华数求索高清频道播出系统设计与实现

方 芳 王启汉 陈 炜

（作者单位：华数传媒网络有限公司播出保障部）

华数求索高清频道播出系统设计与实现

方 芳 王启汉 陈 炜

（作者单位：华数传媒网络有限公司播出保障部）

近年来，随着广电技术的发展，电视节目播出高清化是大势所趋。本文主要介绍华数求索高清频道播出系统的建设情况及整体结构设想，对硬盘播出方案进行了详细的分析，对全台互联设计、节目质量保证体系进行了简要阐述。

华数求索；高清频道播出系统；设计

近年来，随着计算机网络技术的发展，广播电视技术与计算机网络技术结合得越来越紧密，电视节目播出高清化、数字化、网络化已成为电视发展的新阶段。华数求索高清频道的开播，标志着华数全台网络制播系统数字高清时代的开启，也充分体现了华数集团在数字化网络化发展上的信心和实力。这次华数设计高清播出系统，选用中科大洋作为合作伙伴，正是看中了中科大洋作为国内视频行业的领先者，不仅有强大的研发能力，而且具有建立大型网络以及各类不同功能网络（包括新闻制作网、总控播出系统、媒资系统等）的成功经验和用户案例，能够为用户提供完善的技术方案和集成服务。

1 高清播出系统结构设想

高清播出系统的整体规划设计以实用性、安全性、稳定性、先进性为原则，播出业务向网络化和自动化发展。整个网络结构主要采用高可靠、多链路、高带宽聚合的千兆以太网构建，能够支撑系统内部视音频文件的迁移以及节目管理与控制元数据的传输。它以视频服务器为核心，由主备数据库服务器、迁移服务器、上载工作站、播出工作站、编单工作站、广告编单工作站与审片工作站等组成。

2 高清播出系统详细设计

播出视频服务器是此次播出系统建设的核心部分，此部分设计的好坏直接影响到将来播出是否安全。本次设计采用国际和国内主流电视台使用最多的知名品牌“奥兰OMNEON（现哈雷）”专业广播级视频服务器。该视频服务器采用嵌入式Unix操作系统，自身没有系统硬盘，不会受到病毒的干扰；编解码模块采用可靠性更强的硬件编解码设计，支持热插拔，便于设备的维护和更换；高清解码通道具备双接口输出功能，高清和标清信号可以同时输出或者任意输出；在遇到突然断电后，整个系统启动时间非常短，服务器端不需要任何操作，在播出软件端进行恢复播出。服务器内冗余配置，无单一溃点，能够满足7×24小时安全播出。

系统满足6个高清频道的播出，主要包括：3路上载通道、3路审片通道、2路总编室复审通道、12路高清播出通道。一共配置5台Omneon MediaDeck 7000系列服务器，每台视频服务器具备6TB可用容量，可存储时长约：6TB/22GB=272小时，具备2个双向编解码通道和2个解码通道，5台共计20个通道。此外，额外配置一台大洋VIPS服务器，具备4个双向编解码通道，用作垫片通道和备份动态跟随播出功能。

2.2 数据库系统

数据库系统必须稳定、安全、高效，是最为关键的系统平台软件，是播出业务支撑的核心，它支持查询、更新、高速缓存、事务管理、索引、安全及用户存取控制等服务。服务器内部要采用磁盘容错技术，冗余、可热插拔的电源、风扇等技术手段来确保主机可靠安全，确保7×24小时不间断运行。

在数据库系统设计中，采用主备数据库双机备份加磁盘阵列的方式工作，数据文件存储在磁盘阵列中。正常情况下，主备机同时开启，主机提供服务，当主机出现故障时，备机自动接管服务，实现快速故障倒换。数据库与播控节目单的信息交互，提供了2+1的备份方式。当播出端添加或更新节目单时，在向数据库发送信息的同时，也在播出工作站本地备份一份，保证播出节目单在数据库和工作站中同时存在并相同。这样的话，当与数据库通信时出现问题或数据库系统全部瘫痪，播出系统不会因为无法读取串联单而立即停播，至少能够保证当天节目的正常播出，给技术人员恢复数据库留下时间。

2.3 视音频系统

视音频系统采用主备两个切换器的方案，两路16×2切换器的PGM信号分别送入键混卡，和台标和字幕的信号叠加，再送入2×1切换开关，经过倒换后的信号送入视分卡进行再分配，送出主备两路信号至编码器，如图1所示。

每个频道配置7路输入信号，视频服务器主备硬盘信号各1路；VIPS服务器垫片信号1路；高清总控矩阵输出信号4路，其中2路经过延时器和帧同步卡，用于外来高清信号延时直播使用；另外2路信号，只经过帧同步卡，用于外来高清信号不延时直播和延时前的监看使用。系统设有专用的技监切换器，用于各个关键节点的监看和监听。

播控系统采用Miranda切换器以及Miranda周边设备，切换器的输入信号标配为16路，用于连接视频服务器、垫片以及其他外来信号源，完成节目的切换。数字视分卡、帧同步、键混卡等各型板卡均使用Miranda的。机箱采用Miranda DENSITE3机箱，均为双电源冗余配置，并配有网管模块，可集中管控。

(5)非专职资料员使用的计算机，数据导出端口应全部封闭，只有专职资料员使用的计算机有数据导出功能，全网计算机数据由“一个口子”导出。

3 播控工作站控制方式

播控工作站采用主备工作站方式，在视频服务器和工作站之间增加一个422倒换器，通过GPI触发控制开关来自动倒换。主备工作站通过倒换器连接受控设备，在进行切换时，同时参考系统时间与同步脉冲，可以精确发送控制命令。如图2所示，正常播出时，422倒换器接通主控制通道，主播控工作站控制主备视频服务器，备播控工作站通过芯跳线检测主工作站是否正常运行。当发现主工作站出现异常时，马上会通过GPI命令触发422倒换器，将所有受控设备的链路切换到备播控工作站，无缝接管所有受控设备的主控制权，确保节目安全播出。这种主备方式在视频服务器和工作站之间建立了交叉控制机制，避免一台工作站出现故障而影响一台服务器的正常工作。若备播控工作站同时出现异常，则会自动切换到应急预案垫片。同时，为方便掌握系统状态，工作人员可以进行手动倒换，更直观地排除故障。

4 播出与全台互联设计

在计算机网络技术的支持下，播出系统不再是一个单一的节点。新建的高清播出系统，是全台网中最重要的末端环节，它可以通过全台主干平台与台内其他子业务系统互联，实现文件化、流程化的节目送播，提供相应的元数据信息和接口，能够在制作工作站获取现有主干平台总编模块的节目代码和提交节目关门时间，从而实现在制作工作站上一键式提交送播节目。该平台采用业内规范的ESB+EMB的双总线结构，即面向服务的体系结构进行互联架构。

图1 视音频简图

图2 工作站控制方式

播出系统与各个子系统通过主干互联的模式基本相同，下面以播出与制作系统互联为例进行介绍，如图3所示。

流程说明：①制作系统准备好一个备播节目后，会调用播出系统的“节目备播就绪通知”服务；②通过ESB将申请发给播出GMP服务器，告知播出系统一个节目已经备播就绪，GMP收到申请后，先在视频服务器、二级存储、媒资内对该素材进行查重，如果没有该素材，则答复制作系统可以上传该节目；③GMP通知EMB将素材迁移至播出二级存储体；④技审服务器对进入播出备播库的文件进行自动技审和人工复检；⑤技审和复检通过的素材将被播出同步服务器（Manager和Actor）按照频道属性，迁移至各自的主备视频服务器，至此完成整个备播流程。

对于迁移系统而言，不需要关注具体的时间及业务迁移策略，这些调度由GMP来实现，迁移Manager只需要接收迁移任务即可，它要关注的策略为任务分配策略，比如：当排队任务数量较多时，解决任务下发的负载均衡问题，还有所有节目如何排队，紧急节目的优先迁移问题等，从而确保多台迁移Actor可以在最合理的任务分配机制下完成数目众多的迁移任务。

5 质量保证体系

播出系统与全台通过主干平台互联，必须保证节目文件从制作完成到存储、传输，最后播出都要准确无误，质量保证体系在此发挥了重要的作用。它不是孤立工作的，在整个备播流程中，它与制作节目生产系统、媒资系统、播出备播系统、视频服务器等环节有着密切的联系，就保证在这几个环节传输处理中不会出现问题，如图4所示。

在业务上如果全部采用人工手段是不可行的，因此在每个环节都制定了自动的技术保证措施，保证每个环节的文件安全。

5.1 MD5校验

用来保证进入播出系统的节目文件与传输前原文件的一致性，外网通过主干平台传到播出备播接口缓存（一级备播）的素材，要经过MD5校验。在文件生成时就会同时产生一个存有MD5校验码的文件，接收到的文件后再做MD5运算，得到的计算结果与发送的校验码作对比，如果一致就认为文件没有出错，否则说明文件在传输过程有丢失或者是文件遭到破坏，告诉发起任务端，文件发送失败，同时告诉失败原因。校验通过，根据备播策略迁移至二级备缓存。

图3 制播互联流程

图4 质量保证体系

5.2 自动技审

播出系统配置了自动技审服务器，对通过互联系统提交的素材文件，完成自动审核任务。审核内容包括视频中的黑场、彩条、蓝底、绿底、静帧、台标、YUV 超标等项目和音频中关于静音、破音、VU、电平、不可听与相位等项目，以保证该素材文件的视音频技术质量。审核结束后会生产审核报告，为前台人工审核提供参考。这样既满足了系统的流程自动化要求，也可减少相关人员的工作量。

5.3 人工复检/人工审看

对于没有通过自动技审的素材文件，系统将生成人工审核任务，工作人员根据审核报告对故障点进行再次确认。如果素材确实存在问题，需要退回修改再重新传输或上载，如果确认无误，通过人工审核，可以进行播出。

5.4 头尾检测/播前审看

头尾检测的重点是检查播出视频服务器上待播节目文件的可用性，确保能够正常播出。

6 结语

华数求索高清频道播出系统从试运行开始至今两年多，播出质量稳定，系统安全可靠，给广大观众带来了美妙的视觉享受。系统的硬件设备和应用软件能满足系统每天24小时稳定运行，Omneon视频服务器性能稳定、扩展模块众多，使播出系统的建设变得简单。数据传输方式的多样性也给未来系统扩容提供了更多选择，与全台网的互联互通更加方便，也能实现与全台媒资系统、主干交换平台及其他业务板块无缝连接。通过此频道的搭建和运维，也为今后其他高清甚至4K频道播出系统的设计、使用提供了宝贵的经验。

方芳（1982-），男，汉族，浙江永嘉人，本科，研究方向：安播系统的整体架构和工作原理。