硬盤播出在播控系統中的應用安全

摘 要：廣播電視數字化的優點已經廣為人知，由于計算機技術和網絡技術的不斷發展，先進的設備和技術不斷推陳出新，大力促進了廣播電視設備數字化、網絡化的進程，對于播出來說，以視頻服務器為核心的硬盤播出系統正逐漸在各地方電視臺普及。為了展示和發揮硬盤播出系統的優勢，保證“高質量、不間斷、既經濟、又安全”的安全播出目標，避免負面效應，提升廣播電視的安全播出水平、保證播出質量是廣播電視技術人員必須思考的問題。

隨著科學技術的不斷進步，數字技術、網絡技術在廣播電視領域廣泛應用，使廣播電視行業經歷了深刻的變革。電視技術由模擬向數字標清，再到高清晰度廣播電視播出系統不斷發展成熟，目前的電視播出系統形成了以硬盤集中存儲為主的多頻道網絡化控制數字播出體系，在組建播出系統時，系統規劃、設備類型、升級擴容、實時備份都是必須考慮和不容忽視的，數字硬盤播出系統人為干預少、更高效、靈活，可是系統比較復雜，數字化播出系統不僅包括傳統的信號總控、分控，同時增加了節目的數字媒資管理、播出網絡管理和防病毒攻擊等新的內容，更強地依賴于計算機網絡及控制系統。對于硬盤播出系統的安全性始終存在爭論，由于硬盤播出系統結構的復雜性，一個環節出現問題就可能導致整個系統出現問題，恢復系統也需要更復雜的步驟、更長的時間，因此，必須規范安全播出技術系統配置和運行維護要求，提升管理水平，才能保障廣播電視安全播出能力有質的飛躍。

1 硬盤自動化播出系統的安全設計

設計播出系統要科學、合理，因為直接影響到播出的安全性和穩定性。一個完整的硬盤自動化播出系統包括5大子系統：主控系統、視音頻分配系統、同步系統、時間系統、應急系統。全部系統通過千兆交換機連成千兆以太網，可實現視頻服務器（主、備）、千兆交換機與其他設備的數據壓縮、交換和傳輸，形成一個開放性的網絡硬盤播控系統。

硬盤服務器架構設計是以硬盤播出為主，兼容磁帶播出的盤帶混合播出系統，系統主要由硬盤服務器系統（包括上載播出以及與其他系統的接口）、視音頻及周邊外設系統、近線存儲系統、控制與管理軟件系統、監控報警系統、同步系統、時鐘系統、電源系統組成。系統設計采用上載集和播出集兩級存儲架構，基于標清磁帶介質節目進行集中上載實現節目文件化，再經由人工審查之后，傳輸到播出級待播。系統實現了硬盤主備、盤帶混合、盤帶或帶盤等多種備份方式，節目播出自動控制等播出功能，特點是信號路由可自動調度，近線存儲系統可實現播出域標清節目文件共享存儲，負載均衡、冗余備份，監控系統實現對主要控制設備的24小時不間斷監測，播出信號通道以及各節點的狀態監測，播出末級信號的檢測，并具有自動報警功能。

硬盤自動播出系統以視頻服務器為核心，將圖像和聲音壓縮編碼以后存儲在硬盤陣列中，由于硬盤的讀寫比磁帶磨損小，加上服務器的冗余特性，配備鏡像的結構設計，從而進一步保障了系統的運行穩定，有效地提高了播出的安全可靠。集中存儲的優勢還體現在多通道的播出節目資源可共享，適應各種節目的編排形式，可準確快捷地實現節目之間的順序和插入，定時播出等控制管理，節目素材的統一上載，簡化了整個播出的工作流程。甘肅省嘉峪關廣播電視臺現在運用的是北京中科大洋數字硬盤播出系統。兩套自辦節目的常規標清硬盤播出系統，采用基于標清文件的多通道硬盤服務器播出方式。建成了一個以計算機網絡和視頻網絡為基礎的綜合業務平臺，將電視臺的各制作部門緊密聯系在一起，形成了網絡化生產流程，大大提高了節目制播效率。

為了保障播出系統安全可靠，增加系統穩定性，硬盤播出系統設計應用多種安全備份技術，提前做好應急處理機制和預案，并在系統的關鍵鏈路環節采用冗余結構，比如應用服務器主備模式、主備硬盤通道鏡像播出等；軟件結構模塊化，增加系統容錯能力，減少耦合度，保證系統在軟硬件出現問題時可以快速恢復播出，減少甚至消除中斷播出時間，對安全播出具有十分重要的意義。

2 播出設備安全管理

依據嘉峪關臺的具體情況，硬盤播出系統以數據庫服務器和視頻服務器為中心，系統中配置有素材上載工作站、編單工作站、播出工作站、切換矩陣等鏈路設備。采用了工作站/服務器結構，數據庫服務器對所有播出控制數據進行集中管理。各工作站應用只負責系統的應用邏輯部分，操作人員因不同的使用權限在相應的工作站進行管理、上載、審片、編輯、播出等操作，最終實現電視節目的播出。

2.1 視頻服務器

播出系統采用以視頻服務器播出為主，傳統的錄像機播出為輔的盤帶結合播出方式。播出的具體工作流程為：在播出網絡中除線路信號及應急播出的VTR信號以外的節目，各部門制作的節目均通過上載工作站提交到視頻服務器存儲待播，由編單工作站完成節目單的編輯、生成及保存，再發送至播出工作站，由播出工作站調出當天的節目播出單，通過數據庫服務器訪問視頻服務器，按播出單順序播出通過審核的節目素材，完成每天的節目播出。由此可見，視頻服務器是整個硬盤播出系統的核心設備，服務器的安全穩定是電視臺不間斷播出的警戒線。嘉峪關臺采用兩臺VIPS視頻服務器，一主一備，采用鏡像方式同步播出，它的最大特點是嵌入式實時操作系統，所有系統程序全部固化在硬件中，消除了人為操作錯誤帶來的影響，啟動時間快、恢復時間快，避免了因操作系統問題進行重啟、重新安裝的狀況，安全穩定，大大提高了播控安全性。高度自動化播出設備的使用，保證了電視臺24小時全天候播出，設備的維護也因此要適應這種的播出方式，改變了已往設備壞了才修的維護方式。電視臺建立了巡檢制度，在日常巡檢時，及時發現處理設備自身和環境存在的隱患，為安全播作出基本保障，視頻服務器正常運行需要良好的工作環境，首先是機房的環境溫度需要保持在一個恒定的范圍，因而在服務器機房添置了兩臺空調，另外，嘉峪關臺地處西部地區，干燥、灰塵多，機房建設時鋪設了防靜電地板，避免由于靜電吸附力，使灰塵進入磁盤內部并吸附在磁盤上，影響磁盤使用壽命。在平時的工作中，特別注意進入機房必須換鞋等措施，定期對視頻服務器進行除塵等清潔保養工作。另外，視頻服務器對供電的要求極高，瞬間掉電都可能造成服務器數據的混亂，影響到播出的安全，因而電視臺配備了UPS不間斷電源。

磁盤陣列作為播控系統的重要環節，視音頻數據每天都在頻繁地進行讀、寫操作，就可能產生一些丟失部分數據的空殼素材及孤兒素材，導致服務器出現異常，上面存儲的垃圾素材占用空間過大，會影響到視頻服務器的響應時間及運行速度，對于維護管理工作，要主動預防入手，巡檢時，利用軟件監測的錯誤日志來發現問題提早判斷，硬盤垃圾刪除軟件將到期素材及垃圾素材定期刪除。在做安全維護時，也只能用專配的硬盤，并做好應用軟件的備份工作，一旦操作系統出了問題，可用鏡像文件快速恢復系統。另外，視頻服務器硬件部分具有相當高的可靠性，故障率較低，但在操作系統及軟件方面，如果系統長時間運行，可能導致內存殘留，影響系統性能，降低系統的可靠性，因此在工作一定時間后，要進行系統重啟。

2.2 數據庫服務器

數據庫服務器是硬盤播出系統的網絡核心設備，用來管理用戶賬戶、用戶操作權限、數據備份與恢復、日志管理、視音頻素材的一致性檢查等工作。整個播出系統的素材信息和節目單信息都儲存在數據庫服務器上，數據庫服務器如發生故障，將影響播控系統正常運行。因此，通常會采用雙機熱備份，當主數據庫服務器發生故障時，備數據庫服務器會自動接管，從而保證了不間斷的數據服務。數據庫管理意義重大，關系到整個系統的正常運行，數據庫維護應專人管理，必須對數據庫定期巡檢和優化。嘉峪關臺的數據庫服務器采用SQL Server數據庫管理軟件，由于它的高度可靠性和穩定性，給日常維護工作也節省了大量的人力和物力。

2.3 播出工作站

嘉峪關臺播出工作站由主備機構成，同步播出，主備工作站之間通過RS-422心跳線保持同步運行，備工作站記錄主工作站所有的控制指令和結果，當主工作站出現故障時，備工作站會立刻控制RS-422倒換器選通備路，接管設備的控制權完成主工作站故障后未完成的播出指令任務，保證節目的不間斷播出。主工作站接收數據庫服務器的播出節目單，再根據播出節目單內容對視頻服務器、VTR或線路信號進行控制播出，主工作站將調出的節目單發單至備工作站，主備播出工作站同步播出，同時控制播出矩陣將播出的節目切換到對應的播出通道上完成播出任務。在播出過程中如遇到來不及完成上載而又需要緊急播出的節目，只要在播出單中插入相應的節目素材名稱、輸入節目時間選擇所需的信號源通道即可，此信號源通道接有應急信號矩陣，矩陣上輸入有VTR、DVD、墊片等各種備份信號，也可通過人工方式實現應急切換播出。定期對播出工作站主機、切換矩陣及周邊設備進行除塵安檢等。

2.4 網絡運行的維護

將視頻服務器、數據庫服務器、播出工作站、各部門上載工作站等設備連接到交換機上，構成了硬盤播出系統的局域網，用來傳輸數字視音頻文件、控制信號、業務數據等。在電視臺的制作網和播出網禁用所有USB接口輸入設備，系統內設備禁止于外網鏈接，保證系統的封閉性。定期使用磁盤清理工具軟件，對各工作站硬盤進行清理、維護和碎片整理，刪除一切無效文件、垃圾文件、過期文件、過期段落包及無用工作日志，使磁盤空間得到及時釋放。網絡鏈路中任何地方出現問題都會影響到安全播出，只有網絡通暢運行，才可保證播出的安全。

3 操作人員的安全管理

播控中心是電視臺播出的核心部門，硬盤播出系統和監控系統設備多、線路復雜、系統軟件的升級及設備更新也快，對于播控人員的技術水平要求很高。所有播控人員應全面掌握系統構成，熟悉操作流程和安全應急預案，應對突發事件，采取合理的應急手段。嘉峪關臺針對播控中心這一特殊崗位，制定了相關的學習培訓和上崗制度。設備的周檢、月檢、季檢和年檢是為了保證播控設備長期正常運轉，制定檢修計劃，在對播出系統設備檢修過程中，技術人員熟悉了設備，提升了技能。定期的安全演練也提高了技術人員的應急處置能力，從而保證安全播出。

4 小結

安全播出一直是電視臺重點保障目標，重要作用也是不言而喻，建設成安全、高效、可靠的播出系統是電視技術人追求的終極目標，隨著大數據等新技術的引領，也將開創廣播電視行業的新篇章。