硬盘播出系统数字化改造方案

2012-08-15文丨龚显平

中国传媒科技 2012年20期

文丨龚显平

随着科学技术飞速发展，电视台的视频压缩、存储和传输技术也在不断完善，泗洪县广播电视台在2005年购置一套硬盘播出系统，播出的信号是模拟信号。并且在工作中时而出现部分节目不能正常播放，偶尔停播现象。在2011年7月，泗洪县广播电视台购置了数字硬盘播出系统，该系统主要以视频服务器为核心，在泗洪县广播电视台应用该系统已一年有余时间里，其一直保持安全运行状态。下文也结合笔者实际工作对其进行简要介绍。

1 系统设计的总体原则

1.1 安全性设计

为确保播出的安全性，对于系统中使用的关键设备，采用实时主备方式。采用各种有效的安全措施，播出工作站、节目编单、播控机等，均可采用双机热备份方式，可防止工作人员的操作失误引起的意外事故，通过采取这样的设计，就能够有效确保播出时的安全性以及可靠性。

1.2 网络设计

1000M以太网的技术已经完全成熟并已广泛使用。泗洪县广播电视台计算机设备也采用1000M以太网系统进行相互连接，播出网络采用Mpeg2IBP视频编码格式。因此基于此种情况，就可以实现多个并发的数据传输，并且这样的网络也足够满足素材的传输播出；对于突发性的并发数据传输，也具有良好的效果。通过以太网交换机实现服务器、上载、播出的相互通信与数据共享。

1.3 分布式上载

系统中涉及到的上载工作站和播出工作站，完全可以独立的分布到不同的楼层，甚至可以是不同的大楼。素材上载分成多个模式。所有的素材除了能够上载到本地或者共享存储外，也可同时上载到播出服务器上。这样可以省去额外的拷贝工作，提高工作效率。

设计思路：我们必须提到的是，提供上载本地备份是必须的，因为上载过程中如果对传输网络过分依赖的话，可能会对视频数据有损害，因为我们无法确保所有时刻网络都是畅通无阻的，设想：如果在上载过程中，网络突然中断，重新开始上载似乎不可避免。而我们在设计上载模式时，提供了可选方案，确保用户上载素材时，不依赖网络，并保证形成备份素材。

1.4 系统的升级扩容

数字硬盘播出系统在改造过程中，应当保证网络带宽、通道的数量、存储空间等，都要满足四通道的播出要求。因此，在改造过程中要让系统保持足够的升级能力以及扩容能力，以便满足系统未来的升级及扩容需求。

1.5 系统的开放性

硬盘播出系统配置的应用软件应具备开放性，以便满足各个厂家的应用系统的接入并完成数据交换。

1.6 存播分离

为提高播出安全性，视频素材存放所在服务器与播出工作站在播出过程中，不应该发生视频数据的迁移，尤其是在播素材。对于在播出过程中不依赖网络的播出，这样的播出，才是最安全的，也只有这样，才能够将风险降到最低。

播出都是基于本地节目素材，也就是说，在播出前，所有要播出的素材在本地准备好，播出过程中，整个播出不依赖于网络，可以最大程度提高播出安全性。基于以上分析，构建如下系统。该系统分成两部分，一部分为制作系统部分，一部分为硬盘自动播出网络，二者组成基于数字化的制播一体化网络。

2 方案的具体应用

泗洪县广播电视台的数字硬盘播出系统由以下几个子系统组成：硬盘播出及视音频分控、同步和时钟、监视监听系统以及软件系统。

3 硬盘播出和视音频分控系统

硬盘播出系统，其所要实现的主要功能是：上载、存储、迁移、播出和进行网络管理。而泗洪县广播电视台购置的硬盘播出系统的组成结构是：2台StreamRT视频服务器、2台上载工作站、2台编表工作站、2台播控工作站、1台二级存储服务器（包括15T的磁盘阵列）和2台千兆以太网交换机组成。而在视音频分控系统的组成结构中，主要有：4台切换器、SDI分配器、A/D转换器、音频处理器以及加嵌和解嵌板。

3.1 主备服务器和网络

泗洪县广播电视台改造的数字硬盘播出系统，设计采用两台StreamRT视频服务器互为主备，热备份。主服务器如果产生故障，备用的服务器也可以进行无缝切换，以接替主服务器的播出工作，不影响视频的播出质量。

StreamRT视频服务器，主要采用的是CPU+GPU+多通道I/O的技术，编、解码任务完全由CPU完成。硬件平台为DELLPowerEdge2900服务器，该服务器兼容SAS/SATA盘，系统机构组成为：2个系统盘以及8个工业级SATA素材盘，磁盘存储结构所采用的是RAID5，是一种具有较高的安全级别的结构。但是，对于该结构还需要采取一系列的数据保护措施，使磁盘最后的有效容量能够达到6.4T，通过实际数据可以得出：如果视频播出以8Mb/s码计算的话，也可以储存大约1600h的节目。这样也就可以完全满足和实现四个通道的全硬盘播出。

该服务器所有的输出接口有：SDI音频嵌入接口、模拟视音频输出接口。并且双网配置、两台交换机互为主备，这样就可以确保网络数据传输的畅通无阻。

3.2 数据库管理服务器

该系统通过配备两台DELLPowerEdgeR410主备数据库管理服务器，同时热备份工作，这也保证了主数据库发生故障时，备数据库自动完成数据的切换。数据库采用SQLServer2003。

3.3 上载工作站和二级存储服务器

由于泗洪县广播电视台是制播一体网，上载站有嵌入式SDI、模拟分量、模拟复合等多种接口，上载时，可以上传到二级存储服务器，也可以直接上传到视频服务器。

二级存储系统组成结构为：1台DELLPowerEdgeR410托管服务器和一台DELLMd1000磁盘，磁盘阵列安装15块1T的SATA硬盘，通过该方式做成REID5存储结构，磁盘的有效容量就能够达到11.8T，这样就可以轻松存储大约3000小时的视频数据。该系统还高速检索视音频素材，灵活实现前后台的迁移。

3.4 播出控制、节目编单工作站

本系统通过配置2台播控机，互为主备，同步工作。当主播控机发生故障，备播控机就能够及时自动接替播出工作，该系统还配置了两台节目编单工作站。

3.5 视音频播控系统

在泗洪县广播电视台视音频播控系统中的两个频道，同文中提到的其他系统一样，均采用互为主备方式，切换器采用大连科迪KD7200-801数字矩阵切换器，该矩阵输入采用8路数字信号，输出采用2路信号。

矩阵切换器对每个频道的信号源进行自动切换，什么时间切换什么节目受节目表控制。其中信号源包括：中央台信号、江苏公共频道信号、主备服务器信号以及本地的现场直播信号。信号的播出流程是：每个频道的播出矩阵中的PGM输出送到解嵌后输出音视频送监视器；数字信号经过数字视分器分多路供频道输出。数字信号经过编码复用器，输出ASI码流，通过光发射机送至网络机房，经过光接收机再送至数字设备。

4 同步和时钟系统

泗洪县广播电视台播出系统采用的是嵌入音频数字信号，因此，对于同步的要求是要以相同的频率和相位。大连科迪同步信号发生器和转换器是双电源，它有两路黑场同步信号，如果第一同步信号出现故障，系统就能够自动检测出问题，然后切换到第二同步信号进行输出，同时将同步锁相信号传送到所有相关设备。

本系统中的时钟系统采用了BS-330GPS卫星校时器，通过将时钟信号传送到数据库服务器，并在各个计算机中安装校时软件，通过以太网网络服务器自动校对时间，这样就可以保证精准的播出时间。

5 监看监听系统

本系统中所需要监测的信号很多，所以设计采用多画面分割器对信号进行监看。监看监听系统的主要组成结构为：2台MIOMV四图像处理器、5个大屏幕显示器以及4个小屏幕监控，以此来对系统中的每个频道实施监看监听。主要监看监听的信号有：主备服务器和切换器的所有输出信号，以及切换器外来信号。尤其是四画面处理器的输出信号具有告警功能，如果信号出现丢失、静帧、静音等问题的时候，就能进行报警提示，更有利进行播出质量的监控。