论广电传媒的播控系统设计

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系统网络架构

系统采用了安全可靠的网络架构，配置有2台24口H3C千兆以太网交换机和1台24口H3C百兆以太网交换机。2台千兆以太网交换机作为本播控系统的核心交换机，采取了冗余热备机制，实现双交换机双路由功能，用于完成与播出相关的素材迁移、数据库信息传输等功能。1台百兆以太网交换机连接播控工作站、IP网络集中控制转RS232/RS422接口服务器等设备，专门用于对播出设备的控制。

系统主要硬件设备组建

系统配置了1主1备两台镜像结构冗余热备份的MagiStream-X广播级视频服务器，每台MagiStream-X服务器配置1块单通道双硬件芯片MPEG-2→SDI（嵌入音频）解码通道卡，支持扩展配置2块解码通道卡、2个解码通道，双硬件解码芯片分别负责解码PGM和PST节目素材。2台MagiStream-X视频服务器共具备2个独立的解码通道，承担1个频道自制栏目、短节目、广告等所有节目的主备播出，MagiStream-X可直接无缝兼容混合播放由GXF、MXF等多种文件格式封装的DV、IBPMPEG-2等节目素材文件。每台MagiStream-X内置硬盘存储阵列具有12个盘位，实际配置了3块企业级2TB的STAT硬盘，组成RAID5硬盘阵列，有效存储容量为4TB（（3-1）×2TB=4TB），用于存储在线节目素材。按10Mbps码流计算，每小时素材约为5GB，每台MagiStream-X的有效存储容量为600小时（预留20%的阵列冗余空间，4000×(1-20%)/5=600小时）。按照一个频道每天15小时净播出量，MagiStream-X可存储一个频道约40天（600小时/15小时=40天）的节目素材。按每个解码芯片10Mbps（1.25MBps）码流计算，每台Mag-iStream-X播出1个解码通道（2个解码芯片）节目素材时占用带宽为2.5MBps（2×1.25MBps=2.5MBps）。若从二级存储系统到视频服务器的素材能够实现8倍速FTP迁移，则从二级存储系统往视频服务器迁移时，单台视频服务器所需的FTP带宽为10MBps（1.25MBps×8=10MBps），合计占用视频服务器的带宽为12.5MBps（2.5MBps+10MBps=12.5MBps）。MagiStream-X能够同时并发地提供超过35MBps的总带宽，完全满足节目播出及素材迁移的带宽需求。二级存储系统的硬盘阵列采用了INFOTRAN原厂贴牌的BVT3000硬盘阵列，配置冗余双控制器和12块2TB企业级SATA热插拔硬盘组成RAID6硬盘阵列，与存储访问服务器（由素材迁移服务器兼任）组成DAS结构存储系统，具备100MBps存储访问读写带宽和20TB有效存储容量。二级存储阵列用于集中存储所有编辑完成的近线备播节目素材，播出应用软件能够根据节目串联单和首播时间，在素材迁移服务器管理下自动执行迁移策略，将二级存储阵列中备播的节目素材自动（也可手动）上传到主备视频服务器中待播，二级存储阵列和主备视频服务器中的节目素材能够自动实现同步。上载工作站可以将所有参与播出的节目素材首先上载到二级存储阵列，再迁移到视频服务器，也可以直接上载到视频服务器。系统配置了1台素材迁移服务器，其硬件型号为DELLR210，采用WindowsServer2003SP2简体中文企业版操作系统。素材迁移服务器主要负责：兼任二级存储系统的存储访问服务器，管理并执行备播、待播节目素材分级存储及自动迁移任务。为了实现移动数字电视节目播出业务流程高效率和高安全的目标，本播控系统能够将非编制作网制作完成的备播成片节目的DV、IBPMPEG-2等打包节目素材文件，首先通过安全网闸或安全通道摆渡或传输到本系统二级存储阵列，并通过上载工作站导入登记到播出数据库，再由节目素材文件自动技审软件完成对二级存储阵列中近线备播节目素材文件的自动技审，再由上载人员通过上载工作站确认自动技审结果并完成人工审查，然后再由素材迁移服务器自动执行迁移和管理策略，将备播节目素材文件从二级存储阵列自动地（也可手动）迁移到视频服务器中在线待播，二级存储系统能支持远程素材检查。4.4主备数据库服务器系统配置了主备2台数据库服务器，其硬件型号为DELLR210，采用WindowsServer2003SP2简体中文企业版操作系统，数据库管理软件采用SQLServer2000，并配置了完善的数据库管理机制，这2台数据库服务器还兼作编单服务器和素材管理服务器。如图1所示，系统配置了1主1备两台IP网络集中控制转RS232/RS422接口服务器，用于将2台播控工作站通过以太网端口输出的实时控制命令，从由IP协议封装的控制信号转换成RS232/RS422控制信号，实现对RS232/RS422设备的遥控。2台播控工作站通过百兆网络交换机连接到RS232/RS422接口服务器，通过RS232/RS422接口服务器来实时集中控制视频服务器、应急播出录像机、主备切换器、主备键混器等设备共同完成自动播出任务。IP网络化集中控制方式可以实现串口共享，系统网络中的主备播控工作站可以利用RS232/RS422接口服务器上的任意一个串口，对RS232/RS422设备进行遥控，可以方便地实时精确控制视频服务器、应急播出录像机、切换器、键混器等设备，实现帧精度的自动播出和自动切换。这种方式还便于系统灵活扩展，只需增加一只或几只RS232/RS422接口服务器连接到以太网交换机，即可将系统中可控制的设备增加数倍。Log上载工作站，兼作1主1备编单工作站，负责上载、实时编辑、回放、审看1个频道所有节目素材以及编排节目串联单。每台上载工作站配置1个采集编码通道、1个审片解码通道、双千兆以太网接口、冗余热备份双电源，操作系统采用WindowsXp。编解码双通道可同时独立进行上载和审看，审看的画面为上载数据重新解码后的最终效果。系统实现了上载与播出分离，使视频服务器能够更加安全稳定地运行，上载工作站可以实现：（1）异地分布式、本地集中式等方式上载，支持SDI等信号方式和素材文件化方式上载，可通过RS422接口控制录像机进行上载，可进行手动、自动、定时、定长上载，支持1-50Mbps码率的DV、IBPMPEG-2等编码方式。（2）支持上载节目素材的自动技审、实时监测、智能报警、人工审片、简单剪辑、打入出点等，在上载节目素材的同时能够及时发现信号源或素材源静帧、黑场、音频超标、画面劣质等问题并及时进行告警。（3）在确保防病毒等安全前提下，以节目素材文件化导入方式上载为主，在文件化导入上载的同时可以进行素材迁移、转码、技审，无需转码的文件为4倍速，需转码的文件为1倍速，所有导入素材都需经人工最终确认才能供播出使用。在文件化导入上载非编制作网的成片节目素材文件时，首先将备播节目素材在上载工作站本地暂存，然后再通过网络以FTP方式自动迁移到二级存储阵列中，最后再从二级存储阵列自动迁移到主备视频服务器中待播。（4）编排播出节目串联单，包括编单、审核、提交到播出数据库，并通知播控工作站加载或追加。系统配置了1主1备两台播控工作站，用于运行节目串联单控制程序，任何一台播控工作站出现问题，可由另一台播控工作站接管其工作，不影响正常播出。2台播控工作站通过以太网端口输出的实时控制命令经过一台RS232/RS422接口服务器，对以下播出设备实现集中自动控制：对矩阵式切换器的一条PGM输出母线和一条PST（预置）输出母线进行SDI信号源实时切换控制，对应急播出录像机进行控制，对主备视频服务器进行帧精度的同步播出控制等等。视音频信号处理系统采用标清SDI（嵌入音频）信号格式，系统技术指标达到了广电总局规定的广播级甲级标准，其核心设备包括调度矩阵、主备切换器、主备键混器、数字视分、主备同步机、同步倒换器等。参与播出切换的10路信号源经过数字视分后分别接入主备切换器的输入端，由播控工作站控制实现自动同步切换，10路信号源分别是录像机信号2路、主备视频服务器信号2路、原有延时播信号1路、外来信号3路、垫片1路、测试图信号1路。系统最终输出的信号共有10路：电视墙主备PGM和PST监看信号4路、技监信号1路、环回调度矩阵的主备PGM信号2路、无线发射前端主备PGM信号2路、无线发射开路接收信号1路。系统配置了一台TVZ3100型卫星校时钟和一只TVZ3105型5寸数字式子钟，TVZ3100配有GPS时码接收天线、馈线和自动校时软件，用于接收卫星GPS时码，并输出GPS时钟信号，一方面通过RS232输出接口供本播控系统的网络设备实现自动校时，TVZ3100具备SZ、EBU、RS232、RS422等格式的输出接口。另一方面通过SZ输出接口供TVZ3105进行时间显示，TVZ3105用于本播控系统操作控制机房进行时间显示，TVZ3105具备SZ输入接口。

系统播出应用软件设计

MagiLive4.0播出应用软件在设计上遵循安全、高效、开放、简捷等原则，在性能和功能上立足于满足播出业务流程需求、符合技术发展方向等思路，基于SQLServer2000播出数据库构架，采用模块化软件结构和开放型应用软件平台，各个功能模块之间既相对独立、又协调配合，可定制安全而高效的业务流程，具备完善的管理机制，图2给出了各个功能模块相互关系的示意图。节目串联单编辑模块可在播控系统内任意一台工作站上安装运行，支持总编室节目串联单、模板节目串联单和播出节目串联单三种节目串联单，可以按照一周节目播出计划，细化编排日播节目的播出串联单，确定播出节目类型、播出时间、播出设备等具体内容，可提供顺序、定时、触发、相对插播、定时插播、定长插播、不定长插播等多种播出方式，能够自动检测节目串联单的时隙、重叠和时间逻辑的正确性，节目串联单编辑功能支持插入、更改、删除、库调用、条目移动等操作。可向上载、广告、迁移、播出等部门发送提交编排及审核好的电子版节目串联单，并可联机打印纸质版节目串联单，便于各部门协调安排各自的工作。广告入库、管理及上载模块接收到节目串联单之后，进行广告串联单的制作，并完成广告节目的上载、编辑工作，广告节目上载时提供多种上载、编辑方式，广告的修改、删除、入库便捷。广告串联单中的广告素材上载完成后，可实时向播出编辑、控制模块提交备妥信息。支持广告素材库分类管理、入库信息查询及报表功能，可与集团内广告管理软件系统无缝对接使用，且互不影响。节目上载模块接收到节目串联单之后，进行上载任务确认并完成上载，支持本地上载和网络实时异地上载，提供手动、定时、定长、VTR等多种上载方式，支持边上载边播出及延时播出，可实现精确到帧的采集、编辑实时播放等。可实现上载节目素材的自动检测报警、实时查询、状态显示、安全防护等，素材上载完成后，可实时向播出编辑、控制模块提交备妥信息。素材迁移模块负责对素材库元数据和素材文件物理存储进行管理，通过策略确定素材文件在存储设备之间迁移的路径和时间，使得素材文件自动地从近线到在线间流动，从而保证播出前节目素材安全、有序地准备就绪，使得存储空间能够有效地滚动利用。可以根据节目串联单和首播时间，自动执行迁移和管理策略（素材迁移、自动删除、技审等策略），完成素材的自动（也可手动）迁移和管理工作，具体工作包括：从二级存储阵列迁移素材到主备视频服务器、主备视频服务器回迁素材到二级存储阵列、过期的素材从视频服务器删除、过期的素材从二级存储阵列删除。可对素材进行手动查询、删除等，可手动提交迁移及技审任务，可以显示、刷新技审、迁移任务状态及进度，可手动删除或重置任务、调整任务优先级等。作为执行播出功能的核心模块，播出编辑、控制模块根据加载的节目串联单控制视频服务器、应急播出录像机及线路信号等完成实时播出任务。正常情况下播控工作站是从播出数据库加载节目串联单，在播出数据库无效时，播控工作站可以通过文件加载节目串联单。可在播控工作站本地进行节目串联单在线编辑、修改、保存，可以插入、删除、追加、上移、下移条目，可对播出节目的定时时间、入出点、长度等各种属性进行实时修改，可方便地查询节目素材。系统功能管理模块负责用户账号和权限管理、日志查询统计等功能，采取详细、完备、灵活的权限划分，对播出、上载、审片、节目串联单编排及其审核等权限进行详细的分类。能够对一定时间范围内播出应用软件的所有操作进行日志记录，便于准确分析确认事故责任，支持播出日志及播后统计管理，可以按照节目名称、频道、类型、日期等进行播后查询。

自设计建成投入应用以来，扬州广电传媒集团移动数字电视播控系统及其播出业务流程运转一直比较稳定、正常，各项性能和功能指标均达到了设计预期目标，实现了节目播出业务全流程的高安全、高效率、高质量和高管控，满足了集团移动数字电视一个自办频道节目播出业务的各项需求。

本文作者：徐俭工作单位：江苏省扬州广电传媒集团（总台）制播技术中心电视播控部