网络存储技术在网络化电视播出系统中的应用研究

摘  要：近些年来，网络电视已经融入我们的生活中，其播出的电视节目画质更为清晰，色彩更为丰富，给人们带来了良好的生活体验。虽然电视节目的画质变得更加清晰，但是其占用了服务器、存储器等设备更多的空间，而且现在许多频道开设了高清模式，电视剧、电影等素材都会占用大量的空间，这就给网络电视平台和系统带来巨大的压力。如何优化网络电视的存储空间，减少资源占用率成为了媒体以及网络电视播放平台迫切需要解决的问题。

关键词：网络存储技术;网络化;电视播出系统;应用研究                   中图分类号：TN948                文献标识码：A

导语

我们以前所使用的播放技术主要是以光纤交换机为主体，并由多个服务器、存储器等设备组成网络电视播出系统，这种结构的播出系统在运行过程中容易出现一些问题，例如系统兼容性较差、数据交换传输速率较慢、无法与外部平台实现资源共享等，这都会影响网络化电视的播放效果，给用户带来不好的体验。因此，如何消除这些因素给网络电视带来的影响，实现网络存储技术在网络化电视播出系统中的最优控制与应用。

1.网络存储技术和电视播出系统理论概述

1.1网络存储技术的定义

首先，网络存储技术主要由RAID、网络附加存储（NAS）以及存储区域网络（SAN）组成。其中，RAID指的是独立冗余磁盘阵列，将多块独立的物理硬盘通过多种组合形式排列组合构成一个逻辑硬盘，这种方式可以提高硬盘的存储性能;NAS是一种直接与网络借助相连的设备，进而实现数据存储的操作，其多用于长距离传输的环境，网络电视平台可以利用NAS主机、客户机以及相关的设备安装并接入企业的网络系统中;SAN是通过FC交换机并连接存储阵列和服务器的主机所组建的区域网络，其具有较强的拓展性，可以在SAN系统中增加几台服务器，以拓展存储空间，与此同时，利用SAN接口的磁带机也可以实现数据的集中备份。目前，评判网络存储性能的指标主要是对吞吐量、带宽和每秒的输入输出量（IOPS）进行对比，将网络存储技术应用到网络化电视播出系统中则需要相关的部门不断优化系统和设备的结构层次，提高工作效率。[1]

1.2电视播出系统的定义

当前，各种电视节目、广告等信息资源都要依靠电视台才能在电视上进行播放，电视台是整个地区范围内的信号中枢系统，负责信号的输入和输出以及信号形式的转换等，并控制音频、图像等信号的接收与发送以及现场实况转播等，最终电视台借助电视播出系统将这些信号传播到电视网络以及信号发射塔，而且电视播出系统可以控制节目的播放进度，如果出现紧急情况可以人工切换播放素材，通过采用播放应急资源的形式确保人们能够稳定地观看电视节目。[2]目前，电视播出系统多属于计算机自动控制，从电视电台发展至今，其度过了三个阶段。最初电视台采用的系统以单片机为主体，由于当时技术水平有限，用单片机控制的播放系统是对摄像机和播放设备的控制，如果中间出现一些问题，那么则需要人工修复，这就会出现播放中断的现象。随后，电视播出系统实现了网络化自动播放，现代的网络化电视播出系统则是以此为基础而建立的，该系统需要依靠服务器、存储器等硬件设施，并以硬盘传输播放为主，如果硬盘等硬件设施出现问题，那么系统可以自动选择摄像机直播的形式播放节目录。第三个阶段则是利用存储技术控制的播放系统，这种模式实现了对控制系统的专一化，明确了每一个服务器所控制的内容，并利用互联网实现数据的传输。[3]

2.网络存储技术在网络化电视播出系统中的需求

2.1网络存储技术在网络化电视播出系统中发挥的作用

在信息现代化的背景下，互联网给人们带来了便利，使人们的生活方式变得丰富多彩，基于网络化的电视播出系统对存储技术有更高的要求，因为在网络普及度较高的条件下，一些节目资源在不同的频道、平台播放，当节目同时播放时会占有大量的存储空间，这也是资源浪费出现的原因。如果对素材进行操作，也会占用服务器大量的运行资源，有可能出现一些问题，这也使得设备后期的维修维护费用提高。由此可见，若想实现对资源的有效管理，优化服务器和存储设备的占用率，进而实现工作效率的提升，给人们观看电视节目带来更好的体验。随着网络存储技术的应用，服务器的存储容量得到了提升，运行压力也有所下降，而且随着互联网在日常生活的普及，大多数家庭会利用网络观看电视，在这个背景条件下，网络化电视播出系统的优化迫在眉睫。因为网络存储技术具有多元化、拓展性等特征，符合电视台的工作需求。目前，多数媒体机构将网络存储技术作为二级储存设备和系统的理论依据，这种技术可以减少后期的维护和维修工作，具有便于控制、管理等优势，可以帮助媒体完成数据迁移、资源共享等工作。[4]

2.2网络存储技术在网络化电视播出系统中的应用目的

网络存储技术作为应用在二级存储系统中的重要一环，因为网络具有较多的优势，其符合人们在互联网环境下对存储设备的需求，凭借其良好的拓展性、兼容性以及传输性，可以解决传统电视播出系统中容易出现的各种问题，媒体及电视台都可以将网络存储技术应用于各种平台建设的方案中，以减少后期的工作量。其中，网络存储技术主要有以下几个优势：一是可以长时间保存大量的高清节目素材。目前，各種综艺、电视剧、电影等文化产品层出不穷，电视经常播放各种内容，有些素材在今后的生活中也有可能会重复播放，这就需要相关企业和部门做好资源的保存工作。而基于网络存储技术构建的二级存储系统可以实现对资源的集中控制和管理，避免传统存储模式下资源分散保存，导致出现丢失或者文件损坏的情况。[5]二是实现了资源共享，手机APP、网页直播、电视直播、电脑视频软件等都应用到了电视播出系统，如果同一个企业想要在多种平台同时播放某一个资源，那么该企业可以利用网络存储技术的二级存储系统，将同一个节目信息数据与其他平台实现信息交换和资源共享，只需要应用到服务器和存储器中较少的资源，减少了服务器的运行压力。三是可以用于信息数据的转移，因为媒体企业不能每天反复播放同一个节目，且视频播放的服务器只能存储较少的节目，所以，相关的企业和机构要定期更新节目素材，这些节目资源则又保存在二级存储系统中，借助网络存储技术实现资源的分配与调控，将存储系统和视频服务器构建联系，实现信息数据的转移，保障节目素材可以实时更新。

3.网络存储技术应用在网络化电视播出系统中的设计方案

3.1网络化电视播出系统的设计

目前，我们所使用的网络大多数以千兆的以太网为主，利用光纤传输的形式实现信息的交换，与媒体相关的企业和部门，其在构建电视播出系统时则用双链路连接的交换机为主，并借助与互联网连接的服务器、存储器等硬件设备，构建成星型网状结构，这种设计形式符合企业的应用需求，不仅能够保障网络传输的稳定和安全，还能够减少资源占用率，拓宽了带宽，为电视节目的高清播放提供保障。应用在媒体中的交换机设备时双层的，这种结构的交换机更容易实现拓展，因为大多数两层交换机都是模块化的设计方案，在拓展带宽的同时可以避免网络波动给系统设备带来的影响。[6]因为电视播出时要传输大量的数据，为了保障数据平稳、快速地传输运行，可以用两路2GB的光纤线接口将交换机进行连接，与此同时，要对核心交换机进行设置设计，选择多个不同的网络频段，这样节目在播出时信号才能够更稳定，避免因为同时段、同网络频段大量传输信息导致网络系统不稳定。

3.2二级存储系统的设计

二级存储系统的设计要从多方面进行考虑，首先需要对系统的总体性能以及系统架构进行规划。高清电视节目是现代媒体的发展方向，都是以千兆的以太网络为基础构建的，并利用分层、多存储器的方式保留或者交换大量的节目素材，而且在播放电视节目时采用无带化的方式，因此，想要实现高效的数据传输则需要二级存储系统有足够的磁盘空间，并增加网络的带宽。

其次是从硬件设备结构考虑。传统的存储方式是利用分散布置的各种服务器，这种存储方式的数据传输效率和利用率都相对较低，所以，目前采用的是柜式的磁盤存储设备，每个柜都配置有控制器，保障存储设备的稳定运行，而且磁盘用光纤磁盘替代了SCSI磁盘。在此基础上再利用文件服务器将每一个存储设备连接到一起实现对文件的控制，将文件服务器和互联网连接到一起，构成播放网络，再用该网络与视频播放服务器和媒体资源系统实现数据的输入和输出。目前，我们可以利用存储控制器和大传输速率的光纤连接，构建成新型的存储网络，点对点的连接也可以形成数据传输专用信道，减少了时间的延迟和外界因素的干扰。[7]

我们还要考虑系统的传输方式和效率，电视台及其他媒体机构在内部会在局域网内构建完善的数据库，数据库用于保存节目素材、传输资源信息等，将数据库与多个设备系统以网络的方式进行连接，实现对播出系统的控制。所以，我们采用FTP的传输协议，因为其具有安全性高、传输速率快、稳定性好，还可以实现信息数据的自检等优势，更符合网络存储技术对二级存储系统的需求。

3.3信息资源的管理与传输

信息资源的管理与传输需要应用到五个服务器（迁移服务器、迁移策略服务器、单接口服务器等）、三个工作站（播出控制工作站、编单工作站）以及信息数据库。这些服务器、工作站都要借助以太网和交换机实现信息的输入和输出。迁移系统是由四个服务器（迁移服务器、迁移策略服务器等）组成，它们的作用是控制电视节目信息数据的迁移，并在迁移过程中对其进行减缓;编单工作站这时负责电视节目单的制作与修改，网站服务器（WEB）则是将编单工作站输出的节目单转换成指定的格式上传到播出控制软件系统以及数据库中;数据库是保存大量信息数据的中枢系统，主要用来存放电视节目素材、网络用户的数据信息以及服务器的工作日志等内容。

迁移服务器和迁移策略服务器，其中，后者是前者的重要模块，其负责了大量的工作内容：生成节目信息，将资源上传到迁移服务器的工作列表当中;对节目的数据信息进行检验，即当前时段播放的节目信息和播放完成并删除的节目信息;接受二级存储系统发出的指令，并配合该系统实现对节目信息的调整与迁移。[8]

编单工作站要利用编单软件组成的编单系统对未播放的节目内容进行梳理并通过单边口服务器实现对节目单的转变，经过编辑上传到数据可和播出系统，再由电视播出系统分析，最终上传到互联网让用户观看。

4.网络存储技术在网络化电视播出系统中的具体应用

4.1在数据库中的应用

目前，拍摄、传送高清节目的系统由八台服务器构成，即迁移控制故武器、WEB服务器、CLT服务器以及监控和网管服务器，因为数据库需要传输大量的数据，如果播放系统要从数据库当中提取部分信息，那么就需要有临时的存储器，网络存储技术也可以应用到临时存储器当中，作为一个中转站实现数据的传输与转换，而且各个服务器在运行过程当中会产生大量的临时文件以及工作日志等，虽然服务器会对其进行分类，但是需要存储空间来存放这些内容。[9]如果服务器出现故障，那么相关的负责人要及时将工作站进行重启，当系统稳定时则要实现应急恢复操作，进而再分析数据库和服务器的工作日志，结合实际情况分析是系统出现的问题还是存储技术存在缺陷等。

4.2在二级存储系统的应用

当前，网络化的高清频道需要占用大量的数据资源，这对传输设备的功率有较高的要求，可以采用4GB的光纤数据传输通道，而且光纤网络也已经应用到日常生活中。经过实践证明，我们不难发现，光纤具有数据传输速率快、信号稳定等优势，用高效率的光纤传输通道可以保证数据传输的安全。如果存储设备出现问题，因为磁盘的接口是I/O接口，可以利用系统实现对接口的控制，当其中一个服务器或者存储器发生故障时，网络系统可以自动切换存储器或服务器的工作模式，由另一个设备对该故障设备所控制的数据信息进行管控。带内虚化的网络存储技术也有利于数据信息的管理和保存，在传输控制的过程中在专门的数据通道完成，优化了网络化电视播出系统的结构。[10]

4.3网络接入的要求

网络化的电视播出系统给电视台等媒体企业及机构带来了更大的挑战，因为互联网具有广泛性，虽然信息传递较快，用户可以从互联网搜集自己想了解的信息，但是仍有一些不法分子利用互联网的漏洞恶意攻击企业的服务器和数据库，媒体机构因为要保障新闻的时效性、电视节目的稳定传输，则需要建立完善的安全保障机制，防火墙是基础的保障机制，这就需要相关人员定时清理网络服务器中动态路由的进程，避免大量数据的交流对播出系统产生影响。其次，要明确服务器、数据库和存储设备的接入准则，工作站在安装或更新播放系统、操作系统时要由指定的部门人员陪同、指导和监管;企业要安装制定的杀毒软件和反病毒软件，在电视台休息的时段检查整个系统，保障系统的安全稳定运行。

结语

综上所述，在互联网普及的时代背景下，播放高清节目成为人们对电视台及媒体机构提出的新的要求，作为媒体企业，由于网络化的高清频道需要占用电视播出系统的大量资源，在规划设计网络节点时需要划分多个VLAN的节点，将不同设备分别接入到不同的节点中，与此同时，利用网络存储技术实现数据的传输和交互也可以减少磁盘等硬件设备的工作压力。这就需要专门的人员结合用户的实际需要以及科学技术的发展现状不断优化存储技术，保障网络化电视播出系统的稳定运行，为人们的生活提供必要的服务保障。

[1]王运超.数字电视中心播出系统的关键技术研究[J].科技视界，2017（36）：109-110.

[2]邓云桂，贺菊香.数字电视播出系统方案设计[J].西部广播电视，2018（3）：170-171.

[3]孟庆梅.计算机网络技术在广播电视播出系统中的应用探讨[J].传播力研究，2018（26）：244.

[4]汤勇.四川广播电视台电视播控系统设计与实现[D].成都：电子科技大学，2016.

[5]黄志刚.数字播出系统优化方案与实现[D].广州：华南理工大学，2018.

[6]陈海霞.浅析存储系统在电视播出系统中的应用[J].中国设备工程，2019（13）：128-130.

[7]周小龙.广播电视自动播出系统存储技术和维护管理策略分析[J].卫星电视与宽带多媒体，2019（7）：13-14.

[8]汪小欢.电视硬盘自动播出系统的应用与维护[J].卫星电视与宽带多媒体，2019（7）：41-42.

[9]康淑梅.浅析广播电视播出系统的应用与维护[J].电子制作，2015（24）：20.

[10]廖敏辉，张勇.电视台电视播出系统的改造[J].西部广播电视，2017（7）：207，215.

作者简介：刘兴刚（1975-），男，江苏建湖，本科，工程师，从事设备维护、引进，流程优化的工作，研究方向：播出技术系统和设备的研究以及与其关联的软科学研究等技术工作。