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技术方案
双通道高标清同步播出解决方案[2016-05-09]
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一、系统目标
    系统建设规模为双通道高标清同步播出系统,所有物理通道达到双机热备份。
    播出软件及控制设计周密,能兼容多种播出方式,在通常情况下使用硬盘播出方式,但对于来不及上载的节目允许系统控制录像机参与播出。
    实现多路外来信号的灵活调度、同步和播出,支持字幕和台标叠加功能。
    系统能对播出的节目素材进行统一音量均衡播出。
    对国内外DVD光盘节目直接上载播出,并能选择不同语言和字幕播出
    系统要基于数据库进行管理
    各种管理软件必须细致设计、要充分考虑到文件备份、播出数据记录备份、数据库备份和各种应急恢复
    对所有操作、流程的日志记录,提供日志查询、分析和统计的功能。
    系统具有可扩展性,视频播出服务器采用主、备镜像结构,各工作站与服务器之间使用千兆以太网进行节目素材的高速上载。
    视频播出服务器系统根据不同客户的具体要求,实现如下功能:
     (1)视频播出服务器应充分考虑安全性、稳定性和灵活性。
     (2)视频播出服务器采用主、备镜像结构,各工作站与服务器之间使用千兆以太网进行节目素材的FTP高速上载。
     (3)满足电视台在线存储至少30天容量,能过管理软件对视频播出服务器本地存储,实现播出系统内的播出素材维持再存储安全标准下,保证播出系统素材的安全有序管理。
     (4)视音频压缩方式支持4:2:0 MP@ML 1 – 15Mbps,4:2:2 P@ML 10M – 50Mbps,兼容MPEG-1、MPEG-2 ES、PS、TS、MPEG-1 LAYER-1/2、WAV,AC-3、VCD、DVD、MPEG-4、AVI、WMV、MKV、M2P等。
     (5)系统解码通道数量可无缝升级(高清服务器最多可以配置4路解码通道)。
     (6)设计上需支持上载,播出,浏览编辑,内部传输等多任务同时进行,并留有播出子系统增加带宽。
     (7)技术指标符合国家广电行业甲级标准。
     (8)实现多路外来信号的灵活调度、同步和播出,字幕和台标叠加功能。
     (9)管理软件设计细致、充分考虑到文件备份、播出数据备份、数据库备份和各种应急恢复。
     (10)对所有操作、流程的日志记录,提供日志查询、分析和统计的功能。

二、系统方案设计图
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三、系统解决方案说明
     1、系统配置方案
      系统配置方案主要包括以下几个部分:高、标清视频播出服务器(主、备)、播出控制服务器、数据库服务器(主、备)、管理服务器、采集上载工作站、审片工作站、节目编排工作站、上下变换、加嵌解嵌、高、标清帧同步视音频切换器、千兆以太网交换机、GPS校时器、音频均衡器等。系统设备通过千兆以太网络进行信息交换以及流程控制。系统可以无缝扩展二级存储管理系统,包括二级存储管理服务器以及磁盘阵列等,用以扩展素材资源近线存储容量;系统通过千兆以太网络与非编管理系统以及媒体资产管理系统实现互联互通,组成采编播一体化网络,极大地提高电视台播出效率。
     2、数据库系统
      数据库系统是在整个播出系统中24小时不间断的、高可用的关键事务处理系统。这个系统需要充分的备份和冗余,保证系统正常工作。因此完全有必要采用容错系统来保障系统的可靠性,数据库系统架构采用集群技术+数据库同步技术。通过网络技术将主备数据库构建为一个集群,所用各个系统应用终端机可以读取,写入相应的数据。当主数据库失效,集群中的备数据库将立即接替主数据库的工作。主备数据库的数据将实时同步,避免在数据库切换工作后出现数据不一致影响终端机的访问。
3、素材管理系统
       素材管理系统是由在线存储器和近线存储组成,其主要为存储播出系统中实时并发数据和采集、编辑交换信息及数据安全冗余备份提供存储支持和迁移服务。
       在线存储通过视频服务器本地硬盘阵列系统来实现,提供播出节目半个月播出所有节目容量,视频播出服务器本地磁盘为技术成熟的SATA热插拔磁盘。
       近线存储可根据需要通过二级存储管理系统实现,二级存储管理系统包括二级存储管理服务器以及磁盘阵列等大容量素材存储专用设备。二级存储管理系统与硬盘播出系统在线无缝连接。
       磁盘阵列是把多个磁盘组成一个阵列,当作单一磁盘使用,它将数据以分段(striping)的方式储存在不同的磁盘中,存取数据时,阵列中的相关磁盘一起动作,大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率。磁盘阵列所利用的不同的技术,称为RAID level,RAID是Redundant Array of Inexpensive Disks的缩写,而每一level代表一种技术,目前业界公认的标准是RAID 0~RAID 5。不同的level针对不同的系统及应用,以解决数据安全性问题。在本系统中采用了支持RAID 5的磁盘阵列。
4、GPS授时系统
      在整个系统中,授时系统是整个系统工作的关键系统,在电视台全硬盘播出系统中,建议采用GPS方法授时,接收外部时钟输入信号,实时调整系统时钟。
      整个系统采用全网实时授时系统结构,由主备两个网络授时工作站接入外部授时源的信号输入,然后向整个网络广播时间信息,各个工作站根据接收到的信息与本机对比,如有差别实时调整本机的时钟,确保与外部授时源的时间同步精度。工作站发现时间差别的调整方式也不是采用跳跃方式,而是采用调整时间步进的方式,逐渐使时间跟上系统时钟。这样可以避免自动同步过程中时间跳变引起系统不必要的逻辑混乱。
      系统中各工作站具有自动搜索时钟服务器的功能,主时钟失效的情况下,工作站会自动连接备用时钟,并提供报警。
5、权限分配管理
      硬盘自动播出系统的权限管理共有四种类型,分别为:系统模块登陆权限、节目分类管理权限、频道编排管理权限、手动播出加锁权限。所有四种类型的权限的分配设置以及对应授权用户的添加均需在系统管理模块中完成。系统管理模块只有具有系统管理员权限的用户才能登陆使用。
系统模块登陆权限:
     硬盘自动播出系统软件主要包括:系统管理、资源上载、节目编排、播出控制、自动播出五大播出管理子系统,另外,系统软件可选子系统包括:资源管理、二级编单、素材审片三大可选子系统。硬盘自动播出系统还可以无缝扩展栏目编排、节目导入、字幕导入三大扩展子系统实现栏目、节目混和编排功能。只有具有对应子系统模块登陆权限的用户才能登陆该子系统,启动并使用该子系统功能。
     i.节目分类管理权限:
     a)资源上载:各个编辑制作部门在制作完节目后,使用资源上载子系统完成节目的上载入库功能。节目上载过程中,节目的一级分类下拉列表框中只显示登录用户具有权限的一级分类,登录用户只可对该一级分类下的节目进行上载、修改及删除操作。即:广告部只能将节目上载到广告部分类下,新闻部只能将节目上载到新闻部分类下,依次类推。
     b)资源管理:登录用户只可对具有权限的一级分类下的节目进行相应操作,不具有权限的分类下的节目不可见。即:广告部只可以操作广告部分类下的节目,新闻部只可以操作新闻部分类下的节目,等等。
     c)节目导入:登陆用户只可以对具有权限的栏目导入具有权限分类下的节目,不具有权限的栏目以及分类下的节目不可见。即:广告部只可以对广告部的栏目导入广告部分类中的节目,新闻部只可以对新闻部的栏目导入新闻部分类中的节目,依次类推。
     ii.频道编排管理权限:
     系统可以为不同频道的节目编排功能分配给不同的用户,即:只有具有对应频道节目编排权限的用户才可以对该频道进行节目编排。不具有对应频道权限的用户不可以修改、删除以及编排该频道的播出表单。
     iii.手动播出加锁权限:
手动播出加锁权限主要在播出控制子系统模块中使用。系统启动播出控制子系统,缺省状态为所有手动播出控制按钮为锁定状态。只有具有加锁、解锁权限的用户通过加、解锁密码才可以为播出控制子系统所有手动播出按钮解除锁定状态,解除锁定状态后的手动播出按钮功能才可操作,系统可以随时通过加、解锁密码重新锁定手动播出按钮的功能。
     6、播出控制系统
     系统为每一个播出频道配置一个播出控制主服务器、播出控制备服务器(可选)。播出控制主服务器随时对视频播出服务器实现监控,同时通过串口来控制帧同步切换器按照播出节目单进行定时准确切换。播出主备服务器的自动切换也是由播出控制服务器控制完成。播出控制备服务器自动监测播出控制主服务器工作状态,当播出控制主服务器工作不正常时,播出控制备服务器自动侦测,并自动转为播出控制主服务器。
视频播出服务器的视音频信号及转播信号经过视音频分配器分别送到帧同步切换器、电视墙等。按照播出控制服务器的控制指令进行定时准确切换。切换器输出的音频信号经过音频处理器自动调整播出音量后,与视频信号一道送往混合器,经混合器混合后,发送到HFC网络中。
     为满足电视台转播节目的需要,系统提供了操作简便、灵活的转播功能。通过转播功能,可以实现与转播频道节目的自动切换。工作人员可以根据转播节目的时间长度,提前新建一个转播类型节目,并把它当作一个普通节目一样编排到节目表中。
     当节目播放到转播类型节目时,播出控制服务器通知视频播出服务器暂停播放,同时控制高清播出卡切换至转播通道,当转播节目播放完后,系统会通知视频播出服务器继续播放节目表中后面的节目。如果转播节目在播放过程中出现节目时间延长或提前结束的情况,操作人员可以当即修改转播节目的时间长度,修改完后,未播完的节目都会顺延延长或提前,从而不会影响播出表中未播出节目的正常播出。