鎮海臺高標清同播系統設計方案探討

虞杲紅

（作者單位：浙江省寧波市鎮海區新聞中心）

1 鎮海臺高標清同播系統設計和實現

系統采用領先的全流程AFD幅型變換控制方式，將高標清播出幅型變換嵌入前移，完善全流程自動化管理，減少人為參與環節，提高圖像變換準確度、精確度。在實現和規劃方面，不僅僅按照上述高標清要求來設計，而且全系統從視音頻系統來說，規劃為全域主備零耦合的兩套視音頻系統。電視播出系統為滿足每個頻道的主備通路信號流程零耦合設計思想，各頻道主備鏈路信號源、同步信號接入均采用主備分離的方式，周邊設備無共享、周邊板卡無單卡的多通道配置方式。

2 視頻服務器及視音頻周邊系統設計

本系統配置的視頻服務器提供高清頻道的主備播出功能。配置2臺視頻服務器，作為主備視頻服務器，每臺配置2個高標清兼容的編解碼通道及2個高標清兼容的解碼通道。服務器可根據媒體文件內嵌的AFD信息自動上下變換進行高清或標清輸出。視音頻硬件周邊提供頻道的信號分配、幀同步、測試圖信號、墊片信號、信號調度和信號切換等所有播出過程中需要的功能。

3 鎮海臺高標清同播系統設計方案特點

3.1 全冗余的網絡架構

播控網絡設備均采用冗余方式，包括主備視頻服務器、主備數據庫服務器、主備網絡交換機和主備播控工作站等。任何一部分出現故障，均可自動利用備份設備播出。視頻服務器采用一主一備+墊播服務器架構，播出系統具有容災機制，在播出網絡完全癱瘓的極端情況下，可控制錄像機進行播出，視頻服務器在執行直播任務或緊急播出時，進行延時播出。分控系統的安全采用主備切換器及三選一的應急方式。三選一、鍵控器、音頻響度控制器等均具有斷電直通的功能，保障信號的最終輸出。根據總控播出的設計理念，圍繞總控搭建播出系統，總控矩陣肩負著全臺信號集中調度的使命。在此系統中主要鏈路進出都經過跳線方便在矩陣出現故障時應急跳轉，確保調度信號的通暢。總控部分信號調度，采用重要信號（如CCTV、固定墊片、測試卡信號、應急錄像機和轉播車）先分配再直接進分控矩陣，三選一的方式，從路進總控；并在總控的輸出考慮主備兩路延時信號，可完成演播室和轉播車的直播延時任務。同步系統設計主備同步信號發生器，帶定時微調自動切換系統，確保穩定持續的同步信號輸出。校時系統配置朗威視訊GPS接收機及北斗衛星接收機，形成主備異構時鐘系統，保證系統時鐘的準確性。鏈路中所有信號進出設備都經過佳耐美硬件跳線，確保在線播出時可進行快速檢修和應急播出。

3.2 分布式的系統架構

在整個系統的網絡上，采用分布式架構，上載、二級存儲及播出相對獨立，自成子系統，每部分職能明確，同時又相互配合，無論運行還是管理都十分清晰、安全。上載系統將素材上載到二級存儲系統或硬盤播出服務器系統的本地存儲。二級存儲系統將節目素材作為緩存備份，在需要時遷移到服務器的本地存儲中。同時，服務器可以采用應急上載的方式，滿足來不及上載的節目的播出需要。

3.3 核心視頻服務器系統設計

在核心視頻服務器系統設計中，除播出的基本功能外，提供以下幾個關鍵技術來完善服務器在各種不同情況下的應用，包括應急墊片、審看及為特殊情況而準備植入的節目單功能。該系統采用主備兩臺視頻服務器架構最大支持四個頻道的播出，出于安全性考慮，配置了完全鏡像的主備服務器播出系統。每個服務器配置兩路，對于來不及上載的節目素材進行應急上載，能夠實現邊上載邊播出的功能。配置專用硬件審看通道，對上載到服務器中的素材進行審看，確保播出素材的正確和質量。當服務器在沒有收到播控指令情況下自動播出預置的墊片素材，確保信號的連貫輸出。審片工作站可提前播出兩個頻道節目單所列節目，自定義每條素材的播放長度，取每條素材的前15 s、中間15 s、尾15 s快速提前巡檢每天的播出節目，確保電視節目播出安全。

4 基于無潰點的一二級存儲系統

一級存儲即視頻服務器的本地存儲，本地存儲的素材安全性非常重要，因為即使有主備視頻服務器，如果一旦發生素材盤崩潰，恢復數據也需要大量的時間。因此核心視頻服務器存儲采用最高安全級別的RAID10技術，可以允許同時損壞四塊硬盤，從而確保播出服務器本地存儲的安全。

二級存儲采用最新的雙控和RAID6技術。RAID6技術是因為該技術可以將奇偶位和校驗信息備份成兩份，兩塊硬盤同時損壞也不會丟失數據。二級存儲作為近線存儲體，擔負著播控系統中大量視音頻素材的存儲及與其他存儲系統——媒資系統、非編存儲系統的素材交換的任務。因此，其內容和數據的安全、遷移的速度關乎著整個播控網絡運行的穩定。在設計中采用先進的IP-SAN結構技術，利用專用的遷移服務器和存儲陣列切實保障數據遷移和存儲的安全。

5 安全數據擺渡文件同步系統（BFSS）

為滿足全臺制播網絡的高安全數據導入的需求，該系統采用硬件防火墻+BFSS（數據擺渡）的搭配方式進行部署。

5.1 控制信息及元數據傳輸通道

該通道傳輸控制信息及元數據，數據交互方向為雙向，應用系統采用HTTP等通用應用協議。因此，該通道所面臨的安全風險最高，需要采用各類安全措施進行防護，實現從網絡層到應用層的立體防護，保證控制信息及元數據傳輸的安全，防范攻擊者及惡意代碼侵入生產網。

5.2 制作網及播出網數據傳輸通道

該通道業務需求為單向傳輸通道，主要傳輸內容為待播文件，由制作網傳入播出網。由于制作網絡和播出網絡安全級別不同，制作網絡人員操作較多，流動性較大，感染病毒的風險相對較高。因此，對該通道的安全防護尤為重要。從制作網到播出網的數據主要為MXF格式素材。指定格式做數據遷移后，軟件能自動的識別傳輸文件的類型，屏蔽指定傳輸文件以外的格式，只對經過安全認定的格式進行傳輸。

5.3 多層防毒過濾

兩個擺渡端裝有不同殺毒軟件，擺渡軟件能自動判斷識別更改后的病毒文件，將隱藏病毒文件進行排除。

5.4 兩層防攻擊

兩臺傳輸設備使用USB進行連接，而非以太網線進行連接，避免了IP鏈路的鏈接，沒有了IP地址的鏈接就防止了網絡攻擊，起到了防火墻的作用。

5.5 兩個擺渡端異構平臺的設計

兩個擺渡端，外網采用Windows系統平臺，而內部采用UNIX操作系統平臺，異構的平臺防止了網絡攻擊，確保了網絡安全。

5.6 一次統一認證

外網擺渡軟件仍然需要登錄認證，且制作網的登錄認證與播出網的統一認證綁定在一起，未在內網登記注冊的用戶，無法擺渡數據到播出網，這樣可以確保外來內容在內網的數據流向，而且也增強了個人素材的隱私性。

6 結語

高清是以后電視的發展方向，高清電視的高分辨率能夠在很大程度上滿足觀眾的需求。高標清同播為以后的全高清播出改造奠定了基礎。