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技術方案
雙通道高標清同步播出解決方案[2016-05-09]
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一 、係統目標
    係統建設規模為雙通道高標清同步播出係統 ,所有物理通道達到雙機熱備份 。
    播出軟件及控製設計周密 ,能兼容多種播出方式 ,在通常情況下使用硬盤播出方式 ,但對於來不及上載的節目允許係統控製錄像機參與播出 。
    實現多路外來信號的靈活調度 、同步和播出 ,支持字幕和台標疊加功能 。
    係統能對播出的節目素材進行統一音量均衡播出 。
    對國內外DVD光盤節目直接上載播出 ,並能選擇不同語言和字幕播出 。
    係統要基於數據庫進行管理 。
    各種管理軟件必須細致設計 、要充分考慮到文件備份 、播出數據記錄備份 、數據庫備份和各種應急恢複 。
    對所有操作 、流程的日誌記錄 ,提供日誌查詢 、分析和統計的功能 。
    係統具有可擴展性 ,視頻播出服務器采用主 、備鏡像結構 ,各工作站與服務器之間使用千兆以太網進行節目素材的高速上載 。
    視頻播出服務器係統根據不同客戶的具體要求 ,實現如下功能 :
     (1)視頻播出服務器應充分考慮安全性 、穩定性和靈活性 。
     (2)視頻播出服務器采用主 、備鏡像結構 ,各工作站與服務器之間使用千兆以太網進行節目素材的FTP高速上載 。
     (3)滿足電視台在線存儲至少30天容量 ,能過管理軟件對視頻播出服務器本地存儲 ,實現播出係統內的播出素材維持再存儲安全標準下 ,保證播出係統素材的安全有序管理 。
     (4)視音頻壓縮方式支持4 :2 :0 MP@ML 1 – 15Mbps ,4 :2 :2 P@ML 10M – 50Mbps ,兼容MPEG-1 、MPEG-2 ES 、PS 、TS 、MPEG-1 LAYER-1/2 、WAV ,AC-3 、VCD 、DVD 、MPEG-4 、AVI 、WMV 、MKV 、M2P等 。
     (5)係統解碼通道數量可無縫升級(高清服務器最多可以配置4路解碼通道) 。
     (6)設計上需支持上載 ,播出 ,瀏覽編輯 ,內部傳輸等多任務同時進行 ,並留有播出子係統增加帶寬 。
     (7)技術指標符合國家廣電行業甲級標準 。
     (8)實現多路外來信號的靈活調度 、同步和播出 ,字幕和台標疊加功能 。
     (9)管理軟件設計細致 、充分考慮到文件備份 、播出數據備份 、數據庫備份和各種應急恢複 。
     (10)對所有操作 、流程的日誌記錄 ,提供日誌查詢 、分析和統計的功能 。

二 、係統方案設計圖
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三 、係統解決方案說明
     1 、係統配置方案
      係統配置方案主要包括以下幾個部分 :高 、標清視頻播出服務器(主 、備) 、播出控製服務器 、數據庫服務器(主 、備) 、管理服務器 、采集上載工作站 、審片工作站 、節目編排工作站 、上下變換 、加嵌解嵌 、高 、標清幀同步視音頻切換器 、千兆以太網交換機 、GPS校時器 、音頻均衡器等 。係統設備通過千兆以太網絡進行信息交換以及流程控製 。係統可以無縫擴展二級存儲管理係統 ,包括二級存儲管理服務器以及磁盤陣列等 ,用以擴展素材資源近線存儲容量 ;係統通過千兆以太網絡與非編管理係統以及媒體資產管理係統實現互聯互通 ,組成采編播一體化網絡 ,極大地提高電視台播出效率 。
     2 、數據庫係統
      數據庫係統是在整個播出係統中24小時不間斷的 、高可用的關鍵事務處理係統 。這個係統需要充分的備份和冗餘 ,保證係統正常工作 。因此完全有必要采用容錯係統來保障係統的可靠性 ,數據庫係統架構采用集群技術+數據庫同步技術 。通過網絡技術將主備數據庫構建為一個集群 ,所用各個係統應用終端機可以讀取 ,寫入相應的數據 。當主數據庫失效 ,集群中的備數據庫將立即接替主數據庫的工作 。主備數據庫的數據將實時同步 ,避免在數據庫切換工作後出現數據不一致影響終端機的訪問 。
3 、素材管理係統
       素材管理係統是由在線存儲器和近線存儲組成 ,其主要為存儲播出係統中實時並發數據和采集 、編輯交換信息及數據安全冗餘備份提供存儲支持和遷移服務 。
       在線存儲通過視頻服務器本地硬盤陣列係統來實現 ,提供播出節目半個月播出所有節目容量 ,視頻播出服務器本地磁盤為技術成熟的SATA熱插拔磁盤 。
       近線存儲可根據需要通過二級存儲管理係統實現 ,二級存儲管理係統包括二級存儲管理服務器以及磁盤陣列等大容量素材存儲專用設備 。二級存儲管理係統與硬盤播出係統在線無縫連接 。
       磁盤陣列是把多個磁盤組成一個陣列 ,當作單一磁盤使用 ,它將數據以分段(striping)的方式儲存在不同的磁盤中 ,存取數據時 ,陣列中的相關磁盤一起動作 ,大幅減低數據的存取時間 ,同時有更佳的空間利用率 。磁盤陣列所利用的不同的技術 ,稱為RAID level ,RAID是Redundant Array of Inexpensive Disks的縮寫,而每一level代表一種技術,目前業界公認的標準是RAID 0~RAID 5 。不同的level針對不同的係統及應用 ,以解決數據安全性問題 。在本係統中采用了支持RAID 5的磁盤陣列 。
4 、GPS授時係統
      在整個係統中 ,授時係統是整個係統工作的關鍵係統 ,在電視台全硬盤播出係統中 ,建議采用GPS方法授時 ,接收外部時鍾輸入信號 ,實時調整係統時鍾 。
      整個係統采用全網實時授時係統結構 ,由主備兩個網絡授時工作站接入外部授時源的信號輸入 ,然後向整個網絡廣播時間信息 ,各個工作站根據接收到的信息與本機對比 ,如有差別實時調整本機的時鍾 ,確保與外部授時源的時間同步精度 。工作站發現時間差別的調整方式也不是采用跳躍方式 ,而是采用調整時間步進的方式 ,逐漸使時間跟上係統時鍾 。這樣可以避免自動同步過程中時間跳變引起係統不必要的邏輯混亂 。
      係統中各工作站具有自動搜索時鍾服務器的功能 ,主時鍾失效的情況下 ,工作站會自動連接備用時鍾 ,並提供報警 。
5 、權限分配管理
      硬盤自動播出係統的權限管理共有四種類型 ,分別為 :係統模塊登陸權限 、節目分類管理權限 、頻道編排管理權限、手動播出加鎖權限 。所有四種類型的權限的分配設置以及對應授權用戶的添加均需在係統管理模塊中完成 。係統管理模塊隻有具有係統管理員權限的用戶才能登陸使用 。
係統模塊登陸權限 :
     硬盤自動播出係統軟件主要包括 :係統管理 、資源上載 、節目編排 、播出控製 、自動播出五大播出管理子係統 ,另外 ,係統軟件可選子係統包括 :資源管理 、二級編單 、素材審片三大可選子係統 。硬盤自動播出係統還可以無縫擴展欄目編排 、節目導入 、字幕導入三大擴展子係統實現欄目 、節目混和編排功能 。隻有具有對應子係統模塊登陸權限的用戶才能登陸該子係統 ,啟動並使用該子係統功能 。
     i.節目分類管理權限 :
     a)資源上載 :各個編輯製作部門在製作完節目後 ,使用資源上載子係統完成節目的上載入庫功能 。節目上載過程中 ,節目的一級分類下拉列表框中隻顯示登錄用戶具有權限的一級分類 ,登錄用戶隻可對該一級分類下的節目進行上載 、修改及刪除操作 。即 :廣告部隻能將節目上載到廣告部分類下 ,新聞部隻能將節目上載到新聞部分類下 ,依次類推 。
     b)資源管理 :登錄用戶隻可對具有權限的一級分類下的節目進行相應操作 ,不具有權限的分類下的節目不可見 。即 :廣告部隻可以操作廣告部分類下的節目 ,新聞部隻可以操作新聞部分類下的節目 ,等等 。
     c)節目導入 :登陸用戶隻可以對具有權限的欄目導入具有權限分類下的節目 ,不具有權限的欄目以及分類下的節目不可見 。即 :廣告部隻可以對廣告部的欄目導入廣告部分類中的節目 ,新聞部隻可以對新聞部的欄目導入新聞部分類中的節目 ,依次類推 。
     ii.頻道編排管理權限 :
     係統可以為不同頻道的節目編排功能分配給不同的用戶 ,即 :隻有具有對應頻道節目編排權限的用戶才可以對該頻道進行節目編排 。不具有對應頻道權限的用戶不可以修改 、刪除以及編排該頻道的播出表單 。
     iii.手動播出加鎖權限 :
手動播出加鎖權限主要在播出控製子係統模塊中使用 。係統啟動播出控製子係統 ,缺省狀態為所有手動播出控製按鈕為鎖定狀態 。隻有具有加鎖 、解鎖權限的用戶通過加 、解鎖密碼才可以為播出控製子係統所有手動播出按鈕解除鎖定狀態 ,解除鎖定狀態後的手動播出按鈕功能才可操作 ,係統可以隨時通過加 、解鎖密碼重新鎖定手動播出按鈕的功能 。
     6 、播出控製係統
     係統為每一個播出頻道配置一個播出控製主服務器 、播出控製備服務器(可選) 。播出控製主服務器隨時對視頻播出服務器實現監控 ,同時通過串口來控製幀同步切換器按照播出節目單進行定時準確切換 。播出主備服務器的自動切換也是由播出控製服務器控製完成 。播出控製備服務器自動監測播出控製主服務器工作狀態 ,當播出控製主服務器工作不正常時 ,播出控製備服務器自動偵測 ,並自動轉為播出控製主服務器 。
視頻播出服務器的視音頻信號及轉播信號經過視音頻分配器分別送到幀同步切換器 、電視牆等 。按照播出控製服務器的控製指令進行定時準確切換 。切換器輸出的音頻信號經過音頻處理器自動調整播出音量後 ,與視頻信號一道送往混合器 ,經混合器混合後 ,發送到HFC網絡中 。
     為滿足電視台轉播節目的需要 ,係統提供了操作簡便 、靈活的轉播功能 。通過轉播功能 ,可以實現與轉播頻道節目的自動切換 。工作人員可以根據轉播節目的時間長度 ,提前新建一個轉播類型節目 ,並把它當作一個普通節目一樣編排到節目表中 。
     當節目播放到轉播類型節目時 ,播出控製服務器通知視頻播出服務器暫停播放 ,同時控製高清播出卡切換至轉播通道 ,當轉播節目播放完後 ,係統會通知視頻播出服務器繼續播放節目表中後麵的節目 。如果轉播節目在播放過程中出現節目時間延長或提前結束的情況 ,操作人員可以當即修改轉播節目的時間長度 ,修改完後 ,未播完的節目都會順延延長或提前 ,從而不會影響播出表中未播出節目的正常播出 。