数字电视硬盘播出系统技术改造实践

2012-06-29施春霞

电视技术 2012年22期

施春霞

（金华广播电视总台,浙江金华 321000）

责任编辑:任健男

金华电视台许多播出设备工作性能不够稳定，经过几年的使用，系统已经出现了设备老化现象，影响了安全运行。针对影响原播出系统安全运行的瓶颈，以“创新促安全、安全保发展”为基础，全方位地对硬盘播出系统进行了技术改造。搭建起“人防”和“技防”相结合，实现可防、可控、可管的安全播出保障体系，以切实提高安全播出保障能力。

1 改造总要求及方案

改造总要求：1）充分合理利用台内现有资源，关键设备采用国际知名品牌设备进行冗余备份，消除单崩溃点故障隐患，以实现系统可靠性；2）确保新建通道与老通道设备实现技术上的相融贯通，以能持久安全稳定运行为相关系统测试标准，以满足改造后的系统稳定性和兼容性；3）各类信号处理板卡、RAID磁盘阵列等部分关键硬件应支持在线热拔插，以快速实现在线应急操作，方便维护和管理；4）改造后的硬盘播出系统能实现全系统的安全访问、实时监控和有效管理，各项运行技术指标达到规定标准。

在原来国产北京格非播出通道基础上，并行建立英国Snell＆Wilcox（斯诺伟斯）播出通道，构建播出双通道镜像热备系统[1-2]，完成电视播出冗余频道的建设。并完善各类监测系统，实现频道播出通道双备份、监控科学化、结构合理化、存储稳定化的需求。满足电视安全播出可控性要求。硬盘播出系统改造后框图如图1所示，增加设备用深颜色表示。

2 硬盘播出系统软硬件升级改造

2.1 视频服务器升级改造

视频服务器采用北京格非2台Magi 3000单机模式，它们互为备份，内置的存储控制单元模块、电源和风扇都采用冗余方式，并支持热插拔。主、备服务器磁盘阵列由12块SCSI硬盘组成，采用Raid5冗余方式。主、备服务器用2台CISCO交换机双千兆网口同时上传素材，并实时比对主备服务器素材内容，使主、备服务器素材达到完全一致，以实现节目源的安全冗余。系统的播出服务器使用Windows XP操作系统，相关接口规范使用千兆以太网工业级标准。素材存储与数据传输采用Server-U软件模式的FTP文件传输协议，可满足服务器存储素材与播出素材一致性的要求[3]。同时服务器采用镜像同步播出以确保播出信号源的双备份。服务器硬盘阵列存储时间也由原来的465 h扩充到了1800 h，基本满足4个自办标清频道的正常播出需求。

2.2 数据库服务器升级改造

数据库服务器采用Windows2000 Advanced Server系统作为集群，双千兆网卡接口，外置惠普硬盘阵列保存数据库文件。2台服务器同时运行组成主备方式，以承担系统数据库的所有工作任务。数据库实时修改的数据写往主服务器，主服务器向备服务器镜像写数据，保证数据的实时同步。当主服务器出现故障时，应用程序设置文件会自动即时切换到对备服务器的指向，备数据库便会成为整个系统的主数据库，所有的工作站和子系统不会受到任何影响。播出界面可显示数据库的警示状态，确保了整个播出系统的安全稳定。

2.3 播出控制软件改造

新建的冗余播出通道设备为英国Snell＆Wilcox产品，没有相应的遥控面板可操作。这给设备本地和操作地分离情况下的播出实际提出了难题。通过找到进口设备和国产设备的共性，重新编写了适应此情况的软件程序，让国产北京格非设备用高、低电平的控制方式去控制进口的设备，实现了进口设备用国产设备遥控操作的技术，很好地解决了进口设备无遥控面板的难题，有效融合了国内外技术，实现了通信协议的兼容和数据传输的稳定。同时也使系统布线更简单，硬件成本降低。

2.4 上载素材技术审查软件及功能

对上载的节目内容采用传统方法凭借人的视觉和听觉的查验常常受制于主观评价的局限性，很难对节目质量做出高质量的审查。上载素材人为查验得出的不同结果还易引起各部门之间责任互相推诿。为了专门解决节目内容的科学审核，采用了客观的评价技术——视音频技审软件。它使用统一的技术审核标准对各种播出视音频内容做出高质量审查，以保证播出内容的质量安全。它支持MXF，GXF，MPEG等文件格式，不仅能检测标清格式和高清格式的视音频文件，还能对内容的文件类型、码流速度、视、音频格式以及是否夹杂黑场与静音等项目进行检测。节目片源质量的控制，可以在很大程度上避免因内容质量引起的播出安全事故。技审软件界面如图2所示。

3 播出智能监测系统改造

3.1 设备监控升级改造

为保证设备安全集中高效的管理。基于SNMP协议（简单网络管理协议）的设备自动化监控系统升级后，功能大大增强，可以让安全播出变被动应对为主动防范，有效地对硬盘播出系统中各个硬件设备的状态进行在线监测；能对远端的所有视音频处理模块、视频服务器、网络交换机、数据库、工作终端等第三方设备进行监控，对串口设备提供RS232-SNMP网关服务；能显示设备实时状态，当设备异常时能及时提供报警信息，以提示技术人员及时处理设备故障；系统能自动生成详细的操作日志、报警日志，为设备维护提供了快速定位、高效处理故障的科学化管理，有效提升了电视安全播出的智能监测水平。

3.2 信号监播系统改造

随着电视台播出频道的不断增加，播出环节诸如播出工作站、上载工作站、交换机等的增多，故障的频率就会增大，依靠传统的值班员对多套节目播出情况做出快速、及时的监测判断模式，已不能满足当前安全播出的需求。本次改造的硬盘播出监播系统较好地解决了这个问题，它采用压缩编码采集卡DS-4016SCH进行信号采集，使用模块化结构，支持多路信号输入，可同时实现16套播出节目视音频信号质量的实时监测报警及录像存储功能。在一定的录制码率下，具有不低于1周的存储时间，可实现对系统任一节目视音频信号的调看、参数设置、查阅日志文件等功能。对播出信号进行停播监测和劣播分析，并提供数字视音频检测报警。它能对监测画面诸如静帧、黑场等视音频各种异态进行分析并做出直观的界面报警、语音报警等，系统界面如图3所示，大大提高了值班人员对播出信号状况的反应速度与准确率。实现了电视安全播出的智能化和可量化管理。

3.3 矩阵技术监测

技术监测是金华台的一个空白点，借着此次改造，搭建了矩阵技术监测平台，可以实现有效的技术参数监测。32×4数字切换矩阵把播出通道的各级节点进行信号源采集，作为技术监测的信号源。再通过Tektronix WVR 6100专业监测设备对数字或模拟波形、各种视音频参数实现综合在线测量及眼图分析，达到对主、备通道各节点进行技术数据监测的目的。通过精确的技术监测和分析，优化了工作效率，加强了故障隐患的排查能力，减少了故障点的判断时间，精准了故障点的定位，安全播出的保障能力得以全面提升。

4 周边设备改造及安全措施

4.1 电力供应与保障

电源一旦出现问题，则一失万无。播出机房作为节目的播出终端，任何一个短暂的供电中断都会导致电视节目的突然停播，从而造成严重的后果。为避免此类问题的发生，在供电系统改造中，增加1台EMERSON（艾默生）60 kW UPS在线式不间断电源，让所有的播出设备都接在UPS后面，这样UPS电源在正常市电下处于对蓄电池充电状态，一旦外电中断，UPS能立即对播出设备供电，在主路供电断电情况可保证供电1 h左右。主备2根电源线接在不同的电源排上，技术电和UPS电分开接，确保电源安全双备份。

4.2 机房工艺

对机房工艺也作了部分改造：1）空调的空间布局作了调整，原先2台空调都设置在第一排机柜的顶端，现改为第一、二排机柜顶端各一台的布局，使其制冷效果更均衡。核心机房全年空调温度设定在16℃～18℃，以满足设备工作环境干、湿度的要求[4]；2）为避免强、弱电信号间的相互干扰，应采用抗干扰、屏蔽能力强的线缆。各播出站、上载站计算机及监控系统均采用防雷插座，机柜、设备外壳严格按规范接地，合理地进行地线布置，以保证电子设备稳定、可靠地工作。对机房工艺的重视将会给日后的运行维护工作带来事半功倍的效果。

4.3 安全改造措施

为确保安全改造，细化了安全措施：1）上架前的设备和软件进行充分拷机和测试，以保证系统的稳定性和兼容性；2）改造在频道停播的后半夜进行，以闲置频道作为整个播出改造故障时的替换频道，分阶段分频道逐步进行改造，以减少事故风险[5]；3）在改造后的过渡期，对改造涉及的软硬件做严密监控，确保及时发现和处理好故障隐患；4）对各部门在改造后的适应期中提出的问题和要求作进一步的软件修改，以确保新旧系统无缝衔接。

改造前后的硬盘播出系统性能对比见表1。

5 总结

此次改造的这套播出双通道镜像热备系统，3个频道总投入约98万元，对于资金不是非常富足的中、小电视台来说，较好地解决了中、小电视台单通道、单崩溃点的安全播出瓶颈问题，实现了高性价比的实行方案。目前系统已经安全运行了一年半，期间包括多个重要保障期，达到了系统改造的预期目标。为金华电视台电视安全播出提供了强有力的技术支撑,对许多中小型电视台播出设备低成本数字化改造具有一定的借鉴作用。