電視播控系統(tǒng)軟件及服務(wù)器設(shè)計(jì)方案探討

蓋龍

摘? 要? 石家莊廣播電視臺(tái)目前共有4個(gè)自辦頻道，2014年在原有標(biāo)清播出系統(tǒng)基礎(chǔ)上將新聞?lì)l道升級(jí)改造為高、標(biāo)清同播頻道。本次項(xiàng)目將新建5個(gè)高標(biāo)清同播頻道，搬遷1個(gè)高、標(biāo)清同播頻道，實(shí)現(xiàn)4+1+1播出模式，即4個(gè)播出頻道，1個(gè)擴(kuò)展頻道，1個(gè)備播頻道。系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要滿足5個(gè)頻道每天24小時(shí)各自的新聞、電視劇、文藝專題、直播等交叉播出。

關(guān)鍵詞? 電視播控系統(tǒng);服務(wù)器設(shè)計(jì)方案;石家莊廣播電視臺(tái)

中圖分類號(hào)? G2? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A? ? ? 文章編號(hào)? 2096-0360（2019）01-0040-02

1? 軟件設(shè)計(jì)方案

播出系統(tǒng)預(yù)留與節(jié)目制作網(wǎng)互聯(lián)接口，節(jié)目播出信號(hào)除總控矩陣信號(hào)調(diào)度外，其余均來(lái)自節(jié)目素材上載。播出系統(tǒng)包括節(jié)目整備子系統(tǒng)、播控子系統(tǒng)、監(jiān)控平臺(tái)。

整備子系統(tǒng)具有整備管理，節(jié)目單編輯，節(jié)目遷移，自動(dòng)技審，人工復(fù)檢，上載/審看功能，負(fù)責(zé)對(duì)遷移至播出系統(tǒng)的素材進(jìn)行技術(shù)審核和文件化自動(dòng)備播工作;播控子系統(tǒng)具備節(jié)目單編輯，自動(dòng)播出控制功能，同時(shí)播出系統(tǒng)支持多種途徑進(jìn)行節(jié)目?jī)?nèi)容的對(duì)外發(fā)布。

監(jiān)控平臺(tái)可對(duì)整個(gè)播控系統(tǒng)進(jìn)行信息采集，匯聚分析，最終完成信息展現(xiàn)，可以對(duì)硬件、軟件，流程等進(jìn)行整體監(jiān)控。

2? 網(wǎng)絡(luò)及安全交換設(shè)備規(guī)劃方案

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用星形架構(gòu)設(shè)計(jì)，配置2臺(tái)核心交換機(jī)，4臺(tái)接入交換機(jī)，1臺(tái)字幕系統(tǒng)交換機(jī)和1臺(tái)冷備交換機(jī)。2臺(tái)核心交換機(jī)之間采用萬(wàn)兆光纖堆疊，共享背板帶寬。所有接入交換機(jī)和字幕交換機(jī)通過千兆光纖上行接入核心交換機(jī)。遷移服務(wù)器、自動(dòng)技審服務(wù)器、二級(jí)存儲(chǔ)、視頻服務(wù)器等通過千兆網(wǎng)線接入核心交換機(jī)，其余設(shè)備通過千兆網(wǎng)線接入交換機(jī)。播出核心交換機(jī)采用2臺(tái)H3C 10508-V豎式插槽設(shè)計(jì)交換機(jī)，該交換機(jī)提供不間斷轉(zhuǎn)發(fā)、不間斷升級(jí)、優(yōu)雅重啟、環(huán)網(wǎng)保護(hù)等多種高可靠技術(shù)，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，保證了網(wǎng)絡(luò)最大正常運(yùn)行時(shí)間。

3? 視頻服務(wù)器設(shè)計(jì)方案

3.1? 視頻播出服務(wù)器

播出視頻服務(wù)器采用6臺(tái)哈雷公司單機(jī)播出視頻服務(wù)器，該視頻服務(wù)器將4個(gè)視頻通道，千兆以太網(wǎng)傳輸，3+1RAID存儲(chǔ)系統(tǒng)集成到一個(gè)1RU的機(jī)箱中，其對(duì)外提供的FTP帶寬可達(dá)100MB/S，使用專用的UNIX操作系統(tǒng)，無(wú)系統(tǒng)硬盤設(shè)計(jì)免受病毒干擾，機(jī)箱設(shè)計(jì)為雙電源，所有配件冗余設(shè)計(jì)，支持熱插拔，更換無(wú)需關(guān)機(jī)，雙CPU分別處理IP和IO。視頻碼流采用MPEG-2編碼壓縮，碼率可調(diào)，支持最短25幀的素材播放，支持精確到幀的播放切換和精確到幀的節(jié)目間插播。獨(dú)有的RAID重建系統(tǒng)，全線播出的情況下重建恢復(fù)時(shí)間小于3小時(shí);突然斷電后整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間小于1分鐘30秒。

1）播出視頻服務(wù)器通道設(shè)計(jì)。6臺(tái)播出視頻服務(wù)器共計(jì)提供24個(gè)視頻通道，其中：12個(gè)解碼通道，12個(gè)編解碼通道。具體通道分布情況如下。

播出視頻服務(wù)器-1提供3個(gè)解碼通道負(fù)責(zé)頻道1主路和頻道2備路播出及視頻服務(wù)器審片，提供1個(gè)編/解碼通道負(fù)責(zé)1路應(yīng)急錄像機(jī)信號(hào)上載。

播出視頻服務(wù)器-2提供3個(gè)解碼通道負(fù)責(zé)頻道4主路和頻道5備路播出，預(yù)留1路應(yīng)急信號(hào)上載;提供1個(gè)編/解碼通道負(fù)責(zé)1路視頻服務(wù)器審片。

播出視頻服務(wù)器-3提供3個(gè)解碼通道負(fù)責(zé)頻道6主路和墊片備路播出以及視頻服務(wù)器審片，提供1個(gè)編/解碼通道負(fù)責(zé)1路應(yīng)急錄像機(jī)信號(hào)上載。

播出視頻服務(wù)器-4提供3個(gè)編解碼通道負(fù)責(zé)頻道2主路和頻道1備路播出，以及視頻服務(wù)器審片，提供2個(gè)編/解碼通道負(fù)責(zé)2路應(yīng)急線路信號(hào)上載;（其中1路應(yīng)急線路信號(hào)上載通道和審片通道為同一塊板卡的輸入輸出通道）。

播出視頻服務(wù)器-5，提供3個(gè)編解碼通道負(fù)責(zé)頻道5主路和頻道4備路播出，以及視頻服務(wù)器審片，提供1個(gè)編/解碼通道負(fù)責(zé)1路應(yīng)急線路信號(hào)上載。

播出視頻服務(wù)器-6，提供3個(gè)解碼通道負(fù)責(zé)墊片主路和頻道6備路播出，以及視頻服務(wù)器審片，提供1個(gè)編/解碼通道負(fù)責(zé)1路應(yīng)急線路信號(hào)上載。

2）播出視頻服務(wù)器容量及帶寬設(shè)計(jì)。視頻服務(wù)器存儲(chǔ)高清媒體文件采用視頻50Mbps，嵌入音頻6聲道、48kHz采樣，24bit量化，高清素材碼率約為50+48×1000×24×6/1024/1024≈56.6Mbps。

6臺(tái)主備視頻服務(wù)器，負(fù)責(zé)5個(gè)頻道主播出，單臺(tái)視頻服務(wù)器配置4塊4TB硬盤，采用RAID5技術(shù)，有效存儲(chǔ)容量為12TB，按照80%水位線計(jì)算為9.6TB。則單臺(tái)視頻服務(wù)器可存儲(chǔ)的節(jié)目時(shí)長(zhǎng)為9.6/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈395小時(shí)。

單臺(tái)視頻服務(wù)器最多負(fù)責(zé)2個(gè)頻道播出，單臺(tái)視頻服務(wù)器的素材遷移帶寬需求：56.6Mbps/8×2頻道×3倍速=42.5MBps。

單臺(tái)視頻服務(wù)器實(shí)測(cè)可達(dá)到100MBps，滿足實(shí)際使用需求。

3.2? 上載視頻服務(wù)器

上載視頻服務(wù)器采用哈雷MediaCenter視頻服務(wù)器，MediaCenter最大支持16TB存儲(chǔ)容量，最多支持三臺(tái)滿配的MediaPort編解碼模塊，可達(dá)12個(gè)通道，支持多種格式的上載和播出，并且支持所有Spectrum兼容的軟件和程序。

1）上載視頻服務(wù)器通道設(shè)計(jì)。此次配置2臺(tái)上載視頻服務(wù)器，共計(jì)提供不少于12個(gè)視頻通道，其中8個(gè)編/解碼通道，4個(gè)解碼通道。

2）上載視頻服務(wù)器容量及帶寬設(shè)計(jì)。視頻服務(wù)器存儲(chǔ)高清媒體文件采用視頻50Mbps，嵌入音頻6聲道、48kHz采樣，24bit良好，高清素材碼率約為50+48×1000×24×6/1024/1024≈56.6Mbps。

配置的2臺(tái)上載視頻服務(wù)器，單臺(tái)視頻服務(wù)器配置12塊4TB硬盤，采用RAID6（4+2）技術(shù)，有效存儲(chǔ)容量32TB，按照80%水位線計(jì)算為25.6TB。單臺(tái)上載視頻服務(wù)器可存儲(chǔ)的節(jié)目時(shí)長(zhǎng)：25.6/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈1054小時(shí)。

單臺(tái)上載視頻服務(wù)器實(shí)測(cè)帶寬可達(dá)到220MBps，最多4個(gè)通道同時(shí)進(jìn)行上載，單臺(tái)上載視頻服務(wù)器素材遷移帶寬需求：56.6Mbps/8×4頻道×3倍速≈85MBps。

可滿足實(shí)際使用需求。

3.3? 二級(jí)存儲(chǔ)體

本次項(xiàng)目二級(jí)存儲(chǔ)體選用哈雷MediaGrid3000，該存儲(chǔ)體采用集群式IP存儲(chǔ)構(gòu)架，配備獨(dú)立的主備冗余文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)服務(wù)器，并可按實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)在線擴(kuò)展，同一存儲(chǔ)文件系統(tǒng)將存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)劃分為A、B兩組，系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩組間的數(shù)據(jù)同步及負(fù)載均衡;可同時(shí)從A、B兩組中自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)片，系統(tǒng)讀帶寬為A、B兩組之和。保證系統(tǒng)安全性的同時(shí)不浪費(fèi)帶寬;存儲(chǔ)服務(wù)器具備承受單節(jié)點(diǎn)或單組中多節(jié)點(diǎn)全部損壞的能力;具備冗余網(wǎng)絡(luò)連接，具備多重基于RAID6或RAID4組的數(shù)據(jù)保護(hù);添加存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)時(shí)，帶寬和容量支持無(wú)縫擴(kuò)展。

1）存儲(chǔ)體容量及帶寬設(shè)計(jì)。單臺(tái)盤箱可提供40TB有效存儲(chǔ)容量，此次配置4個(gè)盤箱，共計(jì)可提供160TB有效存儲(chǔ)容量，按照80%水位線技術(shù)為128TB，則高清節(jié)目存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)：

128/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈5300小時(shí)。

2）二級(jí)存儲(chǔ)體帶寬計(jì)算：

（1）外系統(tǒng)素材遷移帶寬：

56.6Mbps×6頻道×3倍速/8=127MBps。

（2）自動(dòng)技審帶寬：

56.6Mbps×6頻道×3倍速/8=127MBps。

（3）人工復(fù)檢帶寬：

56.6Mbps×6頻道×3倍速/8=127MBps。

（4）上載帶寬：

56.6Mbps×8通道×1倍速/8=56.6MBps。

（5）系統(tǒng)內(nèi)同步遷移帶寬：

56.6Mbps×6頻道×2（主備）×3倍速/8=255Mbps。

合計(jì)，二級(jí)存儲(chǔ)體峰值帶寬：

127Mbps+127Mbps+127Mbps+56.6Mbps+255Mbps=692Mbps。

二級(jí)存儲(chǔ)體實(shí)際提供帶寬1500MBps，滿足實(shí)際使用需求。

本文以石家莊廣播電視臺(tái)新建播出系統(tǒng)為案例，較為完整的介紹了播控系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)、視頻服務(wù)器及存儲(chǔ)部分的基本功能，達(dá)到了預(yù)期的全硬盤播出、全網(wǎng)絡(luò)化、全智能化的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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