天津電視臺播出系統(tǒng)視頻服務(wù)器的在線改造分析

田曉亭

摘 要 隨著電視頻道高清化的普及，全頻道高清播出已經(jīng)成為現(xiàn)階段電視臺播出的趨勢，天津電視臺也逐步實(shí)施高清化播出。由于全天候的大負(fù)荷傳輸和存儲，促使播出系統(tǒng)全面改造升級。現(xiàn)就播出系統(tǒng)中的視頻服務(wù)器系統(tǒng)的在線改造心得與大家分享。

關(guān)鍵詞 視頻服務(wù)器；電視臺；播出系統(tǒng)；升級改造

中圖分類號 G2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-0360（2018）04-0039-03

1 改造前視頻服務(wù)器概述

天津電視臺播出系統(tǒng)核心設(shè)備視頻服務(wù)器采用主+備+第三備的模式。備播系統(tǒng)將所有播出素材集結(jié)制作成次日播出節(jié)目單，播出系統(tǒng)接收節(jié)目單，同時(shí)素材傳送到播出二級存儲中，通過策略將素材按照節(jié)目單遷移到不同頻道的播出視頻服務(wù)器和第三備視頻服務(wù)器中，全部拷貝成功后進(jìn)行素材頭尾審看。次日播出軟件調(diào)出節(jié)目單后，播控工作站按照播出節(jié)目單完成播出任務(wù)。當(dāng)主視頻服務(wù)器出現(xiàn)異常時(shí)，通過二選一切換到備視頻服務(wù)器。當(dāng)主、備視頻服務(wù)器都出現(xiàn)問題時(shí)，用切換臺切至第三備服務(wù)器，有效地提高了播出安全性。

原播出系統(tǒng)共配備21臺視頻服務(wù)器，19臺OMNEON 5000系列，2臺OMNEON 7000系列視頻服務(wù)器，完成2個(gè)高清頻道、10個(gè)標(biāo)清頻道的24小時(shí)主、備路信號和9個(gè)標(biāo)清頻道的第三備信號及高清、標(biāo)清兩組延時(shí)播。

OMNEON 5000系列視頻服務(wù)器內(nèi)置8塊SATA 500GB硬盤，采用RAID技術(shù)，設(shè)置為6+2，即有6塊數(shù)據(jù)盤，2塊校驗(yàn)盤，允許同時(shí)2塊硬盤損壞而不影響數(shù)據(jù)。總存儲容量3TB，安全可用空間2.4TB。2個(gè)編解碼插槽，根據(jù)需要配備模塊。我臺選用3種型號編解碼模塊：5221，5321，5501。5221為標(biāo)清模塊，編、解碼雙功，可以上載、播出；5321模塊為編、解碼雙功，通過設(shè)置只能采集或播放標(biāo)清或高清一類素材，可用于全高清、標(biāo)清頻道使用；5501模塊為解碼模塊只用于播放，自帶上下變換功能，高、標(biāo)清素材能同時(shí)播出，可用于高標(biāo)清混播頻道使用。

2 改造前視頻服務(wù)器瓶頸

2.1 性能瓶頸

視頻服務(wù)器已不間斷工作7年，服務(wù)器已停產(chǎn)，市場上備品、備件不足，一旦出現(xiàn)硬件故障將增加維修難度，使安全播出存在隱患。

在高清化的趨勢下，服務(wù)器性能存在不足，經(jīng)測試同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)高清頻道FTP傳輸率低；視頻文件大，播出中偶爾會出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。

4臺標(biāo)清視頻服務(wù)器只能放棄，影響到6個(gè)頻道的播出。

2.2 存儲容量瓶頸

播出系統(tǒng)二級存儲，可用空間37TB，安全可用空間30TB。存儲12個(gè)高清頻道4天的節(jié)目已滿載，帶寬400 Mbit/s，將無法勝任全高清素材，多設(shè)備的同時(shí)讀寫，不能展現(xiàn)近線存儲優(yōu)勢。

2.3 帶寬瓶頸

服務(wù)器實(shí)測網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬為25～30 Mbit/s，一個(gè)高清頻道24小時(shí)的播出節(jié)目需要傳輸約6個(gè)小時(shí)，標(biāo)清頻道需要1.8小時(shí)。如果節(jié)假日同時(shí)提交2～3天節(jié)目單時(shí)，服務(wù)器將疲于素材拷貝，降低性能。現(xiàn)有頻道均為24小時(shí)播出，所需素材量較大，已經(jīng)常有素材堵塞現(xiàn)象。

3 升級方案的設(shè)計(jì)思路

綜合考慮各高清頻道的需求，新建一套完整的高清播出系統(tǒng)，并利用原有可用的視頻服務(wù)器，有效解決系統(tǒng)瓶頸問題。

3.1 備份調(diào)整

天津電視臺播出系統(tǒng)繼續(xù)采用主+備+第三備的模式，但第三備視頻服務(wù)器采用異構(gòu)方式，直接使用備播系統(tǒng)播出服務(wù)器、播出軟件，調(diào)用備播資源。雖然播出質(zhì)量不及廣播級視頻服務(wù)器，但可以為播出系統(tǒng)異常、軟件異常或視頻文件格式無法讀取等特殊情況應(yīng)急，同時(shí)節(jié)約成本。

3.2 存儲性能調(diào)整

系統(tǒng)采用EMC Isilon作為播出二級存儲，3+2結(jié)構(gòu)，有效空間216TB，可存儲10 000小時(shí)素材（即：12個(gè)頻道24小時(shí)全高清素材34天），帶寬2 500 MB/s（可滿足30臺視頻服務(wù)器并行全速讀寫）。購買6臺OMNEON 7000視頻服務(wù)器，內(nèi)置4塊SATA 4TB硬盤。RAID技術(shù)，設(shè)置為3+1。允許1塊硬盤損壞而不影響數(shù)據(jù)。12TB有效容量，網(wǎng)絡(luò)有效帶寬實(shí)測70～90 MB/s，傳輸一個(gè)高清頻道24小時(shí)的播出節(jié)目需要約2個(gè)小時(shí)，標(biāo)清頻道只需要36分鐘。2個(gè)編解碼模塊，每塊7100模塊有2個(gè)通道，每個(gè)通道可以獨(dú)立輸出同一個(gè)素材不同格式的SDI信號。硬件的提升，完全滿足12個(gè)高清頻道的需求。

3.3 按需調(diào)整

為了在保證安全播出的同時(shí)，兼顧不重復(fù)投資。系統(tǒng)采用8組視頻服務(wù)器完成12個(gè)頻道主、備兩級播出，每組服務(wù)器分主、備兩臺，主服務(wù)器完成主路播出及提前審看功能，備份服務(wù)器完成備路播出及應(yīng)急上載功能。這樣既保證安全播出，又保證應(yīng)急上載素材及時(shí)上載到所需服務(wù)器中。

4 改造中面臨的難題

系統(tǒng)改造提升不能影響原系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保障正常播出、平滑過渡，因此，需要新的視頻服務(wù)器能夠?qū)崿F(xiàn)快速在線替換。同時(shí)，為了節(jié)約改造成本，需要對原有服務(wù)器進(jìn)行利舊。充分考慮影響系統(tǒng)改造的各項(xiàng)因素，研究改造工作的每個(gè)細(xì)節(jié)，確保在安全播出的前提下，做好提升改造。

5 升級實(shí)施

5.1 前期準(zhǔn)備

核準(zhǔn)系統(tǒng)圖紙、規(guī)劃線號及IP地址、規(guī)劃服務(wù)器布局。

新設(shè)備調(diào)試和上架。

鋪設(shè)系統(tǒng)視頻線、同步線、控制線、網(wǎng)線。

5.2 視頻服務(wù)系統(tǒng)的具體實(shí)施

5.2.1 第三備實(shí)施方案

增加5臺備播視頻服務(wù)器及2臺播控機(jī)。設(shè)置每臺視頻服務(wù)器2個(gè)播出通道，通道可輸出高、標(biāo)清，可進(jìn)行上下變換輸出。

添加備播策略，當(dāng)編輯人員提交節(jié)目單時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生備播二級向備播視頻服務(wù)拷貝素材的遷移

策略。

提前做好素材遷移、播出測試。

依頻道需求將備播第三備信號直接替換已有的播出系統(tǒng)第三備信號，送入各頻道端子板，經(jīng)頻道視頻分配器送頻道主、備切換臺，實(shí)現(xiàn)第三路信號的備份。

5.2.2 播出視頻服務(wù)器實(shí)施方案

搭建播出平臺，對設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)調(diào)試。用萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)將二級存儲、視頻服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，接口服務(wù)器，遷移服務(wù)器，播出控制機(jī)等相連。

視、音頻系統(tǒng)的搭建與調(diào)試。

配置視頻服務(wù)器管理機(jī)，視頻服務(wù)器入網(wǎng)。連接視頻服務(wù)器對應(yīng)網(wǎng)口，使用服務(wù)器工具軟件monitor來找到設(shè)備模塊并初始化設(shè)置IP。5000系列兩個(gè)網(wǎng)口在主機(jī)板上Host0、Host1，因此會搜到兩個(gè)IP地址。7000系列每個(gè)編解碼模塊一個(gè)網(wǎng)口，根據(jù)實(shí)際所配置的編解碼模塊，搜到對應(yīng)的板卡IP地址進(jìn)行修改，通過管理機(jī)頁面進(jìn)行IP地址的進(jìn)一步設(shè)置。

進(jìn)入管理機(jī)Configuration設(shè)置服務(wù)器名稱及其他屬性，并創(chuàng)建磁盤陣列。Player Configuration中按計(jì)劃設(shè)置通道名稱、VDCP端口和通道編解碼的視音頻參數(shù)屬性，通道模式：播出/上載/播出上載；端口：高清/標(biāo)清；上、下變換方式：Anamorphic；素材存儲目錄等。

進(jìn)行基于視頻服務(wù)器的各種軟件修改及調(diào)試，如播出、上載、延時(shí)播出軟件等。

進(jìn)行素材各服務(wù)器間互遷調(diào)試，提前遷移播出素材進(jìn)行播出調(diào)試。圖1為在線改造后的系統(tǒng)圖。

6 升級經(jīng)驗(yàn)分享

6.1 分批升級

部分頻道高清化升級后，其他頻道可以直接使用已經(jīng)替換下來的頻道資源進(jìn)行硬件高清化改造，替換下來的視頻服務(wù)器進(jìn)行提前入網(wǎng)調(diào)試，遷移、播出測試，頻道硬件升級完成后，頻道開播日按照預(yù)案進(jìn)行視頻信號的對外切割。

個(gè)別頻道因條件所限，需要原地轉(zhuǎn)網(wǎng)。改造工作分硬件和軟件兩部分。對于硬件板卡，原地改造的頻道一般都具備高清硬件條件，在改造當(dāng)夜進(jìn)行板卡、切換臺等高清設(shè)置調(diào)試。

頻道開播日將第三備信號通過跳線切出作為播出信號保證播出，然后按照預(yù)案進(jìn)行軟、硬件替換、配置，替換上新播出控制機(jī)接入新系統(tǒng)網(wǎng)線、控制線等，測試軟件正常后視頻信號對外切割。

6.2 視頻服務(wù)器必須升級為最新版本

管理機(jī)軟件及編解碼板卡固件不能使用出廠版本，必須更新版本，否則有可能會導(dǎo)致管理機(jī)無法識別編解碼板卡，或出現(xiàn)素材播出異常。播出中曾經(jīng)出現(xiàn)用7000視頻服務(wù)器上載的素材，用5000系列服務(wù)器播出時(shí)出現(xiàn)聲畫不同步現(xiàn)象，原因?yàn)楣碳姹镜停M(jìn)行固件升級后素材播出恢復(fù)正常。

6.3 下變換、上變換方式采用變形

上、下變換方式在視頻服務(wù)器中設(shè)為Anamorphic，避免了素材添加AFD信息耗時(shí)、易錯(cuò)等問題，同時(shí)提高了收視品質(zhì)。

6.4 多源播出備份

播出中曾出現(xiàn)某素材前10秒播出正常后面全部為黑場現(xiàn)象，切第三備有效的保證了播出安全。經(jīng)查此素材不符合MXF的封裝格式標(biāo)準(zhǔn)。此文件可以在7000系列服務(wù)器中正常播放，5000系列服務(wù)器由于采用不同的編解碼硬件，所以播放時(shí)異常。

7 總結(jié)

在線升級視頻服務(wù)器系統(tǒng)存在實(shí)施時(shí)間短，新舊設(shè)備并存，系統(tǒng)復(fù)雜等難點(diǎn)，因此前期準(zhǔn)備工作十分重要，不光要充分考慮現(xiàn)場可能出現(xiàn)的問題，提前做好新設(shè)備的調(diào)試，制定升級改造方案，還要制定快速恢復(fù)方案，以防止突發(fā)情況出現(xiàn)。

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