視頻服務器網(wǎng)絡在播出系統(tǒng)中的應用 電腦資料

視頻服務器網(wǎng)絡在播出系統(tǒng)中的應用 電腦資料 一、系統(tǒng)需求和設備選型 當前，隨著計算機高速網(wǎng)絡與多媒體存儲技術的迅速發(fā)展，電視播出領域正處于由磁帶播出向硬盤播出方向發(fā)展的變革時期， 目前，一些電視臺開發(fā)的硬盤播出系統(tǒng)大多采用兩臺視頻服務器互為主備。這種方法的主要優(yōu)點是結構簡單，可靠性高。但其缺點也是比較明顯的。一是由于它采用主、備（也稱鏡像），使得系統(tǒng)同樣節(jié)目素材存儲需要兩份拷貝，實際存儲效率只能達到45%左右，提高了成本；二是系統(tǒng)擴充能力有限，系統(tǒng)擴充時，由于受到磁盤陣列數(shù)目的限制，存儲時間不能過長；三是主、備機由于編碼器不能共享，需要雙倍的編解碼器，成本較高。 我臺在對國際上各種硬盤視頻服務器進行調研的基礎上，根據(jù)臺內(nèi)實際情況，選用了美國Sea-Change公司生產(chǎn)的BMC1200視頻服務器網(wǎng)絡系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了一種新的技術方案MediaCluster技術。它是由3個或3個以上視頻服務器組成的網(wǎng)絡集群，并采用MPEG-2編碼壓縮方式，其特點如下： 1、多個視頻服務器之間采用網(wǎng)絡連接，通過引用MediaCluster核心技術，實現(xiàn)多級故障自恢復功能。它不僅在每個服務器內(nèi)部的磁盤陣列之間采用RAID5冗余技術，運用數(shù)據(jù)塊的奇偶特性和來實現(xiàn)數(shù)據(jù)保護。而且每兩個視頻服務器之間再次應用RAID2技術，使用系統(tǒng)具有兩級安全保障。不但可以保證所有視/音頻數(shù)據(jù)不會因某一組硬盤損壞而丟失，即使當任一個視頻服務器發(fā)生故障，也可通過其余服務器中校驗數(shù)據(jù)的運算，將丟失的數(shù)據(jù)毫無損失地恢復出來。同時，由于視頻服務器網(wǎng)絡具有二級RAID保護，使得系統(tǒng)內(nèi)同樣的節(jié)目素材存儲只需一份拷貝，在相同的存儲容量下，硬盤有效播出容量可達到70%左右。 2、Sea-Change運用其自己的專利技術，在視頻數(shù)字網(wǎng)絡平臺上建立了SeaNet協(xié)議，以實現(xiàn)它在服務器之間運用RAID2技術，使經(jīng)壓縮后的視/音頻數(shù)據(jù)被拆分成數(shù)據(jù)塊后與其校驗數(shù)據(jù)以恒定的比特流方式均勻地存儲在每一個服務器的磁盤陣列中，也使得服務器之間傳輸數(shù)據(jù)時網(wǎng)絡達到均衡，可獲得近80%的有效帶寬，從而解決了網(wǎng)絡沖突和阻塞的缺陷。同時，由于采用了視頻網(wǎng)絡結構，節(jié)目素材能夠實現(xiàn)多通道播出充分共享，系統(tǒng)擴充也很方便。 3、多輸入/輸出視/音頻接口，輸入編碼器可以共享，通道的數(shù)量與功能可靈活配置。 4、每個服務器UPS電源可供其它服務器共享使用，并允許熱插拔，提高了系統(tǒng)的可靠性。 二、硬盤視頻服務器網(wǎng)絡 播出系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要設備中，我們采用了三個視頻服務器（以下稱三個節(jié)點）。每個節(jié)點含12塊18GB硬盤，若采用12Mb/s碼流播出時，有效存儲時間為64小時。每個節(jié)點配有三路視/音頻解碼板和一路編碼板，共有12路視/音頻輸入輸出通道。 三個節(jié)點之間分別通過內(nèi)置的四口IOP-914 100Mbps網(wǎng)卡兩兩相連，形成一個雙向無阻塞的視頻網(wǎng)絡拓樸結構，用來以80Mbps的碼流均勻存取和傳輸視/音頻數(shù)字信號。而且由于每一個節(jié)點與網(wǎng)絡中的其它節(jié)點相連，即使有一條鏈路出現(xiàn)故障，網(wǎng)絡故障自恢復功能仍能保證網(wǎng)絡的暢通。 BOSS廣播級服務器管理工作站和三個節(jié)點通過一個集線器HUB1組成了硬盤服務器網(wǎng)絡管理、檢測系統(tǒng)，并通過管理界面隨時動態(tài)地顯示硬盤系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以供播出人員監(jiān)視。同時提供故障診斷的用戶接口和報警系統(tǒng)，用來診斷網(wǎng)絡中每一個硬件的故障原因。 另外，播出控制和素材文件管理系統(tǒng)是由兩個主、備數(shù)據(jù)庫服務器通過網(wǎng)絡集線器HUB2與兩個主、備播出站和兩個主、備廣告插播站以及兩臺上載工作站相連組成，形成一個100Mb/s以太網(wǎng)，用來傳遞節(jié)目信息文件和播出節(jié)目表等，構成了一個完整的網(wǎng)絡播出控制系統(tǒng)。 由此可見，系統(tǒng)的網(wǎng)絡特點是采用了雙層網(wǎng)絡結構，這種組網(wǎng)方式目的是使視/音頻比特流與節(jié)目文件信息數(shù)據(jù)分別在不同的網(wǎng)絡環(huán)境中傳遞，保證數(shù)字及數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)陌踩煽浚⑶覂烧邊f(xié)調配合完成播出工作。 三、系統(tǒng)設計和應用 我臺硬盤自動播出系統(tǒng)設計考慮主要是圍繞完成影視頻道的主播和另外兩個頻道的廣告插播來設計的。硬盤系統(tǒng)控制軟件是采用美國Sea-Change公司提供的Louth BMC1200硬盤服務器底層驅動控制協(xié)議開發(fā)的，控制接口采用RS-422串行接口通訊。素材文件管理數(shù)據(jù)庫平臺是在WindowsNT4.0中文版網(wǎng)絡操作系統(tǒng)環(huán)境下采用Delphi4.0編程語言和VC+研制開發(fā)的。這套系統(tǒng)的主要應用有以下三個方面。 1、完成影視頻道主播 我們考慮了我臺影視頻道節(jié)目播出的需求和特點，節(jié)目播出類型比較豐富，廣告播出任務比較繁重。由于節(jié)目和廣告重播率較高，非常適合使用視頻服務器作為主播設備。設計考慮和主要硬件配置如下。 1）播出控制與管理。 為了保證高可靠性，播出系統(tǒng)設計應充分考慮冗余性。如圖1所示，系統(tǒng)一方面配置兩路影視頻道硬盤通道，并選擇在不同的節(jié)點上，互為主、備，另一方面播出控制PC機也采用兩臺完全主、備的設計方式。 主、備播出站使用CCTV的場逆程標準時間信號作為時間基準，按照約定協(xié)議分別控制兩路硬盤解碼通道進行同步播出，并分別與播控中心同步信號鎖定，使得兩路播出信號畫面分毫不差。實現(xiàn)雙播出系統(tǒng)熱備份。 主、備播出站在啟動播出通道之前，通過局域網(wǎng)分別與數(shù)據(jù)庫服務器進行一次連接，將服務器中存儲的最新播出節(jié)目表及文件數(shù)據(jù)調入本地播出站。一旦主、備播出站開播，它自動與網(wǎng)絡斷開，網(wǎng)絡中的任何異常均不會影響播出控制的正常進行。 當主路播出站或解碼通道出現(xiàn)問題，即便是主路解碼板所在的零節(jié)點服務器完全不能正常工作（如DOWN機），由于硬盤視頻網(wǎng)絡的特殊性，位于另外一節(jié)點的備播通道仍能正常工作，可立即通過播控矩陣二選一開關切換到備播出通道繼續(xù)播放，保證播出的不間斷性。 播出站在控制硬盤DDR播出的同時，還可根據(jù)需要控制錄像機VTR進行播放，以備應急時，如硬盤通道出現(xiàn)問題或來不及將待播的節(jié)目錄入硬盤，則可迅速將播出站直接控制錄像機VTR進行播放。這種盤帶混合播出方式更靈活，更適應播出一線的需求。 2）主、備數(shù)據(jù)庫服務器。 主、備域數(shù)據(jù)庫服務器上裝有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫（SYBASE），它由眾多的數(shù)據(jù)模型組成。主要有素材的描述信息，播出節(jié)目表的數(shù)據(jù)記錄，播后信息記錄等。如果主域服務器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)自動切換到備域，并啟動備域服務器，從而不影響節(jié)目錄制和播出等工作。 3）節(jié)目上載工作站。 如圖1所示，根據(jù)BMC1200硬盤服務器視/音頻通道的系統(tǒng)考慮，我們將零節(jié)點和一節(jié)點的編碼通道用于影視頻道節(jié)目上載。上載工作站可同時控制兩路編碼通道和兩臺錄像機，包括使用TC時碼設定錄像機磁帶入/出點、自動找點、播放、錄制與停止錄入等。其功能是將錄像機輸出的視頻信號通過編碼通道寫入硬盤，并可以自動填寫素材上載時間和日期， 上載工作站應用開放數(shù)據(jù)庫的編程接口，通過LAN局域網(wǎng)把相關的節(jié)目標識管理信息文件和播出信息存入主、備域數(shù)據(jù)庫服務器中，建立一個完整的WINDOWS NT網(wǎng)上的SQL數(shù)據(jù)庫管理服務器系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)文件表格對數(shù)據(jù)庫或素材庫中的內(nèi)容可隨時增加或刪除。上載站也可對錄入的素材內(nèi)容進行監(jiān)看或，也可實時以時間單位顯示硬盤剩余的存儲空間，便于操作人員可以監(jiān)控磁盤空間的使用。 上載工作站的另外一個功能是完成播出節(jié)目表的制作。利用數(shù)據(jù)庫多窗口操作界面，依照串聯(lián)單節(jié)目的先后順序在節(jié)目信息數(shù)據(jù)庫中對相關節(jié)目進行查找，生成新的播出節(jié)目表，并根據(jù)素材時長信息自動完成計算順序節(jié)目起始時間。 上載工作站還可以通過硬盤一路輸出通道完成上載預監(jiān)功能。利用軟件建立的快捷鍵鈕可以實現(xiàn)對將要播出的節(jié)目單每條素材的最后20秒內(nèi)容進行預播檢測，以便檢查硬盤錄入的素材是否正確，確保播出的安全可靠。 硬盤服務器節(jié)目上載選用兩臺SONY公司Betacam錄像機，通道視頻信號采用數(shù)字分量串行接口SDI，音頻信號采用嵌入方式。硬盤播出通道為了與現(xiàn)有UTAH矩陣模擬復合信號接口兼容，均采用BMC1200視頻服務器所提供的標準模擬接口。 4）控制通訊接口設備。 為了實現(xiàn)影視頻道主、備播出站按照播控程序同步運行，我們在兩臺播出站的控制通訊接口與播出UTAN矩陣切換臺和錄像機設備的控制接口之間配置了一臺RS-232和RS-422串行接口的主、備倒換器。主、備播出站控制信號線分別接入倒換器，將倒換器接口與播控臺主機和錄像機的控制接口相連。正常情況下，由主播出站控制播出系統(tǒng)設備（包括播控臺、主硬盤通道、VTR）、備播出站只控制硬盤備播通道，并與主播出站同步滾動運行程序。 2、綜合頻道和體育頻道的廣 告插播 該項運用也是對這兩個頻道播出系統(tǒng)的完善和補充。我們在系統(tǒng)設計中充分利用硬盤服務器網(wǎng)絡播出通道多的優(yōu)勢，對每一個頻道配有兩路廣告信號通道，以便具備主、備插播條件。增加的硬件配置除了與影視頻道共用數(shù)據(jù)庫服務器外，主要有一臺廣告上載站和兩臺廣告插播站。 廣告上載站主要完成廣告錄入和廣告節(jié)目帶的串編等工作。為了便于運作，我們將該上載站放在廣告部。它的具體功能是控制錄像機VTR和硬盤二節(jié)點的輸入通道，將廣告素材一次性錄入硬盤服務器存儲系統(tǒng)。并通過該節(jié)點的一路輸出通道完成素材修改、插入、刪除等廣告節(jié)目帶的串編工作。同時，編排出我臺三個自辦頻道每天的廣告播出節(jié)目單，并經(jīng)確認后，經(jīng)局域網(wǎng)傳到播出機房的數(shù)據(jù)庫服務器，以備播出時使用。 同樣，為了確保廣告播出的安全，我們采用兩臺插播站完成體育頻道和綜合頻道的廣告播出工作。但不同的是，兩臺主、備插播站工作于受控方式，分別接收體育頻道和綜合頻道播出站發(fā)出的控制信號。當主、備插播站接到控制命令后，立即啟動相關的硬盤廣告播出通道，并按照預先從數(shù)據(jù)庫服務器調來相關頻道的廣告節(jié)目播出表安排的順序分段進行播放。 在系統(tǒng)運行中，主、備廣告插播站始終工作在同步方式，以備應急時即可切換。界面顯示利用WINDOWS NT的多任務工作平臺，以窗口形式將每一個頻道的廣告節(jié)目播出表及其操作、播出控制界面展示在同一個屏幕上，并設有頻道選擇鍵鈕。用鼠標點擊即可轉換到另一個頻道的播出顯示窗口，以便使播出人員可隨時看到實時地自上而下滾動的廣告節(jié)目播放表。 為了滿足這種主、備廣告插播站的運行特點，在控制系統(tǒng)中配置了一臺一拖二9芯串口適配器。以便將播出機房送來的一路RS-422串口通訊信號分為兩路，分別送到主、備廣告插播站的控制接口，實現(xiàn)雙通道同步控制。 由于采用了網(wǎng)絡播出管理方式，在實際播出中，遇到廣告程序單需要修改，在時間允許的情況下可以進行。作到廣告即插即播，提高了廣告播出的時效性和靈活性。 此外，由于廣告主、備插播站不在體育頻道播出機房，為了加強該頻道廣告節(jié)目播出監(jiān)視功能，我們在本頻道加裝了兩臺有源VGA驅動顯示器，用于廣告插播主、備監(jiān)視。 3、墊播信號源 在日常播出中考慮存在突發(fā)不安全因素，需要應急墊播合適的畫面，以保證播出信號不間斷。過去采用一臺錄像機隨時播放活動的欣賞畫面。但由于錄像機本身的特點，很難保證在緊急故障的一瞬間切出正常的欣賞畫面，如恰遇錄像機工作在倒帶狀態(tài)時，在這種情況下，墊播信號源則根本無法使用。而我們利用一路硬盤播出通道，人為通過BOSS主機將該通道設置為24小時循環(huán)播放一段欣賞節(jié)目素材的狀態(tài)，將它作為播出系統(tǒng)的應急信號源，若播出中出現(xiàn)故障，這一路信號即可切出，可以避免劣播或停播，也緩解了一線操作人員的心理壓力。 四、系統(tǒng)設備調試及試運行 在完成硬盤播出系統(tǒng)設計和軟件開發(fā)工作之后，我們在系統(tǒng)安裝調試過程中，嚴格遵守技術規(guī)范要求，對BMC1200硬盤輸出通道信號的技術指標進行調整。尤其是對模擬視頻輸出信號行、場延時等參數(shù)作了相應的調整，使其與播控中心的同步信號嚴格鎖定，以解決硬盤系統(tǒng)設備與各頻道播出切換臺的兼容問題。 經(jīng)過了半年的系統(tǒng)調試和并播試運行，我臺影視頻道于2000年4月份正式啟用硬盤播出系統(tǒng)完成整套播出。廣告插播系統(tǒng)也在其之后的7月份正式啟用，完成我臺綜合頻道和體育頻道的廣告播出工作。( 編程入門網(wǎng) ) 目前，我臺硬盤視頻服務器網(wǎng)絡播出系統(tǒng)已經(jīng)歷了一年多運行，其應用模式基本實現(xiàn)了我們的設想，系統(tǒng)運行良好。該系統(tǒng)的建成，使我臺影視頻道實現(xiàn)了無磁帶播出，解決了播出工作中經(jīng)常遇到的一些難題。在實際工作中，硬盤服務器網(wǎng)絡故障自恢復系統(tǒng)確實在突發(fā)故障時發(fā)揮了作用，保證了播出的安全可靠。 通過實踐，我們體會到采用硬盤視頻服務器網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)播出具有以下優(yōu)勢： 1、拓寬廣告市場。采用硬盤視頻服務器完成廣告節(jié)目復制和播出，可使廣告節(jié)目編帶及播出效率成倍增長。通過計算機網(wǎng)絡化管理控制，實現(xiàn)廣告資源多頻道共享，增加了廣告節(jié)目的時效性，提高了經(jīng)濟效益。 2、強化安全播出。采用硬盤播出后，具有多種備份應急手段，并且避免了錄象機卡帶、糊磁頭等故障，將在線實時可能發(fā)生的事故降為離線故障，提高了播出的安全性。 3、縮短維護時間，降低了維護費用。采用硬盤播出后，由于錄像機設備數(shù)目的減少，節(jié)省了