【摘要】 播出視頻服務器系統是播出系統中最為關鍵的系統。本文通過介紹播出系統視頻服務器的幾種備份手段，詳細闡述了遼寧廣播電視臺新播出系統中視頻服務器系統第三備份通道的設計原理及實現方法。
【關鍵詞】 播出系統 視頻服務器 備份
播出系統是電視臺技術系統中最后一個環節，它承擔著電視節目安全播出的重要使命。因此，電視臺在建設播出系統時都要把系統的穩定性、安全性放在首要位置。播出系統中最核心、最重要的部分是播出視頻服務器，可以說播出視頻服務器的穩定性和安全性決定了播出系統的穩定性和安全性。播出視頻服務器運用到電視播出系統中已經有十幾年時間了。在這十幾年的發展過程中，一方面視頻服務器生產廠家不斷推出新的技術、新的產品，使視頻服務器質量、穩定性和安全性達到了相當高的水準，技術也已經非常成熟；另一方面，在應用領域電視臺和視頻技術集成公司不斷發掘出新的用法、新的系統結構，從而使視頻服務器系統在實際應用中更加穩定、安全。
視頻服務器的穩定性是非常重要的指標，性能穩定的播出視頻服務器可以極大地降低播出事故發生的概率，提高安全播出停播率指標。然而，對于電子產品來講穩定性是相對的，客觀地講在目前技術手段下，絕對穩定的視頻服務器是不存在的。為了確保播出安全，電視臺在建設播出系統時必須充分考慮到一旦視頻服務器發生故障時，如何保證節目播出不受影響。也就是如何提高硬盤播出系統的安全性問題。提高硬盤播出系統安全性的典型做法就是采用備份的方式。具體做法就是在硬盤播出系統中所有的硬件設備、控制系統、數據庫和節目素材全部是完全獨立的兩套配置。其中任何一套視頻服務器系統發生故障時不會影響另一套系統的正常工作。主備方式是最直接、最有效的安全措施，在廣播電視技術系統中特別是播出系統中被廣泛應用。主備方式的特點是操作簡單、快捷，當主備視頻服務器中一路信號發生故障時可以在線倒換到另一路信號保持節目正常播出。主備方式對于獨立的硬件設備非常適用，如錄像機、周邊設備和板卡等，這些設備在應急倒換后，可以迅速更換離線的備份設備，恢復播出系統的雙路工作狀態。但是對于視頻服務器系統來說，主備方式是否能足夠保證播出系統的安全呢？回答是否定的。視頻服務器系統實際上是由很多計算機設備組成的復雜的網絡系統，其維護、維修技術專業性很強，因此，當視頻服務器系統發生故障時，一般情況下電視臺技術人員只能做簡單的備件更換和技術維修。如果故障不能排除就只有等待專業技術人員來現場維修了。在這期間，硬盤播出系統將處在單路工作狀態，非常危險，一旦在播這路服務器再出現故障，就將造成多頻道、長時間停播的災難性事故，后果非常嚴重。我臺原來舊的硬盤播出系統曾發生過視頻服務器疑難故障，服務器備件國內缺貨，造成長時間不能修復，使我臺硬盤播出系統單路工作長達15天時間，這期間一旦在播服務器再有什么故障發生將造成我臺4個頻道節目播出全部中斷，后果不可想象。同時，在等待備件這段時間里，由于系統處于高危狀態，給播出部全臺技術人員和上級領導造成巨大的心理壓力，嚴重影響了播出部正常的工作秩序。因此，作為主備配備的視頻服務器硬盤播出系統，當其中一路系統發生故障時，系統將變得非常可怕。為了解決主備視頻服務器系統存在的安全隱患，我們認為硬盤播出系統在主備視頻服務器系統的基礎上增加第三備份通道做作為應急播出十分必要。
在考慮增加第三備份通道時，會牽扯一些問題需要明確，那就是：
1．第三備份通道是否需要設置成獨立的、專用的通道；
2．第三備份通道設置在什么位置；
3．第三備份通道音視頻信號通路設計；
4．第三備份通道控制系統的設計；
首先來看一下我臺新的硬盤播出系統的總體結構：
硬盤播出系統采用先進的開放型SAN架構，使用了模塊化的設計，提供了靈活的可擴展性及牢固的系統穩定性。可根據用戶的需求對系統端口的帶寬、編解碼通道的數量、系統的容量進行擴展，其中，通道和容量的擴充可在系統運行的狀態下完成。
遼寧廣播電視臺新硬盤系統中的SAN是由編解碼通道、系統服務器（media director）、磁盤存儲陣列三部分組件構成，每個組件都有獨立的機箱和電源。編解碼通道主要完成數據壓縮和解壓縮的任務，可支持熱插拔。系統服務器是整個SAN的核心部件，它集成了文件系統、系統管理、通信、光纖、千兆以太網等功能，是編解碼通道與磁盤陣列之間數據通訊的樞紐。磁盤陣列存儲著系統中所有可用數據，具有高可靠性和可擴展性。
上載通道完成上載矩陣輸出的SDI信號的編碼壓縮工作，并把數據文件存儲在系統的磁盤陣列中。上載系統同時具有解碼通道，把數據文件解碼成SDI信號后，完成審看功能。系統還具有根據軟件策略，在規定的時間內遷移數據文件到播出存儲系統的功能。當播出存儲中的一個SAN出現故障時，上載存儲中的編碼通道可通過程序設置成解碼通道，由播控程序接管并與正常播出SAN同步播出。
上載存儲存儲8個頻道3天的節目素材，視頻壓縮碼率15Mb/s，音頻2聲道、48KHz采樣，24bit量化，上載服務器存儲容量為5T。上載存儲系統中，共有10個編碼通道和3個解碼通道。
播出服務器要求滿足所有8個頻道每天共24小時3天的播出節目存儲需求。播出服務器存儲采用視頻壓縮碼率15Mb/s，音頻2聲道、48KHz采樣，24bit量化。 根據目前我臺實際播出情況計算單個播出SAN存儲容量7T。每個播出SAN需要8+2路解碼通道和1路編碼通道。
1. 每個SAN結構中，8個播出解碼通道通過兩臺系統服務器與磁盤存儲陣列進行數據連接，每臺系統服務器連接4個頻道的播出解碼通道，兩臺系統服務器作為在線主備的功能。
2. 每個播出解碼模塊上有2個播出通道
遼寧廣播電視臺新的硬盤播出系統由上載視頻服務器和主備播出視頻服務器兩部分組成。上載視頻服務器完成日常節目的上載、遷移，播出視頻服務器完成8個頻道的節目播出任務。上載視頻服務器由單SAN結構組成，播出視頻服務器由兩個完全鏡像的SAN結構組成。遼寧電視臺的硬盤播出系統還設置了二級緩存系統，以方便系統擴充和聯網。播出緩存系統是一款高性能、高容量、高可用的陣列存儲。能滿足遼寧電視臺對高帶寬的特殊應用要求，并可提供容量擴展和簡化的存儲管理系統。存儲體設備采用通過NAS文件服務網關對外提供服務。通過建立播出二級存儲，提高播出系統的安全性，避免制作、媒資系統直接與播出核心服務器系統進行數據傳輸操作，作為節目制作與節目播出業務之間的緩沖帶。系統框圖如下：
從系統圖上可以看出第三備份通道必須設置在上載SAN上，這樣無論主SAN還是備SAN發生故障時都可以啟動第三備份通道，使硬盤播出系統始終保持雙路工作狀態。那么，第三備份通道是否需要采用專用的輸出通道呢?如果資金比較寬裕，當然采用專用通道會使系統設計起來非常簡單，技術人員值班時操作也非常簡單。實際上，在主備播出SAN正常工作狀態下，第三備份通道是沒有必要啟動的；即使當主備播出SAN其中有一路發生故障時，也只是臨時啟用第三備份通道；在故障恢復后，第三備份通道也就沒有什么用了。基于上述考慮，在系統設計時將上載通道和第三備份通道功能集成在一塊雙工板卡上；平時板卡工作在編碼狀態，作為上載通道使用；當主備SAN發生故障時，啟動某一路板卡使其工作在解碼狀態，作為第三備份通道應急播出。雙工板卡音視頻輸出通道可以直接接入播出切換矩陣，也可以通過主控矩陣后再介入播出矩陣，后者更靈活機動一些，我臺播出系統采用后者。
第三備份通道控制系統設計起來要復雜一些，雙工板卡在不同的工作狀態下需要受不同的控制工作站來控制。作為上載通道時需要被上載工作站控制，當作為第三備份通道時需要被播出工作站控制；因此，必須在雙工板卡控制接口前加入422倒換器，倒換器面板放置在播出機房播出控制臺上。當需要啟動第三備份通道時，播出機房具有優先權，隨時可以通過422倒換器接管任何一路雙工板卡的控制權。在控制工作設站設置上，考慮到備份通道只是臨時性的應急措施，因此，并沒有每個備份通道都設置一臺工作站，而是采用多頻道共用一臺控制工作站的方式。每四個板卡共用一臺工作站，為四個頻道提供第三備份通道的應急保障服務。
節目素材方面，為了實現第三備份通道的功能，需要保證三個SAN中存儲的節目素材必須完全鏡像，針對這一要求，在設計節目備播流程時加以充分的考慮。在我臺新的播出系統中，所有待播節目素材在四個地方鏡像存儲，除了以上提到的上載SAN和播出主備SAN以外，還在二級緩存中存儲。二級緩存還可以對播出素材進行播前的預審和自動技術審看等功能，這里就不再贅述。
從新系統上線一年多時間來看，增加了第三備份通道對于實際工作來說還是非常方便的，無論播出系統發生什么故障，技術人員都可以臨時啟動第三備份通道，從容地處理系統故障。控制系統維護時，也可以啟動第三備份通道，保證在線雙路信號，保證有更加充裕的時間進行系統維護工作，從而提高維護質量，保證節目安全播出。B&P