儀征市廣播電視臺高清全臺網建設實踐

羅 琪 雙羽潔 胡晶晶

（作者單位：儀征市融媒體中心制作播出部）

電視臺全臺網是通過建設一個數字化的網絡平臺，利用內部網絡的互聯性實現信息的共享，從而達到節目生產采、編、播、存全過程的文件化、流程化以及網絡化的目的。全臺網采用數字化的內容管理方式，面向電視臺傳統媒體與互聯網新媒體業務提供支持[1]。隨著互聯網技術的發展，必須推進媒體融合發展，做大做強主流媒體。通過廣電新聞制播系統與互聯網技術的深度融合與創新服務方式，再造服務流程，實現廣電向融合媒體的演變，成為廣電生存和發展的必由之路。此外，隨著人們對高清電視內容需求的不斷提升，國家廣播電視總局印發了《關于加快推進高清電視發展的通知》，鼓勵縣級臺進行高清化改造，通過對標清制播系統進行全面改造升級來推動自身發展，提升觀眾的觀看體驗。因此，新時代背景下，全臺網建設應兼顧高清化與融媒體發展的需要。

1 傳統電視臺全臺網建設現狀

傳統電視臺全臺網采用煙囪式的搭建方式，由生產、媒資、發布、播出等系統組成，每套系統都有獨立的數據庫站點、存儲站點以及日志站點。業務與系統的對應性相對單一化，業務與設備的耦合性又太高，致使系統間的資源共享很難實現，資源利用率低，增加了運營的成本與能耗。

如圖1所示，傳統電視臺全臺網采用煙囪式的建設思路，系統之間形成獨立的數字島嶼，往往只能通過數據擺渡系統進行簡單的素材交互，業務流程銜接不暢，很難實現全程無紙化辦公。同時，由于系統后臺服務器均為功能單一的專用服務器，為保障系統穩定運行，避免單一故障點，往往會配置主備雙機，并增加雙機熱備軟件，造成資源浪費。系統擴容升級受限于底層硬件資源無法橫向擴展，一旦前端業務面臨更新換代，就只能整網淘汰，無法利舊，造成既有投資的損失。

圖1 傳統全臺網煙囪式建設方式示意圖

為打造高效靈活的業務模式，打通各業務子系統之間的消息路由，強化資源整合，新的體系結構采用面向服務的架構（Service Oriented Architectre，SOA）為異構應用業務的集成與整合帶來了希望（見圖2）。這種結構將各個系統點對點的連接轉化成多個系統對中心的連接。在傳統架構的基礎上增加建設主干平臺，采用“企業服務總線+SOA”雙總線的方式，能夠增強系統間的交互能力，無論是素材交互還是業務流程銜接都更為順暢。

圖2 基于主干平臺的全臺網建設方式示意圖

然而，與建設傳統業務系統一樣，建設主干平臺同樣需要獨立的底層資源和數據庫，且需要面向電視臺各個業務流程進行大量的軟件定制開發。隨著融合媒體以及高清制播方式的發展，媒體對象的數量越來越多、類型越來越豐富、業務子系統關系更加錯綜復雜，管理方式無法形成統一，主干系統負擔越來越重，效率下降，依靠主干平臺完成全臺系統的連接和管理變得困難重重，且主干平臺同樣面臨單點失效的風險。

2 儀征市廣播電視臺融合高清全臺網建設實踐

2.1 分布式架構設計

傳統的全臺網建設使得系統間相互隔離，業務與系統設備無法解耦，各系統數據相對獨立，系統間的數據交流必須通過遷移實現，不同系統間的數據處于“你不認識我，我不屬于你”的狀態，系統不能跟隨業務增長而彈性擴展。融媒體時代，業務數據量呈井噴式爆發，數據類型多種多樣，業務類型也需要不斷調整以適應媒體產品的持續迭代。具備功能上滿足多業務海量數據的快速檢索處理，架構上又安全穩定并且可持續擴展的全臺網架構顯得十分必要。儀征市廣播電視臺融合高清全臺網的建設，摒棄傳統全臺網煙囪式的建設模式，整合分散的業務生產系統，采用集約化、去中心化、扁平化的建設模式，基于微服務架構（Micro Service Architecture）分布式技術架構設計，通過建立多個子系統共平臺使用的分布式統一平臺，實現對系統的解耦重構。分布式系統架構的多副本、負載均衡及資源可橫向擴展等優勢，有效地滿足了新型全臺網對業務快速部署、安全穩定以及系統可持續擴展等多方面的需求。

如圖3所示，分布式融合高清全臺網后臺采用“分布式計算集群+分布式存儲集群”的方式部署[2]。其中，分布式存儲存 容量和帶寬可同步線性擴展的特點，為網絡化高清視頻編輯提供了有效保證；計算資源的分布式則使用基于容器的輕量級虛擬機（Virtual Machine）解決方案-Docker技術實現運行隔離和自動部署，并使用Kubernetes實現其他功能，為融媒體業務復雜多變的業務類型提供有效支撐，形成了“平臺+工具”的全業務分布式高可靠系統。Docker是近年來出現的輕量級虛擬化技術，是基于Linux Containers的開源引擎[3]。相比于傳統方式容易帶來的性能損失，封裝進Docker的服務進程支持Host OS內核的共享，并能確保各系統隔離運行，啟動性能接近普通進程的效率。同時，Docker可實現服務和運行環境的打包配置、版本管理和分發，為系統自動安裝和升級維護提供支持。為適應融媒體時代各種不同的元數據類型，通過部署Docker微服務的方式，可以同時混合使用分布式關系數據庫、文檔數據庫以及圖數據庫等，還可以提供高性能的內存數據庫實現數據的快取緩沖。相比傳統架構單一數據庫的部署方式，該方式結合關系型數據庫與非關系數據庫的特征，可以靈活地支撐平臺業務流程和應用。業務應用層面，如媒資軟件、精編非編軟件、B/S簡編軟件、合成轉碼軟件、文稿軟件、多媒體稿件編輯軟件、融合媒體匯聚分發軟件等軟件均采用微服務的方式部署，可以靈活地根據前端業務功能需要，即開即用，靈活配置，無須改變底層架構，方便前端業務靈活開展的需要。在安全層面，全臺網采用分布式技術和一致性Hash算法：系統中數據丟失時，副本數據能夠及時地補充給前端使用；同時采用去中心化的設計方式，在一個服務器發生故障時，其他服務器能夠自動分攤故障服務器的任務，以此保障計算、數據庫和存儲的安全性。底層任意（n-1）/2的存儲節點或服務器節點發生故障時（n為節點總數），不影響業務使用，業務可在集群其他節點自動啟動，保證業務的連續性，確保系統使用的高可靠性[4]。集群節點之間設計負載均衡功能，前端業務由后臺所有節點同步支持，其業務處理效率大幅提升。從系統維護角度來看，全臺網采用分布式架構時，所有節點物理配置與應用配置均一致，運維人員只需掌握維護一臺節點的配置，即可實現平臺整體的維護。這種方式避免了傳統解決方案中需要進行繁雜的虛擬化軟件維護和不同功能虛擬機的維護的弊端，有效解決了儀征市廣播電視臺技術維護力量不足的問題。

圖3 基于分布式架構的全臺網建設方式示意圖

2.2 分布式系統框架設計

如圖4所示，儀征市廣播電視臺融合高清全臺網系統框架設計采用當前流行的“大中臺”理念，將數據服務、媒體處理、用戶管理等電視臺業務系統中公共和通用的部分從前臺業務中抽離出來，形成可復用的服務，切實解決電視臺業務系統建設“重復造輪子”的問題。多元的平臺服務和工具的組合可以有效滿足不同的業務需求。利用微服務化設計實現對系統的解耦重構等，能夠讓前臺業務之間的信息形成互通，降低重復投入造成的資源浪費，有效解決融媒體時代“業務變化快”和“技術系統迭代慢”的矛盾[5]。進行系統建設應綜合考慮用戶體驗和平臺服務需要。業務中臺由設計數據服務模塊、媒體處理服務模塊、管理服務模塊以及其他服務模塊四大基礎模塊組成。所有模塊的設計全部按照分布式架構，同時滿足負載均衡、高可用性原則的要求。中臺建設采用后端服務與終端應用工具分離的建設方式，可以擴大終端應用工具的選擇范圍，通過制定統一的平臺接入規范，實現能夠接入主流廠商的生產工具并為其提供能力支撐的目的，滿足個性化的業務需求。工具層則改變傳統模式，實現每個系統中工具的分類聚合，按照匯聚、管理、生產、發布四個環節著重設計工具單元，可以支撐多種業務的開展；業務應用涵蓋高清新聞制作、綜藝制作、演播室、媒資管理等傳統電視臺業務，以及面向融合媒體的移動生產應用。所有業務模塊均采用微服務的方式部署，即開即用，按需調整。另外，儀征市廣播電視臺融合高清全臺網系統“大中臺”的設計模式在全臺網未來持續迭代升級的過程中，還可不斷融入大數據服務與人工智能技術等多種技術，進一步強化業務服務能力，確保平臺在未來一定時期內為本臺業務發展提供穩定、高效、先進的能力支撐。

圖4 分布全臺網系統框架示意圖

2.3 網絡設計

2.3.1 物理網絡設計

為了提高系統實時編輯的性能，方便后期擴容，儀征市廣播電視臺融合高清全臺網物理網絡采用后臺全萬兆、千兆到桌面的以太網架構模式。系統核心鏈路以高性能千兆萬兆交換機雙機堆疊，確保整體核心網絡的高可靠性和高可用性。

其中分布式集群存儲節點和計算服務器節點均配置10 GB光端口與核心交換機相連，避免后端網絡擁塞。全臺網系統中，單臺非編工作站對實時帶寬要求高，按照新聞制作平均4層100 Mb/s的需求，現網30臺編輯站點與其他工作站點并發實時編輯帶寬消耗非常高，極易因為匯聚交換機上行端口的擁塞而造成輸出帶寬不足，進而影響節目生產。因此，網絡設計采用扁平化的設計方案，盡量減少交換機多級匯聚帶來的數據上下行壓力、傳輸延遲及更多的潛在網絡故障點。分布式后臺與非編工作站盡量選擇直連后臺核心交換機，有效解決上述問題，并最大化地發揮集群存儲的高帶寬輸出能力。

2.3.2 分布式存儲設計

系統中存儲設計主要從容量和帶寬兩個角度考慮，以滿足全臺業務的需求。從存儲輸出帶寬需求的角度來看，融合高清全臺網需要承載高碼率編輯、后臺打包合成、審片、素材遷移、數據導入及低碼率編輯等業務需求。結合儀征市廣播電視臺系統實際情況，總體帶寬需求須大于2 GB/s。通過性能比較和測試，本項目中選擇配置3個分布式存儲節點，單節點輸出帶寬達到800 MB/s，總體輸出帶寬2.4 GB/S，滿足當前需求，并通過增加更多分布式存儲節點以解決后續業務擴張對帶寬的持續需求。

從存儲容量需求的角度來看，全臺網主要滿足高清融合生產所需的生產資料存儲空間，以及媒資保存所需的媒資在線存儲空間。其中，生產資料存儲空間預算包含每日高清自辦節目素材存儲（按節目時長計算，并依據成片比技術總體空間消耗需求）；記者/編輯個人素材空間（每人提供1TB個人存儲空間×總人數）；文稿、音頻、圖文稿件、圖片、低碼率預覽視頻等。媒資在線存儲空間預算包含影視劇；播出節目歸檔（有字幕/無字幕）；其他片頭、片花、宣傳片等。此外，為確保數據安全，分布式存儲還需要配置多副本，總體有效存儲容量應大于總體需求容量，并設置存儲容量水位線，確保空間留有余量的同時可按需及時擴容。

2.3.3 系統安全設計

融合高清全臺網網絡安全措施包括技術措施、管理措施和運維措施，第三方業務系統與互聯網渠道通過邊界防護與全臺網（內網）對接，在建設時應同步規劃安全方案。為保障網絡安全，全臺網從物理環境、網絡系統搭建、主機系統設計、應用系統組成、數據及備份恢復方案、內容監控和安全管理中心7個方面提出網絡安全的技術要求。按照《信息安全技術信息系統安全等級保護定級指南》（GB/T22240-2008）和《廣播電視相關信息系統安全等級保護定級指南》（GD/J 037-2011）確定網絡安全保護等級，其中廣播電視播出系統的系統配置、技術維護、運行管理、應急處置、基礎設施應符合《廣播電視安全播出管理規定》的規定。

各類業務應用軟件也按照分布式設計的要求，保證業務系統運行的高可靠性，每個業務應用軟件至少具有3個副本，確保任意一個副本出現故障，都不會影響整個網絡的運行[6]。針對病毒風險，融合高清全臺網通過部署主機防病毒軟件進行管控，加強主機的病毒防護能力并及時升級惡意代碼軟件版本以及惡意代碼庫，且制定了終端主機防病毒策略。網絡邊界通過防火墻進行基于通信端口、帶寬、連接數量的過濾控制，一定程度上避免了蠕蟲病毒爆發時的大流量沖擊。此外，還通過部署反向代理服務器接收Internet上的連接請求，融合高清全臺網提供從防火墻外部代理服務器到防火墻內部安全內容服務器的加密連接，允許聯網用戶通過反向代理安全地訪問部署在內網的系統服務，實現手機寫稿、移動審片等安全傳輸數據。規范操作和管理是系統安全的重要保障，儀征市廣播電視臺通過制定嚴格的安全管理辦法和操作規范，做到管理有章可循、操作有據可依。

3 建設成效與反響

儀征市廣播電視臺融合高清全臺網系統于2018年10月始建，經試運行后于2019年4月正式投入使用。目前該技術平臺運行穩定，總體情況良好，用戶使用體驗、軟硬件易用性、流程執行效率、操作安全性和實際應用效果均令人滿意，符合設計目標和建設要求，系統檢測與驗收所測指標符合國家、行業相關標準。

系統有效滿足儀征市廣播電視臺4頻道高標清同播、媒體資產管理、融合媒體應用等業務需求，不僅實現了儀征市廣播電視臺從標清制播向全高清制播升級的需求，同時增強了全媒體融合發布的能力。通過流程再造，為媒體融合形勢下新業務開展提供了統一的內容支撐和技術服務，促進了儀征市廣電媒體融合創新的快速發展。該項目實施后，儀征廣電新聞傳媒的競爭力得到進一步提升，擁有高質量的自辦電視節目與各種類型的優秀原創內容，除電視頻道外，還通過兩微一抖、App、網臺等互聯網渠道持續不斷輸出，有效提升了傳播力和影響力，帶動了廣告和其他收入增長，并進一步促進傳媒事業發展，形成了良性循環。

4 結語

在新技術層出不窮、主流媒體肩負使命職責的新要求下，廣電行業必然走向融合發展。儀征市廣播電視臺融合高清全臺網的建設，摒棄了傳統煙囪式的模式，基于“技術平臺化、業務產品化、服務生態化”的路線，真正實現“一個平臺、一次采集、多種生成、多元發布”的融媒體業務模式，確保全臺業務安全、穩定、可靠運行的同時，為未來融媒體業務持續發展奠定了基礎。