淺析青島電視臺網(wǎng)絡(luò )化播控系統

播出是電視臺內部工作流程的最后環(huán)節，如何搭建一個(gè)既安全又高效的自動(dòng)播出控制系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)播控系統），從而保障電視播出的順利進(jìn)行，是每一位從事播出工作的工程技術(shù)人員都需要面對的重大課題。特別是伴隨著(zhù)信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展，在設計新一代電視播控系統時(shí)更需要對新技術(shù)、新產(chǎn)品進(jìn)行合理地開(kāi)發(fā)和應用。

青島電視臺的播控系統是建立在網(wǎng)絡(luò )結構基礎上，集播出、上載、控制、存儲等功能于一體的網(wǎng)絡(luò )化系統，具有安全性高、功能強、擴展靈活的特點(diǎn)。

一 系統構成及技術(shù)分析

青島電視臺的播控系統主要由視音頻編解碼、存儲、控制和網(wǎng)絡(luò )等子系統構成。

1. 視音頻編解碼系統

視音頻編解碼系統承擔的主要任務(wù)是完成節目源的編碼采集和解碼播出，主要包括視頻服務(wù)器以及相關(guān)的視音頻傳輸分配設備和線(xiàn)路。

其中視頻服務(wù)器是采用LEITCH NX4000 TXS標清服務(wù)器，支持青島電視臺八個(gè)頻道的播出（其中兩個(gè)為備份頻道）和十六個(gè)通道的編碼采集。該服務(wù)器支持MPEG2（4:2:2或4:2:0）、DVCPRO、DVCAM、IMX等多種壓縮技術(shù)，提供從5M~50M的碼流范圍。支持數字SDI、模擬視頻、嵌入音頻、數字音頻等多種格式的視音頻輸入輸出。

2. 存儲體系

近年來(lái)青島電視臺播出頻道不斷增加，節目播出內容不斷擴大，這就意味著(zhù)我們通過(guò)視音頻編解碼系統得到的節目素材文件越來(lái)越多。為了安全地存儲這些節目素材，并在最大程度上提高存儲體的利用率和保證素材的正常播出，我們規劃建立了大容量的分級存儲體系以及合理有效的存儲遷移管理策略。其主要內容如下：

（1）雙SAN（Storage Area Network）結構在線(xiàn)存儲

選用與LEITCH NX4000服務(wù)器配套的NXS 3000硬盤(pán)陣列，該硬盤(pán)陣列采用RAID3冗余技術(shù)，其有效存儲容量為300GB×14＝4.2TB。通過(guò)其內置的光纖接口，最多可以與16臺視頻服務(wù)器連接，組成SAN結構的存儲體系。通過(guò)使用SAN結構存儲體，大容量、集中存儲的磁盤(pán)陣列可以被多個(gè)視頻服務(wù)器共享。這樣極大地提高了存儲資源的利用率，并保證了存儲系統的可擴充性。同時(shí)為了保障播出安全，我們還設計建設了備份SAN，鏡像備份所有在線(xiàn)播出的節目素材。

（2）大容量的近線(xiàn)（二級）存儲

建立近線(xiàn)存儲的必要性。為了滿(mǎn)足播出的需要，通過(guò)視音頻編解碼系統上載的節目素材文件會(huì )不斷增加，對于在線(xiàn)存儲的負擔也會(huì )不斷增加。如果不刪除已經(jīng)過(guò)期不用的閑置素材文件，再大的在線(xiàn)存儲體也會(huì )有用盡的時(shí)候。但如果不加選擇地將閑置素材文件刪除，那么一旦這些節目要重新播出，則需二次甚至多次上載。這樣重復上載，不但浪費了大量的人力和時(shí)間，而且增加了設備的負擔?；谝陨峡紤]，青島電視臺規劃建設了承擔閑置素材文件存儲任務(wù)的大容量二級存儲體，主要組成包括：二級存儲主存儲體－EDI4200 2Gb FC磁盤(pán)陣列、DELL 2850素材遷移管理服務(wù)器、FC-IP存儲路由器以及相關(guān)素材管理軟件。其主要功能和技術(shù)特點(diǎn)是：

* 大容量高性能。主存儲體配備48塊500Gb SATA硬盤(pán)，全系統實(shí)際有效存儲容量為21TB。采用2GB標準的FC磁盤(pán)陣列和光纖交換機，可以直接實(shí)現和視頻服務(wù)器的多通道快速數據遷移，數據遷移流程快速靈活。
* 安全穩定。磁盤(pán)陣列采用RAID5冗余技術(shù)，保障數據安全。關(guān)鍵的遷移和數據服務(wù)器采用雙備份，從而保障系統運行安全和高可維護性。
* 靈活可擴展。主要表現為：在支持FC磁盤(pán)的主存儲機箱內配備SATA磁盤(pán)，既降低了成本又為以后擴展FC磁盤(pán)保留了可能；主存儲體通過(guò)光纖互聯(lián)擴展，系統總容量可擴充至60TB。

（3）高效的存儲遷移策略

本系統的存儲策略是將使用頻繁，占有磁盤(pán)空間較少的素材文件選擇在線(xiàn)存儲保存；將使用頻率低，占用磁盤(pán)空間較多的素材文件選擇在近線(xiàn)（二級）存儲保存。遷移策略是以播出時(shí)間為標準，為每一個(gè)遷移任務(wù)設置優(yōu)先級，保障所有被用于直接播出的素材文件能夠及時(shí)無(wú)誤地遷移到在線(xiàn)存儲，并把近期內不播出的素材文件遷移回二級存儲保存。

（4）近線(xiàn)存儲的擴展

二級存儲體僅僅是近線(xiàn)存儲體的一個(gè)，近線(xiàn)存儲的擴展既可以是二級存儲本身容量的擴展，更可以通過(guò)建立新的存儲體來(lái)實(shí)現，也就是建立三級、四級等多級存儲體。

具體的網(wǎng)絡(luò )存儲結構圖如圖1所示。



圖1 視音頻編解碼系統網(wǎng)絡(luò )存儲結構圖
3. 控制系統

（1）分布式控制

突破既往以單一PC作為自動(dòng)播出核心的模式，將節目播出、素材上載、設備管理、數據庫管理等功能模塊分布到多臺不同的工作站實(shí)現，極大地提高了控制系統的工作效率。

（2）安全性

主要設備采用雙機備份的工作方式，包括重點(diǎn)頻道的播出機、數據庫、設備管理器和消息服務(wù)器。同時(shí)提供對關(guān)鍵受控設備的實(shí)時(shí)狀態(tài)報警，便于及時(shí)發(fā)現問(wèn)題、處理故障。

（3）控制方式多樣

對于實(shí)時(shí)性要求不高的數據、消息等信號，通過(guò)局域網(wǎng)通訊進(jìn)行控制；對于實(shí)時(shí)性要求嚴格的關(guān)鍵播出設備，采用RS422控制方式，確保設備工作穩定無(wú)誤，避免由于網(wǎng)絡(luò )故障導致設備工作失常。

（4）擴大控制設備范圍

除保留對錄像機、切換臺的控制外，還將控制的范圍擴展到字幕角標的播出、上游矩陣以及音頻調節等設備，極大地豐富了播出手段。

控制子系統的結構圖如圖2 所示。



圖2 控制系統結構圖