電視臺網絡化硬盤播出系統建設實踐與思考

李永明

（山東省招遠市廣播電視臺，招遠　265400）

電視臺網絡化硬盤播出系統建設實踐與思考

李永明

（山東省招遠市廣播電視臺，招遠265400）

本文首先對招遠廣播電視臺網絡化硬盤播出系統的建設背景進行介紹，然后對網絡化硬盤播出系統的設計要求、構成、關鍵設備選型、各硬件子系統、系統的特點等進行詳細的分析，最后結合應用實踐情況提出改進措施和建議。

嵌入式硬盤；素材存儲；網絡化播出

1　引言

隨著廣播電視技術向數字化、信息化、網絡化方向高速發展，電視播出系統也逐漸從傳統的AV電視技術平臺過渡到以網絡為基礎的IT信息技術平臺。硬盤播出系統是電視臺數字化、網絡化進程中最為關鍵的一個環節，建設一個既安全又高效的智能化硬盤播出系統是從事廣播電視工程技術人員一個重要課題。

2　建設背景

招遠廣播電視臺有兩個自辦節目頻道，2003年對播出系統進行了初步改造，采用以VS2000為硬盤播出、以APS-8000為自動播出的盤帶混播系統。VS2000采用主、備機網絡模式工作，其中一臺VS2000用于編輯制作硬盤播出表，作為硬盤主機播出，另一臺VS2000作為備機播出的同時兼任上載工作站。對于廣告、片頭等重復率較高的節目采用硬盤播出，對于電視劇及來不及上載的節目采用帶播。這次改造雖然沒有徹底擺脫傳統的帶播模式，但由于擺脫了手動播出，減少了帶播的數量，因而大大降低了設備故障率和值班人員的勞動強度，更重要的是對硬盤播出模式進行了有益的嘗試，為全硬盤播出奠定了基礎。

隨著節目制作設備投入不斷加快，我臺節目制作水平不斷提高，原有的播出系統逐漸難以適應節目制作發展的需要。如何利用飛速發展的廣播電視技術，科學合理地整合現有資源，實現節目制作播出的數字化和網絡化，進一步提高節目播出水平，成為一項非常緊迫的任務。2006年通過基于某公司嵌入式硬盤播出系統，成功實現了我臺節目制播一體的網絡化播出。

3　系統設計

遵循“既可完成現階段的標清播出任務，又能平滑過渡到未來的高清播出”的指導思想，對網絡化硬盤播出系統設計的要求：具有高度的安全性、穩定性、可靠性和操作便捷性；達到國家廣播級要求的整體系統指標和可開放性；引入成本控制，實現高性價比。

4　系統介紹

4.1系統架構

網絡采用2臺HP專業視頻服務器為兩個自辦頻道節目播出存儲素材；新聞、專題、廣告及總編各制作工作站，將經剪輯合成并審查批準的節目，通過各自的VS2000上載機轉換成播出支持MPEG-2 TS流文件格式，經網絡傳送到HP視頻服務器各自專用待播節目區中供自動播出系統調用；由1臺音頻制作工作站構成節目配音系統；由2臺NC4000網絡計算機構成節目審看系統；由2臺VS6000上載機構成影視劇上載系統；由上載工作站的5臺PC機和素材管理軟件構成素材管理系統；每個自辦頻道使用4臺VS3200硬盤播出機，提供兩套一主一備的硬盤播出；節目單制作及播出控制由兩個頻道各自的播控系統獨立完成。

整個系統劃分為數據存儲系統、節目上載系統、節目審看系統、素材管理系統、自動播出系統，所有系統通過交換機連接成100/1，000M以太網，視頻服務器與交換機通過1000M的網口連接，其他設備與交換機通過100M網口連接，可進行實時高速數據交換。

4.2硬盤播出系統

在硬盤播出系統中，核心問題是播出視頻服務器的選型，我們選擇了性價比高的某公司VS3200嵌入式硬盤機，它主要有以下特點：

⊙ VS3200采用嵌入式結構，完全擺脫了PC機平臺，避免了病毒的侵襲和死機現象，安全性、可靠性高。VS3200使用的嵌入式LINUX操作系統不僅去除了原操作系統中的絕大部分應用程序，而且精簡了操作系統內核，提高了系統的數據處理效率。

⊙ 專業的MPEG-2解碼芯片，支持高清HDTV、標清SDTV。

⊙ 編解碼完全分離，編碼出現故障不會影響播出。

⊙ 它采用目前最先進的MIPS CPU，不僅具有數據處理、時序控制疑指令集，而且內嵌了視音頻流媒體解碼功能；既可以解碼普通的MPEG視音頻流，也可以解碼HDTV，SDTV視音額流；不僅可以解PS視音頻流，而且可以解TS視音頻流。VS3200設有相應的外圍驅動電路，能很好地支持以太網、OSD、232通信口、USB口等外圍設備。

⊙ 既可以播出單個節目素材，也可以將若干個素材組成一體，作為一個素材組播出，這種功能特別適合用于廣告播出。即適合單頻道播出，也適合多頻道播出，還可根據頻道數自由擴充，給今后發展帶來方便。

⊙ 充分考慮了播出的安全性，當播出控制軟件出現問題時，可以通過VS3200硬盤機的面板按鍵及LED液晶顯示器像操作錄像機一樣進行手動播出。

4.3數據存儲系統

由2臺HP專業服務器組成，采用主備結構。主備服務器配置完全一致，帶有兩個千兆以太網口，保證服務器到交換機的數據流暢通，任一服務器出現故障不影響播出。每個服務器配置5塊146GB SCSI硬盤，按8M碼流計算節目存儲量在200小時以上，能夠滿足現有播出需求。

4.4節目上載系統

上載系統為分布式結構，新聞、專題、總編和廣告制作工作站，通過各自機房的VS2000上載機轉換成播出支持MPEG-2 TS流文件格式，經網絡傳送到HP視頻服務器各自專用待播節目區中，供自動播出系統調用。每臺VS2000由工控機、上載軟件、magic1000編解碼卡、素材管理軟件組成。由4臺某公司研發的VS6000組成影視劇上載工作站，每臺VS6000由工控機、采集軟件、電影魔方軟件、素材管理軟件組成。

4.5素材管理系統

素材管理系統由上載系統的PC機和節目素材管理軟件構成，負責2個頻道的硬盤播出素材管理、廣告串聯單編輯等。它接受節目審看系統審查通過的素材和上載工作站上載的素材，完成視頻資料的歸檔保存，將素材文件由MPEG-2的PS流格式轉換到TS流格式，并通過網絡將TS流格式文件傳送到HP視頻服務器供自動播出系統調用。

4.6網絡交換系統

配置主/備2臺24口3COM交換機冷備方式，用于素材的相互傳輸，形成一個相對獨立的局域網，既實現了整個臺內素材的共享，又保證了網絡暢通。

4.7播出控制及切換系統

采用網絡控制和專線控制相結合的方式。網絡采用TCP/IP協議，專線采用RS-422/232等，以422控制為主，網絡控制為應急。自動播出系統按播出頻道劃分，每個頻道分別由播出控制機和自動播出軟件APSN2000、素材播放軟件VsVideo、4臺VS3200硬盤機、字幕機、主控制器、授時器等外圍設備構成。

自動播出軟件APSN2000是自動播出系統的核心，它調用素材管理系統提供的播出素材給用戶編輯播出節目單，根據節目單和授時器提供的北京時間，APSN200精確控制各種外圍設備協調工作，完成播出任務。

VS3200硬盤播放機是硬盤素材播出的核心，它接受APSN2000的節目單和各種控制命令，并不間斷地向APSN2000提供自己當前的狀態，如準備、播放、停止等。APSN2000隨時將VS3200的狀態提供給用戶，當VS3200發生錯誤時，APSN2000能很快檢測到并報警。

4.8同步鎖相系統

BB-2000黑場發生器。作用是產生沒有亮度和色度的“黑場”圖像信號，只含有復合同步信號，為不同的播出設備提供同步基準信號，以免輸出的圖像滾動。BB-2000黑場發生器產生的同步信號經VDA-2062分配器多路分配，給系統內多個設備提供所需的同步信號。

5　系統主要特點

5.1先進性

（1）該系統從節目的制作、編輯、傳送到播出，素材的流動已基本做到了數字化，這就給將來的數字化播出打下了堅實的基礎，一旦時機成熟，只要更換前端的攝錄設備和后端發射設備，就能比較容易的過渡到數字播出。

（2）該系統中使用的硬盤播出設備VS3200是國內最具特色的嵌入式硬盤播出系統。它摒棄了傳統硬盤機PC機所用主板加編解碼卡的方式，軟硬件是根據硬盤播出的特點而專門設計的，采用了國家“863計劃”支持的“支持新一代數字電視的嵌入式軟件操作平臺”最新技術，內嵌了微內核的LINUX操作系統，沒有附加任何的外部設備，遠離病毒的感染，確保系統運行穩定、可靠、高效。

（3）該系統采用上載播出分離的結構，把素材的存儲與播出進行了分離，這樣把硬盤機故障率高的解碼部分獨立設計成嵌入式，使視頻服務器的負荷大幅度減輕，從而使得視頻服務器更加安全穩定地運行，降低了維護成本，延長了硬盤播出的生命期。

（4）在本系統中，只要更換HP視頻服務器（相當與更換PC機）就相當于更換了系統中所有硬盤機，提高了整個系統的硬盤播出性能。

（5）系統的結構設計非常靈活，可根據需要在各個子系統中增加工作站。視頻服務器可支持多達9個通道的硬盤播出，所以可根據需要自主靈活的增加頻道。

5.2 安全性

對于播出系統來說，其安全性是各個電視臺首要考慮的問題。該系統在設計時對安全性主要從以幾個方面進行了充分考慮：

⊙ 系統使用了主備視頻服務器，二者數據完全一致，任何一臺服務器發生故障都不會影響自動播出素材的獲取，每臺服務器的硬盤都采用了RAID5的方式進行冗余備份，降低硬盤存儲故障概率。

⊙ 硬盤播出機VS3200也采用主備播出，任何一臺進行節目播出時都有2路相同的信號輸出，任何一臺VS3200信號有問題，都可由APSN2000系統或手動切換到另一臺VS3200輸出。

⊙ 視頻服務器采用雙串口RS-422和網絡雙控制結構，正常情況下采用RS-422串口控制，以確保精確到幀的控制。在RS-422控制失敗的情況下，將自動采用網絡控制，作為控制的備份手段。切換器采用雙串口切換器，所有主備控制信號都是直達被控設備，不經過任何中間設備轉接或共享，避免控制的中間環節，使安全性達到最高。

⊙ 網絡中使用2臺交換機，以主備方式進行數據交換。

⊙ 2個頻道APSN2000系統采用單機播出，但是采取了冷備份的方式，任何一個頻道的APSN2000系統發生故障，備機可馬上代替工作。

⊙ VS3200具備手動播出功能，即使失去APSN2000的自動控制.仍可人工手動控制播出。

⊙ 除自動播出系統外，其他子系統的運行均與頻道無關，任一子系統的工作站發生故障，都可在其他工作站繼續同樣的工作而播出不受影響。

⊙ 硬盤播出的關鍵設備VS3200采用了嵌入式設計，功能單一，效率高，遠離病毒，運行安全穩定。

6　應用情況及思考

招遠廣播電視臺網絡化硬盤播出系統運行以來，運行情況良好，經過測試信號質量達到廣播甲級標準。網編化的硬盤播出模式與傳統的帶播模式相比，無論技術上、還是理念上都是一個跨越，系統改造后，管理模式也不同于以往，經過不斷的學習和總結，工作人員已完全適應了網絡化硬盤播出的新環境。在實踐應用中仍發現有不足和應該注意的問題：

一是2臺網絡交換機在本系統中是以1臺工作、1臺冷備的方式作為安全措施的，但是由于網線數量多，網絡傳輸數據量大，作為網絡的中心樞紐，一旦發生問題勢必影響整個網絡的正常工作和安全播出，更換備機需要把網線全部從工作機拔下來再插到備機上來，需要時間較長，甚至影響播出。作為改進措施可以采用Teaming技術，利用雙網卡做Teaming的方式實現網絡冗余、網卡冗余、交換機冗余。而且可以利用多網卡同時工作來提高網絡速度，可以通過Teaming實現網卡之間數據傳輸動態負載均衡。

二是作為整個系統的核心同步源的黑場發生器，在整個系統中有著非常重要的作用，一旦出現問題，不僅影響到臺標、字幕的正常播出，而且節目之間的切換也會出現抖動等影響播出質量的問題。而系統中只有1臺該設備，沒有備份設備，因此必須增加1臺黑場發生器作為冷備。

三是定期維護服務器的素材庫。對視頻服務器中已播不再重播的、無用的素材以及數據庫服務器中無用的素材信息、列表信息等相關項目進行刪除和清理，以免占用過多資源而影響服務器的正常工作。

四是素材上載完畢后，要檢查素材是否正確地傳輸存儲到主備硬盤中；在進行廣告素材打包時要注意所用設備能支持的最短素材長度，免得上載后播出系統不認而出現自動播放墊片的現象。

The Practice and Thinking of Broadcast Television Network Hard Disk System Construction

Li Yongming
（Zhao Yuan Television Station， Zhaoyuan， 265400）

The first of Zhaoyuan broadcast television network hard disk broadcast system construction background is introduced in this paper，then the network hard disk broadcast system design requirements， structure，key equipment selection， the hardware subsystem， the characteristics of the system are analyzed in detail，fnally，combined with the practice situation and put forward the improvement measures and suggestions.

Embedded hard disk； Material storage； Network broadcast

10.3969/j.issn.1672-7274.2015.02.008

TN943，TN948文獻標示碼：A

1672-7274（2015）02-0033-04

李永明，1974年生，助理工程師，主要從事廣播電視技術工作。

［1］吳晨海.數字播控系統改造［J］.電視工程，2004（2）: 34-36

［2］宋六明.新昌電視臺硬盤播出系統建設方案［J］.現代電視技術，2007（3）