閏年日期GPS校時錯誤對數字硬盤播出系統產生影響的分析

□雷祖棟

閏年日期GPS校時錯誤對數字硬盤播出系統產生影響的分析

□雷祖棟

本文通過2012年南寧電視臺播出部衛星鐘因校時不準而影響播出的具體事件，結合閏年、衛星校時、硬盤播控系統等各知識點對事件進行剖析，還原出日期因素影響播出的過程，并總結出相應的應急預案。

閏年；GPS衛星校時；硬盤播控系統；應急預案

精準穩定的標準時間一直是廣播電視安全播出一項重要的基礎保證。特別是廣電行業隨著數字化技術應用的擴展與深化，硬盤自動播出系統應用的普及，電視新聞類直播節目增加等都愈發突顯安全守時的重要性。如今，地方廣播電視臺普遍采用GPS衛星校時系統來獲取穩定的基準時間，所以南寧電視臺自動播出系統也是通過接收GPS時鐘信號獲取基準時間。

2012年2月28日夜班時間段，值班員發現正常播出的節目圖像出現跳變現象，采取應急措施后仍未解決問題。待播出畫面定幀后，值班員重新調入當天播出單，進行手動切換播出。節目剛播后馬上又出現畫面跳變，故障依然如舊。經排查，技術員發現播控電腦日期顯示為2月29日，而GPS接收時鐘顯示日期時間為3月1日。正是兩者之間的誤差，導致播出出現異常狀況，而當天的日期是2012年2月29日，即閏月最后一天。GPS時鐘日期如何引發播出異常？我們試通過以下知識點（閏年概念，GPS校時流程，硬盤播出系統主要組成與功能，播出工作流程）來解析時鐘日期異常對播出過程的影響。

一、閏年的概念

閏年是為了彌補人為歷法規定造成的年度天數與地球實際公轉的時間差而設立的，補上時間差的年份為閏年。凡是二月有二十九日的年份為閏年，包括在公歷或夏歷中有閏日或閏月的年份。一般有四年一閏，百年不閏，四百年再閏的說法。例如，2000年是閏年，2100年則是平年。而2012年則為閏年，當年的2月有29天。

二、GPS授時簡介及播出系統校時工作流程

GPS（Global positioning System）是全球衛星定位系統的簡稱。20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統，共由三部分組成：1.進行廣播導航的衛星組成空間部分；2.對整個系統運行進行控制的地面控制部分；3.GPS接收機組成的地面用戶部分。授時功能由前兩部分構成。GPS接收機分天線單元與接收單位兩部分，GPS接收機經天線接收來自衛星的信號，并能自動補償信號在衛星與接收機之間傳輸延時，輸出與國際標準時間UTC保持高度同步秒脈沖選通信號，經RS－232、RS422輸送到數據庫服務器進行校時。

校時工作流程：主、備數據庫服務器上運行的time serv程序，是GPS時鐘信號接收及網絡同時校時的程序。它的作用是把GPS時鐘發送來的信號轉換成標準的時間信號，通過私用協議將時鐘信號經以太網發送到網絡中的各個工作站，即工作站的播出程序會監聽網絡上的時鐘信號，發現為播出系統合法的校時數據時，即校正播出程序的時鐘，達到和服務器及GPS時間同步的目的。在播出中，主、備播出工作站會根據主、備服務器提供的時鐘來同步自己的播出時鐘信號。

三、硬盤自動播出系統的組成及工作流程

硬盤自動播出系統主要由視頻服務器、數據庫服務器、編單／審片工作站、上載工作站、播出工作站、二級存儲硬盤陣列、網絡交換機及切換矩陣及周邊設備構成。

各個工作站的作用：1.編單工作站。該工作站的作用主要是根據播出的安排，按照播出要求編制出相應頻道、相應日期的播出串聯單。上載工作站和播出工作站根據播出串聯單進行節目上載和播出安排。2.上載工作站。該工作站的作用是根據播出串聯單的安排，把磁盤或藍光盤節目及非編網絡素材節目等內容上載至視頻服務器或近線存儲磁盤陣列，并完成節目內容審核。3.播出工作站。該工作站包括播出管理與播出控制兩部分。播出管理工作站負責接收總編室傳來的串聯單文檔，將該文檔直接轉換為節目播出單和節目上載單，然后分別傳送到播出控制工作站和文件服務器；另外它還負責完成服務器素材的刪除、查詢等管理工作以保證服務器的正常工作。播出控制工作站的作用是對當天所有節目進行驗證和鎖定，依據節目播出單，控制視頻服務器、應急錄像機等進行播出。它可以實時監看服務器的播出狀態、播出進程，提供實時控制。4.網絡交換機。網絡交換機的作用是把播出系統內的各種設備進行連接運行，互相聯系，交換信息。素材數據的傳輸，各個工作站、服務器之間的通訊，網絡校時，播出控制都通過交換機進行的。

系統軟件工作流程主要為：總編室按照播出安排，編單工作站完成播出串聯單的制作。通過網絡傳送至播出部的播出管理工作站，播出管理工作站接收到串聯單供上載與播出使用。上載工作站根據播出串聯單將需要播出的節目采集上傳到視頻服務器或二級存儲陣列；播出工作站根據節目播出單，對當日所需播出節目進行驗證和鎖定，其中近線存儲中把當天要播出節目由遷移工作站遷移到視頻服務器，并控制視頻服務器及切換矩陣進行節目的硬盤播出。

當年我臺的GPS時鐘校時系統由GPS衛星天線、衛星校時鐘、時碼分配器組成。時間信號由GPS衛星天線接收下來后通過衛星校時鐘獲得GPS模塊標準時間，經時碼分配器到主備數據庫服務器，主備數據庫運行的time serv程序通過以太網將時鐘信號傳送至各個工作站。如圖1。

圖1

因此，當閏年這一特殊的時間段來到時，衛星校時鐘由于自身原因導致日期發生錯誤，主備數據庫接收到錯誤的日期，并與播控電腦日期相沖突，引發播出服務器對正播節目單日期的誤判，導致正播節目被跳切至結尾，定幀于正播節目單最后一幅畫面。此次衛星時鐘日期錯誤對播出產生的影響有：1.由于衛星鐘校時的錯誤使播出服務器對正播節目單產生誤判，導致當天節目播出單不能按正常播出，需把日期校正后播出才恢復正常。2.播出工作常規應急不起作用。（播出畫面跳變，手動切換應急墊片又被切走）。3.影響播出質量。

硬盤播出系統在閏年這特別年份中暴露出一些安全隱患，表現為如下幾方面：1.衛星校時鐘設備在閏年中日期不正確引發播出軟件的誤操作；2.以GPS信號作為單一校時源存在不安全性；3.缺乏預防此類播出設備關鍵點失效后的應急預案。

對于該型號衛星校時鐘設備在閏年中出現的問題，筆者曾咨詢過生產衛星校時鐘相關單位的工程師，他們也確認該型號衛星鐘的確存在此類問題，即在閏年里衛星時鐘的日期會發生錯誤，解決方案有兩種：1.通過系統升級來解決衛星校時鐘的缺陷。2.時間關鍵點前斷開GPS校時的物理接口，各個工作站點按自帶時間工作，時間點過后，重新復核衛星鐘時間后再接回接口，重新恢復GPS校時功能。我臺采取的是方法二。

從事例上分析，單一的校時源對安全播出的確存在一定的隱患，校時源也應遵循一主一備原則，“單點校時方式”顯然已不符合現在安全播出的要求，況且GPS的核心技術受制于美國，難免會存在一些隱患，對安全授時造成影響。而現如今我們已有自主研發的北斗衛星系統，其中包括單向和雙向的精密授時功能，可以與原來的GPS授時系統構成主備雙鏈路互備授時，來增加校時源的多樣性，避免單點帶來的故障隱患，從而增強了授時系統的穩定性，保證系統授時安全。

圖2

本次故障中，從當時播控簡易流程圖（如圖2）中試分析一下傳統的應急預案為何失效。播出服務器主備兩路信號分別進入主、備分控矩陣，經同步鍵混后到3X1倒換器，3X1倒換器其中一路為應急墊片輸入。3X1倒換器出來后經編碼復用最后輸入網絡。事故發生時，衛星鐘因閏年時間緣故無法校正2月29日的正確日期，導致數據庫和播出服務器日期錯誤，現象為主備信號源均出現畫面跳變的異常狀況。應急預案之一是分控矩陣中手動切出墊播片，因分控矩陣信號源來自播出服務器，處于信號跳變過程中手動切墊播片是沒效果的，而3X1倒換器中接入的應急墊片，只有通道無信號時才會自動切入。此類事件給我們安全播出工作安全提出問題：數據庫或播出服務萬一失效了應該采取怎樣的應急措施？現在播控系統流程設計大多為一主一備兩路，雖然數據庫或服務器出現問題的概率極低，但我們也不能因此而缺乏應對舉措。參考其他省臺的設計，采用第三備份機制，獨立服務器控制獨立的一臺視頻服務器作為第三信號輸出源，是預防此類事例發生的根本。第三備份信號源應與主、備信號源并連接到輸出末級2選1倒換器上，可進行手動切換信號源。即使主、備信號不受控時，我們可以通過2選1手動倒換，改由第三備份信號輸出，從而為播出安全與播出質量提供充分的保障，提高播出系統整體的安全性。

四、結語

此次播出故障發生的特殊性，也給了我們極大的啟示。整個播出系統由計算機網絡、數據庫、服務器等各種軟硬件構建而成，其安全保障措施也十分齊全：整個設備冗余，硬件的備份，包含各類應急預案。但由于閏年日期的變更錯誤，整個播出進程需重新調整，這并不是通過常規應急措施能解決的。隨著科學技術的發展，數字與網絡技術的不斷進步，各行各業對計算機網絡及控制系統的依賴程度的提高，新科技給我們的工作、生活帶來高效、便捷的同時，也對其自身的安全性提出了更高的挑戰。因此，對于我們廣播電視安全播出工作來說，只有充分認識到播控系統各個環節的復雜性，并制定出與之相應的、周密詳細的措施，嚴格規范安全播出技術準則與維護要求，才能保障我們的播出安全，提高防范風險能力。閏年四年一次，校時出錯此類故障對于播出值班員來說是較少有機會碰上。只有對整個播出系統體系有充分的了解，熟悉理解和掌握衛星校時的原理，我們才能從容應對此類故障而做到不忙亂。為了預防此類故障，播控部門也應加強對值班人員的培訓，設立與之相應的應急預案，從而減輕故障對播出造成的影響，提高安全播出保障能力。

1.夏進.電視臺硬盤播出系統關鍵技術的研究[D].上海交通大學碩士論文,2006.

2.徐文楷.淺談吉林電視臺硬盤播出系統應用體系[J].現代電視技術,2011（01）.

3.毛桂梅.GPS授時系統在廣播播出系統中的應用[J].西部廣播電視,2013（06）.

南寧廣播電視技術中心）