，單臺視頻服務器所需的FTP帶寬為10MBps（1.25MBps×8=10MBps），合計占用視頻服務器的帶寬為12.5MBps（2.5MBps+10MBps=12.5MBps）。MagiStream-X能夠同時并發地提供超過35MBps的總帶寬，完全滿足節目播出及素材遷移的帶寬需求。二級存儲系統的硬盤陣列采用了INFOTRAN原廠貼牌的BVT3000硬盤陣列，配置冗余雙控制器和12塊2TB企業級SATA熱插拔硬盤組成RAID6硬盤陣列，與存儲訪問服務器（由素材遷移服務器兼任）組成DAS結構存儲系統，具備100MBps存儲訪問讀寫帶寬和20TB有效存儲容量。二級存儲陣列用于集中存儲所有編輯完成的近線備播節目素材，播出應用軟件能夠根據節目串聯單和首播時間，在素材遷移服務器管理下自動執行遷移策略，將二級存儲陣列中備播的節目素材自動（也可手動）上傳到主備視頻服務器中待播，二級存儲陣列和主備視頻服務器中的節目素材能夠自動實現同步。上載工作站可以將所有參與播出的節目素材首先上載到二級存儲陣列，再遷移到視頻服務器，也可以直接上載到視頻服務器。系統配置了1臺素材遷移服務器，其硬件型號為DELLR210，采用WindowsServer2003SP2簡體中文企業版操作系統。素材遷移服務器主要負責：兼任二級存儲系統的存儲訪問服務器，管理并執行備播、待播節目素材分級存儲及自動遷移任務。為了實現移動數字電視節目播出業務流程高效率和高安全的目標，本播控系統能夠將非編制作網制作完成的備播成片節目的DV、IBPMPEG-2等打包節目素材文件，首先通過安全網閘或安全通道擺渡或傳輸到本系統二級存儲陣列，并通過上載工作站導入登記到播出數據庫，再由節目素材文件自動技審軟件完成對二級存儲陣列中近線備播節目素材文件的自動技審，再由上載人員通過上載工作站確認自動技審結果并完成人工審查，然后再由素材遷移服務器自動執行遷移和管理策略，將備播節目素材文件從二級存儲陣列自動地（也可手動）遷移到視頻服務器中在線待播，二級存儲系統能支持遠程素材檢查。4.4主備數據庫服務器系統配置了主備2臺數據庫服務器，其硬件型號為DELLR210，采用WindowsServer2003SP2簡體中文企業版操作系統，數據庫管理軟件采用SQLServer2000，并配置了完善的數據庫管理機制，這2臺數據庫服務器還兼作編單服務器和素材管理服務器。如圖1所示，系統配置了1主1備兩臺IP網絡集中控制轉RS232/RS422接口服務器，用于將2臺播控工作站通過以太網端口輸出的實時控制命令，從由IP協議封裝的控制信號轉換成RS232/RS422控制信號，實現對RS232/RS422設備的遙控。2臺播控工作站通過百兆網絡交換機連接到RS232/RS422接口服務器，通過RS232/RS422接口服務器來實時集中控制視頻服務器、應急播出錄像機、主備切換器、主備鍵混器等設備共同完成自動播出任務。IP網絡化集中控制方式可以實現串口共享，系統網絡中的主備播控工作站可以利用RS232/RS422接口服務器上的任意一個串口，對RS232/RS422設備進行遙控，可以方便地實時精確控制視頻服務器、應急播出錄像機、切換器、鍵混器等設備，實現幀精度的自動播出和自動切換。這種方式還便于系統靈活擴展，只需增加一只或幾只RS232/RS422接口服務器連接到以太網交換機，即可將系統中可控制的設備增加數倍。Log上載工作站，兼作1主1備編單工作站，負責上載、實時編輯、回放、審看1個頻道所有節目素材以及編排節目串聯單。每臺上載工作站配置1個采集編碼通道、1個審片解碼通道、雙千兆以太網接口、冗余熱備份雙電源，操作系統采用WindowsXp。編解碼雙通道可同時獨立進行上載和審看，審看的畫面為上載數據重新解碼后的最終效果。系統實現了上載與播出分離，使視頻服務器能夠更加安全穩定地運行，上載工作站可以實現：（1）異地分布式、本地集中式等方式上載，支持SDI等信號方式和素材文件化方式上載，可通過RS422接口控制錄像機進行上載，可進行手動、自動、定時、定長上載，支持1-50Mbps碼率的DV、IBPMPEG-2等編碼方式。（2）支持上載節目素材的自動技審、實時監測、智能報警、人工審片、簡單剪輯、打入出點等，在上載節目素材的同時能夠及時發現信號源或素材源靜幀、黑場、音頻超標、畫面劣質等問題并及時進行告警。（3）在確保防病毒等安全前提下，以節目素材文件化導入方式上載為主，在文件化導入上載的同時可以進行素材遷移、轉碼、技審，無需轉碼的文件為4倍速，需轉碼的文件為1倍速，所有導入素材都需經人工最終確認才能供播出使用。在文件化導入上載非編制作網的成片節目素材文件時，首先將備播節目素材在上載工作站本地暫存，然后再通過網絡以FTP方式自動遷移到二級存儲陣列中，最后再從二級存儲陣列自動遷移到主備視頻服務器中待播。（4）編排播出節目串聯單，包括編單、審核、提交到播出數據庫，并通知播控工作站加載或追加。系統配置了1主1備兩臺播控工作站，用于運行節目串聯單控制程序，任何一臺播控工作站出現問題，可由另一臺播控工作站接管其工作，不影響正常播出。2臺播控工作站通過以太網端口輸出的實時控制命令經過一臺RS232/RS422接口服務器，對以下播出設備實現集中自動控制：對矩陣式切換器的一條PGM輸出母線和一條PST（預置）輸出母線進行SDI信號源實時切換控制，對應急播出錄像機進行控制，對主備視頻服務器進行幀精度的同步播出控制等等。視音頻信號處理系統采用標清SDI（嵌入音頻）信號格式，系統技術指標達到了廣電總局規定的廣播級甲級標準，其核心設備包括調度矩陣、主備切換器、主備鍵混器、數字視分、主備同步機、同步倒換器等。參與播出切換的10路信號源經過數字視分后分別接入主備切換器的輸入端，由播控工作站控制實現自動同步切換，10路信號源分別是錄像機信號2路、主備視頻服務器信號2路、原有延時播信號1路、外來信號3路、墊片1路、測試圖信號1路。系統最終輸出的信號共有10路：電視墻主備PGM和PST監看信號4路、技監信號1路、環回調度矩陣的主備PGM信號2路、無線發射前端主備PGM信號2路、無線發射開路接收信號1路。系統配置了一臺TVZ3100型衛星校時鐘和一只TVZ3105型5寸數字式子鐘，TVZ3100配有GPS時碼接收天線、饋線和自動校時軟件，用于接收衛星GPS時碼，并輸出GPS時鐘信號，一方面通過RS232輸出接口供本播控系統的網絡設備實現自動校時，TVZ3100具備SZ、EBU、RS232、RS422等格式的輸出接口。另一方面通過SZ輸出接口供TVZ3105進行時間顯示，TVZ3105用于本播控系統操作控制機房進行時間顯示，TVZ3105具備SZ輸入接口。

系統播出應用軟件設計

MagiLive4.0播出應用軟件在設計上遵循安全、高效、開放、簡捷等原則，在性能和功能上立足于滿足播出業務流程需求、符合技術發展方向等思路，基于SQLServer2000播出數據庫構架，采用模塊化軟件結構和開放型應用軟件平臺，各個功能模塊之間既相對獨立、又協調配合，可定制安全而高效的業務流程，具備完善的管理機制，圖2給出了各個功能模塊相互關系的示意圖。節目串聯單編輯模塊可在播控系統內任意一臺工作站上安裝運行，支持總編室節目串聯單、模板節目串聯單和播出節目串聯單三種節目串聯單，可以按照一周節目播出計劃，細化編排日播節目的播出串聯單，確定播出節目類型、播出時間、播出設備等具體內容，可提供順序、定時、觸發、相對插播、定時插播、定長插播、不定長插播等多種播出方式，能夠自動檢測節目串聯單的時隙、重疊和時間邏輯的正確性，節目串聯單編輯功能支持插入、更改、刪除、庫調用、條目移動等操作?？上蛏陷d、廣告、遷移、播出等部門發送提交編排及審核好的電子版節目串聯單，并可聯機打印紙質版節目串聯單，便于各部門協調安排各自的工作。廣告入庫、管理及上載模塊接收到節目串聯單之后，進行廣告串聯單的制作，并完成廣告節目的上載、編輯工作，廣告節目上載時提供多種上載、編輯方式，廣告的修改、刪除、入庫便捷。廣告串聯單中的廣告素材上載完成后，可實時向播出編輯、控制模塊提交備妥信息。支持廣告素材庫分類管理、入庫信息查詢及報表功能，可與集團內廣告管理軟件系統無縫對接使用，且互不影響。節目上載模塊接收到節目串聯單之后，進行上載任務確認并完成上載，支持本地上載和網絡實時異地上載，提供手動、定時、定長、VTR等多種上載方式，支持邊上載邊播出及延時播出，可實現精確到幀的采集、編輯實時播放等?？蓪崿F上載節目素材的自動檢測報警、實時查詢、狀態顯示、安全防護等，素材上載完成后，可實時向播出編輯、控制模塊提交備妥信息。素材遷移模塊負責對素材庫元數據和素材文件物理存儲進行管理，通過策略確定素材文件在存儲設備之間遷移的路徑和時間，使得素材文件自動地從近線到在線間流動，從而保證播出前節目素材安全、有序地準備就緒，使得存儲空間能夠有效地滾動利用。可以根據節目串聯單和首播時間，自動執行遷移和管理策略（素材遷移、自動刪除、技審等策略），完成素材的自動（也可手動）遷移和管理工作，具體工作包括：從二級存儲陣列遷移素材到主備視頻服務器、主備視頻服務器回遷素材到二級存儲陣列、過期的素材從視頻服務器刪除、過期的素材從二級存儲陣列刪除。可對素材進行手動查詢、刪除等，可手動提交遷移及技審任務，可以顯示、刷新技審、遷移任務狀態及進度，可手動刪除或重置任務、調整任務優先級等。作為執行播出功能的核心模塊，播出編輯、控制模塊根據加載的節目串聯單控制視頻服務器、應急播出錄像機及線路信號等完成實時播出任務。正常情況下播控工作站是從播出數據庫加載節目串聯單，在播出數據庫無效時，播控工作站可以通過文件加載節目串聯單?？稍诓タ毓ぷ髡颈镜剡M行節目串聯單在線編輯、修改、保存，可以插入、刪除、追加、上移、下移條目，可對播出節目的定時時間、入出點、長度等各種屬性進行實時修改，可方便地查詢節目素材。系統功能管理模塊負責用戶賬號和權限管理、日志查詢統計等功能，采取詳細、完備、靈活的權限劃分，對播出、上載、審片、節目串聯單編排及其審核等權限進行詳細的分類。能夠對一定時間范圍內播出應用軟件的所有操作進行日志記錄，便于準確分析確認事故責任，支持播出日志及播后統計管理，可以按照節目名稱、頻道、類型、日期等進行播后查詢。

自設計建成投入應用以來，揚州廣電傳媒集團移動數字電視播控系統及其播出業務流程運轉一直比較穩定、正常，各項性能和功能指標均達到了設計預期目標，實現了節目播出業務全流程的高安全、高效率、高質量和高管控，滿足了集團移動數字電視一個自辦頻道節目播出業務的各項需求。

本文作者：徐儉工作單位：江蘇省揚州廣電傳媒集團（總臺）制播技術中心電視播控部