【摘要】 宿遷臺新建的SDI+IP高清播總控系統，既運用多種手段提升系統安全性，又對IP播出做了探索，在設備配置、信號源提供和運行策略上都符合安播要求，并做適當提高。結合系統設計與建設中的經驗，以及后續實操情況，分享對播出安全和系統建設的思考。

【關鍵詞】 播出  SDI+IP  系統  安全

2022年6月，總局《關于進一步加快推進高清超高清電視發展的意見》發布，文件要求“加快推進高清超高清電視制播能力建設”，“到2025年底,地級和有條件的縣級電視臺全面完成標清電視向高清電視的轉化”。宿遷臺在2021年建成了一套高標清同播的播總控系統，已經運行一年有余，希望能夠給將要新建系統的市縣臺提供一些參考。

一．項目概況

該系統按照《<廣播電視安全播出管理規定>電視中心實施細則》的三級保障電視中心要求進行設計，并且按照細則“有條件的電視中心應提升安全播出保障等級 ”精神，將部分設備提升到二級保障電視中心標準。

系統定位為高標清同播系統，3個頻道，在末級下變換輸出標清信號。我臺現播出2個頻道，保留1個頻道用于日常測試播出節目，調試線路信號。系統是以SDI為主的SDI+IP混合結構，主備服務器輸出SDI信號，三備服務器輸出IP信號，通過IPG轉換后進行切換。系統同時具有播出控制和總控調度、傳輸分發三種功能。

系統具有多重安全防護手段，各頻道分控主備全程平行，無單一崩潰點，單個硬件故障時可在線更換修復，不影響整體播出業務。主備數據庫雙機熱備，自動切換 ，保證安全播出需求。配備3個節點的集群作為二級存儲，循環墊片播放器，藍光錄像機和播出一體機作為應急信號源。

系統具有合理完善的素材自動技審、遷移、管理、刪除策略。節目采集上載為25Mb/s碼率MXF文件，播出1.5Gb/sHD-SDI信號和IP無壓縮碼流。末端IP編碼器輸出高清信號有效碼率8Mb/s，標清4Mb/s。

二．系統設計

1.完善的供電

為了提高供電安全，系統設計了雙ATS切換、雙路UPS，雙路市電分別經ATS自動切換后送主備路UPS給播出系統供電。單路UPS供電能夠滿足負荷工作30分鐘以上。設備間和監看大廳都是雙路UPS電源，有雙電源模塊的設備分別接入主備UPS電源。單電源模塊的主、備設備分別接入主備UPS。

臺內自備一套800KW柴油發電機組作為應急電源，可以在2路市電全部停電時保證播出等節目生產系統和機房空調等設備連續運行。

圖1 雙路供電

2.系統架構

總控以64×64路矩陣為核心，分控使用主備16×4路矩陣調度信號，末端分發高標清SDI和編碼IP信號。總控可調度外臺轉播、現場直播、新聞演播室和智能化機房SDI信號，播出信號可以向電臺、發射臺、無線客戶端和廣電網絡公司、移動、電信等單位分發。

系統設計時，考慮到SDI設備比較成熟，而IP播出設備尚未普及，討論后決定分控主備通路使用SDI信號，第三備使用IP信號并通過IPG轉換為SDI。主備通路均采用3選1作為應急切換設備。

SDI主備之外，增加IP三備通路，是在保障安全的前提下探索新技術。IPG提供凈靜切換功能,配備10G SFP+光模塊接口，可轉換無壓縮高清碼流。通過IPG接入線路信號，播出服務器節目或線路信號時，3選1都有3路信號供切換。

圖2 分控系統

3.分控主備信號全程平行

如圖所示，凡是有主備的信號，主信號源在主分控矩陣作為主輸入，備信號源在備分控矩陣作為主輸入。主分控矩陣輸出作為主3選1的主輸入，備分控矩陣輸出作為備3選1的主輸入。在正常情況下，從信號源到編碼器，主備通道信號全程平行。

4.監看監控監測

監看大屏分割多畫面時將信號源子畫面并列一排，分控矩陣之后畫面按先后順序排列，便于理解和快速查找。大屏子畫面可提供音頻靜幀、視頻靜幀、視頻黑場和視頻丟失的文字提示，并在子畫面使用閃爍的黃色、紅色邊框提醒值班人員。

單獨配置一臺iControl 服務器，監控和調整周邊設備。在設備間單獨配置16×4矩陣和監視器，用于技術人員監看、調試外來信號、分發信號。

預警和監測服務器通過匯聚各服務器信息，以圖形化方式直觀展示，幫助值班人員快速處理，提高應急操作效率。

圖3 監看大廳

5.分布式集群存儲

單臺播出播出服務器內置RAID，存儲容量達到12TB以上，可以存儲1000小時節目文件。近線存儲是3個節點的分布式集群，單個節點24塊8T硬盤，可用存儲空間436TB。節點內物理磁盤虛擬化為 OSD，分組后創建虛擬存儲池，提供存儲資源。通過管理軟件可以監測集群健康狀況，及時發現主機異常。與單個RAID盤陣比起來，分布式集群存儲增加了冗余度，提高了安全性。

6.異構主備

主備服務器是采用linux操作系統的Harmonic SpectrumX，三備服務器是采用windows操作系統、配備RB8播出板卡的R740XD。主編碼器是Harmonic CP6000，備路編碼器是數碼視訊EMR 3。授時信號源使用北斗/GPS 雙模衛星校時鐘。

主備異構，由于操作系統、設計思路、工作方式等方面的差異，可以避免同時出現、同樣錯誤導致系統癱瘓。工作中就遇到過節目文件出錯，主備服務器播放節目聲音只有單聲道，而三備有雙聲道的情況。

7.多種信源

信號源盡可能配置不同來源。比如CCTV1，提供中星6B和中星9號、廣電網絡公司光纜3個信號源。對于演播室信號，考慮到跨樓層后接地點不同會引入雜波干擾，電纜過長帶來畸變、抖動，SDI信號有崩潰風險，提供了主備電纜和主備光纜。重大活動現場直播時提供不同路由的主備光纜和5G傳輸的三備信號。

系統提供多種應急信源，包括墊片播放器，藍光錄像機，播出一體機。墊片播放器循環播放風光片作為熱備應急信號。日播類節目生成文件時，為防止打包故障，同時下載一份藍光盤作為應急。其他節目若文件損壞、無法及時上載，也可用藍光錄像機應急播放。播出一體機與整個制播網絡物理隔離，可在網絡無法傳輸等狀況下拷貝文件并播放。

8.與演播室互連

臺內現有400平米新聞演播室，250平米演播室和1200平米演播大廳與播出總控連通。只有新聞會日常直播，所以只對新聞演播室的授時、通話、同步進行了互連，其余提供光纜備用。新聞演播室系統自備授時、同步設備，以總控授時、同步信號作為參考基準。考慮到電纜比較長，同步信號相位可能偏移，SDI信號通過幀同步進入總控、分控矩陣。

9.收錄與回放

播出系統配置專用工作站，收錄末級主、備路高標清SDI信號，用于自臺監看、事故調查。在編碼器之后，有線電視提供綜合頻道標清節目回看。播出主備信號還分別送給移動、電信網絡電視平臺，能夠避免兩家同時中斷。移動、電信的網絡電視可以提供2個播出頻道的高清節目回看。通過對比自臺收錄和節目回看，可以追溯播出狀況，判斷故障點和事故原因。

10.幀同步配置

考慮到日常主要使用的線路信號是CCTV 1、現場直播、演播室，所以配置了6塊幀同步卡供其主備通路直連到總控、分控矩陣。另外提供2塊幀同步、2塊變換器板卡，可以經總控矩陣調度使用。變換器可以上變換標清信號，也具有幀同步功能。

11.播出信號分發

主備路播出信號在末級經下變換后輸出標清SDI信號，經光纜送發射臺。末級主備路高標清SDI信號分別進入主備編碼器，與電臺編碼信號一起，通過傳輸交換機光模塊單向發送到有線前端，進入DCM平臺后可以主備自動切換。

主備傳輸交換機各送2路光信號到廣電網絡公司，因此市縣平臺也有主備光信號。目前使用1路光信號，通過交換機轉換為電信號后進入市縣傳輸平臺，各縣區臺接收后解碼為SDI信號。將來增加1臺交換機和IP碼流2選1切換設備后，就具有主備自動切換功能。

圖4 市縣傳輸

12.網絡互連

系統配置主備核心交換機，通過萬兆電纜堆疊。單獨配置一臺監控接入交換機用于設備監控，技術人員可以通過網絡在監看大廳集中巡查設備。使用通用交換機作為IP控制矩陣，連接IP播出服務器和IPG，具有48個SFP Plus端口+2個QSFP端口+4個100G QSFP28端口（可兼容40G）。制播網絡統一部署等保系統，播出與制作網絡間通過萬兆防火墻互連，安裝殺毒軟件。應急上載使用USB安全隔離器接入。

13.人機工程

機房分成設備間和監看大廳2個部分。值班人員與機器共處一室時，身體冷暖感受和機器要求有較大差別；機器也容易因環境開放造成灰塵聚集，引發故障。為了提供舒適的工作體驗并保護設備，播控站等設備都安裝在設備間機柜內，保留遙控面板、顯示器鍵鼠在控制臺。設備間安裝精密空調，采用通道式設計，提供恒溫恒濕和較少灰塵的環境，保障設備運行穩定可靠。  

圖5 設備間冷通道

三．建設經驗

1.提前和全面介入

系統設計之初，我們就把以往經驗教訓、設想和注意事項告知售前工程師。系統建設中，與項目工程師一起查看施工現場，檢查圖紙、設備和線路信號，不斷完善整個系統，以使其符合實際工作需求。有些設備的功能、性能不反復檢驗就發現不了問題，一定要仔細檢查、反復測試。

臺內系統維護工程師對本單位實際情況最了解。對于系統技術要求，運行機制、配置調整，不能讓項目工程師單方面決定。比如新聞類節目，為保證時效性通常定稿較晚，提交播出時已經距離播出時點很近，如果因為技審耽誤時間，很容易造成播出事故。因此取消新聞上傳時的技審環節，由制作部門審片同時負責技審即可。系統設置方面，比如上載賬戶是否要擁有管理員權限，全體上載人員是否共享單一賬戶，節目交播關門時間留多長為好，不同節目如何實現定期自動刪除等等。硬件細節方面，比如有些機器是側進風，安裝機架L型托板時要保證豎邊向下，避免堵住風口，防止灰塵聚集造成溫度升高、機器損壞。

2.片源準備

標清播出遷移到高清系統前，要準備一定數量高清節目，做好過渡期銜接。原有標清節目要繼續播出的，需要重新制作為高清節目，注意聲道、幅型比等要符合要求。現在高清播出系統可以通過設置AFD，自動進行幅型變換。但為了避免設置錯誤造成播出事故，我們都重新制作后播出。在新老播出系統同時運行期間，要分別提供高標清文件。

3.上下游演練

通過上下游演練，能夠發現新系統對外銜接是否正常，有利于消除安播隱患。主備路編碼信號在有線前端DCM平臺可以自動切換，即檢測到主路視頻或音頻碼流中斷后切換到備路，前提是備路視音頻碼流都要正常。我們演練發現，播出測試圖無伴音情況下，編碼信號內沒有音頻碼流，主路中斷時不會切換到備路。后將備路編碼器設置為重新采樣，即無音頻時填充數據包，保證視音頻都有碼流，解決了DCM平臺自動切換問題。

4.傳輸線路安全

到有線前端、無線發射的傳輸是租用某通信企業光纜線路，已經考慮了不同路由以提高安全性。但該企業外包給第三方維護施工，對于電視播出安全的重要性理解不到位，認為中斷后只要修復就可以，與廣電安播分秒必爭的要求差距太大。后來主備線路都改用廣電網絡公司線路，因為雙方都重視安播，有效提升了安全性。

5.設備資料及時匯集

一個播出系統包含的設備種類是多種多樣的，說明書包括紙質和電子文檔，既有進口設備的外文文檔，也有國產設備的中文文檔。將來時間久遠，人員流動，如果資料不完備，就很難做到良好的維護。對于只有紙質文檔的，我們及時進行掃描保存。對于進口設備文檔，及時翻譯成為中文。所有資料集中存儲，共享給技術人員學習和使用。

四．幾點思考

（1）本系統為了在主備路3選1處能夠切換三備信號，第三備IP播出服務器信號經IPG轉換為SDI送到分控主備路。IP播出服務器具有字幕疊加等一體機功能，如果將三備IP信號單獨編碼，在編碼器之后配置3選1，就形成全程3通道切換。

或者取消3選1，IP信號編碼后直接送給有線前端，則DCM平臺具有三路可以切換的已編碼信號。進一步考慮，三備可以選擇不同于主備的傳輸路由、方式，播出安全就得到了更大的提高。

圖6 系統改進

（2）本系統設計時從質量、穩定性、成本等方面考慮，主要設備選擇了哈雷服務器、編碼器和GV周邊。從產品設計思路、使用情況、售后支撐、溝通的及時性方面看，進口與國產設備各有千秋。國產設備有自身的一些優點，比如使用中文界面，價格低，售后服務快，溝通及時等。究竟是使用國產設備還是使用進口設備，需要結合自身實際情況，對運維成本和替代成本等方面進行綜合比較。

（3）系統正式開播后一般不會再進行各種破壞性試驗，很難知道緊急情況下的細節及如何處理合適，一旦遇到重大事故等突發情況，很難應對。因此，應當在系統建設完成后，正式開播之前即對掉電直通等功能予以檢驗，進行系統重啟，應急演練，制定應急預案。對于應急演練涉及的線路、軟件、設備和相關單位出現的狀況都要全面予以總結，形成詳細的書面資料，留待以后查詢參考。

五．結語

播出系統從手動到自動，從模擬到數字，技術日新月異，但對安播的要求從未降低。無論技術如何先進，都需要落實到工作實踐中，才能夠保證安全播出。展望未來，隨著社會發展技術進步，播出系統的形態可能出現更多、更大的變化，我們需要密切跟蹤媒體技術的發展，不斷學習，讓新技術和實際工作緊密結合，才能更好地服務于節目生產和傳播。