電視播控系統軟件及服務器設計方案探討

蓋龍

摘? 要? 石家莊廣播電視臺目前共有4個自辦頻道，2014年在原有標清播出系統基礎上將新聞頻道升級改造為高、標清同播頻道。本次項目將新建5個高標清同播頻道，搬遷1個高、標清同播頻道，實現4+1+1播出模式，即4個播出頻道，1個擴展頻道，1個備播頻道。系統設計需要滿足5個頻道每天24小時各自的新聞、電視劇、文藝專題、直播等交叉播出。

關鍵詞? 電視播控系統;服務器設計方案;石家莊廣播電視臺

中圖分類號? G2? ? ? 文獻標識碼? A? ? ? 文章編號? 2096-0360（2019）01-0040-02

1? 軟件設計方案

播出系統預留與節目制作網互聯接口，節目播出信號除總控矩陣信號調度外，其余均來自節目素材上載。播出系統包括節目整備子系統、播控子系統、監控平臺。

整備子系統具有整備管理，節目單編輯，節目遷移，自動技審，人工復檢，上載/審看功能，負責對遷移至播出系統的素材進行技術審核和文件化自動備播工作;播控子系統具備節目單編輯，自動播出控制功能，同時播出系統支持多種途徑進行節目內容的對外發布。

監控平臺可對整個播控系統進行信息采集，匯聚分析，最終完成信息展現，可以對硬件、軟件，流程等進行整體監控。

2? 網絡及安全交換設備規劃方案

系統網絡采用星形架構設計，配置2臺核心交換機，4臺接入交換機，1臺字幕系統交換機和1臺冷備交換機。2臺核心交換機之間采用萬兆光纖堆疊，共享背板帶寬。所有接入交換機和字幕交換機通過千兆光纖上行接入核心交換機。遷移服務器、自動技審服務器、二級存儲、視頻服務器等通過千兆網線接入核心交換機，其余設備通過千兆網線接入交換機。播出核心交換機采用2臺H3C 10508-V豎式插槽設計交換機，該交換機提供不間斷轉發、不間斷升級、優雅重啟、環網保護等多種高可靠技術，在提高生產效率的同時，保證了網絡最大正常運行時間。

3? 視頻服務器設計方案

3.1? 視頻播出服務器

播出視頻服務器采用6臺哈雷公司單機播出視頻服務器，該視頻服務器將4個視頻通道，千兆以太網傳輸，3+1RAID存儲系統集成到一個1RU的機箱中，其對外提供的FTP帶寬可達100MB/S，使用專用的UNIX操作系統，無系統硬盤設計免受病毒干擾，機箱設計為雙電源，所有配件冗余設計，支持熱插拔，更換無需關機，雙CPU分別處理IP和IO。視頻碼流采用MPEG-2編碼壓縮，碼率可調，支持最短25幀的素材播放，支持精確到幀的播放切換和精確到幀的節目間插播。獨有的RAID重建系統，全線播出的情況下重建恢復時間小于3小時;突然斷電后整個系統啟動時間小于1分鐘30秒。

1）播出視頻服務器通道設計。6臺播出視頻服務器共計提供24個視頻通道，其中：12個解碼通道，12個編解碼通道。具體通道分布情況如下。

播出視頻服務器-1提供3個解碼通道負責頻道1主路和頻道2備路播出及視頻服務器審片，提供1個編/解碼通道負責1路應急錄像機信號上載。

播出視頻服務器-2提供3個解碼通道負責頻道4主路和頻道5備路播出，預留1路應急信號上載;提供1個編/解碼通道負責1路視頻服務器審片。

播出視頻服務器-3提供3個解碼通道負責頻道6主路和墊片備路播出以及視頻服務器審片，提供1個編/解碼通道負責1路應急錄像機信號上載。

播出視頻服務器-4提供3個編解碼通道負責頻道2主路和頻道1備路播出，以及視頻服務器審片，提供2個編/解碼通道負責2路應急線路信號上載;（其中1路應急線路信號上載通道和審片通道為同一塊板卡的輸入輸出通道）。

播出視頻服務器-5，提供3個編解碼通道負責頻道5主路和頻道4備路播出，以及視頻服務器審片，提供1個編/解碼通道負責1路應急線路信號上載。

播出視頻服務器-6，提供3個解碼通道負責墊片主路和頻道6備路播出，以及視頻服務器審片，提供1個編/解碼通道負責1路應急線路信號上載。

2）播出視頻服務器容量及帶寬設計。視頻服務器存儲高清媒體文件采用視頻50Mbps，嵌入音頻6聲道、48kHz采樣，24bit量化，高清素材碼率約為50+48×1000×24×6/1024/1024≈56.6Mbps。

6臺主備視頻服務器，負責5個頻道主播出，單臺視頻服務器配置4塊4TB硬盤，采用RAID5技術，有效存儲容量為12TB，按照80%水位線計算為9.6TB。則單臺視頻服務器可存儲的節目時長為9.6/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈395小時。

單臺視頻服務器最多負責2個頻道播出，單臺視頻服務器的素材遷移帶寬需求：56.6Mbps/8×2頻道×3倍速=42.5MBps。

單臺視頻服務器實測可達到100MBps，滿足實際使用需求。

3.2? 上載視頻服務器

上載視頻服務器采用哈雷MediaCenter視頻服務器，MediaCenter最大支持16TB存儲容量，最多支持三臺滿配的MediaPort編解碼模塊，可達12個通道，支持多種格式的上載和播出，并且支持所有Spectrum兼容的軟件和程序。

1）上載視頻服務器通道設計。此次配置2臺上載視頻服務器，共計提供不少于12個視頻通道，其中8個編/解碼通道，4個解碼通道。

2）上載視頻服務器容量及帶寬設計。視頻服務器存儲高清媒體文件采用視頻50Mbps，嵌入音頻6聲道、48kHz采樣，24bit良好，高清素材碼率約為50+48×1000×24×6/1024/1024≈56.6Mbps。

配置的2臺上載視頻服務器，單臺視頻服務器配置12塊4TB硬盤，采用RAID6（4+2）技術，有效存儲容量32TB，按照80%水位線計算為25.6TB。單臺上載視頻服務器可存儲的節目時長：25.6/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈1054小時。

單臺上載視頻服務器實測帶寬可達到220MBps，最多4個通道同時進行上載，單臺上載視頻服務器素材遷移帶寬需求：56.6Mbps/8×4頻道×3倍速≈85MBps。

可滿足實際使用需求。

3.3? 二級存儲體

本次項目二級存儲體選用哈雷MediaGrid3000，該存儲體采用集群式IP存儲構架，配備獨立的主備冗余文件系統元數據服務器，并可按實際需求實現在線擴展，同一存儲文件系統將存儲節點劃分為A、B兩組，系統自動實現兩組間的數據同步及負載均衡;可同時從A、B兩組中自動讀取數據片，系統讀帶寬為A、B兩組之和。保證系統安全性的同時不浪費帶寬;存儲服務器具備承受單節點或單組中多節點全部損壞的能力;具備冗余網絡連接，具備多重基于RAID6或RAID4組的數據保護;添加存儲節點時，帶寬和容量支持無縫擴展。

1）存儲體容量及帶寬設計。單臺盤箱可提供40TB有效存儲容量，此次配置4個盤箱，共計可提供160TB有效存儲容量，按照80%水位線技術為128TB，則高清節目存儲時長：

128/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈5300小時。

2）二級存儲體帶寬計算：

（1）外系統素材遷移帶寬：

56.6Mbps×6頻道×3倍速/8=127MBps。

（2）自動技審帶寬：

56.6Mbps×6頻道×3倍速/8=127MBps。

（3）人工復檢帶寬：

56.6Mbps×6頻道×3倍速/8=127MBps。

（4）上載帶寬：

56.6Mbps×8通道×1倍速/8=56.6MBps。

（5）系統內同步遷移帶寬：

56.6Mbps×6頻道×2（主備）×3倍速/8=255Mbps。

合計，二級存儲體峰值帶寬：

127Mbps+127Mbps+127Mbps+56.6Mbps+255Mbps=692Mbps。

二級存儲體實際提供帶寬1500MBps，滿足實際使用需求。

本文以石家莊廣播電視臺新建播出系統為案例，較為完整的介紹了播控系統軟件、網絡、視頻服務器及存儲部分的基本功能，達到了預期的全硬盤播出、全網絡化、全智能化的設計目標。

參考文獻

[1]音曉云.關于播控系統中存儲子系統研究[J].電腦編程技巧與維護，2014（20）：37，50.

[2]楊秀波.數字電視播控系統中關鍵技術研究[J].西部廣播電視，2013（13）：135-136.