數(shù)字電視廣播播出系統(tǒng)的構(gòu)成和關(guān)鍵技術(shù)分析

郝艷紅

【摘要】隨著數(shù)字電視的大量出現(xiàn)，給現(xiàn)代人們的日常生活方式帶來了重大影響，對(duì)當(dāng)前我國的數(shù)字電視廣播行業(yè)也同樣具有積極的示范推進(jìn)推動(dòng)作用。本文就我國數(shù)字電視有線廣播網(wǎng)絡(luò)播出管理系統(tǒng)的基本構(gòu)成和一些關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行深入研究和實(shí)例探討。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電視廣播;播出系統(tǒng);構(gòu)成;關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.05.035

隨著當(dāng)前我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，我國現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)也在不斷的快速發(fā)展和不斷進(jìn)步。電視在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)視頻信息、傳輸數(shù)據(jù)廣播信息以及視頻編輯等各個(gè)方面，都已經(jīng)進(jìn)行了高度數(shù)字化的技術(shù)改造。在不斷改造它的過程中它還需要通過關(guān)鍵的硬件技術(shù)和整套系統(tǒng)軟件構(gòu)成，讓有線電視廣播的視頻播出視覺效果能夠得到良好性的提升。

1. 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 節(jié)目播出子系統(tǒng)

節(jié)目過程播出管理子系統(tǒng)由RAID-X系列光盤陣列、TS視頻交換矩陣、播出過程監(jiān)控系統(tǒng)工作站和播出數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器模塊組成。在實(shí)際應(yīng)用中，視頻圖像服務(wù)器將在頻道主/從視頻控制器和工作站的遠(yuǎn)程控制下，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同電視頻道的多個(gè)主備串行圖像的實(shí)時(shí)輸出，并根據(jù)需要自動(dòng)實(shí)時(shí)進(jìn)行圖像檢測(cè)和處理視頻ts和由視頻圖像服務(wù)器控制的串行圖像的狀態(tài)，以此用戶能夠以完全自動(dòng)化的操作方式在不同頻道主備視頻服務(wù)器間進(jìn)行實(shí)現(xiàn)無縫實(shí)時(shí)切換，保證視頻節(jié)目實(shí)時(shí)播出的最高安全性。同時(shí)，主備份的視頻存儲(chǔ)服務(wù)器將能夠?qū)崿F(xiàn)磁盤陣列的快速共享，為基于后續(xù)盤符矩陣的快速擴(kuò)容應(yīng)用提供技術(shù)支持。播出通道監(jiān)視軟件工作監(jiān)控站在日常運(yùn)行中則將對(duì)不同播出通道的電視播出運(yùn)行情況實(shí)時(shí)進(jìn)行全面遠(yuǎn)程監(jiān)控，并在通道發(fā)生播出問題時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，通過使用播出監(jiān)控軟件的遠(yuǎn)程應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)播出服務(wù)器的遠(yuǎn)程控制，確定其在不同通道數(shù)字電視通道上分別是以在線直播播出方式進(jìn)行播放還是以“硬播”兩種方式進(jìn)行播放，以有效保證電視節(jié)目播出的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確性。

1.2 播出存儲(chǔ)子系統(tǒng)

廣播系統(tǒng)存儲(chǔ)子系統(tǒng)由兩個(gè)光盤陣列組件組成。主要包括雙輸出總線、雙輸出控制器和雙輸出電源。同時(shí)需要兩個(gè)冷備盤，具有各種raid的自動(dòng)保護(hù)和存儲(chǔ)功能。在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)過程中將電視節(jié)目網(wǎng)絡(luò)制作管理系統(tǒng)與其他節(jié)目網(wǎng)絡(luò)播出管理系統(tǒng)之間進(jìn)行直接分離，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)目播出需要在不同網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，則通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)目進(jìn)行調(diào)度管理服務(wù)器的直接應(yīng)用就能完成播出目標(biāo);而如果其余網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以采用物理網(wǎng)絡(luò)連接的操作方式對(duì)目前存儲(chǔ)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)目進(jìn)行直接播出，在沒有經(jīng)過節(jié)目調(diào)度管理服務(wù)器的應(yīng)用情況下就不能對(duì)目前存儲(chǔ)在該系統(tǒng)節(jié)目中的任何一個(gè)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行直接訪問。節(jié)目數(shù)據(jù)調(diào)度如果服務(wù)器對(duì)其中的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移，則將根據(jù)經(jīng)系統(tǒng)審查的視頻節(jié)目單數(shù)據(jù)開展遷移工作，以最大化的限度地有效降低因系統(tǒng)操作失誤而可能帶來的節(jié)目播出安全故障風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而有效保證系統(tǒng)正常播出的數(shù)據(jù)安全性。

1.3 節(jié)目遷移子系統(tǒng)

節(jié)目網(wǎng)絡(luò)上載調(diào)度系統(tǒng)由節(jié)目調(diào)度網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及節(jié)目調(diào)度系統(tǒng)工作站部分組成。在實(shí)際應(yīng)用中，它以節(jié)目調(diào)度端和服務(wù)器端為數(shù)據(jù)核心，通過以太網(wǎng)和全天候光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份，可以實(shí)現(xiàn)各種節(jié)目管理數(shù)據(jù)的主次數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和基于現(xiàn)有節(jié)目單元的各種節(jié)目數(shù)據(jù)調(diào)度。當(dāng)目標(biāo)廣播結(jié)束后，系統(tǒng)完成對(duì)節(jié)目表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)編輯并通過系統(tǒng)審核后，系統(tǒng)將廣播節(jié)目表通過網(wǎng)絡(luò)上傳至一級(jí)調(diào)度管理工作站，調(diào)度管理工作站則根據(jù)該播出節(jié)目單向一級(jí)調(diào)度管理服務(wù)器發(fā)送播出節(jié)目單的調(diào)度管理指令，當(dāng)其成員接收并得到這個(gè)指令后，再通過一種網(wǎng)絡(luò)的通信方式在一級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中對(duì)每個(gè)目標(biāo)播出節(jié)目單的文件數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)讀取。在實(shí)際上傳到對(duì)節(jié)目的監(jiān)控過程中，工作站將對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)告警檢測(cè)，時(shí)刻準(zhǔn)確把握節(jié)目存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的實(shí)際剩余存儲(chǔ)容量，當(dāng)其中的剩余存儲(chǔ)容量已經(jīng)達(dá)到實(shí)時(shí)告警的閾值時(shí)，調(diào)度員和工作站則同時(shí)會(huì)向監(jiān)控用戶手機(jī)發(fā)出報(bào)警提示信號(hào)。當(dāng)上載下傳調(diào)度工作站自動(dòng)獲取批量數(shù)據(jù)刪除上傳系統(tǒng)節(jié)目列表后，系統(tǒng)則自動(dòng)會(huì)向上傳調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器自動(dòng)程序發(fā)送刪除指令，對(duì)當(dāng)前存儲(chǔ)在該系統(tǒng)列表中的所有相應(yīng)上傳節(jié)目數(shù)據(jù)進(jìn)行批量刪除。

1.4 播出控制管理系統(tǒng)

播出過程控制節(jié)目管理信息系統(tǒng)由播出節(jié)目單元的編排、播出時(shí)間控制以及節(jié)目播出過程管理這幾個(gè)主要系統(tǒng)部分組成。其中，播出節(jié)目控制管理系統(tǒng)的主要管理功能分別是指對(duì)節(jié)目進(jìn)入播出的全過程的控制系統(tǒng)管理、應(yīng)急節(jié)目控制以及正常節(jié)目播控。節(jié)目單元的編排管理系統(tǒng)在實(shí)際節(jié)目應(yīng)用中與節(jié)目播控控制系統(tǒng)管理進(jìn)行了相配合性質(zhì)的應(yīng)用，以便于實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)目單元的調(diào)整、編排，節(jié)目過程中的編輯審核以及播控系統(tǒng)管理等等功能。播出業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)則同時(shí)會(huì)在用戶數(shù)據(jù)庫中對(duì)已經(jīng)進(jìn)入該管理系統(tǒng)的不同電視節(jié)目的每一項(xiàng)播出信息自動(dòng)進(jìn)行規(guī)范的管理記錄，并且系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際使用要求對(duì)每個(gè)用戶賬號(hào)進(jìn)行信息分級(jí)管理授權(quán)，從而逐步形成一套具有嚴(yán)格規(guī)范、簡(jiǎn)單明快特征的網(wǎng)絡(luò)電視播出業(yè)務(wù)流程。

1.5 播出設(shè)備檢測(cè)與預(yù)監(jiān)系統(tǒng)

在系統(tǒng)日常運(yùn)行管理過程中，播出控制設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)監(jiān)控功能，能夠全面實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻播出設(shè)備服務(wù)器控制進(jìn)程工作狀態(tài)、運(yùn)行過程狀態(tài)、通道運(yùn)行狀態(tài)以及主要控制部件工作狀態(tài)，在系統(tǒng)配合s-ts自動(dòng)切換矩陣的使用情況下也可進(jìn)行自動(dòng)動(dòng)態(tài)切換。而視頻碼流實(shí)時(shí)分析處理系統(tǒng)則不僅能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻ts和碼流的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測(cè)，在分析系統(tǒng)中的軟件應(yīng)用界面中，能夠?qū)崟r(shí)顯示出針對(duì)任意一路視頻ts流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的各電視音頻節(jié)目數(shù)據(jù)以及各項(xiàng)視頻信息，并且還能夠通過解碼得到指定視頻節(jié)目的所有相關(guān)視頻數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)監(jiān)測(cè)錯(cuò)誤時(shí)，也通常會(huì)在快速進(jìn)行監(jiān)測(cè)的必要情況下以一種動(dòng)態(tài)的顯示方式實(shí)時(shí)顯示信息出來。播出狀態(tài)預(yù)監(jiān)控該系統(tǒng)主要能夠?qū)⒐?jié)目服務(wù)器中即將開始播放的視頻文件預(yù)先錄制播放，以便于保證在本期節(jié)目正式開始播出時(shí)不會(huì)再次出現(xiàn)播放問題。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 視頻服務(wù)器

與目前傳統(tǒng)固態(tài)硬盤視頻播出服務(wù)系統(tǒng)配置相比，數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)視頻播出服務(wù)器配置方面仍然具有不同的技術(shù)要求。在這種傳統(tǒng)電視播出管理系統(tǒng)中，電視的播出頻道并發(fā)數(shù)量很少，僅有5～6個(gè)，這種實(shí)際情況下即使在對(duì)其它的視頻管理服務(wù)器進(jìn)行電視并發(fā)流量的容量控制設(shè)計(jì)時(shí)不必再需要對(duì)它進(jìn)行過多的角度考慮，只需要將它的重點(diǎn)目光放在電視存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì)上進(jìn)行即可。而對(duì)于這種數(shù)字電視節(jié)目播出處理系統(tǒng)來說，其電視節(jié)目占據(jù)數(shù)量非常龐大，因此對(duì)系統(tǒng)中的處理數(shù)據(jù)能力已經(jīng)有了非常高的技術(shù)要求。而在電視相關(guān)技術(shù)應(yīng)用不斷快速發(fā)展的實(shí)際情況下，視頻播出服務(wù)器也已經(jīng)成了非常重要的一個(gè)專業(yè)電視頻道綜合播出服務(wù)平臺(tái)。在實(shí)際的視頻業(yè)務(wù)正常開展中，服務(wù)器端需要保證能夠根據(jù)視頻業(yè)務(wù)的正常開展實(shí)際情況不斷自動(dòng)更改視頻播出播放方式。對(duì)此，服務(wù)器就根據(jù)需要自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種電視播出輸入方式的靈活組合配置，并根據(jù)具體電視業(yè)務(wù)的播出種類等來實(shí)現(xiàn)多種播出格式電視節(jié)目?jī)?nèi)容的靈活組合輸出。視頻輸出服務(wù)器系統(tǒng)采用視頻節(jié)目自動(dòng)存儲(chǔ)輸出系統(tǒng)與輸入服務(wù)輸出系統(tǒng)人機(jī)分離的工作方式可以保證視頻內(nèi)容節(jié)目存儲(chǔ)的最高安全性，輸入輸出系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)將不同傳輸類型的視頻傳輸接口介質(zhì)自動(dòng)輸入各個(gè)視頻輸出服務(wù)器中，而視頻輸出輸入系統(tǒng)的主要功能之一就是能夠根據(jù)各個(gè)對(duì)應(yīng)傳輸接口自動(dòng)播放視頻服務(wù)器系統(tǒng)中的視頻節(jié)目，包括ppip、aSI以及daSDI。

2.2 RAID-X技術(shù)

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)電視節(jié)目存儲(chǔ)重要性和復(fù)雜程度的不同，可以在磁盤陣列中分別進(jìn)行設(shè)置不同的磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全級(jí)別，對(duì)于平時(shí)需要更新電視內(nèi)容需要頻率較高的網(wǎng)絡(luò)電視節(jié)目，則同樣的也可以通過raid5的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)級(jí)別方式對(duì)其進(jìn)行及時(shí)存儲(chǔ)，這樣也不僅僅是可以有效率的平衡其在不同磁盤空間使用中的數(shù)據(jù)利用率以及同時(shí)還能確保磁盤數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)安全。同時(shí)，也同樣我們可以通過多一個(gè)不同磁盤之間并行多個(gè)列陣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分布方式同時(shí)用來進(jìn)行視頻節(jié)目中的raide的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，這樣，即使所有磁盤陣列中的部分?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)重大數(shù)據(jù)損壞，也不會(huì)直接影響整個(gè)視頻節(jié)目的正常實(shí)時(shí)視頻播放，同一視頻節(jié)目中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以均勻分布在多個(gè)磁盤陣列和多個(gè)不同的磁盤上，實(shí)現(xiàn)并行陣列分布，即通過多個(gè)不同磁盤陣列之間的并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，這樣也可以實(shí)現(xiàn)同一視頻節(jié)目的正常實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀寫，同時(shí)滿足其他高實(shí)時(shí)性視頻播放性能要求。而對(duì)于當(dāng)正在陸續(xù)開展建設(shè)中的RVOD等頻道電視節(jié)目業(yè)務(wù)對(duì)同一頻道電視節(jié)目具有數(shù)據(jù)進(jìn)入輸出并發(fā)要求并具有較高的電視數(shù)據(jù)輸入并發(fā)的效率和數(shù)據(jù)流量管理控制能力要求時(shí)，RAID-X則可以使其業(yè)務(wù)具有更明顯的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和優(yōu)勢(shì)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)

為了有效保證節(jié)目播出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全，網(wǎng)絡(luò)信息傳輸中心系統(tǒng)根據(jù)節(jié)目控制系統(tǒng)信號(hào)以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信號(hào)區(qū)別分為兩個(gè)不同的通信區(qū)域：a這個(gè)區(qū)域，在該兩個(gè)區(qū)域中，以100mb/s的通信方式直接實(shí)現(xiàn)一級(jí)播出節(jié)目服務(wù)器同節(jié)目播控、播出節(jié)目監(jiān)視器等服務(wù)器間的數(shù)據(jù)通信;b這個(gè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)一、二級(jí)節(jié)目存儲(chǔ)之間的播出節(jié)目網(wǎng)絡(luò)上傳，在以一級(jí)調(diào)度播出服務(wù)器為網(wǎng)絡(luò)傳輸中心網(wǎng)管的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)下加上將節(jié)目制作系統(tǒng)專用光纖與二級(jí)播出節(jié)目存儲(chǔ)系統(tǒng)光纖交互相連，以有效保證播出節(jié)目網(wǎng)絡(luò)上傳的穩(wěn)定可靠性。

3. 結(jié)語

總而言之，數(shù)字電視以及廣播網(wǎng)絡(luò)工程在實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行中雖然存在的一些關(guān)鍵技術(shù)非常多，但是在實(shí)際應(yīng)用發(fā)展中，這些新的關(guān)鍵技術(shù)同樣也是課程工作人員非常需要特別關(guān)注的一個(gè)問題。數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)廣播行業(yè)要有夢(mèng)想能夠獲取未來廣播發(fā)展的良好平臺(tái)和發(fā)展機(jī)遇，一定要更加注重學(xué)習(xí)推廣更多的廣播技術(shù)和發(fā)展理念，解決實(shí)際廣播發(fā)展中一些關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用帶來的諸多問題，并且還要結(jié)合實(shí)際廣播發(fā)展市場(chǎng)需求和行業(yè)特點(diǎn)，不斷探索提出新的廣播技術(shù)和發(fā)展理念。

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