數字電視硬盤播出系統技術改造實踐

施春霞

（金華廣播電視總臺,浙江 金華 321000）

責任編輯:任健男

金華電視臺許多播出設備工作性能不夠穩定，經過幾年的使用，系統已經出現了設備老化現象，影響了安全運行。針對影響原播出系統安全運行的瓶頸，以“創新促安全、安全保發展”為基礎，全方位地對硬盤播出系統進行了技術改造。搭建起“人防”和“技防”相結合，實現可防、可控、可管的安全播出保障體系，以切實提高安全播出保障能力。

1 改造總要求及方案

改造總要求：1）充分合理利用臺內現有資源，關鍵設備采用國際知名品牌設備進行冗余備份，消除單崩潰點故障隱患，以實現系統可靠性；2）確保新建通道與老通道設備實現技術上的相融貫通，以能持久安全穩定運行為相關系統測試標準，以滿足改造后的系統穩定性和兼容性；3）各類信號處理板卡、RAID磁盤陣列等部分關鍵硬件應支持在線熱拔插，以快速實現在線應急操作，方便維護和管理；4）改造后的硬盤播出系統能實現全系統的安全訪問、實時監控和有效管理，各項運行技術指標達到規定標準。

在原來國產北京格非播出通道基礎上，并行建立英國Snell＆Wilcox（斯諾偉斯）播出通道，構建播出雙通道鏡像熱備系統[1-2]，完成電視播出冗余頻道的建設。并完善各類監測系統，實現頻道播出通道雙備份、監控科學化、結構合理化、存儲穩定化的需求。滿足電視安全播出可控性要求。硬盤播出系統改造后框圖如圖1所示，增加設備用深顏色表示。

2 硬盤播出系統軟硬件升級改造

2.1 視頻服務器升級改造

視頻服務器采用北京格非2臺Magi 3000單機模式，它們互為備份，內置的存儲控制單元模塊、電源和風扇都采用冗余方式，并支持熱插拔。主、備服務器磁盤陣列由12塊SCSI硬盤組成，采用Raid5冗余方式。主、備服務器用2臺CISCO交換機雙千兆網口同時上傳素材，并實時比對主備服務器素材內容，使主、備服務器素材達到完全一致，以實現節目源的安全冗余。系統的播出服務器使用Windows XP操作系統，相關接口規范使用千兆以太網工業級標準。素材存儲與數據傳輸采用Server-U軟件模式的FTP文件傳輸協議，可滿足服務器存儲素材與播出素材一致性的要求[3]。同時服務器采用鏡像同步播出以確保播出信號源的雙備份。服務器硬盤陣列存儲時間也由原來的465 h擴充到了1800 h，基本滿足4個自辦標清頻道的正常播出需求。

2.2 數據庫服務器升級改造

數據庫服務器采用Windows2000 Advanced Server系統作為集群，雙千兆網卡接口，外置惠普硬盤陣列保存數據庫文件。2臺服務器同時運行組成主備方式，以承擔系統數據庫的所有工作任務。數據庫實時修改的數據寫往主服務器，主服務器向備服務器鏡像寫數據，保證數據的實時同步。當主服務器出現故障時，應用程序設置文件會自動即時切換到對備服務器的指向，備數據庫便會成為整個系統的主數據庫，所有的工作站和子系統不會受到任何影響。播出界面可顯示數據庫的警示狀態，確保了整個播出系統的安全穩定。

2.3 播出控制軟件改造

新建的冗余播出通道設備為英國Snell＆Wilcox產品，沒有相應的遙控面板可操作。這給設備本地和操作地分離情況下的播出實際提出了難題。通過找到進口設備和國產設備的共性，重新編寫了適應此情況的軟件程序，讓國產北京格非設備用高、低電平的控制方式去控制進口的設備，實現了進口設備用國產設備遙控操作的技術，很好地解決了進口設備無遙控面板的難題，有效融合了國內外技術，實現了通信協議的兼容和數據傳輸的穩定。同時也使系統布線更簡單，硬件成本降低。

2.4 上載素材技術審查軟件及功能

對上載的節目內容采用傳統方法憑借人的視覺和聽覺的查驗常常受制于主觀評價的局限性，很難對節目質量做出高質量的審查。上載素材人為查驗得出的不同結果還易引起各部門之間責任互相推諉。為了專門解決節目內容的科學審核，采用了客觀的評價技術——視音頻技審軟件。它使用統一的技術審核標準對各種播出視音頻內容做出高質量審查，以保證播出內容的質量安全。它支持MXF，GXF，MPEG等文件格式，不僅能檢測標清格式和高清格式的視音頻文件，還能對內容的文件類型、碼流速度、視、音頻格式以及是否夾雜黑場與靜音等項目進行檢測。節目片源質量的控制，可以在很大程度上避免因內容質量引起的播出安全事故。技審軟件界面如圖2所示。

3 播出智能監測系統改造

3.1 設備監控升級改造

為保證設備安全集中高效的管理。基于SNMP協議（簡單網絡管理協議）的設備自動化監控系統升級后，功能大大增強，可以讓安全播出變被動應對為主動防范，有效地對硬盤播出系統中各個硬件設備的狀態進行在線監測；能對遠端的所有視音頻處理模塊、視頻服務器、網絡交換機、數據庫、工作終端等第三方設備進行監控，對串口設備提供RS232-SNMP網關服務；能顯示設備實時狀態，當設備異常時能及時提供報警信息，以提示技術人員及時處理設備故障；系統能自動生成詳細的操作日志、報警日志，為設備維護提供了快速定位、高效處理故障的科學化管理，有效提升了電視安全播出的智能監測水平。

3.2 信號監播系統改造

隨著電視臺播出頻道的不斷增加，播出環節諸如播出工作站、上載工作站、交換機等的增多，故障的頻率就會增大，依靠傳統的值班員對多套節目播出情況做出快速、及時的監測判斷模式，已不能滿足當前安全播出的需求。本次改造的硬盤播出監播系統較好地解決了這個問題，它采用壓縮編碼采集卡DS-4016SCH進行信號采集，使用模塊化結構，支持多路信號輸入，可同時實現16套播出節目視音頻信號質量的實時監測報警及錄像存儲功能。在一定的錄制碼率下，具有不低于1周的存儲時間，可實現對系統任一節目視音頻信號的調看、參數設置、查閱日志文件等功能。對播出信號進行停播監測和劣播分析，并提供數字視音頻檢測報警。它能對監測畫面諸如靜幀、黑場等視音頻各種異態進行分析并做出直觀的界面報警、語音報警等，系統界面如圖3所示，大大提高了值班人員對播出信號狀況的反應速度與準確率。實現了電視安全播出的智能化和可量化管理。

3.3 矩陣技術監測

技術監測是金華臺的一個空白點，借著此次改造，搭建了矩陣技術監測平臺，可以實現有效的技術參數監測。32×4數字切換矩陣把播出通道的各級節點進行信號源采集，作為技術監測的信號源。再通過Tektronix WVR 6100專業監測設備對數字或模擬波形、各種視音頻參數實現綜合在線測量及眼圖分析，達到對主、備通道各節點進行技術數據監測的目的。通過精確的技術監測和分析，優化了工作效率，加強了故障隱患的排查能力，減少了故障點的判斷時間，精準了故障點的定位，安全播出的保障能力得以全面提升。

4 周邊設備改造及安全措施

4.1 電力供應與保障

電源一旦出現問題，則一失萬無。播出機房作為節目的播出終端，任何一個短暫的供電中斷都會導致電視節目的突然停播，從而造成嚴重的后果。為避免此類問題的發生，在供電系統改造中，增加1臺EMERSON（艾默生）60 kW UPS在線式不間斷電源，讓所有的播出設備都接在UPS后面，這樣UPS電源在正常市電下處于對蓄電池充電狀態，一旦外電中斷，UPS能立即對播出設備供電，在主路供電斷電情況可保證供電1 h左右。主備2根電源線接在不同的電源排上，技術電和UPS電分開接，確保電源安全雙備份。

4.2 機房工藝

對機房工藝也作了部分改造：1）空調的空間布局作了調整，原先2臺空調都設置在第一排機柜的頂端，現改為第一、二排機柜頂端各一臺的布局，使其制冷效果更均衡。核心機房全年空調溫度設定在16℃～18℃，以滿足設備工作環境干、濕度的要求[4]；2）為避免強、弱電信號間的相互干擾，應采用抗干擾、屏蔽能力強的線纜。各播出站、上載站計算機及監控系統均采用防雷插座，機柜、設備外殼嚴格按規范接地，合理地進行地線布置，以保證電子設備穩定、可靠地工作。對機房工藝的重視將會給日后的運行維護工作帶來事半功倍的效果。

4.3 安全改造措施

為確保安全改造，細化了安全措施：1）上架前的設備和軟件進行充分拷機和測試，以保證系統的穩定性和兼容性；2）改造在頻道停播的后半夜進行，以閑置頻道作為整個播出改造故障時的替換頻道，分階段分頻道逐步進行改造，以減少事故風險[5]；3）在改造后的過渡期，對改造涉及的軟硬件做嚴密監控，確保及時發現和處理好故障隱患；4）對各部門在改造后的適應期中提出的問題和要求作進一步的軟件修改，以確保新舊系統無縫銜接。

改造前后的硬盤播出系統性能對比見表1。

5 總結

此次改造的這套播出雙通道鏡像熱備系統，3個頻道總投入約98萬元，對于資金不是非常富足的中、小電視臺來說，較好地解決了中、小電視臺單通道、單崩潰點的安全播出瓶頸問題，實現了高性價比的實行方案。目前系統已經安全運行了一年半，期間包括多個重要保障期，達到了系統改造的預期目標。為金華電視臺電視安全播出提供了強有力的技術支撐,對許多中小型電視臺播出設備低成本數字化改造具有一定的借鑒作用。

表1 硬盤播出系統改造前后性能對比

[1]鄧衛明.三明電視臺雙通道自動播出系統分析[J].東南傳播，2006（12）：99.

[2]梅炳亮，張偉.淺談廣播電視播出機房安全運行的可靠性[J].內蒙古廣播與電視技術，2010，27（3）：10-12.

[3]張亦江.淺談珠海臺電視播出系統改造[J].電視技術，2010，34（11）：68-70.

[4]盧英鎖.淺談數字電視播出機房設計[J].電視技術，2007，31（7）：77-79.

[5]康藝弘.如何實現電視播出系統低成本數字化改造[J].廣播電視技術，2007（4）：93-95.