佛山電視臺數字硬盤播出系統

朱 波

佛山電視臺，廣東佛山 528000

廣播影視自誕生以來，廣播從調幅到調頻、立體聲，電視從黑白到彩色，電影從無聲到有聲、從黑白到彩色，傳輸從無線到有線、到衛星，每一次技術進步都使廣播影視得到了很大的發展，但這些都限于模擬技術條件。數字技術的應用給廣播影視帶來的不僅僅是量的變化和外延的擴大，更是質的提高和方式的改變，使廣播影視的頻道資源大大豐富、信號質量顯著提高、服務領域極大拓寬。

佛山電視臺順應國際廣電行業趨勢，充分結合本臺未來發展情況，在電視臺新大樓建設6+1頻道硬盤播出系統。新系統建成后承擔著6個頻道一天近20小時的播出量，還有一個備份頻道，用于六個頻道中的一個出現不可逆的癱瘓時，可通過矩陣把備份頻道的播出信號調給網絡公司。在冗余設計方面考慮得非常充分。

播出系統中的視音頻系統由信號源、播出切換臺、字幕系統、系統周邊、傳輸系統等五大結構構成。縱觀全國省市電視臺的數字播出系統，其視頻系統結構與傳統模擬播出系統相比其實沒什么太大的區別，數字化改造主要是針對以上五大結構一一對應進行數字化改造升級。

當通信信息產業從模擬時代質變到數字時代時，注定這個產業要和IT結合得相當緊密。電視臺的數字化改造，除了基本視音頻的數字化外，更重要的是全臺網絡一體化管理。全臺網包括非編網、播出網、媒資網、辦公網。通過對其它省市電視臺的對比學習，我們得到許多系統設計、安全播出、布線工程施工及系統管理等寶貴經驗。下面以佛山電視臺的硬盤播出系統為例，詳細闡述硬盤播出系統的結構。

1 視頻服務器

經過對比多個廠家的服務器參數、價格及使用口碑，我們從SONY、品尼高、湯姆遜、大洋、索貝等國內外知名廠家中最后選定湯姆遜Profile PVS1008視頻服務器。湯姆遜是世界知名品牌，在視頻處理領域是出類拔萃的，而且Profile服務器在國內省市電視臺廣泛使用，技術成熟，穩定性好，提供給第三方編程的接口很多。

考慮到7個頻道的該服務器為八通道編解碼服務器。經過詳細討論，共使用四臺，分別為兩臺上載服務器、主備播出服務器。該服務器的具體參數如下：

視頻數據采用MPEG-2壓縮，完全支持MPEG-2 422P＠ML標準，采用4:2:2或4:2:0色度取樣，碼率從4Mbps～50Mbps可變且支持從1到16的圖像組結構。主機上有3個由工廠定義的碼率：分別為4Mbps，15Mbps和24Mbps，用戶也可自行選擇碼率一般播出采用的碼率在8Mbps～15Mbps之間。

PVS1008母板具有14個PCI插槽，配備各種板卡。主要包括以下幾類：

視頻I/O板卡：包括用于提供SDI輸入/輸出的SDI接口卡，以及提供模擬監看信號的監看卡。PVS 1000系列根據SDI輸入/輸出路數不同而細分為不同型號，如PVS 1022、PVS 1024等，后兩位分別表示編碼、解碼的路數；

進行內部編、解碼的板卡：可以有支持DVCPRO 25、HD MPEG等各種格式的編、解碼卡，本臺使用MPEG-2標清編碼卡和解碼卡；

與外部I/O板連接的板卡：包括連接音頻I/O板PAC216的音頻卡，連接擴展I/O板的RS422控制卡和LTC&GPI卡；

FC板卡：包括連接千兆交換機、組成FC網絡的FC NetWork卡和連接外掛式視頻陣列PFC 500的FC Disk卡。

2 數據庫

數據庫是硬盤播出系統的中心，所有素材的基本信息、系統配置信息、節目單、系統各環節的操作記錄、播出統計數據等大量數據都在數據庫里。因此數據庫的運行正常是安全播出的大前提。

服務器方面我們選用兩臺DELL的2850服務器。雙電源，雙網卡，有6個SCSI硬盤插槽。RAID卡可實現RAID0、RAID1、RAID0+1磁盤冗余方式。安裝Windows2000 Professional版本，采用RAID0+1把750G硬盤分兩個區，一個系統盤，一個數據盤。數據盤盡量大些比較好。

數據庫采用的是SQL2000數據庫。Microsoft的SQL數據庫使用廣泛，沒有Oracl的數據庫復雜。維護起來方便簡單。

為了保證數據庫能安全穩定的運行，我們使用Legato同步軟件，通過一根網線作為心跳線，架構雙機熱備份的安全結構。使用Legato軟件的前提是兩臺機子的計算機配置必須一樣。Legato把兩臺機子的數據盤共享，在網絡中虛擬出一個盤，分配IP地址和賦予名字，Legato對兩臺機子同時寫入數據，以保證兩臺機子的數據同步。這樣在播出網中，看到的只是這個虛擬盤。兩臺服務器誰先啟動軟件，誰就能打開本機的數據盤，另一臺進不了自己的數據盤。當主數據庫服務器宕機，Legato軟件檢測到心跳線斷開，自動啟動備數據庫的數據服務功能，保證系統數據庫的暢通。整個切換過程不超過2min。

Legato同步軟件實現了數據庫的雙機熱備份。但是軟件不是萬能的，總會有失誤的時候。因此我們還得利用SQL自動備份功能，采取冷備的方式，每天把數據庫備份到數據庫應急服務器上，萬一主備數據庫服務器都宕機，我們還能在應急服務器上還原數據庫，把播出、編單、上載工作站的數據庫指向數據庫應急服務器，盡快恢復播出系統。

3 遷移服務器

遷移服務器作為播出系統文件傳輸的樞紐，同時承擔著MDC、系統消息的傳遞、GXF轉MPEG2的轉碼等等功能。這里要特別說說MDC。元數據控制器（Meta Data Controller，MDC）是基于每個卷（文件系統）的機器，負責硬安裝及控制安全性和分配信息。安裝光纖卡及SANergy軟件后，經過相應的配置，二級存儲的所有分區都成為MDC的硬盤。MDC是二級緩存的管理者，網絡計算機想訪問二級存儲，就得通過MDC。在網絡中其他計算機只能通過映射網絡驅動器的方式從MDC上映射硬盤。簡單說MDC就像個調度員，網絡主機節點需要訪問數據之前先問它數據在哪，但是訪問數據的時候并不通過它，而是網絡主機直接去存取。

4 二級緩存

為了配合日后全硬盤播出及媒資網的建設需求，電視臺下購買了EMC公司的CLARiiON CX700。我們配備了45塊硬盤320G/10000轉的硬盤，共12T的容量，因受windows系統的限制，每個硬盤分區最大2T，根據頻道的分配，我們把CX700分成7七個區，每個分區6塊硬盤，2T的容量。7個頻道共42塊硬盤。剩下3塊硬盤作為熱備份，分別放在三層柜里。CX700的基本參數：

主控模塊：CX700 FC 8GB MEM FIELD INS

外形規格：40U機架式

ATA硬盤擴展柜（每塊擴展15個硬盤,共能擴展120個硬盤驅動器）

平均傳輸率：200MB/S

系 統 支 持 ：Windows， Linux，NetWare，Solaris，HP-UX，AIX，Tru64

外接主機通道：2GB/S*4的 Fiber Channel光纖通道卡(HBA卡)

RAID 級別 ：0 ，1 ，0+1 ，3, 5

CX700自身的冗余設計很好，安全性非常高，主機機頭有兩臺、光纖通道有四個，配備了UPS，能在突然斷電的情況下把Cache里的數據完整寫入磁盤中，而且指示燈明顯，能在很短時間內判斷問題所在。正常情況下兩個主機同時工作，平衡網絡負載，當一臺主機宕機，另一臺主機會承擔起整個光纖網絡的傳輸工作，面板指示燈會亮黃燈提示系統有問題。我們給CX700分配兩個IP地址，在播出網中任何一臺計算機安裝JAVA環境后，就能通過IE瀏覽進入CX700，里面的運行狀態一目了然。主機、硬盤、熱備份盤是否工作、UPS電池、光纖通道等等任何部位出錯都能在里面顯示，非常方便快捷。

硬盤播出系統在前期投入和設計中都考慮到日后高清業務的發展，在設備、網絡都留下相應的接口。整個網絡平臺以千兆網為基礎，組成IP-SAN的結構，方便管理，技術成熟，到目前為止播出系統已滿負荷運行三年多了，安全穩定，各設備運行正常，實現設計目標，各項技術指標均達國家標準。新系統承擔了建國60周年、奧運、世博會、亞運等重點安全播出保障期6個自辦頻道的安全播出工作，得到了上級領導的嘉獎。我們相信新系統能繼續為佛山電視臺的發展做出貢獻，同時也期待新技術能為廣電行業帶來新的騰飛，能給廣大市民觀眾帶來新的視覺感受。