购物频道硬盘播出系统设计改造实践

　　【摘要】主要从购物频道原有播出系统现状和缺陷、购物频道播出系统设计改造思路和设计改造要点等方面，论述和总结扬州广电传媒集团（总台）购物频道硬盘播出系统设计改造的实践体会。

　　【关键词】一体化硬盘播出系统 全文件化硬盘播出系统 全台网主干平台 备播系统 播出二级存储系统

　　一.引言

　　随着扬州广电传媒集团（总台）现有购物频道节目制作、播出、管理的不断规范化，购物频道节目受众人群逐步扩大，收视率不断攀升，购物频道已成为我台主流频道有效的差异化补充，为了提升购物频道节目的播出品质，保证购物频道节目的播出安全，实现“不间断、高质量、既经济、又安全”的安全优质播出目标，我台本着“安全可靠、先进实用、可管可控、高质量、全功能、可升级”等原则，设计并实施了购物频道全文件化硬盘播出系统改造方案。

　　二.购物频道原有播出系统现状

　　1.两台一体化硬盘播出机

　　原有播出系统配置了1主1备2台编单、审片和播出一体化硬盘播出机，该播出机采用“工控机硬件平台+广播级硬件播出通道卡+播出应用软件解码”的系统构架，每台硬盘播出机采用一块广播级SD-SDI（嵌入音频）I/O播出通道卡，具备1个SDI输入端口、2个SDI输出端口，2台硬盘播出机共具备2个独立的播出通道，可完成1个频道节目1主1备自动倒换热备份同步播出，由播出应用软件完成视频压缩文件至SD-SDI信号的解码工作，视频压缩格式采用MPEG-2IBP@8Mb/s，视频文件格式采用MXFOP1A格式。每台硬盘播出机的一个千兆以太网网口用于FTP传输非编制作系统已打包节目素材文件，另一个百兆以太网网口供外部设备遥控。每台硬盘播出机采用2块SATAⅡ1T数据硬盘，可以存储5天以上播出节目素材。

　　2.应用软件模块

　　原有播出系统应用软件主要包括节目素材文件的迁移上载模块、节目串联单编辑模块和节目串联单播出模块，系统没有采用专门的数据库服务器硬件及其数据库管理软件，由非编制作系统节目素材打包工作站实现非编制作系统已打包节目素材文件化上载到2台硬盘播出机本地硬盘，上载节目素材采用软件方式审片，包括简单剪辑、打入出点等，在硬盘播出机本机上完成编单、审片和播出。

　　3.周边系统及设备

　　原有播出系统周边系统及设备主要是1台8×1SDI切换器，没有配置同步与时钟等系统设备。

　　三.购物频道原有播出系统缺陷

　　1.系统构架不够安全

　　原有播出系统的硬盘播出机采用的上述系统构架，在运行安全稳定性和软硬件功能扩展性方面存在明显缺陷，对视音频数据在线存储系统没有采用硬件RAID数据冗余校验和冗余保护。

　　2.系统缺乏连续稳定工作能力

　　原有播出系统不具备7×24小时稳定工作的能力，不能够长时间高强度连续工作不死机，不能够满足节目播出高安全、高可靠的要求。

　　3.系统防病毒能力较差

　　原有播出系统相对外部网络没有实现严格的隔离和封闭，原有播出系统网络与非编制作系统网络进行了一体化直接连接，所以原有播出系统网络防病毒能力比较差。

　　4.主备硬盘播出机热切换可靠性较差

　　原有播出系统正常工作时，主备硬盘播出机同时按照相同的节目串联单进行实时同步播出，主硬盘播出机控制切换器输出主硬盘播出机播出的SDI（嵌入音频）信号，主备硬盘播出机之间通过以太网实时通讯，获取对方的状态，当主硬盘播出机关机后或者出现故障时，备硬盘播出机与主硬盘播出机的通讯中断，备硬盘播出机将控制切换器自动切换输出备硬盘播出机播出的SDI（嵌入音频）信号，原来的备硬盘播出机成为主硬盘播出机，此时，技术保障人员可以对原主硬盘播出机进行检修，待其恢复正常后，原主硬盘播出机将自动成为备硬盘播出机。但是，主备硬盘播出机在故障自动倒换时热切换的可靠性比较差，而且主备播出信号在切换时有时会出现黑场、丢帧、静帧，甚至中断。

　　5.主备硬盘播出机同步播出精度不够

　　原有播出系统无法实现自动校时，主备硬盘播出机中如果一台硬盘播出机故障或者检修时，另一台硬盘播出机就成了单机播出，在故障排除或检修结束之后，将其上线与正常的硬盘播出机并机播出，虽然可以实现断点续播和同步播出，但同步播出精度不够，主备硬盘播出机不能够完成帧精度的自动同步播出。

　　6.系统功能和节目质量欠缺

　　原有播出系统虽然可以完成自动播、定时播、顺序播、插播、断点续播，但系统功能和节目质量有所欠缺，在播出过程中实时增减节目、修改素材，随改随播等功能也比较弱，且难以保证播出节目的广播级视音频质量，图像画质不够清晰明亮，色彩还原欠准确，音质欠清晰，只能播出MPEG-2 IBP@6-8Mb/s码率文件，如果播出10-12Mb/s码率文件，则播出画面就会出现卡顿现象。

　　7.备播与待播节目素材迁移安全难以保证

　　原有播出系统通过网络一体化直接连接链路，将非编制作系统编辑完成的所有备播节目素材文件迁移传输到主备硬盘播出机，由上载人员通过审看软件完成人工审查后待播，这种方式虽然实现了播出业务流程的高效率，提高了播出系统待播节目素材的迁移传输效率，但备播与待播节目素材迁移传输的安全性却难以保证。

　　8.播出软件界面不简洁

　　原有播出系统采用软件解码方式进行播出，播出软件集成了全屏字幕，无需字幕卡，并集成与播出内容完全一致的软件预监窗口，无需外部监视器。但是播出软件界面不算简洁，其界面具备两个显示窗口，显示内容包含叠加的字幕、立体声音量条，与SDI输出内容完全相同。主窗口用于显示当前正在播出的内容，第二个窗口用于：第一，预监外来即将转播的线路信号；第二，在硬盘播出时提前显示下一条播出信号的首帧。

　　9.台标和字幕叠加效果差

　　原有播出系统播出软件内嵌图文字幕模块，字幕可与节目锁定同步播出，支持多个台标和字幕的叠加，在不使用外部台标机、字幕机和键控器的情况下，可实现台标、时钟、挂角、栏标、左飞字幕同屏叠加显示，但台标和字幕叠加的效果比较差。

　　10.使用和维护不方便

　　原有播出系统主备硬盘播出机的软硬件采取了All In One模式，主备硬盘播出机各自单机可以完成全部播出工作，由于非编制作系统转码打包工作站与主备硬盘播出机之间采取了网络直接连接，主备硬盘播出机不仅安全难以保障，使用和维护也不方便。

　　四.购物频道播出系统设计改造思路

　　1.小播出系统无法满足播出信号质量和安全可靠性要求

　　在考虑购物频道硬盘播出系统设计改造问题时，对于我台所要求的播出信号质量和系统运行安全可靠性需求，三线品牌的一体化硬盘播出系统功能与性能肯定不能满足，二线品牌的中低档小而全的全文件化硬盘播出系统功能与性能也不一定能够满足。

　　2.由大播出系统完成购物频道播出的可行性

　　承担我台3个主流频道节目播出的4频道（3+1）大播出系统采用硬盘结合专业光盘，由视频服务器与专业光盘录像机进行混合播出，长节目由专业光盘录像机直接进行播出，广告等短节目素材文件先导入上载到二级存储系统，再迁移到视频服务器中，然后由视频服务器进行播出。目前，大播出系统基于全台网主干平台与非编制作系统之间建有2台异构网闸传输通道，但未建Web Service接口，2台网闸传输通道的实测带宽为12M b/s+20M b/s。为了保证购物频道节目播出的安全可靠性和播出信号质量，可以采用大播出系统完成购物频道节目全文件化硬盘播出，但需要对大播出系统进行适当调整和改造。

　　3.系统设计改造思路

　　大播出系统改造之后可使新增频道所有节目素材均采用文件化备播和全文件化硬盘播出，实现大播出系统和主干平台的自动化流程对接，实现节目素材文件由非编制作系统及云媒资系统经主干平台自动迁移到大播出系统，与此同时，节目素材文件对应的元数据自动继承和导入到大播出系统。文件化备播和播出流程在应急情况下可以采用紧急交互模式工作，即非编制作系统的已打包节目素材文件通过2台异构网闸传输通道迁移到大播出系统，由大播出系统直接采用人工导入方式将节目素材文件导入大播出系统。

　　五.购物频道播出系统设计改造要点

　　我台原有4频道（3+1）大播出系统采用了硬盘结合专业光盘，由视频服务器与专业光盘录像机进行混合播出，为了使新增频道所有节目素材均实现文件化备播和播出，只需补充部分设备资源。采用大播出系统完成凤凰购物节目全文件化硬盘播出之后，要求能够按照现有播出系统的规范化编播业务流程进行运转，所有节目素材导入上载、编单、字幕编排等工作量，要求由两名上载和编单人员即可完成。

　　1.升级播出主备数据库服务器硬件

　　播出主备2台数据库服务器整机硬件升级为HP DL380G8，配置16GB内存，可以提高数据库系统服务效率和安全可靠性。

　　2.增加1台节目素材文件技审服务器

　　增加的1台节目素材文件技审服务器由换下的原主二级存储系统的存储访问服务器担任，可以提高节目素材文件自动技审的效率。

　　3.增加2台上载工作站

　　增加2台素材文件化导入上载（含软审、段落包编辑与编单等）工作站。

　　4.增加1套网络安全设备

　　增加1套防病毒网关+防火墙以及网闸等网络安全设备，解决全台网主干平台与播出网互联互通的安全问题，保证全台网主干平台在线存储系统传输到播出二级存储系统的节目素材文件及其元数据文件FTP传输的安全性。

　　5.扩容主干平台到播出系统传输带宽

　　为了扩容全台网主干平台在线存储系统到播出二级存储系统传输通道的带宽，实施改造了播出二级存储系统，购置了一台进口品牌的一体化NAS存储系统，支持NFS、CIFS、HTTP、FTP等协议，支持Windows Server2003、Windows Server2008、Windows XP、Linux等操作系统，物理容量为72TB，有效存储容量为42TB，实测有效混合读写带宽≥450MB/s。采用RAID-DP双奇偶校验容错技术，可配置成单个逻辑卷。硬盘、存储控制器、电源、风扇、接口等部件全部冗余、热插拔，无单溃点，今后通过增加盘箱可以线性增加带宽和容量，而不影响原有数据。配置了双电源、双控制器。

　　6.增建主干平台到播出系统自动服务接口

　　增建了实现全台网主干平台在线存储系统到播出二级存储系统的自动服务软硬件接口，将4频道（3+1）大播出系统的数据库系统和内容管理系统与全台网主干平台的服务接口建设成为一个节目素材文件备播系统，通过备播系统实现全台网主干平台和播出系统的对接，实现非编制作系统在线存储阵列和云媒资系统在线存储阵列的播出备播区经全台网主干平台在线存储系统到播出二级存储系统之间的节目素材文件自动转码、自动打包、自动迁移、自动MD5校验、自动入库、自动技审等业务流程。2台播出接口服务器由换下的原主备2台数据库服务器担任，增加与全台网主干平台的Web Service接口，用于播出系统数据库自动继承和导入XML元数据，并将节目素材在播出域的备播状态返还给全台网主干平台，全文件化节目素材自动导入上载入库正常情况下为自动导入，应急情况下也可人工手动导入。

　　7.节目素材文件备播系统定位

　　节目素材文件备播系统是面向我台大播出系统进行播出文件准备的系统，备播系统完成的工作包括播出节目素材文件迁移、文件迁移校验、文件格式转换处理和上下游系统接口通信，节目素材文件备播系统在我台播出业务流程中的定位。

　　8.节目素材文件备播系统业务流程

　　节目素材文件备播系统业务流程支持按照用户定义进行调整，图2是我台节目素材文件备播系统业务流程示意图。网络节目素材文件导入是后台自动运行的服务，在文件迁移过程中不需要人工干预，后台处理能力包含：（1）转码能力：能够进行视音频媒体文件不同格式之间的转换工作。（2）迁移能力：能够以磁盘共享拷贝和标准FTP两种方式，实现节目素材文件的迁移和流转。（3）MD5校验能力：当跨网传输节目素材文件时，能够生成MD5校验码并进行MD5码校验工作。

　　六.结语

　　我台购物频道全文件化硬盘播出系统设计改造方案是基于原有4频道（3+1）大播出系统和全台网主干平台具体实现的，这一设计改造方案实施完成后，实现了全台网主干平台在线存储系统到播出二级存储系统传输通道的高安全、高可用、高管控和高效率，提高了非编制作系统在线存储阵列和云媒资系统在线存储阵列的播出备播区经全台网主干平台在线存储系统到播出二级存储系统之间文件迁移传输的带宽，提高了全文件化节目素材自动导入上载入库以及文件自动技审的效率，简化了大播出系统内部处理流程，提高了购物频道全文件化编播业务流程的工作效率，减少了编播业务流程相关环节工作人员的重复劳动，满足了购物频道节目全程文件化编辑、制作、备播、全硬盘化安全播出的各项需求。

　　翁德华 徐俭 徐有聪