廣播電視IP化播出應用

蔡 峰

（平潭綜合實驗區融媒體中心，福建 福州 350400）

1 目前現狀

平潭廣播電視臺目前有兩套高標清同播系統，分別是綜合頻道和文旅頻道，均采用高標清同播，即采用最新的無壓縮播出技術實現標清信號由高清下變換輸出。目前在用的高清播控系統是基于基帶的播控系統，目前已穩定運行3年多，但也存在一些問題。例如，原系統在疫情之前建設，大部分設備采用進口設備，隨著使用年限增加，備品備件獲取變得困難，維護難度系數變高。另外，根據安全等保要求，現有的播出系統不能滿足等保的要求[1-2]。

2 建設思路及原則

對傳統播出系統和IP化播出系統進行比較，它們分別有如下特點。

傳統播出系統主要特點有：軟硬件成本高；系統規模固化，功能模塊化，結構復雜；核心產品依賴進口，周邊設備大部分依賴進口，備品備件購買困難；系統維修維護難度大，維護成本高；播出系統獨立，自成一體；升級更新4K超高清播出系統時，原系統設備基本不可用，升級費用高。

IP化播出系統的主要特點有：軟硬件成本比傳統播控低10%～50%；系統規?？筛鶕唧w需要調整，彈性和可擴展性大；核心產品部分國產化，周邊產品軟件化，對備品備件依賴??；統一檢修，維護方便；IP化設計，可獨立，也可融合；升級更新系統時主要考慮軟件成本，升級費用低。

綜合以上分析，在建設成本和使用維護方面，IP化優勢明顯；在融合方面，IP化具有跨越式創新。

現階段的主流播出方式還是基于基帶播出，個別采用基帶結合IP化的播出方式。根據目前技術和設備發展的現狀，結合產品的穩定性和成熟度，采用基帶和IP化結合的方式作為過渡地方案最可行。

設計、建設IP播出系統，須滿足以下幾項基本原則。

（1）先進性和可擴展原則。應以先進的IP化播控系統為核心，采用代表主流發展方向的網絡技術，結合模塊化設計架構，使系統具備良好的擴展能力，適應新增設備和業務拓展的需求，滿足播出系統未來發展要求。

（2）規范性和兼容性原則。按照國家相關技術標準和行業規范，通過數據接口協議標準化和新設備等手段，兼容主流設備和平潭廣播電視臺現有播出系統設備，實現基帶數據和IP數據互聯互通。

（3）安全性原則。通過建立健全安全播出體系，部署相應安全策略，采用符合廣播電視安全播出要求的設備，采用系統冗余等方式，實現IP化播出安全。

3 具體要求和應用

目前，全國大部分廣播電視臺已初步完成高標同播，IP化高清播出系統建設已經成為未來播出系統建設的主要方向。IP化播出系統的具體要求和應用如下。

（1）采用數字信號嵌入音頻格式，實現高清節目IP化自動播出功能，同時兼具可擴展性。

（2）主備播出服務器均采用行業內主流設備，并在各個省級電視臺和地市級臺有廣泛的應用。

（3）系統可以靈活調度外來信號。所有節目必須先上載錄入到現二級存儲，通過自動技審、人工復檢后再遷移到播出視頻服務器進行播出。

（4）系統能夠實現順序播出、插播、定時播出、定時插播和觸發播出等功能，支持24小時不間斷播出。

（5）系統的各種數據具備實時備份功能，有詳細完備的權限管理、日志管理和查詢統計功能。

（6）系統具有完善的安全和應急播出措施，具備主備播出通道（主流為四進二出或四進四出）、信號切換設備、基帶/IP化矩陣、總控等設備。

（7）播控軟件滿足現階段播出需求，采用模塊化設計方式，具備可擴展性，提供靈活實用的上載模塊、技審/人工審核模塊、播控模塊以及管理模塊等。

根據以上要求，具體分析目標建設系統重點的總控、時鐘系統等，特別是存儲和帶寬是本次系統建設的重點。具體IP化播出系統的應用配置如下。

3.1 總控系統

總控系統方面，主要包括IP化高標清視音頻矩陣模塊、總控信號監聽監看模塊及總控信號技監模塊。

（1）IP化高標清視音頻矩陣模塊。總控調度矩陣采用IP化SDN交換機，實現不低于64×64規模的高標清視音頻矩陣。主總控矩陣輸入信號源包括主備高標清CCTV信號、演播室信號及分控信號等，同時配備基帶64×64規模的高標清兼容矩陣，實現總控異構的主備調度方式。

（2）總控信號監聽監看模塊?？偪鼐仃囍匾斎朐葱盘柤拜敵鲂盘柦尤攵喈嬅娣指钇?，在4塊55英寸大屏上進行畫面展現.多畫面分割器具備多屏拼接功能，可以將4塊大屏拼接為1塊屏進行畫面展現，便于對信號進行監看。

（3）總控信號技監模塊。配置示波器設備，對總控信號進行技監?？偪丶急O結合配套設備（如技監、音頻檢測儀等）進行視音頻監聽監看，保證了視音頻信號的質量。采用高性能IP化信號示波器，支持高標清視頻信號的檢測，同時支持眼圖、物理抖動測量，支持無源還通輸入，進行透明監視；配置高清音頻檢測儀，對音頻信號進行檢測，同時配置時代奧視高清監視器，對視頻信號進行監看。

3.2 時鐘系統

時鐘系統配置主備衛星授時[3]，輸出的時鐘信號經主備倒換后，從時碼分配器進行多路輸出，接入播控設備和機房的時鐘（如臺標機和字幕機等）進行授時。通過網絡，衛星時鐘信號接入主備校時服務器，對播出系統設備進行網絡校時。

3.3 同步系統

同步系統配備主備同步信號發生器，利用同步倒換器將輸出的同步信號進行切換輸出，同步視分設備接收同步信號并輸出多路同步信號，接入總控系統；同時輸出PTP信號，為IP化交換設備和其他純IP化業務設備（無基帶同步接口）提供標準化同步IP同步信號。

3.4 高清編碼傳輸系統

所有頻道的播出信號送至廣電網絡公司。通過編碼器，將IP信號送至廣電網絡公司。

3.5 存儲及帶寬系統

建設完整的節目存儲系統，將實現制作網的文件化送播，通過文件傳輸的方式到達播出的二級存儲服務器，同時播出存儲系統具有應急上載和文件導入功能。視頻服務器存儲容量的測算，以平潭廣播電視臺現有播出系統作為樣本，配置2臺高清視頻服務器，負責2個頻道的主備播出。播出服務器節目存儲有效時間按不少于3天新增節目存儲計算，每天節目量5小時，高清視頻碼率按50 Mb·s-1，音頻2聲道，存儲容量考慮80%最高水位線。根據平潭廣播電視臺的目前運行的數據，設置基本參數，根據基本參數測算各項數據，計算出2個高清頻道的存儲及帶寬。各種參數的設定及計算如下。

基本參數現狀為標清視頻碼率13 Mb·s-1，高清視頻碼率為52 Mb·s-1。

標清測算，音頻24 bit，48 kHz，單聲道音頻碼率：24×48×1 000×1÷1 024÷1 024=1 Mb·s-1。

標清視頻碼率為12 Mb·s-1，音頻碼率為1 Mb·s-1，標清視音頻碼率為13 Mb·s-1。

高清測算，音頻24 bit，48 kHz，雙聲道音頻碼率：24×48×1 000×2÷1 024÷1 024=2 Mb·s-1。

高清視音頻碼率為50 Mb·s-1，音頻碼率為2 Mb·s-1，高清視音頻碼率為52 Mb·s-1。

（1）按照水位線為80%，視頻服務器需要的容量為（2×52）×3 600×5×4÷8÷1 024÷1 024÷80%=1 TB。

（2）視頻服務器帶寬計算：52×5÷8×2=65 MB·s-1。

（3）2個頻道存放60天的節目，二級存儲容量應為2×52×60×24×60×60÷8÷1 024÷1 024=65 TB。

按2個高清頻道，5倍速寫入為基準，二級存儲帶寬為65+65+13=143 MB·s-1。

每臺服務器的遷移帶寬約為65 MB·s-1。為了達到無單一潰點以及將來的擴容，需配置2臺同步遷移服務器供二級存儲到視頻服務器間的素材遷移。

綜上，根據播出系統對帶寬的要求，同時考慮今后可擴展性，可采取二級存儲通過萬兆網線接入核心網絡交換機，同步遷移[4]服務器、視頻服務器等通過千兆網線接入核心交換機[5]。

3.6 播出總控及綜合管理系統

播出總控及綜合管理系統監看并實時收錄節目播出信號，在本地或網絡存儲中進行保存；可查詢檢索對應視頻信息；通過對設備和軟件等的業務流程以及環境等重要環節監測，進行信息的數據采集、分析、研判等；根據系統整體的運行狀態的參數和指標，為相關人員對故障問題進行排查和分析總結提供幫助；通過聲光圖文等方式報警，幫助值班人員快速應急、正確處理故障。

播出總控及綜合管理系統的主要功能要求：簡潔實用的圖形化的監控界面；可對設備系統的軟件和硬件狀態進行遠程監測，并可直接調整設備參數；提供信號和數據流，對故障影響范圍進行分析；具備設備狀態信息和設備控制接口連接外部系統。

4 結 語

建設高清IP化播出系統，是廣播電視網絡化建設未來發展的趨勢，是國家信息化發展的重要組成部分。本文所采用的計算機網絡技術、播控技術及智能化技術等，均在廣電行業有多年的運行建設經驗，技術上風險可控。

思考IP化播出系統建設，是為了更好地提升平潭廣播電視臺的高清節目收視率，提高畫面清晰度，提升節目融合生產功能和節目制作承載能力，更好地為廣大受眾提供豐富多彩的內容服務，更好地發揮好黨和政府的宣傳平臺作用，更全面地宣傳推介平潭綜合實驗區，從而加快推進本地經濟發展。