电视台网络化硬盘播出系统建设实践与思考

李永明

（山东省招远市广播电视台，招远　265400）

电视台网络化硬盘播出系统建设实践与思考

李永明

（山东省招远市广播电视台，招远265400）

本文首先对招远广播电视台网络化硬盘播出系统的建设背景进行介绍，然后对网络化硬盘播出系统的设计要求、构成、关键设备选型、各硬件子系统、系统的特点等进行详细的分析，最后结合应用实践情况提出改进措施和建议。

嵌入式硬盘；素材存储；网络化播出

1　引言

随着广播电视技术向数字化、信息化、网络化方向高速发展，电视播出系统也逐渐从传统的AV电视技术平台过渡到以网络为基础的IT信息技术平台。硬盘播出系统是电视台数字化、网络化进程中最为关键的一个环节，建设一个既安全又高效的智能化硬盘播出系统是从事广播电视工程技术人员一个重要课题。

2　建设背景

招远广播电视台有两个自办节目频道，2003年对播出系统进行了初步改造，采用以VS2000为硬盘播出、以APS-8000为自动播出的盘带混播系统。VS2000采用主、备机网络模式工作，其中一台VS2000用于编辑制作硬盘播出表，作为硬盘主机播出，另一台VS2000作为备机播出的同时兼任上载工作站。对于广告、片头等重复率较高的节目采用硬盘播出，对于电视剧及来不及上载的节目采用带播。这次改造虽然没有彻底摆脱传统的带播模式，但由于摆脱了手动播出，减少了带播的数量，因而大大降低了设备故障率和值班人员的劳动强度，更重要的是对硬盘播出模式进行了有益的尝试，为全硬盘播出奠定了基础。

随着节目制作设备投入不断加快，我台节目制作水平不断提高，原有的播出系统逐渐难以适应节目制作发展的需要。如何利用飞速发展的广播电视技术，科学合理地整合现有资源，实现节目制作播出的数字化和网络化，进一步提高节目播出水平，成为一项非常紧迫的任务。2006年通过基于某公司嵌入式硬盘播出系统，成功实现了我台节目制播一体的网络化播出。

3　系统设计

遵循“既可完成现阶段的标清播出任务，又能平滑过渡到未来的高清播出”的指导思想，对网络化硬盘播出系统设计的要求：具有高度的安全性、稳定性、可靠性和操作便捷性；达到国家广播级要求的整体系统指标和可开放性；引入成本控制，实现高性价比。

4　系统介绍

4.1系统架构

网络采用2台HP专业视频服务器为两个自办频道节目播出存储素材；新闻、专题、广告及总编各制作工作站，将经剪辑合成并审查批准的节目，通过各自的VS2000上载机转换成播出支持MPEG-2 TS流文件格式，经网络传送到HP视频服务器各自专用待播节目区中供自动播出系统调用；由1台音频制作工作站构成节目配音系统；由2台NC4000网络计算机构成节目审看系统；由2台VS6000上载机构成影视剧上载系统；由上载工作站的5台PC机和素材管理软件构成素材管理系统；每个自办频道使用4台VS3200硬盘播出机，提供两套一主一备的硬盘播出；节目单制作及播出控制由两个频道各自的播控系统独立完成。

整个系统划分为数据存储系统、节目上载系统、节目审看系统、素材管理系统、自动播出系统，所有系统通过交换机连接成100/1，000M以太网，视频服务器与交换机通过1000M的网口连接，其他设备与交换机通过100M网口连接，可进行实时高速数据交换。

4.2硬盘播出系统

在硬盘播出系统中，核心问题是播出视频服务器的选型，我们选择了性价比高的某公司VS3200嵌入式硬盘机，它主要有以下特点：

⊙ VS3200采用嵌入式结构，完全摆脱了PC机平台，避免了病毒的侵袭和死机现象，安全性、可靠性高。VS3200使用的嵌入式LINUX操作系统不仅去除了原操作系统中的绝大部分应用程序，而且精简了操作系统内核，提高了系统的数据处理效率。

⊙ 专业的MPEG-2解码芯片，支持高清HDTV、标清SDTV。

⊙ 编解码完全分离，编码出现故障不会影响播出。

⊙ 它采用目前最先进的MIPS CPU，不仅具有数据处理、时序控制疑指令集，而且内嵌了视音频流媒体解码功能；既可以解码普通的MPEG视音频流，也可以解码HDTV，SDTV视音额流；不仅可以解PS视音频流，而且可以解TS视音频流。VS3200设有相应的外围驱动电路，能很好地支持以太网、OSD、232通信口、USB口等外围设备。

⊙ 既可以播出单个节目素材，也可以将若干个素材组成一体，作为一个素材组播出，这种功能特别适合用于广告播出。即适合单频道播出，也适合多频道播出，还可根据频道数自由扩充，给今后发展带来方便。

⊙ 充分考虑了播出的安全性，当播出控制软件出现问题时，可以通过VS3200硬盘机的面板按键及LED液晶显示器像操作录像机一样进行手动播出。

4.3数据存储系统

由2台HP专业服务器组成，采用主备结构。主备服务器配置完全一致，带有两个千兆以太网口，保证服务器到交换机的数据流畅通，任一服务器出现故障不影响播出。每个服务器配置5块146GB SCSI硬盘，按8M码流计算节目存储量在200小时以上，能够满足现有播出需求。

4.4节目上载系统

上载系统为分布式结构，新闻、专题、总编和广告制作工作站，通过各自机房的VS2000上载机转换成播出支持MPEG-2 TS流文件格式，经网络传送到HP视频服务器各自专用待播节目区中，供自动播出系统调用。每台VS2000由工控机、上载软件、magic1000编解码卡、素材管理软件组成。由4台某公司研发的VS6000组成影视剧上载工作站，每台VS6000由工控机、采集软件、电影魔方软件、素材管理软件组成。

4.5素材管理系统

素材管理系统由上载系统的PC机和节目素材管理软件构成，负责2个频道的硬盘播出素材管理、广告串联单编辑等。它接受节目审看系统审查通过的素材和上载工作站上载的素材，完成视频资料的归档保存，将素材文件由MPEG-2的PS流格式转换到TS流格式，并通过网络将TS流格式文件传送到HP视频服务器供自动播出系统调用。

4.6网络交换系统

配置主/备2台24口3COM交换机冷备方式，用于素材的相互传输，形成一个相对独立的局域网，既实现了整个台内素材的共享，又保证了网络畅通。

4.7播出控制及切换系统

采用网络控制和专线控制相结合的方式。网络采用TCP/IP协议，专线采用RS-422/232等，以422控制为主，网络控制为应急。自动播出系统按播出频道划分，每个频道分别由播出控制机和自动播出软件APSN2000、素材播放软件VsVideo、4台VS3200硬盘机、字幕机、主控制器、授时器等外围设备构成。

自动播出软件APSN2000是自动播出系统的核心，它调用素材管理系统提供的播出素材给用户编辑播出节目单，根据节目单和授时器提供的北京时间，APSN200精确控制各种外围设备协调工作，完成播出任务。

VS3200硬盘播放机是硬盘素材播出的核心，它接受APSN2000的节目单和各种控制命令，并不间断地向APSN2000提供自己当前的状态，如准备、播放、停止等。APSN2000随时将VS3200的状态提供给用户，当VS3200发生错误时，APSN2000能很快检测到并报警。

4.8同步锁相系统

BB-2000黑场发生器。作用是产生没有亮度和色度的“黑场”图像信号，只含有复合同步信号，为不同的播出设备提供同步基准信号，以免输出的图像滚动。BB-2000黑场发生器产生的同步信号经VDA-2062分配器多路分配，给系统内多个设备提供所需的同步信号。

5　系统主要特点

5.1先进性

（1）该系统从节目的制作、编辑、传送到播出，素材的流动已基本做到了数字化，这就给将来的数字化播出打下了坚实的基础，一旦时机成熟，只要更换前端的摄录设备和后端发射设备，就能比较容易的过渡到数字播出。

（2）该系统中使用的硬盘播出设备VS3200是国内最具特色的嵌入式硬盘播出系统。它摒弃了传统硬盘机PC机所用主板加编解码卡的方式，软硬件是根据硬盘播出的特点而专门设计的，采用了国家“863计划”支持的“支持新一代数字电视的嵌入式软件操作平台”最新技术，内嵌了微内核的LINUX操作系统，没有附加任何的外部设备，远离病毒的感染，确保系统运行稳定、可靠、高效。

（3）该系统采用上载播出分离的结构，把素材的存储与播出进行了分离，这样把硬盘机故障率高的解码部分独立设计成嵌入式，使视频服务器的负荷大幅度减轻，从而使得视频服务器更加安全稳定地运行，降低了维护成本，延长了硬盘播出的生命期。

（4）在本系统中，只要更换HP视频服务器（相当与更换PC机）就相当于更换了系统中所有硬盘机，提高了整个系统的硬盘播出性能。

（5）系统的结构设计非常灵活，可根据需要在各个子系统中增加工作站。视频服务器可支持多达9个通道的硬盘播出，所以可根据需要自主灵活的增加频道。

5.2 安全性

对于播出系统来说，其安全性是各个电视台首要考虑的问题。该系统在设计时对安全性主要从以几个方面进行了充分考虑：

⊙ 系统使用了主备视频服务器，二者数据完全一致，任何一台服务器发生故障都不会影响自动播出素材的获取，每台服务器的硬盘都采用了RAID5的方式进行冗余备份，降低硬盘存储故障概率。

⊙ 硬盘播出机VS3200也采用主备播出，任何一台进行节目播出时都有2路相同的信号输出，任何一台VS3200信号有问题，都可由APSN2000系统或手动切换到另一台VS3200输出。

⊙ 视频服务器采用双串口RS-422和网络双控制结构，正常情况下采用RS-422串口控制，以确保精确到帧的控制。在RS-422控制失败的情况下，将自动采用网络控制，作为控制的备份手段。切换器采用双串口切换器，所有主备控制信号都是直达被控设备，不经过任何中间设备转接或共享，避免控制的中间环节，使安全性达到最高。

⊙ 网络中使用2台交换机，以主备方式进行数据交换。

⊙ 2个频道APSN2000系统采用单机播出，但是采取了冷备份的方式，任何一个频道的APSN2000系统发生故障，备机可马上代替工作。

⊙ VS3200具备手动播出功能，即使失去APSN2000的自动控制.仍可人工手动控制播出。

⊙ 除自动播出系统外，其他子系统的运行均与频道无关，任一子系统的工作站发生故障，都可在其他工作站继续同样的工作而播出不受影响。

⊙ 硬盘播出的关键设备VS3200采用了嵌入式设计，功能单一，效率高，远离病毒，运行安全稳定。

6　应用情况及思考

招远广播电视台网络化硬盘播出系统运行以来，运行情况良好，经过测试信号质量达到广播甲级标准。网编化的硬盘播出模式与传统的带播模式相比，无论技术上、还是理念上都是一个跨越，系统改造后，管理模式也不同于以往，经过不断的学习和总结，工作人员已完全适应了网络化硬盘播出的新环境。在实践应用中仍发现有不足和应该注意的问题：

一是2台网络交换机在本系统中是以1台工作、1台冷备的方式作为安全措施的，但是由于网线数量多，网络传输数据量大，作为网络的中心枢纽，一旦发生问题势必影响整个网络的正常工作和安全播出，更换备机需要把网线全部从工作机拔下来再插到备机上来，需要时间较长，甚至影响播出。作为改进措施可以采用Teaming技术，利用双网卡做Teaming的方式实现网络冗余、网卡冗余、交换机冗余。而且可以利用多网卡同时工作来提高网络速度，可以通过Teaming实现网卡之间数据传输动态负载均衡。

二是作为整个系统的核心同步源的黑场发生器，在整个系统中有着非常重要的作用，一旦出现问题，不仅影响到台标、字幕的正常播出，而且节目之间的切换也会出现抖动等影响播出质量的问题。而系统中只有1台该设备，没有备份设备，因此必须增加1台黑场发生器作为冷备。

三是定期维护服务器的素材库。对视频服务器中已播不再重播的、无用的素材以及数据库服务器中无用的素材信息、列表信息等相关项目进行删除和清理，以免占用过多资源而影响服务器的正常工作。

四是素材上载完毕后，要检查素材是否正确地传输存储到主备硬盘中；在进行广告素材打包时要注意所用设备能支持的最短素材长度，免得上载后播出系统不认而出现自动播放垫片的现象。

The Practice and Thinking of Broadcast Television Network Hard Disk System Construction

Li Yongming
（Zhao Yuan Television Station， Zhaoyuan， 265400）

The first of Zhaoyuan broadcast television network hard disk broadcast system construction background is introduced in this paper，then the network hard disk broadcast system design requirements， structure，key equipment selection， the hardware subsystem， the characteristics of the system are analyzed in detail，fnally，combined with the practice situation and put forward the improvement measures and suggestions.

Embedded hard disk； Material storage； Network broadcast

10.3969/j.issn.1672-7274.2015.02.008

TN943，TN948文献标示码：A

1672-7274（2015）02-0033-04

李永明，1974年生，助理工程师，主要从事广播电视技术工作。

［1］吴晨海.数字播控系统改造［J］.电视工程，2004（2）: 34-36

［2］宋六明.新昌电视台硬盘播出系统建设方案［J］.现代电视技术，2007（3）