视频服务器在吉林电视台播出系统中的技术应用

田海东

【摘要】 现代社会，电视作为最具影响力和竞争力的大众传播媒体，以丰富的信息资源、完善的传输网络和庞大的受众群体构成了一个具有相当规模的信息行业。数字和网络技术在电视领域中应用，不仅使整个电视系统的技术质量显著改善，频率资源利用率成倍提高，而且为电视媒体长期占据现代媒体的发展前沿提供了可能。应时代发展的需要，吉林电视台对整个播出系统进行了全面的数字化改造。

【关键词】 视频服务器 结构 技术運用

电视自动播出系统的发展，大致分为三个阶段：第一阶段，采用单机控制的播出控制系统；第二阶段，采用网络化自动播出控制系统；第三阶段，采用带中心存储的播出控制系统，即播出系统配备媒体资源管理中心，是数字播出系统的发展方向。

视频服务器从理论上概述，它是一种对视音频数据进行压缩、存储及处理的专用嵌入式设备，它在远程监控及视频等方面都有广泛的应用，视频服务器采用MPEG4或MPEG2等压缩格式，在符合技术指标的情况下对视频数据进行压缩编码，以满足存储和传输的要求，它由视音频压缩编码器、输入/输出通道、网络接口等构成，视音频接口、RS422/ RS232串行接口、软件接口等构成，伴随编码技术的进一步推进，以及网络的普及率进一步提高，视频传播的手段和能力都将不断更新，同时消耗更少，带来视频平衡与稳定。

视频服务器的功能：1、多通道并行处理。视频服务器可同时进行录制和播放操作，独自进行视频信号处理。2、高标清数字视频接口。视频服务器提供了全面的高标清数字视频接口，其中包括：HD-SDI、标清视频接口，能够导入高清或标清多媒体素材。3、支持播放列表的播出。只需要将节目内容和次序安排进去，就可以在规定的时间实现素材的自动定时播放。并可利用软件调整播出的顺序。4、延时播出。视频服务器通道在记录的同时可以延时播出，由于硬盘的储存时间长，延时时间可以根据0秒—2小时甚至更长时间的调整。5、应急循环播出。视频服务器的播出质量很好；性能较高。

下面是我台数字化播出系统视频服务器的技术应用。每个服务器内的硬盘均采用RAID（Redundant Array of independent Disk）技术，即独立硬盘亢余阵列，简称硬盘阵列，它是通过把若干个硬盘连接在一起，以获得倍增的容量和数据输出带宽的硬盘组合形式。其主要优点是结构简单、可靠性高。因为RAID由多个硬盘构成，它还有一个特性，就是能防止其中任何一个硬盘发生故障时所引起的数据丢失。

RAID有多种级别，其中RAID—3在传输大量数据时能提供最出色的性能和保护。因此，我台采用基于RAID—3技术的8+1硬盘阵列，每个服务器包含9个硬盘，8个存储数据、一个存储奇偶效验码，每块硬盘容量为180G。RAID—3为单盘容错并行传输阵列，它采用分条技术将数据按位或按字节分散记录在各个硬盘的相同扇区上，同时对存储的数据进行异或运算，判断其奇偶性，产生校验数据，并写到最后一个硬盘上（即亢余或校验盘）。

当一个硬盘发生故障时，除故障盘外，数据盘和校验盘继续进行写操作；而读操作通过对剩余数据盘和校验盘的数据进行异域计算，恢复故障盘上应有的数据。即使故障盘被替换掉，丢失的数据也可以被恢复到新的硬盘上，系统在保护的模式下重新开始工作。如果校验盘发生故障，奇偶校验数据也可以通过数据盘重建。

一、服务器结构

吉林电视台配备了三台PNNACLE公司的MSS—1600视频服务器来作为上载服务器、主播出服务器和备播出服务器，三台服务器通过光纤交换机连接，组成镜像结构，实现素材存储和播

出解码通道热备份。每台MSS—1600分别由9个180G硬盘组成内置的“8+1”RAID3硬盘阵列，在8Mb/s码率的情况下，存储时间近400小时。其中上载服务器配置了6个编码板，用于公共频道和都市频道节目素材及广告素材上载，3个解码板（6个解码通道），用于上载回监和应急垫片；主播出服务器配置4个编码板，用于影视和乡村频道节目上载，4个解码板（8个解码通道），用于6个频道主路播出和上载回监，4个解码板（8个解码通道），用于6个频道备路播出和上载回监。服务器均采用双电源结构以保证其稳定性，操作系统基于稳定可靠地UNIX系统，利用前置机来进行日常维护和管理操作。

二、服务器技术运用

节目播出是由主、备播出服务器完成。主播出服务器负责六个频道的主路播出，分别由六个频道的主播出工作站控制；备播出服务器负责六个频道的备路播出，分别由六个频道的备播出工作站控制，两台服务器存储的节目素材完全相同，播出时，每个频道的两台播出工作站在同一时刻分别控制主、备播出服务器播出相同的素材，以达到同步播出，确保播出信号热备份。

节目素材上载是由三台服务器共同承担。服务器之间的视频数据传输通过光纤交换机完成，同步任务由数据库服务器中的FTP软件派发，对于直接录入主播出或者备播出服务器的素材，则拷贝到另一台播出服务器上，确保两台播出服务器上均有保存。对于录入上载服务器的素材，则分别向主备播出服务器拷贝。这样设计，可以最大限度的保证主备播出服务器中拥有所需的全部节目，每台视频服务器的工作量得以均衡分配，一定程度上降低了系统内部的数据码流流量，提高了视频服务器的稳定性。同时，播出服务器采取完全独立的一对一的镜像备份，实时同步播出，保证了播出的安全性。

在设备安全性的保障上解决后，我们又考虑到其它外在的因素，包括每台服务器我们都设置了两台电源，互为备份；两侧风扇也互为备份。

随着网络化不断的发展，我台搭建了新的播出系统，系统及视音频节目上载、审核、播出等功能为一体，并于台内已有或将建的新闻网、制作网、媒质网等直接连接的视频播出系统；我台新播出系统采用的是k2视频服务器系统；它由k2媒体客户端、k2媒体服务器和k2RAID硬盘阵列三部分构成，主要优点：

1、由于采用了计算机行业的通用和标准技术，使其与其它第三方应用软件可以基于千兆以太网实现交互通信和资源共享，更重要的是采用IT通用部件，从理论上讲会降低整个系统的成本。由于以太网络无处不在，这样可以实现低成本的远程连接和数据共享.

2、将原先内置与视频服务器主机中的编解码通道外移出来；组成一个单独的单元，即K2媒体客户端，这样的好处是，媒体客户端还可以通过内置媒体硬盘而独立应用。编解码通道与服务器不共享于一体，编解码通道的任何异常都无需重启媒体服务器而获得排除，这是以往视频服务器所不具备的，这样的架构使不同格式、不同性质的通道可以较好地实现无障共享同一存储体。

3、媒体服务器是编解码通道与硬盘阵列之间的桥梁，也是实现系统通道扩充、带宽扩充和存储容量扩充所必需的核心设备这样可以针对不同规模的应用和需求；配置不同数量的客户端，媒体服务器和硬盘阵列组和相对灵活方便。

按照设计，我台采用8台THOMSON k2视频服务器；每台服务器配置10块300G硬盘采用最高级的RAIDI备份，最高允许损坏5块硬盘而不导致数据丢失；每台视频服务器1.5TB的有效存储容量；可以满足8个24小时播出频道12mbps播出节目4天的存储需求，k2视频服务器的每个通道都为双向编解码，所以应急通道既可以上载也可以审片。

视频服务器系统由主备播出服务器系统和实时应急播出服务器系统两部分构成，6台4通道k2视频服务器构成了主备播出服务器系统，单机镜像使用。每一对服务器负责三个频道的播出；7个频道共使用314个解码通道，其余10个通道中；2个通道做备份频道的主备输出；7个用于应急上载审片，还有一个通道用于播放垫片。

另外两台4通道k2视频服务器构成实时应急播出服务器系统；实时为7个频道提供7路服务器播出信号，与主备播出服务器信号完全同步，剩余的一个通道也用于播放垫片使用。

我台运用SD系列K2媒体客户端，内置可处理最多4个SD的双向通道，可以以DVCAM、DVCPRO和MPEG-2格式进行编码，形成素材文件。可以自动识别和解码DV、DVCAM、DVCPRO和MPEG-2格式的素材，且在播放時；可以在同一时间线上播放上述不同格式素材。

节目素材一部分由VIPS服务器直接上载，通过迁移服务器分配同步至k2服务器进行播出。在特殊情况下，一些时效性强的节目；可以在应急上载工作站直接将素材上载至k2服务器播出，从而省略了通过迁移服务器分配传输的时间，对于FTP服务器及应用服务器全部采用多台服务器备份机制，一方面可以增加FTP的效率，另一方面也起到全面备份，以防止一台出现故障，影响播出系统的相关服务及素材传输的效率。备份机制的建立全面提高了我台播出系统的安全性。

视音频服务器播出系统，充分体现了硬盘播出的优势，无论是从系统指标测试还是观众主观感受，新系统信号质量都比原来的播出系统信号质量有着质的飞跃。数字播出系统的成功应用为我台全面实现电视系统的网络化和数字化发展奠定了坚实的基础。