县级台高标清同播平台建设实践

施志宏 杨瑾 金坛电视台

县级台高标清同播平台建设实践

施志宏 杨瑾 金坛电视台

本文阐述了县级台搭建高标清同播平台的背景和发展方向。围绕建设过程中的技术挑战及解决方案及实现安全性高、播出质量高、传输效率高和流程架构简单这一目标，对金坛电视台高标清同播平台建设实践进行了介绍。

共享源分离模式 集成化周边 数据库镜像

1.金坛电视台高标清同播平台建设背景

现阶段电视高清化发展日新月异，全国从中央台到省台的高标清同播均已改造完成，部分地方台也完成了高标清播出改造，县级台高标清同步播出平台的建设也势在必行。跟中央台、省台和市级电视台相比，县级台经济较为薄弱，且存在高清电视节目资源匮乏和高清摄制设备不普及的短板，加之专业技术人才缺乏，构建复杂的大系统还不现实。因此，根据县级台安全播出的实际，搭建高性价比的高标清同播平台具有现实的意义。我台硬盘播出系统最早建于2009年，实现网络数字化播出。运行7年多，设备老化、兼容性差、数据库缺乏管理、输出信号质量下降等问题逐渐显现。经过半年的前期调研和实际考察，我台对原先的硬盘播出系统重新改造，搭建成2个频道高标清节目同步播出平台，达到“三高一简”的标准，即系统安全性高、播出质量高、传输效率高和流程架构简单。并保证现阶段主要以标清为主，兼顾高清，未来5年内逐步过渡到高清为主，兼顾标清的发展目标。

2．建设高标清同播平台的技术挑战及解决方案

在建设高标清同播平台的过程中，常会遇到下述的技术挑战：（1）如何合理利用原硬盘播出系统的资源（2）县级台采用哪种同播模式更贴合实际（3）如何减少设备环节，降低风险因素（4）数据管理采取哪种手段更合理有效。

2.1 合理利用原硬盘播出系统资源

在保证建设成本最小化及安全稳定的前提下，我台在建设高标清同播平台时确立了必须遵循的以下原则：（1）核心设备不能用旧设备；（2）再次利用的旧设备各项指标必须达到播出要求；（3）为了节约维护成本，可利用的旧设备须在保修期内。根据上述原则，资源利用情况如图1所示。

图1 原硬盘播出系统资源改造图

通过对原硬盘播出系统资源进行考证和整理，从图1中可见核心设备主（备）视频服务器和二级存储已更换；新增设备包括主（备）数据库服务器和混合切换矩阵；千兆网、交换机等用于网络传输设备保留再利用；上载工作站和播控工作站的硬件和软件须升级后方可使用。

2.2 高标清同播模式的选择

按照广电总局的要求，所谓高标清同播，就是把现有频道的节目，以标清和高清两种格式同时播出，实现现有节目逐步高清化，而不是开办新的频道。高标清同播模式主要分三种。

（1）独立同播模式

这种模式是在标清播控系统基础上，新建一套采编播一体的高清播控系统。系统的高清和标清分开独立播出，内部无任何关联耦合，完全隔离，期间标清和高清素材不能共享，需要购置摄制设备、增加人力资源，维护成本高，央视和卫视高清频道播出都采用这种模式。

（2）输出分离模式

这种模式是建立一套纯高清播控系统，包括节目上载、播出切换及信号传输，所有环节均使用高清设备［1］。在高清输出端安装下变换设备，即可输出标清信号，如图2所示，标清和高清素材可以共享存储设备和络资源，节约设备和人力资资源，维护成本低，流程简洁易维护。但是如果输入是标清信号，就要经过上变换、下变换共两次变换，信号质量变差，不能保证标清节目的收视效果。而县级台高清资源储备不足，大量的标清资源采用这种模式播出，输出信号质量得不到保证。

（3）共享源分离模式即独立通道方式

这种模式是在独立同播模式的基础上优化而来，系统定位是立足标清、面向高清，如同将高清频道加在标清频道上，设备使用、文件格式不一样，业务流程、系统架构、素材文件、存储完全共享，如图3所示。这种模式比较适合以标清节目为主、高清资源不足、高清制作设备受限的县级台，且能保证系统安全和播出信号质量。

图2 高标清同播输出分离模式

图3 高标清同播共享源分离模式（独立通道方式）

2.3 集成化周边

（1）集成化周边设备

传统的硬盘播出系统设备包含键混器、台标机、字幕机、模／数转换器等周边设备[2]，改建后的高标清同播平台，如图4所示。播出周边设备高度集成，减少了设备环节，降低了风险因素。

（2）集成化高标清同播系统（独立通道方式）

在“独立通道方式”中，国产视频服务器和进口服务器的区别，如表1所示。

图4 集成化周边设备

表1 国产视频服务器和进口服务器性能比较

采用国产视频服务器，可对系统的素材管理、存储、迁移、播放、控制、同步、上下变换等模块自行设计，而进口视频服务器硬件、软件都不能变动。若2个频道，国产服务器提供2个高清输出口和2个标清输出口，进口视频服务器只提供2个高清输出端口，视频服务器内只存一份素材（高清或标清），播出过程中，国产视频服务器会自动进行上下变换，得到高清和标清同步播出的信号[3]。

我台建成的高标清播出平台主要由混合型切换矩阵、视频播出服务器、数据库服务器、二级存储、播出控制等组成。其中视频播出服务器、数据库服务器、二级存储设备、播控设备等均共享使用；应急切换器、字幕控制机等为各个频道专属。整体设计架构，如图5所示。视频服务器给一个频道提供一个高清信号和一个标清信号，分别输出到高清自动倒换器和标清自动倒换器。其中周边设备不含上下变换，所有的上下变换都是在视频服务器里的软件完成。标清信号不是由高清信号下变换产生，而是同时直接同步播出高清、标清信号，原本标清的节目素材无需上变换，也无需下变换，信号质量得以保证。在业务流程、系统架构、素材文件、存储上，高清和标清系统完全共享，如同在标清频道上新扩展出一个高清频道，只是数据格式、设备的使用有所不同[4]。

图5 集成化高标清同播平台架构

图5中，以2台Dell R720双通道视频播出服务器为核心，互为主备，主备智能切换，主机优先，分别设置2个输出端口，作为2个频道的播出；8台上载工作站，均为分布式异地上载，主要完成上载、编单、技审、发布等功能；2台播控工作站，完成节目串联单编排，视频服务器根据播控软件发出的播出指令，控制视频播出服务器智能播出。播控互为主备，应急情况下，可以控制任意一台播控机，手动切换软件界面，控制主备视频服务器同步播出。

2.4 数据库镜像

（1）数据库双机热备

配置2台DELL R420服务器，在高标清同播平台中做双机数据库服务器，双机数据库采用同步输入／输出镜像W／R，可以实现镜像和双机热备的功能。数据库服务器（Dell R420）集成有千兆网卡，热插拔冗余电源，安装SQL SERVER 2005，便于管理和扩展。同时采用主备数据库架构，保证数据库镜像的实时性。

数据库的双机热备有两种实现模式：一种是共享模式。基于共享磁盘阵列或存储区域网SAN，并安装双机软件，实现双机热备。这种模式需要额外增加磁盘阵列，适合规模较大的播控系统，它的数据库管理系统比较大[4]。另一种是纯软件模式（镜像模式）。不存在共享存储设备，只通过软件实现共享。这种模式适用于小型的数据管理系统，这也是本平台中所采用的模式。

在实际的数据库维护工作中，最稳妥的办法就是采取多种备份手段相结合。除了在SQL Server维护计划中，安排每天的中午和凌晨数据库读写量较少时进行自动备份两次，一次数据库优化，每月一次数据库全面检查外，还会在晚间节目播出结束后手动备份一次数据库，并将备份数据通过网络传输至备服务器，以保证每天数据库的完整和安全。

与SQL Server相关的数据管理模块包含：节目素材库信息、用户、权限、存储、素材、设备等，如图6所示，它对保障系统安全起到非常重要的作用。整个系统权限只需要Administrator管理，根据用户不同岗位职责设置不同的权限，同时建立一系列的管理流程和管理权限，通过对不同管理权限的分配，在每个工作流程节点制定相关的安全工作机制，保证网络上的数据信息互不干扰，安全高效地流通[6]。

图6 SQL Server管理

表2 数据库系统配置

（2）数据库镜像

在高标清同播平台中，用SQL Server2005企业版对数据库镜像三个角色主体服务器、镜像服务器、见证服务器进行配置。系统配备了2台数据库服务器，见证服务器是安装在主服务器上的。最终的效果就是主体数据库连不上了或者宕机了，镜像数据库跳转为主体数据库，见证数据库就是始终在线，否则不跳转，理解为见证人一样，告知主找不到了，镜像要转为主角色工作。数据库系统配置如表2所示。

3．总结

县级台实现完全高清播出还有很长的一段路要走，还有一些关键的技术要解决。目前，高标清同播平台在其运行和实际操作的过程中多少还存在着缺憾。本文对国内高清播出系统进行分析和研究，主要从两个方面对高标清同播平台进行展望：一是高清化，从高标清同播逐步向高清化过渡；二是全台网建设。

对我台高清化的发展考虑，一是建立2个完整的高清频道，未来完全达到高清播出能力。二是设备选型和方案设计时兼顾未来高清化的发展，混合型矩阵是高标清兼顾的，播出切换卡换高清的，视频服务器中有高清解码卡，二级存储要增加存储阵列，周边板卡大多是高标清兼容的，有的仅需要更换板卡，软件也是高标清兼容的，千兆网改造成万兆网。

未来对全台网建设的考虑，一是与媒资系统及非编制作网互联互通。可以建设成以媒资系统为核心，各非编制作网先与媒资系统相互联通，将节目传输到媒资系统中，再通过媒资系统输送到播控系统播出。二是本设计中节目从始至终都是一个唯一代码，有统一的代码管理，未来全台网建设中只需增加代码管理组件，修改部分软件的工作模式即可。

[1] 刘香凤. 高标清同播环境下的播出系统技术方案探析.数字通信世界,2015.04

[2] 黎洁珍. 高标清同播下播出总控的信号流程与探析.现代电视技术,2014.01

[3] 刘继阳. 高标清播出系统的同播方案.记者摇篮,2013.11

[4] 白金晓. 高标清同播的研究与分析.内蒙古大学硕士论文,2013.11

[5] 杨星光. 忻州电视台播出系统数字化建设.山西电了技术,2016.08

[6] 宋键. 郭常宏. 崔晓东. 山东广播电视台电视卫星频道高清后期制作合成网络的设计与实现.现代电视技术,2013.03