电视播控系统软件及服务器设计方案探讨

盖龙

摘  要  石家庄广播电视台目前共有4个自办频道，2014年在原有标清播出系统基础上将新闻频道升级改造为高、标清同播频道。本次项目将新建5个高标清同播频道，搬迁1个高、标清同播频道，实现4+1+1播出模式，即4个播出频道，1个扩展频道，1个备播频道。系统设计需要满足5个频道每天24小时各自的新闻、电视剧、文艺专题、直播等交叉播出。

关键词  电视播控系统;服务器设计方案;石家庄广播电视台

中图分类号  G2      文献标识码  A      文章编号  2096-0360（2019）01-0040-02

1  软件设计方案

播出系统预留与节目制作网互联接口，节目播出信号除总控矩阵信号调度外，其余均来自节目素材上载。播出系统包括节目整备子系统、播控子系统、监控平台。

整備子系统具有整备管理，节目单编辑，节目迁移，自动技审，人工复检，上载/审看功能，负责对迁移至播出系统的素材进行技术审核和文件化自动备播工作;播控子系统具备节目单编辑，自动播出控制功能，同时播出系统支持多种途径进行节目内容的对外发布。

监控平台可对整个播控系统进行信息采集，汇聚分析，最终完成信息展现，可以对硬件、软件，流程等进行整体监控。

2  网络及安全交换设备规划方案

系统网络采用星形架构设计，配置2台核心交换机，4台接入交换机，1台字幕系统交换机和1台冷备交换机。2台核心交换机之间采用万兆光纤堆叠，共享背板带宽。所有接入交换机和字幕交换机通过千兆光纤上行接入核心交换机。迁移服务器、自动技审服务器、二级存储、视频服务器等通过千兆网线接入核心交换机，其余设备通过千兆网线接入交换机。播出核心交换机采用2台H3C 10508-V竖式插槽设计交换机，该交换机提供不间断转发、不间断升级、优雅重启、环网保护等多种高可靠技术，在提高生产效率的同时，保证了网络最大正常运行时间。

3  视频服务器设计方案

3.1  视频播出服务器

播出视频服务器采用6台哈雷公司单机播出视频服务器，该视频服务器将4个视频通道，千兆以太网传输，3+1RAID存储系统集成到一个1RU的机箱中，其对外提供的FTP带宽可达100MB/S，使用专用的UNIX操作系统，无系统硬盘设计免受病毒干扰，机箱设计为双电源，所有配件冗余设计，支持热插拔，更换无需关机，双CPU分别处理IP和IO。视频码流采用MPEG-2编码压缩，码率可调，支持最短25帧的素材播放，支持精确到帧的播放切换和精确到帧的节目间插播。独有的RAID重建系统，全线播出的情况下重建恢复时间小于3小时;突然断电后整个系统启动时间小于1分钟30秒。

1）播出视频服务器通道设计。6台播出视频服务器共计提供24个视频通道，其中：12个解码通道，12个编解码通道。具体通道分布情况如下。

播出视频服务器-1提供3个解码通道负责频道1主路和频道2备路播出及视频服务器审片，提供1个编/解码通道负责1路应急录像机信号上载。

播出视频服务器-2提供3个解码通道负责频道4主路和频道5备路播出，预留1路应急信号上载;提供1个编/解码通道负责1路视频服务器审片。

播出视频服务器-3提供3个解码通道负责频道6主路和垫片备路播出以及视频服务器审片，提供1个编/解码通道负责1路应急录像机信号上载。

播出视频服务器-4提供3个编解码通道负责频道2主路和频道1备路播出，以及视频服务器审片，提供2个编/解码通道负责2路应急线路信号上载;（其中1路应急线路信号上载通道和审片通道为同一块板卡的输入输出通道）。

播出视频服务器-5，提供3个编解码通道负责频道5主路和频道4备路播出，以及视频服务器审片，提供1个编/解码通道负责1路应急线路信号上载。

播出视频服务器-6，提供3个解码通道负责垫片主路和频道6备路播出，以及视频服务器审片，提供1个编/解码通道负责1路应急线路信号上载。

2）播出视频服务器容量及带宽设计。视频服务器存储高清媒体文件采用视频50Mbps，嵌入音频6声道、48kHz采样，24bit量化，高清素材码率约为50+48×1000×24×6/1024/1024≈56.6Mbps。

6台主备视频服务器，负责5个频道主播出，单台视频服务器配置4块4TB硬盘，采用RAID5技术，有效存储容量为12TB，按照80%水位线计算为9.6TB。则单台视频服务器可存储的节目时长为9.6/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈395小时。

单台视频服务器最多负责2个频道播出，单台视频服务器的素材迁移带宽需求：56.6Mbps/8×2频道×3倍速=42.5MBps。

单台视频服务器实测可达到100MBps，满足实际使用需求。

3.2  上载视频服务器

上载视频服务器采用哈雷MediaCenter视频服务器，MediaCenter最大支持16TB存储容量，最多支持三台满配的MediaPort编解码模块，可达12个通道，支持多种格式的上载和播出，并且支持所有Spectrum兼容的软件和程序。

1）上载视频服务器通道设计。此次配置2台上载视频服务器，共计提供不少于12个视频通道，其中8个编/解码通道，4个解码通道。

2）上载视频服务器容量及带宽设计。视频服务器存储高清媒体文件采用视频50Mbps，嵌入音频6声道、48kHz采样，24bit良好，高清素材码率约为50+48×1000×24×6/1024/1024≈56.6Mbps。

配置的2台上载视频服务器，單台视频服务器配置12块4TB硬盘，采用RAID6（4+2）技术，有效存储容量32TB，按照80%水位线计算为25.6TB。单台上载视频服务器可存储的节目时长：25.6/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈1054小时。

单台上载视频服务器实测带宽可达到220MBps，最多4个通道同时进行上载，单台上载视频服务器素材迁移带宽需求：56.6Mbps/8×4频道×3倍速≈85MBps。

可满足实际使用需求。

3.3  二级存储体

本次项目二级存储体选用哈雷MediaGrid3000，该存储体采用集群式IP存储构架，配备独立的主备冗余文件系统元数据服务器，并可按实际需求实现在线扩展，同一存储文件系统将存储节点划分为A、B两组，系统自动实现两组间的数据同步及负载均衡;可同时从A、B两组中自动读取数据片，系统读带宽为A、B两组之和。保证系统安全性的同时不浪费带宽;存储服务器具备承受单节点或单组中多节点全部损坏的能力;具备冗余网络连接，具备多重基于RAID6或RAID4组的数据保护;添加存储节点时，带宽和容量支持无缝扩展。

1）存储体容量及带宽设计。单台盘箱可提供40TB有效存储容量，此次配置4个盘箱，共计可提供160TB有效存储容量，按照80%水位线技术为128TB，则高清节目存储时长：

128/（56.6Mbps×3600s/8/1024/1024）≈5300小时。

2）二级存储体带宽计算：

（1）外系统素材迁移带宽：

56.6Mbps×6频道×3倍速/8=127MBps。

（2）自动技审带宽：

56.6Mbps×6频道×3倍速/8=127MBps。

（3）人工复检带宽：

56.6Mbps×6频道×3倍速/8=127MBps。

（4）上载带宽：

56.6Mbps×8通道×1倍速/8=56.6MBps。

（5）系统内同步迁移带宽：

56.6Mbps×6频道×2（主备）×3倍速/8=255Mbps。

合计，二级存储体峰值带宽：

127Mbps+127Mbps+127Mbps+56.6Mbps+255Mbps=692Mbps。

二级存储体实际提供带宽1500MBps，满足实际使用需求。

本文以石家庄广播电视台新建播出系统为案例，较为完整的介绍了播控系统软件、网络、视频服务器及存储部分的基本功能，达到了预期的全硬盘播出、全网络化、全智能化的设计目标。

参考文献

[1]音晓云.关于播控系统中存储子系统研究[J].电脑编程技巧与维护，2014（20）：37，50.

[2]杨秀波.数字电视播控系统中关键技术研究[J].西部广播电视，2013（13）：135-136.