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网络时代数字播出系统的关键技术(上)

2004-04-13 闵永刚 北大方正数字媒体事业部产品经理 依马狮网


    播出系统是电视台的核心业务系统,安全性是播控系统设计永恒的主题。播出系统的设计随着技术手段的进步在不断地发展变化中,现在硬盘播出成为了目前最主流的播出系统的设计方式。

一 播出技术的视音频系统结构的变化
   

网络时代数字播出系统的关键技术(上)
图1 全硬盘播出系统典型结构
网络时代数字播出系统的关键技术(上)
图2
网络时代数字播出系统的关键技术(上)
图3
网络时代数字播出系统的关键技术(上)
图4
网络时代数字播出系统的关键技术(上)
图5
网络时代数字播出系统的关键技术(上)
图6
网络时代数字播出系统的关键技术(上)
图7
与传统的自动播出系统的设计相比,硬盘播出系统的设计思想没有本质的变化,只是强调更加安全,简单地说,硬盘播出系统的设计强调的是“无溃点设计”,这与传统自动播出系统在具体设计方法上有了很大的变化,传统自动播出系统安全性设计主要在技术手段上实现系统的应急,对信号源和播出设备的故障发生后作处理,确保播出信号的不中断,但不能保证内容的连续性,即“只应急,无备份”。硬盘播出则引进大量的计算机安全处理技术,对播出信号源和控制信息作备份设计,以实现所谓“热备份,热切换”,从而保证播出故障发生时播出内容的连续性,全面地提高了播出系统地安全性。在整个播出系统中,系统的安全播出涉及到的环节除了物理设备以外,还包含信号源、控制信息和数据库信息等,因此硬盘播出系统在所有关键环节均采用了冗余备份的手段,典型地是硬件结构上采用视频服务器双机镜像结构、主备数据库服务器、主备播出控制计算机,软件技术则包括系统自动监控技术,主从自动同步技术,多重数据库技术等等。系统需要提供带病运行的能力,除了软件和硬件的保证还不够,系统结构上还需要考虑到各个环节发生故障后,各业务系统能够迁移和备份。
    全硬盘播出一般都是用于多频道播出的,因此为实现共享方式设计,在系统中矩阵是相当重要的环节,为了实现视频服务器上载通道的共享,矩阵需要担负起上载通道调度的工作,同时矩阵还要为保证共享播出而起到播出信号调度中心的作用,如果系统不是切换台+切换开关应急的方式,矩阵还需要起到二级应急播出调度的功能。因此在全硬盘播出系统中,矩阵要担负上载矩阵、播出调度矩阵和播出应急矩阵的多重身份,是整个系统信号调度的中心环节。
    切换台是传统自动播出系统的核心设备,具备良好的播出功能的集成控制能力,但由于现在播出系统已经不仅仅是一个电视台2、3个频道,频道数量迅速扩展到6~8个,甚至更多,这导致如果每个频道仍选择切换台,整个造价相当昂贵,而且由于硬盘播出环境下,信号源不像传统自动播出系统那样频繁地切换,切换台的功能利用率较低。因此综合考虑到成本和性价比,目前很多的硬盘播出系统设计中没有采用切换台,而是采用切换开关+矩阵、双切换开关、简化切换台等设计方式。
    图1给出一个典型的硬盘播出系统结构,这一结构成功的案例包括沈阳台、河南台等电视台的现在的全硬盘播出系统,已经安全运行了多年,验证了这一结构的安全性和合理性。
    播出系统的视音频结构由于全硬盘设计概念的引入,设计方法发生了很大的变化,给系统供应商和电视台提供了更多的选择余地,富有创造性、充分发挥硬盘播出和软件性能的系统结构设计方案层出,不再拘泥于过去系统单一的设计模式。

二 视频服务器的组网结构
    随着电视台频道数量的增加和应用方式的变化,视频服务器数量大量增加,组网结构和播出方式也开始有了很大的变化,简单的镜像方式已经不能满足需要,现在的硬盘播出系统普遍采用多服务器组网的结构。归纳一下,视频服务器的组网方式主要有三种:
    1.多服务器分工互联结构
    这主要有三种结构:
    a.非对称结构
    视频服务器上载和播出工作按照分工的不同,由不同的视频服务器承担,中间采用光纤网络连接起来。河南台播出二期工程和陕西台的系统采用了这一结构。图2。
    b.对称结构
播出和上载在同一服务器上,各服务器在整个系统中的地位相同,各自分担系统的部分工作。图3。
    c.简化的对称结构
    第二种结构的简化设计。图4。
    无论是对称结构还是非对称结构,在播出部分的结构都是相同的,每个频道采用镜像方式进行播出,物理上是分离的,这样的结构都是为实现播出,防止因为各种故障导致频道播出信号的中断。
    由于这一结构具有物理上设备无关性,各服务器之间物理和逻辑上是独立的,所以单一服务器故障不会蔓延,因此整个系统具有非常好的抗风险能力。缺点是造价比较高,最主要是由于存储采用备份方案,磁盘利用率比较低。
    同时系统对素材调度管理软件的要求比较高,系统需要提供高效率的素材调度管理,而且在不同结构下和不同存储配置方案下要提供不同的素材调度策略,并且系统扩展时对软件系统要重新定制和处理。
    2.中央存储结构
    为了适应更多的频道共享素材的目的,各厂家推出了中央存储结构的视频服务器组网方式,主要有两种方式:
    a.中央存储结构
    品尼高的MSS900网络存储结构和GVG MAN都是这一结构,国内第一个基于SAN结构的共享存储案例是江苏电视台建立的7个频道的硬盘播出系统,其后浙江电视台建立了一套9个频道的机遇共享存储的硬盘播出系统。图5。
    b.Media Claster结构
    Seachange的Media Claster实际也是一种共享存储的结构。图6。
    从目前情况来看,中央存储结构的视频服务器是未来服务器发展的主流之一,原因是现在的

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