基于公有云架構的互聯網播控平臺構建

楊 欽

（廣西廣播電視臺，廣西 南寧 530000）

0 引言

隨著互聯網技術的不斷發展，直播行業正迅速崛起，成為人們日常生活中不可或缺的一部分。互聯網播控平臺作為直播行業的重要支撐，對于提供高質量、穩定可靠的直播服務起到了關鍵作用。然而，傳統的播控平臺面臨著一些挑戰，如技術更新緩慢、設備投入成本高、數據安全性難以保障等問題[1]。為了解決這些問題，越來越多的企業開始探索基于公有云架構的互聯網播控平臺構建方案。本文將深入探討基于公有云架構的互聯網播控平臺的優勢、設計、實現方法及其應用前景和發展趨勢。

1 互聯網播控平臺的現狀與趨勢

目前，大多數互聯網播控平臺采用傳統的架構模式，即通過自建服務器、網絡設備等基礎設施來提供服務[2]。這種模式雖然在一定程度上滿足了業務需求，但也存在一些問題。首先，隨著直播業務的快速發展，設備投入成本和后期維護成本不斷攀升，給企業帶來了巨大的經濟壓力[3]。其次，傳統的技術架構難以實現快速的技術升級和迭代，無法滿足用戶對高品質直播服務的需求[4]。最后，數據安全性和隱私保護也是當前直播行業面臨的重要問題。

隨著云計算技術的成熟和發展，越來越多的企業開始將業務遷移到公有云平臺。公有云平臺具有靈活擴展、高效可靠、安全可信等優勢，可以為互聯網播控平臺提供全新的技術架構選擇。隨著5G、物聯網等新技術的快速發展，互聯網播控平臺將會更加注重音視頻質量、交互體驗等方面的發展，實現更加智能化、個性化的服務。

2 公有云架構的優勢與挑戰

采用公有云架構的互聯網播控平臺具有以下優勢。第一，靈活擴展，公有云平臺可以根據業務需求進行彈性擴展，避免因業務量激增而導致的服務器性能瓶頸；第二，高性能，公有云平臺具有更高的計算、存儲和網絡性能，可以提供更加穩定、高效的直播服務；第三，成本效益，通過使用公有云平臺，企業可以降低設備投入成本和后期維護成本，實現更加精細化的資源管理和成本控制；第四，數據安全性，公有云平臺可以提供更加完善的數據加密和隱私保護機制，保障用戶數據的安全性和可靠性。

然而，公有云架構也面臨著一些挑戰，主要包括以下方面。

第一，技術風險，企業需要面對公有云平臺的技術風險，包括平臺的可用性、可靠性、安全性等方面的問題；第二，數據遷移成本，將現有業務遷移到公有云平臺上，需要投入一定的時間和資金成本；第三，服務質量，不同的公有云平臺可能有不同的服務質量和服務水平，企業需要選擇可靠的合作伙伴來保證業務的質量和穩定性。

3 基于公有云架構的互聯網播控平臺設計及實現方法

基于公有云架構的互聯網播控平臺設計應該考慮以下方面。平臺應該具備基本的直播功能，如視頻采集、編碼、傳輸、解碼及播放等，同時還需要提供用戶管理、節目管理、視頻錄制等功能。系統應該采用分布式、高可用的架構，以避免單點故障對業務的影響。平臺應該提供一體化的服務流程，從直播準備到直播結束都能夠自動化完成。企業應根據業務需求和預算，選擇合適的公有云平臺，如亞馬遜、阿里云、騰訊云等。應根據業務需求設計系統架構，采用分布式、高可用性的架構模式，保證系統的穩定性和可用性。平臺應實現用戶注冊、登錄、信息修改等功能，保證用戶數據的安全性和可靠性；實現節目創建、編輯及刪除等功能，方便管理員對節目進行管理；實現視頻錄制、下載等功能，方便用戶對直播內容進行回看和分享。

4 公有云架構互聯網播控平臺的應用和市場潛力

移動互聯網時代，電視網早已不是一家獨大的視頻傳播平臺，越來越多的受眾通過互聯網平臺獲取視頻信息。根據國際數據公司（International Data Corporation，IDC）的報告，2022 年下半年，中國公有云服務整體市場規模達到188.4 億美元，其中基礎設施即服務（Infrastructure as a Service，IaaS）市場同比增速為15.7%，而平臺即服務（Platform as a Service，PaaS）市場的同比增速更是高達31.8%。這些數據顯示了公有云服務在中國市場的快速增長潛力。

公有云架構互聯網播控平臺是近年來云計算技術與媒體產業的融合產物。這種平臺主要依賴于公有云的IaaS、PaaS 和軟件即服務（Software as a Service，SaaS）服務，為媒體企業提供了一種靈活、高效、安全的播控解決方案。具體來說，它可以支持多種格式的音視頻文件，包括動態圖像專家組（Moving Picture Experts Group 4，MP4）、FLV（Flash Video，FLV）、音頻視頻交錯格式（Audio Video Interleaved，AVI）等，同時具備高清、流暢、穩定等特點。此外，通過應用模塊拆分、應用無狀態改造、應用網絡吞吐優化以及應用的容器化改造和微服務拆分等方式，可以進一步優化云應用的架構部署。在應用場景上，混合部署模式逐漸成為主流。例如，私有云更適用于臺內制播業務，而公有云則更適用于融合新聞制作、社交媒體、新聞客戶端發布等互聯網和移動互聯網業務。這種混合部署模式不僅可以滿足媒體企業的多樣化需求，還可以確保數據的安全性。

2017 年初，隨著央視新聞+直播平臺開播，各省級電視臺開始嘗試進入互聯網直播這個新的領域。幾年來，業務需求帶動技術進步，技術進步催生新的業務模式，在互聯網播出技術這個領域，技術平臺從無到有，迭代了無數次，逐漸初步成型。

一種簡單的基于公有云架構互聯網播控平臺邏輯結構如圖1 所示。整個技術平臺的信號采集、傳輸協議以業內應用最廣泛的實時消息傳輸協議（Real Time Messaging Protocol，RTMP）為主。在信號采集側，傳統攝像機、演播室或直播車等可以加上一個RTMP 編碼器，通過互聯網將信號采集上云端；而支持網絡直播功能的手機、攝像機、直播車等信號可以直接接入云端矩陣。

圖1 公有云架構互聯網播控臺邏輯結構

所有采集信號進入云端矩陣后，不僅可以實現系統內部的信號調度，也可以通過互聯網將信號直接傳輸到世界上任何一個網絡節點。云端矩陣或導播臺可以對信號進行實時收錄，可以直接收錄在云端用于點播或作為導播臺的播出素材，也可以送信號到電視臺傳統的收錄系統，用于傳統電視制作播出。導播臺可以進行編單播出或者手動導播切換播出，實現簡單的字幕、臺標疊加功能。導播輸出的信號可以疊加最多5 min 的延時。播出信號的安全切換有手動、自動兩種情況。第一種情況，節目內容出現錯誤時，切換導演可以通過導播臺的應急切換按鍵切到墊片信號，墊片信號跳過延時功能直接播出，待錯誤內容走過后再切換回來，確保錯誤內容沒有真正播出。第二種情況，主路信號源故障時，最后一級的信號切換設置會檢測到信號故障，自動切換到備用信號源，確保播出信號繼續不中斷，主路信號恢復后，可以手動切換回主路信號，用主路信號繼續播出。

5 公有云架構互聯網播控平臺的應用實例

2018 年10 月25 日上午，最高人民法院新聞局、最高人民法院執行局、廣西高級人民法院聯合舉辦，柳州市中級人民法院協辦的全國法院第25 期“決勝執行難——廣西執行風暴”全媒體直播活動，從上午9 點至11 點，對融水苗族自治縣人民法院、鹿寨縣人民法院和柳江區人民法院的三起執行案件現場進行不間斷直播。人民日報、新華社、中央廣播電視總臺（以下簡稱央視）、人民法院新聞傳媒總社等60 家新聞媒體參與報道，1 200 萬網友在線觀看。這場全媒體直播活動的網絡播出需求如下：所有信號在演播室進行導播切換、字幕疊加，之后進行網絡分發和播出；提供60 多家媒體的網絡信號分發，其中，央視和國際在線要無臺標無走字無字幕的RTMP 推流信號，其他媒體要無臺標無走字有字幕的RTMP 或基于HTTP 的自適應碼率流媒體傳輸（HTTP Live Streaming，HLS）拉流信號；播出信號加60 s 延時，支持墊片緊急切換。這場網絡直播的具體實現邏輯如圖2 所示。

圖2 網絡直播的邏輯流程

分別提取演播室切換臺的ME CLEAN 無臺標無走字無字幕的信號和PP CLEAN 無臺標無走字有字幕的信號，通過演播室矩陣調度送到網絡編碼器，編碼成RTMP 信號送入云端。在云端，用導播臺來實現墊片和60 s 延時功能，用云端矩陣的自動切換來實現應急切換功能，同時使用一臺服務器推送一路墊片信號到云端作為備用信號源。最終，用云端矩陣把無臺標無走字無字幕的信號和無臺標無走字有字幕的信號分發給央視、國際在線和其他媒體。從圖3 和圖4 的流量和質量分析來看，通過監控公有云的性能指標如帶寬流量、響應時間、吞吐量等，可以發現瓶頸和性能問題，并進行相應的優化，提升平臺的性能和用戶體驗。

圖3 網絡帶寬流量分析

圖4 網絡拉流質量分析

從技術選型、技術發展的角度看，公有云架構互聯網播控平臺最大限度地掙脫了硬件、軟件、平臺的束縛[5]。信號采集端的網絡編碼器選型以應用最廣泛的RTMP 協議為技術標準，業內有大量品牌可供選擇。信號調度、處理、分發的云端架構已經在阿里云、百度云、七牛云3 個公有云平臺上獨立實現并應用，具備不依賴于具體平臺服務商的實現能力。

6 結語

公有云架構的互聯網播控平臺確實有許多優勢。首先，通過利用各大互聯網云平臺的強大計算、研發、帶寬能力，這種平臺可以提供更強大的數據處理和隱私保護機制，確保用戶數據的安全性和可靠性。其次，相較于傳統的本地或托管服務器集群，公有云具備靈活易擴展、彈性付費、安全可靠等特性。這意味著用戶能夠以更經濟的方式實現系統的高性能和高安全性，并能更快地進行系統技術迭代。最后，根據相關標準，公有云特別適用于融合新聞制作、社交媒體、新聞客戶端發布等互聯網和移動互聯網業務。然而，對于臺內制播業務等對安全影響較大的業務應用場合，則更適合使用私有云。總體來說，基于公有云架構的互聯網播控平臺提供了一種強大、靈活、經濟且安全的解決方案。