闰年日期GPS校时错误对数字硬盘播出系统产生影响的分析

□雷祖栋

闰年日期GPS校时错误对数字硬盘播出系统产生影响的分析

□雷祖栋

本文通过2012年南宁电视台播出部卫星钟因校时不准而影响播出的具体事件，结合闰年、卫星校时、硬盘播控系统等各知识点对事件进行剖析，还原出日期因素影响播出的过程，并总结出相应的应急预案。

闰年；GPS卫星校时；硬盘播控系统；应急预案

精准稳定的标准时间一直是广播电视安全播出一项重要的基础保证。特别是广电行业随着数字化技术应用的扩展与深化，硬盘自动播出系统应用的普及，电视新闻类直播节目增加等都愈发突显安全守时的重要性。如今，地方广播电视台普遍采用GPS卫星校时系统来获取稳定的基准时间，所以南宁电视台自动播出系统也是通过接收GPS时钟信号获取基准时间。

2012年2月28日夜班时间段，值班员发现正常播出的节目图像出现跳变现象，采取应急措施后仍未解决问题。待播出画面定帧后，值班员重新调入当天播出单，进行手动切换播出。节目刚播后马上又出现画面跳变，故障依然如旧。经排查，技术员发现播控电脑日期显示为2月29日，而GPS接收时钟显示日期时间为3月1日。正是两者之间的误差，导致播出出现异常状况，而当天的日期是2012年2月29日，即闰月最后一天。GPS时钟日期如何引发播出异常？我们试通过以下知识点（闰年概念，GPS校时流程，硬盘播出系统主要组成与功能，播出工作流程）来解析时钟日期异常对播出过程的影响。

一、闰年的概念

闰年是为了弥补人为历法规定造成的年度天数与地球实际公转的时间差而设立的，补上时间差的年份为闰年。凡是二月有二十九日的年份为闰年，包括在公历或夏历中有闰日或闰月的年份。一般有四年一闰，百年不闰，四百年再闰的说法。例如，2000年是闰年，2100年则是平年。而2012年则为闰年，当年的2月有29天。

二、GPS授时简介及播出系统校时工作流程

GPS（Global positioning System）是全球卫星定位系统的简称。20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，共由三部分组成：1.进行广播导航的卫星组成空间部分；2.对整个系统运行进行控制的地面控制部分；3.GPS接收机组成的地面用户部分。授时功能由前两部分构成。GPS接收机分天线单元与接收单位两部分，GPS接收机经天线接收来自卫星的信号，并能自动补偿信号在卫星与接收机之间传输延时，输出与国际标准时间UTC保持高度同步秒脉冲选通信号，经RS－232、RS422输送到数据库服务器进行校时。

校时工作流程：主、备数据库服务器上运行的time serv程序，是GPS时钟信号接收及网络同时校时的程序。它的作用是把GPS时钟发送来的信号转换成标准的时间信号，通过私用协议将时钟信号经以太网发送到网络中的各个工作站，即工作站的播出程序会监听网络上的时钟信号，发现为播出系统合法的校时数据时，即校正播出程序的时钟，达到和服务器及GPS时间同步的目的。在播出中，主、备播出工作站会根据主、备服务器提供的时钟来同步自己的播出时钟信号。

三、硬盘自动播出系统的组成及工作流程

硬盘自动播出系统主要由视频服务器、数据库服务器、编单／审片工作站、上载工作站、播出工作站、二级存储硬盘阵列、网络交换机及切换矩阵及周边设备构成。

各个工作站的作用：1.编单工作站。该工作站的作用主要是根据播出的安排，按照播出要求编制出相应频道、相应日期的播出串联单。上载工作站和播出工作站根据播出串联单进行节目上载和播出安排。2.上载工作站。该工作站的作用是根据播出串联单的安排，把磁盘或蓝光盘节目及非编网络素材节目等内容上载至视频服务器或近线存储磁盘阵列，并完成节目内容审核。3.播出工作站。该工作站包括播出管理与播出控制两部分。播出管理工作站负责接收总编室传来的串联单文档，将该文档直接转换为节目播出单和节目上载单，然后分别传送到播出控制工作站和文件服务器；另外它还负责完成服务器素材的删除、查询等管理工作以保证服务器的正常工作。播出控制工作站的作用是对当天所有节目进行验证和锁定，依据节目播出单，控制视频服务器、应急录像机等进行播出。它可以实时监看服务器的播出状态、播出进程，提供实时控制。4.网络交换机。网络交换机的作用是把播出系统内的各种设备进行连接运行，互相联系，交换信息。素材数据的传输，各个工作站、服务器之间的通讯，网络校时，播出控制都通过交换机进行的。

系统软件工作流程主要为：总编室按照播出安排，编单工作站完成播出串联单的制作。通过网络传送至播出部的播出管理工作站，播出管理工作站接收到串联单供上载与播出使用。上载工作站根据播出串联单将需要播出的节目采集上传到视频服务器或二级存储阵列；播出工作站根据节目播出单，对当日所需播出节目进行验证和锁定，其中近线存储中把当天要播出节目由迁移工作站迁移到视频服务器，并控制视频服务器及切换矩阵进行节目的硬盘播出。

当年我台的GPS时钟校时系统由GPS卫星天线、卫星校时钟、时码分配器组成。时间信号由GPS卫星天线接收下来后通过卫星校时钟获得GPS模块标准时间，经时码分配器到主备数据库服务器，主备数据库运行的time serv程序通过以太网将时钟信号传送至各个工作站。如图1。

图1

因此，当闰年这一特殊的时间段来到时，卫星校时钟由于自身原因导致日期发生错误，主备数据库接收到错误的日期，并与播控电脑日期相冲突，引发播出服务器对正播节目单日期的误判，导致正播节目被跳切至结尾，定帧于正播节目单最后一幅画面。此次卫星时钟日期错误对播出产生的影响有：1.由于卫星钟校时的错误使播出服务器对正播节目单产生误判，导致当天节目播出单不能按正常播出，需把日期校正后播出才恢复正常。2.播出工作常规应急不起作用。（播出画面跳变，手动切换应急垫片又被切走）。3.影响播出质量。

硬盘播出系统在闰年这特别年份中暴露出一些安全隐患，表现为如下几方面：1.卫星校时钟设备在闰年中日期不正确引发播出软件的误操作；2.以GPS信号作为单一校时源存在不安全性；3.缺乏预防此类播出设备关键点失效后的应急预案。

对于该型号卫星校时钟设备在闰年中出现的问题，笔者曾咨询过生产卫星校时钟相关单位的工程师，他们也确认该型号卫星钟的确存在此类问题，即在闰年里卫星时钟的日期会发生错误，解决方案有两种：1.通过系统升级来解决卫星校时钟的缺陷。2.时间关键点前断开GPS校时的物理接口，各个工作站点按自带时间工作，时间点过后，重新复核卫星钟时间后再接回接口，重新恢复GPS校时功能。我台采取的是方法二。

从事例上分析，单一的校时源对安全播出的确存在一定的隐患，校时源也应遵循一主一备原则，“单点校时方式”显然已不符合现在安全播出的要求，况且GPS的核心技术受制于美国，难免会存在一些隐患，对安全授时造成影响。而现如今我们已有自主研发的北斗卫星系统，其中包括单向和双向的精密授时功能，可以与原来的GPS授时系统构成主备双链路互备授时，来增加校时源的多样性，避免单点带来的故障隐患，从而增强了授时系统的稳定性，保证系统授时安全。

图2

本次故障中，从当时播控简易流程图（如图2）中试分析一下传统的应急预案为何失效。播出服务器主备两路信号分别进入主、备分控矩阵，经同步键混后到3X1倒换器，3X1倒换器其中一路为应急垫片输入。3X1倒换器出来后经编码复用最后输入网络。事故发生时，卫星钟因闰年时间缘故无法校正2月29日的正确日期，导致数据库和播出服务器日期错误，现象为主备信号源均出现画面跳变的异常状况。应急预案之一是分控矩阵中手动切出垫播片，因分控矩阵信号源来自播出服务器，处于信号跳变过程中手动切垫播片是没效果的，而3X1倒换器中接入的应急垫片，只有通道无信号时才会自动切入。此类事件给我们安全播出工作安全提出问题：数据库或播出服务万一失效了应该采取怎样的应急措施？现在播控系统流程设计大多为一主一备两路，虽然数据库或服务器出现问题的概率极低，但我们也不能因此而缺乏应对举措。参考其他省台的设计，采用第三备份机制，独立服务器控制独立的一台视频服务器作为第三信号输出源，是预防此类事例发生的根本。第三备份信号源应与主、备信号源并连接到输出末级2选1倒换器上，可进行手动切换信号源。即使主、备信号不受控时，我们可以通过2选1手动倒换，改由第三备份信号输出，从而为播出安全与播出质量提供充分的保障，提高播出系统整体的安全性。

四、结语

此次播出故障发生的特殊性，也给了我们极大的启示。整个播出系统由计算机网络、数据库、服务器等各种软硬件构建而成，其安全保障措施也十分齐全：整个设备冗余，硬件的备份，包含各类应急预案。但由于闰年日期的变更错误，整个播出进程需重新调整，这并不是通过常规应急措施能解决的。随着科学技术的发展，数字与网络技术的不断进步，各行各业对计算机网络及控制系统的依赖程度的提高，新科技给我们的工作、生活带来高效、便捷的同时，也对其自身的安全性提出了更高的挑战。因此，对于我们广播电视安全播出工作来说，只有充分认识到播控系统各个环节的复杂性，并制定出与之相应的、周密详细的措施，严格规范安全播出技术准则与维护要求，才能保障我们的播出安全，提高防范风险能力。闰年四年一次，校时出错此类故障对于播出值班员来说是较少有机会碰上。只有对整个播出系统体系有充分的了解，熟悉理解和掌握卫星校时的原理，我们才能从容应对此类故障而做到不忙乱。为了预防此类故障，播控部门也应加强对值班人员的培训，设立与之相应的应急预案，从而减轻故障对播出造成的影响，提高安全播出保障能力。

1.夏进.电视台硬盘播出系统关键技术的研究[D].上海交通大学硕士论文,2006.

2.徐文楷.浅谈吉林电视台硬盘播出系统应用体系[J].现代电视技术,2011（01）.

3.毛桂梅.GPS授时系统在广播播出系统中的应用[J].西部广播电视,2013（06）.

南宁广播电视技术中心）