衡阳电视台播出系统新增频道的快速设计

伍亚明，刘建中，龙 海

（衡阳广播电视台 技术中心，湖南 衡阳 421001）

为庆祝建党90周年，衡阳广播电视台在上级要求下，决定在建党90周年之际开播“红色”频道——党建先锋频道，频道无任何商业广告，实现“绿色”收视。从任务的下达到建党之日只有短短半月时间，播出部受命积极谋划、攻坚克难，最终在七一前夕完成了新频道的播出工作[1]。

1 现状及目标

衡阳广播电视台播出系统播出5个自办频道的电视节目，作为全台网的子系统，节目从制作到播出均通过局域网传输，共分5个步骤完成。首先，待播节目经由光纤发送至播出系统的二级存储器，素材信息写入数据库；素材入库完成后，技审程序根据次日播出节目单对二级存储器中的素材自动进行技术分析（标准参照《技术质量奖（金帆奖）奖励办法（试行）》相关内容[2]），并给出《次日播出节目技审报告》；随后，迁移策略程序自动将待播素材从二级存储器迁移至主备视频服务器；机务人员还需通过视频服务器审看通道，对次日待播节目进行一次人工播前审看，审看合格的素材才标记为“安全文件”；最后“安全文件”由节目控制机发送指令给视频服务器播出视音频SDI信号。视音频信号由视频服务器产生后，经过视分设备、切换器、键混、AGC等最终送达发射机和有线网络播出。

新增一个播出频道的任务，就是要求在有效利用原有设备的前提下，在半个月内完成设计、采购、安装调试和试播工作，且整个工程不能影响原有5个频道节目的正常播出。

2 设计及规划

为了在最短的时间内新增一个频道播出，同时安全性、稳定性、经济性都要达到最优，整个工程的规划设计就尤为关键。整个项目建设过程期间不能影响在播的5套节目，采用了先分布安装、后整体在线并入的方式来实现由5个频道到6个频道的增加。这种方式分小组进行，在时间、质量上能得到很好的控制。在充分利用现有播控软硬件资源（现有的数据库服务器、黑场同步、时钟软件、数据库软件、编单工作站、审编工作站、后端转码迁移服务器）基础上，新增了两部分硬件：一部分是能独立安装运行的设备，如监视器、键混、控制机等，这些设备的安装调试不会影响到原有系统的播出，相对容易实现；另一部分必须同原有系统进行共享或互联，如视频服务器、二级存储等，这部分设备必须充分考虑到原有设备的兼容性、一致性以及并入时可能存在的潜在风险等。能独立运行的这部分设备比较简单，只需按原有设备类型进行采购安装就可以了。本文主要讨论的是共享部分设备的设计及实施。

为确保各个环节能稳步进行，项目引用了管理学中的进度管理，利用甘特图（见图1）将各项工作的先后关系、所需时间、开始及结束时间显示出来。便于计划的动态调整，也便于处理和分配有限的资源。

图1 进度甘特图

3 实施

对于此次新增播出频道任务，厂商们给予了大力支持。如OMNEON视频服务器等进口设备，按正常程序从合同签订到国外订购、航空物流送达至少需要2个月。但厂商全国总动员，想方设法调用国内存有资源，最终所有设备在第10天全部运达了播出机房；另一方面，技术人员日夜奋战，保证了整个工程在极短的时间内如期完成。

3.1 新增视频通道

现有2台OMNEON视频服务器（一主一备）型号为MediaDeck SMD 2211BB，最多支持2块视频卡6个视频通道。现有6个通道全部在用，其中5个用于播出现有的5套电视节目，剩下的1个IN/OUT半双工通道用于对次日所播节目的预审以及特定节目的回录，所以无法通过增加视频卡的方式增加视频通道，只能新增视频服务器来解决播出视频通道的问题。原视频服务器为OMNEON 2009年的产品，功能完全能够满足地市级电视台标清播出要求。为了保持更好的兼容性、统一性，衡阳广播电视台选单选择了与原有视频服务器型号相同的产品。同时为了降低成本，视频服务器只配备1块3通道视频卡，其中2个OUT单工通道，1个IN/OUT半双工通道。添置后共有4台视频服务器（2主2备）18个视频通道可用。

添加新视频服务器后，为均衡服务器的负载，考虑从原有视频服务器上移除1个频道的节目到新的视频服务器播出。这样减轻了原有视频服务器的存储压力，满足了原通道资源不足的状况，同时也充分利用了新视频服务器的存储资源和备份功能。在频道播出通道的重新分配时，把需要共享素材的一些频道分配在1个视频服务器内。比如将时政频道与党建先锋频道分配在同一服务器内。如此一来，2个频道同时播出《衡阳新闻联播》时就只需迁移和审核1次。视频服务器分配好播出频道后，就是根据频道分配的情况迁移播出素材了。按照衡阳广播电视台选单现有的播出素材管理策略，1个频道的待播素材大约有当日和次日的电视剧、广告、宣传片、栏目，以及播后7日内的所有节目，播过的节目将在视频服务器内保存一周，如无再次播出任务，素材将在播出一周后被自动删除。按照衡阳时政频道的播出量计算，单个频道在视频服务器内的节目时长总共约为60 h，所占空间大约为300 Gbyte，对如此大的数据进行服务器间的迁移，整个过程会占用大量的网络带宽，有可能对在播节目造成不稳定影响，所以迁移前必须计算出迁移整个过程所需的时间，并对视频服务器进行测试，观察高强度迁移中是否会对在播节目造成影响。衡阳台播出系统内所有设备间的互联是通过千兆交换机来实现的，经测试两视频服务器经过千兆交换机传输数据，在无播出及其他读写任务的情况下，平均速率能达到80 Mbit/s左右。折算下来，在无负荷状态下迁移1个频道的300 Gbyte素材大约只需要一个多小时就可以完成。由于时间并不长，为了确保节目播出万无一失，素材迁移的任务被安排在了全天节目结束后的凌晨实施，执行过程非常顺利。

3.2 二级存储器扩容

新增1个频道，如不增加二级存储器的存储空间，势必会直接摊薄原有5个频道的可用空间，造成可播素材时长的缩短；又或者降低节目码率，以牺牲节目质量的方式来换取更多的节目时长，显然两者都不能满足广电播出的要求，增加存储空间是唯一选择。频道的增加还会带来每天节目上载量和审看量的增加，这些对二级存储的带宽要求也形成了压力。在现有NAS网络存储的结构下，解决带宽中的瓶颈点来提升整体带宽更实际。通过增加网卡，采用双网卡的绑定大幅提高了二级存储的访问速度。

衡阳广播电视台选单二级存储采用惠普（HP）MSA2000i磁盘阵列，由2个盘笼组成1个NAS，采用RAID 50[3]方式组建管理磁盘，每个盘笼有12个1 Tbyte的硬盘，根据RAID50中可用硬盘数=硬盘数n-1，衡阳广播电视台选单二级存储总有效容量为22 Tbyte。增加存储空间，可以在原有磁盘阵列的基础上靠添加磁盘来扩展容量，符合经济性、实用性原则，还能缩短工程工期，最终添加了1个盘笼来实现扩容。新增1个盘笼后，盘笼数量共3个，每个盘笼满配12个1 Tbyte的硬盘，以及2块带有iSCSI传输口的控制卡。由于RAID50阵列下所有硬盘容量必须一样大（如容量不同会以最小的容量为准），新采购的硬盘容量和原有硬盘保持一致，都为单体1 Tbyte，但此时单体磁盘价格也较建造当初下降率了50%。为了便于与原数据库等多个程序的接口顺利对接，以及便于日常管理，3个盘柜需做成1个卷的虚拟磁盘。增加1个盘笼首先要将3个盘笼以SAS口串联在一起；在利用HP StorageWorks MSA Management Utility管理软件进行磁盘的配置前，将A、B两个控制器管理口访问端的IP都调整到相同网段，同时降低IE浏览器的安全级别，这样就可以顺利进行时间校验、配置主机接口、创建Vdisk（配置阵列）等配置了。在此存储中，RAID50最多可以支持32块硬盘，所以在Number of Virtual Subdisks创建成1个Vdisk，在Drives Per Virtual Subdisk添加32块硬盘，冗余的4块硬盘保留到后面做成热备盘。所有步骤完成后还需对整个卷进行格式化，但在实际格式化过程中发现速度很慢，大概花费了24 h，最后还是出现意外错误未完成。又重新格式化了一次，但还是失败了。经仔细分析后发现对于较大的磁盘分区，在Windows2003系统中，微软对于硬盘的大小有簇大小的限制，最大为64 kbyte，系统默认为4 kbyte，因为有这个限制，所以需要调大簇大小，否则会无法快速格式化，或者格式化失败。本项目扩容后的二级存储实际为27.2 Tbyte，所以本次扩容后选择了64 kbyte的簇大小，通过修改簇大小值，格式化在数分钟内顺利完成。表1为微软发布的簇大小在各个系统的默认值。

表1 NTFS默认的簇大小

图2 视音频连接图（截图）

NAS[4]中带宽的瓶颈主要来自于充当素材库网关的服务器，服务器自带2个千兆网口，所有工作站通过这2个网口对NAS进行存取访问，这就形成了工作站与二级存储间的瓶颈。为了解决网口带宽的瓶颈问题，在服务器中添加了1块英特尔（Pro/1000 PT dual Port）双口网卡，加上原有自带的2个网口，绑定的4个网口同时工作实现了数据的“双进双出”。安装后进行测试，二级存储的实际传输速度从原来的40 Mbit/s上升到了80 Mbit/s，整整提高1倍。

3.3 连接、配置

为新增频道采购的主备切换器、键混器、AGC等设备都上架后，进行视音频线路的连接，如图2所示。

切换器配置控制电路参数，ROSS键混刷入台标LOGO。在分配设备IP地址时，将字幕系统中所有字幕播出工作站、字幕制作工作站和字幕服务器的IP单独划分在一个网段内，这样更有利于其他播出设备网络安全。新增视频服务器审看通道的监看由于没有多余的位置摆放监视器，所以不得不共用原有监视器，通过新增1个4路切换器来实现，虽在审看不同视频服务器播放的内容时需手动切换，但性价比却很高。

4 结语

对于地市级城市电视台来说，受制于客观条件所限，在播出系统最初建设时对其扩展性能的预留可能考虑欠缺。在后期有扩展需求时，进行在线升级是符合地市级电视台实力的权衡行为。衡阳广播电视台播出系统通过在原有播出系统基础上新增加一个频道的实例，为地市级播出系统的扩建积累了些许经验。整个在如此短的时间内完成，曾被许多专家喻为“不可能”。但有了管理层的坚定信念，技术人员的勇往直前，合作厂商的鼎力支持，最终工程如期圆满完成。

[1] 李斌.播出系统升级背景下的安全播出网络新技术探讨[J].信息与电脑，2012（9）：27-28.

[2] 马永旺，郭亚丽，按金帆奖技术标准制作高质量电视节目[J].内蒙古广播与电视技术，2008（10）：42-43.

[3] 谭怀亮，贺再红.基于RAID50的存储系统高速缓存设计[J].计算机工程，2007（5）：220-222.

[4] 王永平.NAS存储管理系统框架技术分析[J].信息科技，2010（2）：38-40.