广播电视IP化播出应用

蔡 峰

（平潭综合实验区融媒体中心，福建 福州 350400）

1 目前现状

平潭广播电视台目前有两套高标清同播系统，分别是综合频道和文旅频道，均采用高标清同播，即采用最新的无压缩播出技术实现标清信号由高清下变换输出。目前在用的高清播控系统是基于基带的播控系统，目前已稳定运行3年多，但也存在一些问题。例如，原系统在疫情之前建设，大部分设备采用进口设备，随着使用年限增加，备品备件获取变得困难，维护难度系数变高。另外，根据安全等保要求，现有的播出系统不能满足等保的要求[1-2]。

2 建设思路及原则

对传统播出系统和IP化播出系统进行比较，它们分别有如下特点。

传统播出系统主要特点有：软硬件成本高；系统规模固化，功能模块化，结构复杂；核心产品依赖进口，周边设备大部分依赖进口，备品备件购买困难；系统维修维护难度大，维护成本高；播出系统独立，自成一体；升级更新4K超高清播出系统时，原系统设备基本不可用，升级费用高。

IP化播出系统的主要特点有：软硬件成本比传统播控低10%～50%；系统规模可根据具体需要调整，弹性和可扩展性大；核心产品部分国产化，周边产品软件化，对备品备件依赖小；统一检修，维护方便；IP化设计，可独立，也可融合；升级更新系统时主要考虑软件成本，升级费用低。

综合以上分析，在建设成本和使用维护方面，IP化优势明显；在融合方面，IP化具有跨越式创新。

现阶段的主流播出方式还是基于基带播出，个别采用基带结合IP化的播出方式。根据目前技术和设备发展的现状，结合产品的稳定性和成熟度，采用基带和IP化结合的方式作为过渡地方案最可行。

设计、建设IP播出系统，须满足以下几项基本原则。

（1）先进性和可扩展原则。应以先进的IP化播控系统为核心，采用代表主流发展方向的网络技术，结合模块化设计架构，使系统具备良好的扩展能力，适应新增设备和业务拓展的需求，满足播出系统未来发展要求。

（2）规范性和兼容性原则。按照国家相关技术标准和行业规范，通过数据接口协议标准化和新设备等手段，兼容主流设备和平潭广播电视台现有播出系统设备，实现基带数据和IP数据互联互通。

（3）安全性原则。通过建立健全安全播出体系，部署相应安全策略，采用符合广播电视安全播出要求的设备，采用系统冗余等方式，实现IP化播出安全。

3 具体要求和应用

目前，全国大部分广播电视台已初步完成高标同播，IP化高清播出系统建设已经成为未来播出系统建设的主要方向。IP化播出系统的具体要求和应用如下。

（1）采用数字信号嵌入音频格式，实现高清节目IP化自动播出功能，同时兼具可扩展性。

（2）主备播出服务器均采用行业内主流设备，并在各个省级电视台和地市级台有广泛的应用。

（3）系统可以灵活调度外来信号。所有节目必须先上载录入到现二级存储，通过自动技审、人工复检后再迁移到播出视频服务器进行播出。

（4）系统能够实现顺序播出、插播、定时播出、定时插播和触发播出等功能，支持24小时不间断播出。

（5）系统的各种数据具备实时备份功能，有详细完备的权限管理、日志管理和查询统计功能。

（6）系统具有完善的安全和应急播出措施，具备主备播出通道（主流为四进二出或四进四出）、信号切换设备、基带/IP化矩阵、总控等设备。

（7）播控软件满足现阶段播出需求，采用模块化设计方式，具备可扩展性，提供灵活实用的上载模块、技审/人工审核模块、播控模块以及管理模块等。

根据以上要求，具体分析目标建设系统重点的总控、时钟系统等，特别是存储和带宽是本次系统建设的重点。具体IP化播出系统的应用配置如下。

3.1 总控系统

总控系统方面，主要包括IP化高标清视音频矩阵模块、总控信号监听监看模块及总控信号技监模块。

（1）IP化高标清视音频矩阵模块。总控调度矩阵采用IP化SDN交换机，实现不低于64×64规模的高标清视音频矩阵。主总控矩阵输入信号源包括主备高标清CCTV信号、演播室信号及分控信号等，同时配备基带64×64规模的高标清兼容矩阵，实现总控异构的主备调度方式。

（2）总控信号监听监看模块。总控矩阵重要输入源信号及输出信号接入多画面分割器，在4块55英寸大屏上进行画面展现.多画面分割器具备多屏拼接功能，可以将4块大屏拼接为1块屏进行画面展现，便于对信号进行监看。

（3）总控信号技监模块。配置示波器设备，对总控信号进行技监。总控技监结合配套设备（如技监、音频检测仪等）进行视音频监听监看，保证了视音频信号的质量。采用高性能IP化信号示波器，支持高标清视频信号的检测，同时支持眼图、物理抖动测量，支持无源还通输入，进行透明监视；配置高清音频检测仪，对音频信号进行检测，同时配置时代奥视高清监视器，对视频信号进行监看。

3.2 时钟系统

时钟系统配置主备卫星授时[3]，输出的时钟信号经主备倒换后，从时码分配器进行多路输出，接入播控设备和机房的时钟（如台标机和字幕机等）进行授时。通过网络，卫星时钟信号接入主备校时服务器，对播出系统设备进行网络校时。

3.3 同步系统

同步系统配备主备同步信号发生器，利用同步倒换器将输出的同步信号进行切换输出，同步视分设备接收同步信号并输出多路同步信号，接入总控系统；同时输出PTP信号，为IP化交换设备和其他纯IP化业务设备（无基带同步接口）提供标准化同步IP同步信号。

3.4 高清编码传输系统

所有频道的播出信号送至广电网络公司。通过编码器，将IP信号送至广电网络公司。

3.5 存储及带宽系统

建设完整的节目存储系统，将实现制作网的文件化送播，通过文件传输的方式到达播出的二级存储服务器，同时播出存储系统具有应急上载和文件导入功能。视频服务器存储容量的测算，以平潭广播电视台现有播出系统作为样本，配置2台高清视频服务器，负责2个频道的主备播出。播出服务器节目存储有效时间按不少于3天新增节目存储计算，每天节目量5小时，高清视频码率按50 Mb·s-1，音频2声道，存储容量考虑80%最高水位线。根据平潭广播电视台的目前运行的数据，设置基本参数，根据基本参数测算各项数据，计算出2个高清频道的存储及带宽。各种参数的设定及计算如下。

基本参数现状为标清视频码率13 Mb·s-1，高清视频码率为52 Mb·s-1。

标清测算，音频24 bit，48 kHz，单声道音频码率：24×48×1 000×1÷1 024÷1 024=1 Mb·s-1。

标清视频码率为12 Mb·s-1，音频码率为1 Mb·s-1，标清视音频码率为13 Mb·s-1。

高清测算，音频24 bit，48 kHz，双声道音频码率：24×48×1 000×2÷1 024÷1 024=2 Mb·s-1。

高清视音频码率为50 Mb·s-1，音频码率为2 Mb·s-1，高清视音频码率为52 Mb·s-1。

（1）按照水位线为80%，视频服务器需要的容量为（2×52）×3 600×5×4÷8÷1 024÷1 024÷80%=1 TB。

（2）视频服务器带宽计算：52×5÷8×2=65 MB·s-1。

（3）2个频道存放60天的节目，二级存储容量应为2×52×60×24×60×60÷8÷1 024÷1 024=65 TB。

按2个高清频道，5倍速写入为基准，二级存储带宽为65+65+13=143 MB·s-1。

每台服务器的迁移带宽约为65 MB·s-1。为了达到无单一溃点以及将来的扩容，需配置2台同步迁移服务器供二级存储到视频服务器间的素材迁移。

综上，根据播出系统对带宽的要求，同时考虑今后可扩展性，可采取二级存储通过万兆网线接入核心网络交换机，同步迁移[4]服务器、视频服务器等通过千兆网线接入核心交换机[5]。

3.6 播出总控及综合管理系统

播出总控及综合管理系统监看并实时收录节目播出信号，在本地或网络存储中进行保存；可查询检索对应视频信息；通过对设备和软件等的业务流程以及环境等重要环节监测，进行信息的数据采集、分析、研判等；根据系统整体的运行状态的参数和指标，为相关人员对故障问题进行排查和分析总结提供帮助；通过声光图文等方式报警，帮助值班人员快速应急、正确处理故障。

播出总控及综合管理系统的主要功能要求：简洁实用的图形化的监控界面；可对设备系统的软件和硬件状态进行远程监测，并可直接调整设备参数；提供信号和数据流，对故障影响范围进行分析；具备设备状态信息和设备控制接口连接外部系统。

4 结 语

建设高清IP化播出系统，是广播电视网络化建设未来发展的趋势，是国家信息化发展的重要组成部分。本文所采用的计算机网络技术、播控技术及智能化技术等，均在广电行业有多年的运行建设经验，技术上风险可控。

思考IP化播出系统建设，是为了更好地提升平潭广播电视台的高清节目收视率，提高画面清晰度，提升节目融合生产功能和节目制作承载能力，更好地为广大受众提供丰富多彩的内容服务，更好地发挥好党和政府的宣传平台作用，更全面地宣传推介平潭综合实验区，从而加快推进本地经济发展。