硬盤(pán)播出系統(tǒng)播出控制方式淺析

夏書(shū)奎

摘 要：為了提高硬盤(pán)播出的安全性，避免單結(jié)構(gòu)故障可能導(dǎo)致的系統(tǒng)崩潰，各電視臺(tái)在硬盤(pán)播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中都采用了冗余備份措施。本文通過(guò)主、備播出控制機(jī)對(duì)主、備視頻服務(wù)器和周邊設(shè)備的控制方式的介紹，闡述了硬盤(pán)播出系統(tǒng)常見(jiàn)的幾種控制方式的工作原理和運(yùn)行特點(diǎn)，逐一分析總結(jié)了各自的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，并結(jié)合實(shí)際提出了具體應(yīng)用的解決方案。

關(guān)鍵詞：硬盤(pán)播出 控制 控制方式

中圖分類號(hào)：TN948.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（a）-0134-02

根據(jù)《廣播電視安全播出管理規(guī)定》關(guān)于播出系統(tǒng)的要求，在硬盤(pán)播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要充分考慮系統(tǒng)的冗余備份措施，能夠避免單結(jié)構(gòu)故障所能導(dǎo)致的系統(tǒng)崩潰。提高播出系統(tǒng)安全性最有效的方法就是增加關(guān)鍵設(shè)備冗余度，避免單一故障點(diǎn)。播出系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備主要包括播出控制機(jī)、視頻服務(wù)器、矩陣切換設(shè)備等。

播出控制系統(tǒng)是播出系統(tǒng)的核心，它不僅要控制視頻服務(wù)器進(jìn)行視頻文件解碼，同時(shí)還要控制播出矩陣、鍵混等周邊設(shè)備，根據(jù)節(jié)目單完成播出。所以不僅要對(duì)播出控制機(jī)和視頻服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行冗余備份，還要考慮到主、備播出控制機(jī)對(duì)主、備視頻服務(wù)器和周邊設(shè)備的控制方式問(wèn)題。

1 常見(jiàn)播出控制方式

（1）采用“主控主、備控備”方式。即主播出控制機(jī)僅控制主視頻服務(wù)器和主播出矩陣等，備播出控制機(jī)僅控制備視頻服務(wù)器和備播出矩陣等。

（2）采用“點(diǎn)到點(diǎn)”控制方式。即使用串口控制線將主備播出控制機(jī)和所有受控的設(shè)備（主備視頻服務(wù)器及主備播出矩陣等周邊）直接連接。

（3）采用交叉控制方式。此方案也使用串口控制線控制所有受控的設(shè)備，但在主備播出控制機(jī)和視頻服務(wù)器之間配置有422倒換器，422倒換器就是一個(gè)針對(duì)串口通訊的2選1切換開(kāi)關(guān)，主備播出控制機(jī)通過(guò)422倒換器對(duì)主備視頻服務(wù)器進(jìn)行交叉控制。

（4）采用IP控制方式。即將控制信號(hào)全都轉(zhuǎn)換成IP信號(hào)，利用網(wǎng)絡(luò)方式對(duì)被控端進(jìn)行控制。

2 常見(jiàn)控制方式分析

2.1 “主控主、備控備”方式

如圖1所示，主播出控制機(jī)僅能控制主視頻服務(wù)器等設(shè)備，備播出控制機(jī)僅能控制備視頻服務(wù)器等設(shè)備，同時(shí)通過(guò)心跳線與主控制機(jī)同步。當(dāng)備控制機(jī)發(fā)現(xiàn)主控制機(jī)異常時(shí)，自動(dòng)切換到備控制機(jī)控制備服務(wù)器播出。

此方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，邏輯明確，缺點(diǎn)也明顯。它將播出控制機(jī)和視頻服務(wù)器作為一個(gè)整體進(jìn)行了冗余備份，保證了備份通道的獨(dú)立性。但是當(dāng)播出控制機(jī)和視頻服務(wù)器等設(shè)備有一個(gè)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，同一通道中的其他設(shè)備即使沒(méi)有問(wèn)題也無(wú)法正常使用。極端情況下，例如主播出控制機(jī)和備視頻服務(wù)器同時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)播出系統(tǒng)就無(wú)法正常工作。

2.2 “點(diǎn)到點(diǎn)”方式

主備播出控制機(jī)和主備視頻服務(wù)器均配備RS422多串口卡，其他受控設(shè)備也配置有串口，控制端與被控端使用串口控制線直接連接。RS422多串口卡最多可支持8口，播出控制機(jī)所有指令通過(guò)它進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，可以同時(shí)控制視頻服務(wù)器和播出矩陣、鍵混、錄像機(jī)等周邊設(shè)備。

如圖2，主播出控制機(jī)不僅控制主視頻服務(wù)器，同時(shí)還控制備視頻服務(wù)器。備播出控制機(jī)也通過(guò)控制線連接到主備視頻服務(wù)器，同時(shí)通過(guò)心跳線檢測(cè)主控制機(jī)。當(dāng)備控制機(jī)發(fā)現(xiàn)主控制機(jī)異常時(shí)，自動(dòng)切換到備控制機(jī)控制主備服務(wù)器播出。

此方案使用串口控制線直接連接，優(yōu)點(diǎn)是控制可靠、沒(méi)有延時(shí)，缺點(diǎn)是連線復(fù)雜，尤其是設(shè)備數(shù)量較多的時(shí)候。另外，此方式對(duì)計(jì)算機(jī)及控制軟件要求較高。在節(jié)目切換的關(guān)鍵時(shí)刻，如果主播出控制機(jī)瞬間死機(jī)或重啟，備播出控制機(jī)可能來(lái)不及接管控制任務(wù)，無(wú)法發(fā)出下一條節(jié)目的播出觸發(fā)信號(hào)，從而導(dǎo)致主備兩臺(tái)視頻服務(wù)器同時(shí)靜幀。

2.3 交叉控制方式

此方案中主備播出控制機(jī)和主備視頻服務(wù)器也配備有RS422多串口卡，控制端與被控端也使用串口控制線但不直接連接，如圖3所示。播出控制機(jī)通過(guò)422倒換器控制視頻服務(wù)器。RS422倒換器采用繼電器方式，通過(guò)GPI觸發(fā)控制倒換。正常工作時(shí)，422倒換器接通主控制機(jī)，由主控制機(jī)控制主備視頻服務(wù)器及周邊設(shè)備。備控制機(jī)通過(guò)心跳線檢測(cè)主控制機(jī)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)主控制機(jī)異常時(shí)，會(huì)通過(guò)GPI命令觸發(fā)422倒換器接通備控制機(jī)。這樣備播出控制機(jī)就可以接管主控制機(jī)的控制權(quán)和控制任務(wù)，確保播出不間斷。

此方案中由于主備播控機(jī)共用一臺(tái)倒換器，就形成了單一崩潰點(diǎn)。另外，在節(jié)目切換的關(guān)鍵時(shí)刻，如果主播出控制機(jī)瞬間死機(jī)或重啟，備播出控制機(jī)也可能來(lái)不及響應(yīng)并接管控制權(quán)，無(wú)法發(fā)出下一條節(jié)目的播出觸發(fā)信號(hào)，從而導(dǎo)致主備兩臺(tái)視頻服務(wù)器同時(shí)靜幀。

如圖4所示，交叉控制的改進(jìn)方案是使用兩臺(tái)422倒換器。正常情況下，422倒換器l承擔(dān)主視頻服務(wù)器的控制倒換，由主播出控制機(jī)主控，備播出控制機(jī)備份。422倒換器2承擔(dān)備播出服務(wù)器的控制倒換，由備播出控制機(jī)主控，主播出控制機(jī)備份。備控制機(jī)通過(guò)心跳線檢測(cè)主控制機(jī)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)主控制機(jī)異常時(shí)，會(huì)通過(guò)GPI命令觸發(fā)422倒換器接通備控制機(jī)，由備控制機(jī)控制主備視頻服務(wù)器。這樣，即使在節(jié)目切換的關(guān)鍵時(shí)刻主播出控制機(jī)死機(jī)，也只能導(dǎo)致主視頻服務(wù)器靜幀，而備視頻服務(wù)器是由備播出控制機(jī)主控的，不受主播出控制機(jī)的影響。只要將播出矩陣切換到備視頻服務(wù)器信號(hào)通道上，就可以迅速恢復(fù)正常播出。

2.4 采用IP控制方式

如圖5所示，系統(tǒng)中的控制信號(hào)全都轉(zhuǎn)換成IP的方式，主備播出控制機(jī)可以方便地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)視頻服務(wù)器等設(shè)備的控制。對(duì)于沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)接口的串口設(shè)備如播出矩陣、鍵混、錄像機(jī)等，可以采用串口服務(wù)器方式。串口服務(wù)器提供RS232/422轉(zhuǎn)IP功能，串口設(shè)備連接到串口服務(wù)器的串口上，串口服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)線和控制網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連。正常情況下，主播出控制機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制主備視頻服務(wù)器，同時(shí)通過(guò)串口服務(wù)器控制播出矩陣、鍵混及應(yīng)急錄像機(jī)。備控制機(jī)通過(guò)心跳線檢測(cè)主控制機(jī)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)主控制機(jī)異常時(shí)，自動(dòng)切換到備控制機(jī)控制。

此方案的優(yōu)點(diǎn)，一是控制端與被控端之間具有隨意性。只要端口是開(kāi)放的，協(xié)議是暢通的，端口與端口間的轉(zhuǎn)換就非常容易，本方案中任何一臺(tái)播出控制機(jī)都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和串口服務(wù)器控制任意一臺(tái)設(shè)備。二是配置方式靈活。網(wǎng)絡(luò)本身就具有很好的擴(kuò)展性，可以根據(jù)需要靈活配置。每臺(tái)串口服務(wù)器最多有16個(gè)端口，同時(shí)支持多臺(tái)串口服務(wù)器擴(kuò)展。必要時(shí)只需增加網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和串口服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)升級(jí)擴(kuò)展。

IP控制方式的缺點(diǎn)主要是控制命令實(shí)時(shí)響應(yīng)問(wèn)題。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不太高的上載、審看等操作，播出控制機(jī)發(fā)送的控制指令如果遇到網(wǎng)絡(luò)堵塞不會(huì)有什么問(wèn)題，但對(duì)于播出操作，如果控制指令遇到網(wǎng)絡(luò)堵塞就會(huì)引起控制延時(shí)問(wèn)題。為避免這種情況，通常使用專用控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)。由于控制網(wǎng)只傳輸控制命令，每個(gè)控制命令只有幾個(gè)字節(jié)，不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，可有效地解決控制指令實(shí)時(shí)響應(yīng)問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)不同播出控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析，為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)播出控制系統(tǒng)提供了參考。其中的改進(jìn)方案消除了系統(tǒng)的單一潰點(diǎn)隱患，解決了主備播出控制機(jī)之間無(wú)縫切換的問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的安全性和故障檢修效率，使安全播出得到了保證。

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