【摘要】 近年來，從大型電視臺到中小型電視臺，國內(nèi)各級電視臺都在逐步實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的改造。視音頻技術(shù)、IT技術(shù)的不斷更新，使電視臺業(yè)務(wù)從傳統(tǒng)的專用硬件設(shè)備向開放的IT化AV設(shè)備快速遷移。如何利用相對有限的資金投入，確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程，完成最高的投入產(chǎn)出比，是我們必須面對的問題。
【關(guān)鍵詞】 全臺網(wǎng) 千兆以太網(wǎng)結(jié)構(gòu) 演播室 網(wǎng)絡(luò)安全 雙存儲 FiSEC
一. 前言
從2002年開始購進使用數(shù)字設(shè)備和系統(tǒng)，先后搭建奧維訊公司的二十個站點的非線性編輯制作網(wǎng)、北大方正公司的三個頻到的硬盤播出網(wǎng)、索貝公司的五個編輯站點加二個播出站點的新聞直播制作播出一體網(wǎng)、索貝二個頻道的播出網(wǎng)和全臺數(shù)字化的攝錄一體機等，它們之間經(jīng)過了模擬到數(shù)字、數(shù)字到模擬等多次變換，信號質(zhì)量在從制作到播出整個過程中無法得到保證，同時我市有線電視網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)從傳輸?shù)接脩舻臄?shù)字化整體平移，電視節(jié)目有線網(wǎng)傳輸質(zhì)量整體提升后，荊門電視臺現(xiàn)仍采用模擬信號進行節(jié)目制作與播出，造成我臺各頻道節(jié)目在有線網(wǎng)傳輸中信號與其它臺節(jié)目信號質(zhì)量相比無論清晰度、色彩、音質(zhì)等指標(biāo)較低，國家2015年將全部關(guān)閉模擬電視信號傳輸，同時我市2010年10月將承辦全省第十三屆運動會，如用模擬信號采集與傳輸，將無法保證向省臺和央視上傳電視節(jié)目信號質(zhì)量，我臺準(zhǔn)備對制作、播出和虛擬演播室設(shè)備進行整體改造更新，實現(xiàn)從制作到播出網(wǎng)絡(luò)化、無帶化、數(shù)字化，并使之達(dá)到廣播級標(biāo)清標(biāo)準(zhǔn)。
二. 全臺網(wǎng)建設(shè)
1.制作播出網(wǎng)絡(luò)方案概述
臺內(nèi)擬建制播網(wǎng)絡(luò)的站點在二十多個，若使用大型網(wǎng)絡(luò)可能會占用過多的資源而造成窩工，只使用非編單機進行節(jié)目生產(chǎn)，又可能面臨集中管理、集中維護的難度加大的困境；目前國內(nèi)市場上流行的大型網(wǎng)絡(luò)項目通常需要復(fù)雜的光纖/以太網(wǎng)的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，專有的光纖硬盤陣列等等，不僅需要較多的資金投入，還需要較多的專業(yè)技術(shù)人員，對于這些投入，規(guī)模較大、資金雄厚的電視臺完全可以承受，但作為地方中小型電視臺就難以接受如此高昂的資金投；在管理上，臺內(nèi)目前人員參差不齊，日常管理松懈，時而受到病毒攻擊，為此，臺將現(xiàn)有的制作網(wǎng)與播出網(wǎng)通過高性能千兆以太網(wǎng)連接起來，再建設(shè)其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)，將所有系統(tǒng)進行互聯(lián)形成一個整體的全臺網(wǎng)，再逐步將模擬視音頻設(shè)備數(shù)字化，實現(xiàn)全臺網(wǎng)從采集、制作到播出、管理及存儲的全臺一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
制播系統(tǒng)采用全臺網(wǎng)方案，全臺網(wǎng)是將多個不同功能應(yīng)用的模塊化子系統(tǒng)通過流程化的結(jié)合，形成一條功能完整的生產(chǎn)鏈。對電視臺的業(yè)務(wù)流程而言，全臺網(wǎng)是將新聞采編、節(jié)目制作、演播室播出、頻道硬盤播出和媒體資產(chǎn)管理等主要模塊通過高效率、一體化的流程串聯(lián)在一起，將采、編、播、存結(jié)合在一起協(xié)調(diào)管理，在大幅提高節(jié)目生產(chǎn)效率的同時，降低人力物力的投入，進而降低系統(tǒng)的管理總成本，真正實現(xiàn)低投入、高產(chǎn)出的雙豐收，在節(jié)目生產(chǎn)系統(tǒng)（新聞網(wǎng)、制作網(wǎng)）和硬盤播出系統(tǒng)的鏈接方面，我們采用自動化后臺合成的制播傳送方式，所有制作完成的節(jié)目時間線無需在制作站點本機生成，將PGM節(jié)目信息發(fā)送到后臺合成工作站，由合成工作站統(tǒng)一做高速的節(jié)目素材生成，生成后自動按照預(yù)設(shè)
置完成到播出系統(tǒng)二級存儲的遷移，這樣的流程既能提高節(jié)目傳輸效率，降低人員在傳輸流程上的壓力，又能節(jié)省編輯站點的占用時間，使制作網(wǎng)、新聞網(wǎng)的編輯站點能夠全時服務(wù)于記者、編輯人員的節(jié)目創(chuàng)作。
2.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
圖1 系統(tǒng)框圖
?。?）采用千兆以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)
大型島嶼對磁陣速度網(wǎng)絡(luò)帶寬要求高,使用相對便捷，但網(wǎng)絡(luò)安全系數(shù)相對較低。作為地方電視臺，不同部門素材共享頻率相對較低，若將設(shè)備按使用欄目分類放置，需共享素材通過后臺拷貝使用，采用多島嶼獨立工作,島嶼小型化能確保網(wǎng)絡(luò)安全。
（2）幀緩沖機制
避免播放丟幀。播放緩沖區(qū)的大小需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實際情況進行調(diào)整。
?。?）網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器
千兆以太網(wǎng)每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為1,000,000,000bits，標(biāo)準(zhǔn)尺寸的以太幀為1538Bytes（12304bits），按照這樣的計算，在全帶寬傳輸情況下千兆以太網(wǎng)卡每秒鐘需要傳輸81000個以太幀。如果每個以太幀產(chǎn)生一次中斷，那么每秒將產(chǎn)生高達(dá)81000個中斷。如此之高的中斷必然造成CPU對中斷處理程序多層嵌套執(zhí)行，嚴(yán)重降低了數(shù)據(jù)的傳輸性能，這是制約以太網(wǎng)利用率的重要原因之一。通過在存儲服務(wù)器中選用支持Interrupt Moderation和NAPI技術(shù)的服務(wù)器級網(wǎng)卡并對網(wǎng)卡參數(shù)進行調(diào)整，從而降低網(wǎng)卡產(chǎn)生的中斷數(shù)量，提高CPU的處理能力，增加網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率。
3.硬盤陣列系統(tǒng)
容量與成本方面，PATA和SATA硬盤已經(jīng)達(dá)到500GB（最新的甚至有750GB SATA硬盤出現(xiàn)），而目前已上市的SCSI硬盤只達(dá)到300GB的水平。PATA/SATA硬盤在容量方面占有優(yōu)勢的同時，成本更低，相比之下，采用SATA硬盤的磁盤陣列系統(tǒng)是最佳性價比的選擇。目前測試所得的SATA磁盤陣列速度已經(jīng)接近200MB/s，完全滿足中等規(guī)模新聞網(wǎng)、制作網(wǎng)的使用需求。
4.采用CPU+GPU+I/O卡技術(shù)
具有開放靈活的軟件編解器集群、特技plugin、系統(tǒng)簡潔、通用IT硬件平臺、易于升級，直接引入MG1500系列I/O卡，實現(xiàn)信號降噪、圖像細(xì)化、合成加速等多種功能，在穩(wěn)定性、性能和視音頻指標(biāo)方面完全達(dá)到與世界其它廠商同等的水平，是目前國內(nèi)視音頻處理板卡一種新的模式。
5.系統(tǒng)整體工作流程
制播一體化系統(tǒng)在整體工作流程示意圖如下：紅色連線代表數(shù)據(jù)信息流向，藍(lán)色連線代表素材流向，黑色連線代表工作流程。
圖2 系統(tǒng)工作流程圖
三. 改造內(nèi)容
1.播出
保留索貝公司的二個頻道的播出網(wǎng)的基礎(chǔ)，再建一個索貝公司的二個頻道的播出網(wǎng)，并與原有的索貝公司的二個頻道的播出網(wǎng)相連接，形成一個四個頻道的播出網(wǎng)。更換播出部分的所有的模擬設(shè)備，購置六臺廣播級MPEG2編碼器和TS流復(fù)用器將臺播出的SDI的數(shù)字信號編碼合成為MPEG2的ASI節(jié)目傳送流送往網(wǎng)絡(luò)公司和發(fā)射臺。
2.制作
建一個索貝公司的十五個編輯站點制作網(wǎng)，在原有的索貝公司的五個編輯站點加二個播出站點的新聞直播制播網(wǎng)中增加三個編輯站點，更換綜合演播室和新聞索貝公司的十五個編輯站點制作網(wǎng)的所有模擬攝錄設(shè)備、周邊設(shè)備和虛擬演播室設(shè)備。 [Page]
3.改造步驟
荊門電視臺現(xiàn)有的播出、制作網(wǎng)除索貝公司的五個編輯站點加二個播出站點的新聞直播制作播出一體網(wǎng)和索貝公司的二個頻道的播出網(wǎng)是近兩年搭建的，其余都已使用了五六年，基于這種情況改造方案只考慮保留索貝公司的五個編輯站點加二個播出站點的新聞直播制作播出一體網(wǎng)和索貝公司的二個頻道的播出網(wǎng)，不夠的部分重新搭建。
第一步：擬定整個改造過程先從播出入手，再將索貝公司的五個編輯站點新聞直播制播網(wǎng)增加三個編輯站點，供荊門新聞制作使用，并與播出網(wǎng)連接，形成新聞制作播出一體網(wǎng)，保障新聞節(jié)目從制作到播出全程數(shù)字化。
第二步：廢除現(xiàn)有二十個站點的非線性編輯制作網(wǎng)，重新搭建一個索貝公司的十五個編輯站點制作網(wǎng)，并將索貝公司的八個編輯站點新聞直播制播一體網(wǎng)與播出網(wǎng)連接，形成播出、制作全臺網(wǎng)，達(dá)到全臺從制作到播出全程數(shù)字化。
第三步：在整個網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中同步更換相應(yīng)的模擬周邊設(shè)備和攝錄設(shè)備，完成全臺數(shù)字化整體改造。
四. 節(jié)目編輯流程簡介
節(jié)目編輯系統(tǒng)工作流程：在Enet網(wǎng)絡(luò)編輯制作系統(tǒng)中進行節(jié)目編輯時，節(jié)目編輯制作總體工作流程框圖如下，從總體制作流程框圖可以看出，Enet網(wǎng)絡(luò)編輯制作系統(tǒng)以節(jié)目文稿為基礎(chǔ)，提供了節(jié)目前配音和后配音的工作模式，完善了節(jié)目審查機制，在制作完成的節(jié)目方面，提供了節(jié)目下載和節(jié)目直接播出2個輸出路徑，完全符合和滿足電視臺節(jié)目制作流程管理的實際情況和需要。
圖3節(jié)目編輯系統(tǒng)流程
五. 節(jié)目播出流程簡介
播出系統(tǒng)中，采用專業(yè)播出視頻服務(wù)器的獨立控制設(shè)計方式，播出控制工作站負(fù)責(zé)完成對所有參與播出的設(shè)備進行控制。在系統(tǒng)設(shè)計中，對播出控制工作站采用3+1的備份方式來保證所有頻道播出控制的安全性，這樣能夠在保證播出控制安全性的同時有效的降低系統(tǒng)整體成本。
圖4 節(jié)目播出流程圖
六. 網(wǎng)絡(luò)安全
1.防病毒、防黑客
全臺網(wǎng)需要最高級別的安全防護，一旦系統(tǒng)遭受病毒和惡意攻擊，后果不堪設(shè)想，在本系統(tǒng)中擬采用國際知名軟硬件相結(jié)合的方式，將病毒和惡意攻擊攔截在系統(tǒng)之外。CISCO ASA5500系列自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，賽門鐵克Norton企業(yè)版安全防護軟件，中心單元與辦公網(wǎng)之間分開，杜絕文件染毒。
2.制作網(wǎng)的安全性考慮及應(yīng)急措施
采用FISEC數(shù)據(jù)安全組件、雙存儲架構(gòu)設(shè)計應(yīng)對存儲故障給節(jié)目編輯帶來的隱患，大幅提高核心存儲安全性。FiSEC是安裝在用戶工作機上，與應(yīng)用層無關(guān)，對用戶和應(yīng)用程序透明的文件存儲驅(qū)動程序。采用IRP驅(qū)動復(fù)制技術(shù)，將用戶的讀寫請求，復(fù)制成多份，分別寫入到多個獨立的存儲體中，實現(xiàn)主備存儲數(shù)據(jù)實時備份、存儲故障自動切換以及存儲故障恢復(fù)后的數(shù)據(jù)同步等幾大主要功能。
圖5 FiSEC系統(tǒng)架構(gòu)
FiSEC由主備控制器、同步服務(wù)器和客戶端驅(qū)動軟件三大部分構(gòu)成一個完整的數(shù)據(jù)安全保障系統(tǒng)；在雙存儲構(gòu)架下，系統(tǒng)中編輯站點平均的連接到兩個獨立的存儲體上，任意站點對存儲的寫操作均會被系統(tǒng)中部署的FiSEC數(shù)據(jù)安全增強組件截獲并使用驅(qū)動層復(fù)制技術(shù)將寫入數(shù)據(jù)同時寫入到兩個存儲體中，對于編輯站點來說，不論訪問哪臺存儲都能訪問到需要的素材，雙存儲構(gòu)架與存儲設(shè)備無關(guān)、集中管理控制、應(yīng)用程序透明的文件存儲驅(qū)動、支持多種SAN文件管理。
3.播出網(wǎng)絡(luò)的安全性考慮及應(yīng)急措施
采用多級存儲，并分立式媒體服務(wù)器的系統(tǒng)架構(gòu)保證系統(tǒng)安全播出。
?。?）多級緩存機制。播出服務(wù)器播出的是本地素材而不是網(wǎng)絡(luò)素材，即使是多頻道共享存儲當(dāng)機，也不影響已經(jīng)遷移到播出服務(wù)器本地素材，提高安全播出系數(shù)。
?。?）視頻服務(wù)器冗余。上載、播出每個通道采用獨立服務(wù)器，系統(tǒng)可靠性高。
?。?）播控分離。主備播出服務(wù)器播出節(jié)目實時同步，播出控制工作站的故障不影響當(dāng)前節(jié)目播出，自動完成主備份播出服務(wù)器播出節(jié)目切換。
七. 實施周期
本著量力而行，逐步實施思想。臺于2009年9月臺已經(jīng)順利完成了虛擬演播室數(shù)字化改造，同年10月完成了制播出網(wǎng)建設(shè)招標(biāo)工作，擬于2009年12月完成制播出網(wǎng)改造，結(jié)合臺財政收入實際情況在2010年底前逐步完成播出周邊設(shè)備、播出到發(fā)射，傳輸數(shù)字化、轉(zhuǎn)播車傳輸微波數(shù)字化等改造。