【摘要】 播出视频服务器系统是播出系统中最为关键的系统。本文通过介绍播出系统视频服务器的几种备份手段，详细阐述了辽宁广播电视台新播出系统中视频服务器系统第三备份通道的设计原理及实现方法。
【关键词】 播出系统 视频服务器 备份
播出系统是电视台技术系统中最后一个环节，它承担着电视节目安全播出的重要使命。因此，电视台在建设播出系统时都要把系统的稳定性、安全性放在首要位置。播出系统中最核心、最重要的部分是播出视频服务器，可以说播出视频服务器的稳定性和安全性决定了播出系统的稳定性和安全性。播出视频服务器运用到电视播出系统中已经有十几年时间了。在这十几年的发展过程中，一方面视频服务器生产厂家不断推出新的技术、新的产品，使视频服务器质量、稳定性和安全性达到了相当高的水准，技术也已经非常成熟；另一方面，在应用领域电视台和视频技术集成公司不断发掘出新的用法、新的系统结构，从而使视频服务器系统在实际应用中更加稳定、安全。
视频服务器的稳定性是非常重要的指标，性能稳定的播出视频服务器可以极大地降低播出事故发生的概率，提高安全播出停播率指标。然而，对于电子产品来讲稳定性是相对的，客观地讲在目前技术手段下，绝对稳定的视频服务器是不存在的。为了确保播出安全，电视台在建设播出系统时必须充分考虑到一旦视频服务器发生故障时，如何保证节目播出不受影响。也就是如何提高硬盘播出系统的安全性问题。提高硬盘播出系统安全性的典型做法就是采用备份的方式。具体做法就是在硬盘播出系统中所有的硬件设备、控制系统、数据库和节目素材全部是完全独立的两套配置。其中任何一套视频服务器系统发生故障时不会影响另一套系统的正常工作。主备方式是最直接、最有效的安全措施，在广播电视技术系统中特别是播出系统中被广泛应用。主备方式的特点是操作简单、快捷，当主备视频服务器中一路信号发生故障时可以在线倒换到另一路信号保持节目正常播出。主备方式对于独立的硬件设备非常适用，如录像机、周边设备和板卡等，这些设备在应急倒换后，可以迅速更换离线的备份设备，恢复播出系统的双路工作状态。但是对于视频服务器系统来说，主备方式是否能足够保证播出系统的安全呢？回答是否定的。视频服务器系统实际上是由很多计算机设备组成的复杂的网络系统，其维护、维修技术专业性很强，因此，当视频服务器系统发生故障时，一般情况下电视台技术人员只能做简单的备件更换和技术维修。如果故障不能排除就只有等待专业技术人员来现场维修了。在这期间，硬盘播出系统将处在单路工作状态，非常危险，一旦在播这路服务器再出现故障，就将造成多频道、长时间停播的灾难性事故，后果非常严重。我台原来旧的硬盘播出系统曾发生过视频服务器疑难故障，服务器备件国内缺货，造成长时间不能修复，使我台硬盘播出系统单路工作长达15天时间，这期间一旦在播服务器再有什么故障发生将造成我台4个频道节目播出全部中断，后果不可想象。同时，在等待备件这段时间里，由于系统处于高危状态，给播出部全台技术人员和上级领导造成巨大的心理压力，严重影响了播出部正常的工作秩序。因此，作为主备配备的视频服务器硬盘播出系统，当其中一路系统发生故障时，系统将变得非常可怕。为了解决主备视频服务器系统存在的安全隐患，我们认为硬盘播出系统在主备视频服务器系统的基础上增加第三备份通道做作为应急播出十分必要。
在考虑增加第三备份通道时，会牵扯一些问题需要明确，那就是：
1．第三备份通道是否需要设置成独立的、专用的通道；
2．第三备份通道设置在什么位置；
3．第三备份通道音视频信号通路设计；
4．第三备份通道控制系统的设计；
首先来看一下我台新的硬盘播出系统的总体结构：
硬盘播出系统采用先进的开放型SAN架构，使用了模块化的设计，提供了灵活的可扩展性及牢固的系统稳定性。可根据用户的需求对系统端口的带宽、编解码通道的数量、系统的容量进行扩展，其中，通道和容量的扩充可在系统运行的状态下完成。
辽宁广播电视台新硬盘系统中的SAN是由编解码通道、系统服务器（media director）、磁盘存储阵列三部分组件构成，每个组件都有独立的机箱和电源。编解码通道主要完成数据压缩和解压缩的任务，可支持热插拔。系统服务器是整个SAN的核心部件，它集成了文件系统、系统管理、通信、光纤、千兆以太网等功能，是编解码通道与磁盘阵列之间数据通讯的枢纽。磁盘阵列存储着系统中所有可用数据，具有高可靠性和可扩展性。
上载通道完成上载矩阵输出的SDI信号的编码压缩工作，并把数据文件存储在系统的磁盘阵列中。上载系统同时具有解码通道，把数据文件解码成SDI信号后，完成审看功能。系统还具有根据软件策略，在规定的时间内迁移数据文件到播出存储系统的功能。当播出存储中的一个SAN出现故障时，上载存储中的编码通道可通过程序设置成解码通道，由播控程序接管并与正常播出SAN同步播出。
上载存储存储8个频道3天的节目素材，视频压缩码率15Mb/s，音频2声道、48KHz采样，24bit量化，上载服务器存储容量为5T。上载存储系统中，共有10个编码通道和3个解码通道。
播出服务器要求满足所有8个频道每天共24小时3天的播出节目存储需求。播出服务器存储采用视频压缩码率15Mb/s，音频2声道、48KHz采样，24bit量化。 根据目前我台实际播出情况计算单个播出SAN存储容量7T。每个播出SAN需要8+2路解码通道和1路编码通道。
1. 每个SAN结构中，8个播出解码通道通过两台系统服务器与磁盘存储阵列进行数据连接，每台系统服务器连接4个频道的播出解码通道，两台系统服务器作为在线主备的功能。
2. 每个播出解码模块上有2个播出通道
辽宁广播电视台新的硬盘播出系统由上载视频服务器和主备播出视频服务器两部分组成。上载视频服务器完成日常节目的上载、迁移，播出视频服务器完成8个频道的节目播出任务。上载视频服务器由单SAN结构组成，播出视频服务器由两个完全镜像的SAN结构组成。辽宁电视台的硬盘播出系统还设置了二级缓存系统，以方便系统扩充和联网。播出缓存系统是一款高性能、高容量、高可用的阵列存储。能满足辽宁电视台对高带宽的特殊应用要求，并可提供容量扩展和简化的存储管理系统。存储体设备采用通过NAS文件服务网关对外提供服务。通过建立播出二级存储，提高播出系统的安全性，避免制作、媒资系统直接与播出核心服务器系统进行数据传输操作，作为节目制作与节目播出业务之间的缓冲带。系统框图如下：
从系统图上可以看出第三备份通道必须设置在上载SAN上，这样无论主SAN还是备SAN发生故障时都可以启动第三备份通道，使硬盘播出系统始终保持双路工作状态。那么，第三备份通道是否需要采用专用的输出通道呢?如果资金比较宽裕，当然采用专用通道会使系统设计起来非常简单，技术人员值班时操作也非常简单。实际上，在主备播出SAN正常工作状态下，第三备份通道是没有必要启动的；即使当主备播出SAN其中有一路发生故障时，也只是临时启用第三备份通道；在故障恢复后，第三备份通道也就没有什么用了。基于上述考虑，在系统设计时将上载通道和第三备份通道功能集成在一块双工板卡上；平时板卡工作在编码状态，作为上载通道使用；当主备SAN发生故障时，启动某一路板卡使其工作在解码状态，作为第三备份通道应急播出。双工板卡音视频输出通道可以直接接入播出切换矩阵，也可以通过主控矩阵后再介入播出矩阵，后者更灵活机动一些，我台播出系统采用后者。
第三备份通道控制系统设计起来要复杂一些，双工板卡在不同的工作状态下需要受不同的控制工作站来控制。作为上载通道时需要被上载工作站控制，当作为第三备份通道时需要被播出工作站控制；因此，必须在双工板卡控制接口前加入422倒换器，倒换器面板放置在播出机房播出控制台上。当需要启动第三备份通道时，播出机房具有优先权，随时可以通过422倒换器接管任何一路双工板卡的控制权。在控制工作设站设置上，考虑到备份通道只是临时性的应急措施，因此，并没有每个备份通道都设置一台工作站，而是采用多频道共用一台控制工作站的方式。每四个板卡共用一台工作站，为四个频道提供第三备份通道的应急保障服务。
节目素材方面，为了实现第三备份通道的功能，需要保证三个SAN中存储的节目素材必须完全镜像，针对这一要求，在设计节目备播流程时加以充分的考虑。在我台新的播出系统中，所有待播节目素材在四个地方镜像存储，除了以上提到的上载SAN和播出主备SAN以外，还在二级缓存中存储。二级缓存还可以对播出素材进行播前的预审和自动技术审看等功能，这里就不再赘述。
从新系统上线一年多时间来看，增加了第三备份通道对于实际工作来说还是非常方便的，无论播出系统发生什么故障，技术人员都可以临时启动第三备份通道，从容地处理系统故障。控制系统维护时，也可以启动第三备份通道，保证在线双路信号，保证有更加充裕的时间进行系统维护工作，从而提高维护质量，保证节目安全播出。B&P