淺析青島電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化播控系統(tǒng)

播出是電視臺(tái)內(nèi)部工作流程的最后環(huán)節(jié)，如何搭建一個(gè)既安全又高效的自動(dòng)播出控制系統(tǒng)（以下簡稱播控系統(tǒng)），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。特別是伴隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，在設(shè)計(jì)新一代電視播控系統(tǒng)時(shí)更需要對新技術(shù)、新產(chǎn)品進(jìn)行合理地開發(fā)和應(yīng)用。

青島電視臺(tái)的播控系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，集播出、上載、控制、存儲(chǔ)等功能于一體的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，具有安全性高、功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活的特點(diǎn)。

一 系統(tǒng)構(gòu)成及技術(shù)分析

青島電視臺(tái)的播控系統(tǒng)主要由視音頻編解碼、存儲(chǔ)、控制和網(wǎng)絡(luò)等子系統(tǒng)構(gòu)成。

1. 視音頻編解碼系統(tǒng)

視音頻編解碼系統(tǒng)承擔(dān)的主要任務(wù)是完成節(jié)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(shè)備和線路。

其中視頻服務(wù)器是采用LEITCH NX4000 TXS標(biāo)清服務(wù)器，支持青島電視臺(tái)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?jǐn)?shù)字SDI、模擬視頻、嵌入音頻、數(shù)字音頻等多種格式的視音頻輸入輸出。

2. 存儲(chǔ)體系

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

（1）雙SAN（Storage Area Network）結(jié)構(gòu)在線存儲(chǔ)

選用與LEITCH NX4000服務(wù)器配套的NXS 3000硬盤陣列，該硬盤陣列采用RAID3冗余技術(shù)，其有效存儲(chǔ)容量為300GB×14＝4.2TB。通過其內(nèi)置的光纖接口，最多可以與16臺(tái)視頻服務(wù)器連接，組成SAN結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)體系。通過使用SAN結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)體，大容量、集中存儲(chǔ)的磁盤陣列可以被多個(gè)視頻服務(wù)器共享。這樣極大地提高了存儲(chǔ)資源的利用率，并保證了存儲(chǔ)系統(tǒng)的可擴(kuò)充性。同時(shí)為了保障播出安全，我們還設(shè)計(jì)建設(shè)了備份SAN，鏡像備份所有在線播出的節(jié)目素材。

（2）大容量的近線（二級）存儲(chǔ)

建立近線存儲(chǔ)的必要性。為了滿足播出的需要，通過視音頻編解碼系統(tǒng)上載的節(jié)目素材文件會(huì)不斷增加，對于在線存儲(chǔ)的負(fù)擔(dān)也會(huì)不斷增加。如果不刪除已經(jīng)過期不用的閑置素材文件，再大的在線存儲(chǔ)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(jié)目要重新播出，則需二次甚至多次上載。這樣重復(fù)上載，不但浪費(fèi)了大量的人力和時(shí)間，而且增加了設(shè)備的負(fù)擔(dān)。基于以上考慮，青島電視臺(tái)規(guī)劃建設(shè)了承擔(dān)閑置素材文件存儲(chǔ)任務(wù)的大容量二級存儲(chǔ)體，主要組成包括：二級存儲(chǔ)主存儲(chǔ)體－EDI4200 2Gb FC磁盤陣列、DELL 2850素材遷移管理服務(wù)器、FC-IP存儲(chǔ)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(chǔ)體配備48塊500Gb SATA硬盤，全系統(tǒng)實(shí)際有效存儲(chǔ)容量為21TB。采用2GB標(biāo)準(zhǔn)的FC磁盤陣列和光纖交換機(jī)，可以直接實(shí)現(xiàn)和視頻服務(wù)器的多通道快速數(shù)據(jù)遷移，數(shù)據(jù)遷移流程快速靈活。
* 安全穩(wěn)定。磁盤陣列采用RAID5冗余技術(shù)，保障數(shù)據(jù)安全。關(guān)鍵的遷移和數(shù)據(jù)服務(wù)器采用雙備份，從而保障系統(tǒng)運(yùn)行安全和高可維護(hù)性。
* 靈活可擴(kuò)展。主要表現(xiàn)為：在支持FC磁盤的主存儲(chǔ)機(jī)箱內(nèi)配備SATA磁盤，既降低了成本又為以后擴(kuò)展FC磁盤保留了可能；主存儲(chǔ)體通過光纖互聯(lián)擴(kuò)展，系統(tǒng)總?cè)萘靠蓴U(kuò)充至60TB。

（3）高效的存儲(chǔ)遷移策略

本系統(tǒng)的存儲(chǔ)策略是將使用頻繁，占有磁盤空間較少的素材文件選擇在線存儲(chǔ)保存；將使用頻率低，占用磁盤空間較多的素材文件選擇在近線（二級）存儲(chǔ)保存。遷移策略是以播出時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，為每一個(gè)遷移任務(wù)設(shè)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)無誤地遷移到在線存儲(chǔ)，并把近期內(nèi)不播出的素材文件遷移回二級存儲(chǔ)保存。

（4）近線存儲(chǔ)的擴(kuò)展

二級存儲(chǔ)體僅僅是近線存儲(chǔ)體的一個(gè)，近線存儲(chǔ)的擴(kuò)展既可以是二級存儲(chǔ)本身容量的擴(kuò)展，更可以通過建立新的存儲(chǔ)體來實(shí)現(xiàn)，也就是建立三級、四級等多級存儲(chǔ)體。

具體的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。



圖1 視音頻編解碼系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖
3. 控制系統(tǒng)

（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(jié)目播出、素材上載、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)庫管理等功能模塊分布到多臺(tái)不同的工作站實(shí)現(xiàn)，極大地提高了控制系統(tǒng)的工作效率。

（2）安全性

主要設(shè)備采用雙機(jī)備份的工作方式，包括重點(diǎn)頻道的播出機(jī)、數(shù)據(jù)庫、設(shè)備管理器和消息服務(wù)器。同時(shí)提供對關(guān)鍵受控設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)警，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、處理故障。

（3）控制方式多樣

對于實(shí)時(shí)性要求不高的數(shù)據(jù)、消息等信號(hào)，通過局域網(wǎng)通訊進(jìn)行控制；對于實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格的關(guān)鍵播出設(shè)備，采用RS422控制方式，確保設(shè)備工作穩(wěn)定無誤，避免由于網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致設(shè)備工作失常。

（4）擴(kuò)大控制設(shè)備范圍

除保留對錄像機(jī)、切換臺(tái)的控制外，還將控制的范圍擴(kuò)展到字幕角標(biāo)的播出、上游矩陣以及音頻調(diào)節(jié)等設(shè)備，極大地豐富了播出手段。

控制子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。



圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖