县级融媒体中心高标清播出平台技术方案设计
钟小编| 广电视讯| 2021-07-22
【流媒体网】摘要:本文从县级融媒体中心播出需求出发,对县级融媒体中心高标清播出平台进行了架构设计。

  引言

  随着广播电视技术的发展,广电行业已步入高清播出时代,县级融媒体中心对高清节目播出的需求越来越急迫,目前全国有部分县级融媒体中心已经开始了高标清节目同时播出。但一般县级融媒体中心由于资金和技术力量有限,如何建设一套造价合理、可靠性能高、维护方便、可扩展性好的适合县级融媒体中心业务发展的高标清兼容播出平台是设计和建设人员亟须解决的问题,本文从县级融媒体中心播出需求出发,对县级融媒体中心高标清播出平台进行了架构设计。

  县级融媒体中心对高清播出需求

  分析县级融媒体中心的具体情况,一般县级融媒体中心高标清播出平台需求如下。

  系统要求面向全中心网架构设计网络和软件,建设符合面向播出的数字化、网络化、高清化播出平台,系统应能够满足融媒体中心当前和今后5~7年的电视发展需求,同时具有先进性、开放性、可扩展性、高安全性,同时具备易操作维护性。

  平台一般需要满足县级融媒体中心一个高清频道加一个标清频道的播出业务,能够对存储在DVD、VTR、蓝光光盘、磁带及文件等的节目进行整备、上载和播出,系统具备完善的节目质量和安全播出保障机制。

  播出系统高标清兼容,技术成熟,稳定性好,易于维护。

  平台设计

  根据县级融媒体中心高标清播出平台的播出需要,高标清播出平台主要由4个部分构成,分别是管理系统、控制系统、信号传输系统、安全防护系统,总体组成如图1所示。

图1县级融媒体中心高标清播出平台组成图

  管理系统

  管理系统主要完成高标清播出平台节目素材管理、节目播出编单、节目播出情况统计分析及平台运行维护管理等功能的管理软件,主要包含节目素材管理、节目播出编单、数据统计分析及平台运行管理4个子系统。

  (1)素材管理子系统

  一般县级融媒体中心节目素材量虽然不像省市级融媒体中心的素材量那么大,但由于其功能的综合性,播出素材管理任务比较重,素材管理的内容一般包含素材获取、整理、编目、存储、发布等多个环节,素材管理子系统需协同节目上载子系统,从DVD、VTR、蓝光光盘、文件等多种介质上载和迁移,系统以节目单播出需求为核心进行播出服务器系统和磁盘存储系统内素材生命周期的管理。

  素材管理一般包括存储管理、素材迁移管理、策略制定等方面。其中存储管理主要指对播出服务器群和磁盘存储子系统中的素材进行统一的管理,要求提供与其他子网的接口;素材迁移管理是指素材管理系统根据节目播出需求、素材来源和节目上载系统状态制定科学有效的策略,自动或手动把节目素材在播出工作站、视频服务器群、磁盘存储系统之间进行素材迁移,并对迁移状态进行在线监测和控制;策略定制主要是指对素材的管理和迁移方面的策略进行定制,便于系统能有效地、更加智能地按照要求自动地进行工作。

  (2)节目单编单子系统

  节目单编单子系统是高标清播出平台的播出任务调度系统,是节目播出最直观的工作界面,其直接为融媒体中心总编和频道编辑、播出人员服务。

  系统提供融媒体中心常用的各种播出方式,如准点、顺序、触发及插入播出等,支持节目播出模版处理、自动节目单编排、公告自动插入、节目单随机调整等功能。该系统按照融媒体中心管理职责,分为总编室节目编排子系统与频道播出节目编排子系统。

  ①总编室节目编辑子系统

  总编室节目编排子系统对每个频道节目的初步安排。该子系统主要有节目编排、节目审查两个功能。节目编排功能包括对节目内容的设置、节目播出类型的设置、模板的制作和维护、节目单编排等。节目审查主要对编排好的节目单进行技术质量和播出内容合规性、节目导向的审查,以确定是否达到安全播出及其他要求,对审查没有通过的节目单,系统将拒绝进行播出。

  ②频道播出节目编辑子系统

  频道播出节目编辑子系统主要负责总编室原始节目单的细化工作。它读取节目上载子系统及广告节目上载编辑子系统的相关信息,完成对节目源的指定工作及相应的检查工作,如果发现不一致等情况,给出报警信息,要求工作人员进行相应的修正。频道播出节目编辑子系统完成的节目单需要报总编室节目编辑子系统进行节目审查。

  (3)数据统计分析系统

  融媒体中心各频道播后数据记录的是节目素材真实的播出情况,完整的播后数据有利于对已播节目进行系统的分析,结合收视数据分析,可以更好地调整节目播出单。

  (4)运行管理子系统

  高清播出平台运行管理子系统包括平台用户和平台设备监测管理两个模块。用户管理完成登录平台节目制作、上载、播出、维护人员权限管理。设备监测管理完成平台信号传输系统、控制系统、管理系统各设备的网络参数配置、运行状态监控和资源管理,展现平台相关设备的网络拓扑图。

  平台运行管理子系统能够对高清播出平台设备的工作状态、网络状态进行实时监测,能够对播出平台上的视频服务器、工作站、磁盘存储系统、切换矩阵、台标字幕等设备的网络状态、资源使用状态进行实时监测,在设备处于亚健康状态或发现故障时进行预警和故障报警,通过人工智能的方式初步判断故障节点位置,提供参考故障处理方法,协助系统维护人员进行系统维护。

  控制系统

  控制系统包含播出自动控制子系统、节目上载子系统、视音频播出子系统、视频服务器群、磁盘存储子系统、播出控制工作站、播出控制工作站、播出控制矩阵、播出主备倒换开关、时钟同步子系统等。其中播出自动控制子系统是本部分的核心,其他子系统和设备配合播出自动控制子系统完成节目自动播出控制功能。

  (1)播出自动控制子系统

  播出自动控制子系统作为高清播出平台的核心,根据平台节目单,调度视频服务器、录像机等信源设备,通过控制播出矩阵,选择需要播出的节目流,在信源出口调度台标、字幕叠加设备,根据系统配置把台标和字幕叠加在节目中,判断系统状态和节目源情况,根据系统功能选择不同的播出模式。在系统故障时把故障信息传送给运行管理系统,提示系统故障报警。

  一般播出自动控制子系统具备视频服务器播出、边上载边播出、延时播出、插入播出、全磁带播出、垫播等功能,各项功能详见表1。

表1播出自动控制子系统功能表

  (2)节目上载子系统

  节目上载子系统主要用于硬盘素材的上载、审片及素材管理。

  ①硬盘素材上载

  依靠上载工作站,完成存储在DVD、VTR、蓝光光盘、文件中等多种介质节目的上载,其中DVD上载可以通过上载工作站本机DVD光驱实现DVD碟片的N制节目、PAL制节目上载入库。

  ②节目上载审看/播前审片

  在节目进行上载或播前对节目的质量和内容进行审看,利用上载工作站上审看系统,审看主要用于检测素材在播出服务器内的就绪状态,快速审看播出串联单中的素材,确保所有待播素材全部可用。

  ③素材管理

  对于视频播出系统,素材管理是保证系统高效可用的重要手段,素材管理主要关键节点有:

  1)磁带编号与硬盘编号的自动对应;

  2)在线硬盘存储集群的管理;

  3)将来还包括在线近线存储节目和离线的近线存储节目的管理;

  4)将来与其他外部系统素材的交换管理;

  5)所有通过对数据库中关键字段的设置,可以清楚地标识素材在系统中的位置以及其他信息,从而为素材的存储及迁移管理打下基础。

  素材管理工作站通过运行管理系统接受来自上载、播出、总编室等已授权工作站的任务请求,根据网络的繁忙情况,依据一定的迁移策略,实现素材在播出硬盘服务器群中的迁移,同时通过权限设置,向不同级别的用户开放不同的素材管理权限。

  (3)视音频播出子系统

  视音频播出系统是按自动播出频道来配置,主要由播出切换开关、倒换开关、键控器、音频调整器、视音频周边设备组成。

  视频服务器的输出信号等各路输入信号经过视音频分配器分配为不少于3路输出,一路作为监测信号送入监测系统,一路作为播出信号经播出控制系统送入节目传送网路播出,一路保留使用。

  (4)视频服务器群

  针对不同县级融媒体中心节目播出的具体需求,可采用多台视频服务器组成集群,按照频道可划分为高清视频服务器、标清视频服务器,也可以按照业务配置自办节目视频服务器、转播节目视频服务器、娱乐节目视频服务器、广告视频服务器等,也可以多个业务共用一台视频服务器或一组视频服务器。

  (5)磁盘存储子系统

  磁盘存储子系统是播出节目的中间存储设备,在管理系统中具有增加系统总体存储容量、减轻视频服务器的负担和提高系统的总体安全性能的作用,一般需要主备设置。

  视频服务器的存储容量有限,为存储临时和长期节目,系统配置磁盘存储子系统,一般可根据县级融媒体中心需要播出节目时长,配置有效存储空间不少于50 TB的磁盘存储子系统。根据节目素材和播出时间的安排,播出节目可以根据节目单的要求通过节目上载系统提前上载到磁盘存储子系统中。

  (6)播出控制工作站

  播出控制工作站是高标清播出平台的播出控制终端设备,完成对所有参与播出设备的实时控制,一般需根据控制人员和节目频道的数量配置,每频道配置两台播出控制工作站。

  主备播出控制工作站通过网络获取由总编室下达的节目单,节目播出后可将本频道实际播出的节目单自动存入数据库,系统可以通过调阅数据库进行平台分析统计。

  由于使用冗余备份和网络化机制,在实际使用过程中,如果某播出控制工作站出现临时故障,可以由本频道备份工作站或其他工作站接管播出,故障工作站修复后再恢复到原工作站继续播出。

  (7)播出主备倒换开关

  播出主备倒换开关用于对主备播出工作站输出信号源的切换。当主控机播出正常时,由主控机来完成对播出服务器、切换器、字幕机等的控制,在主播控机出现故障时,倒换开关可自动判断主控机通信连接失败,自动切换到备播控机,由备控机接管所有控制操作,当主播出工作站故障排除并开始播出后,通过手动将备播工作站切回主播出工作站工作状态。

  (8)时钟同步子系统

  时钟同步子系统完成高清播出平台各设备间时间的精确同步。系统配置GPS/北斗双模同步时钟系统,平台各设备都通过网络获取时钟系统时间校准本机时间,保证系统各设备时间与播出网络同步。

  信号传输系统

  信号传输系统由3个子系统组成,分别为信号源子系统、信号链路子系统、信号监测子系统

  (1)信号源子系统

  信号源子系统接收转播外来信号、演播室信源和DVD、视频服务器、录像机等播出设备输出信号源,主要分为高清数字电视信号源、标清数字电视信号源以及模拟电视信号源3种。

  数字外来信号需要帧同步器进行同步后经过数字视分分配送入系统进行播出。标清数字电视信号由高清通道播出时需要上变换为高清信号,高清数字电视信号由标清通道播出时需要下变换为标清信号,模拟信号需要通过编码器进行数字化处理后再接入系统。

  (2)信号链路子系统

  信号链路子系统主要包括视频播出服务器、切换矩阵、信源倒换开关及其配套的台标、字幕叠加设备、音频调整设备等。

  信源子系统接入的信号源及其视频服务器输出信号源同时接入切换矩阵,对输入的高清信源如果需要标清播出,要在输入矩阵前作下变换,标清节目如果需要高清播出,同理需要进行上变换,矩阵可以根据播出时的需要选择所需信源。

  台标、字幕叠加设备在信号输出前叠加台标、高标清节目标识及其他字幕,音频调整设备对数字节目的音频流进行内容修改或参数调整。

  (3)信号监测子系统

  信号监测系统配置多画面分割器对大屏进行画面分割,可用分控链路系统中的一些视频服务器信号、切换器信号、最终输出信号等进行监看,同时可以与切换开关配合,选择送入切换开关的任意一路信号进行监看,通过对传输系统各环节信号的监测确保平台节目传输的安全。按实际传输系统的关键环节设置信号采样点,采样后传入多画面监测系统进行监测监看,可对不少于2个频道的主要传输节点信号进行监测,同时总控矩阵的各路输入信号源也纳入多画面监测范围,并在末端配置技监及音频监听设备,当播出信号出现静音、静帧、黑屏等故障时,多画面监测报警主机将在大屏提示,提醒值机人员应急处理。

  安全防护系统

  根据《广播电视网络安全等级保护定级指南》和网络安全等级保护基本要求,县级融媒体中心高标清播出平台需要从基础网络安全、边界安全、终端系统安全、服务端系统安全、应用安全、数据安全与备份恢复、安全管理中心等方面进行安全考虑,以保障系统的机密性、完整性和可用性。另外也要针对系统的实际风险,设定相应的安全保护强度,并按照保护强度进行安全防护系统的设计,从而有效控制成本,一般本平台需配置入侵防御系统、上网行为管理系统、网络准入系统、统一监控平台、防病毒软件、堡垒机、安全审计平台、防火墙等。

  结束语

  本文提出的县级融媒体中心高标清播出平台方案可以满足一般县级融媒体中心高清和标清节目同时播出的需求,但在具体建设中还需根据融媒体中心的具体情况,根据融媒体中心投资和现有平台的情况进行调整,才能搭建适合本中心的高标清电视播出平台。另外县级融媒体中心的需求在不断发展,高标清节目播出平台的技术也在不断发展,更加推动了电视播出技术的发展,为了建设一套为了高水平的数字电视高标清播出平台,还需要设计人员不断努力。

责任编辑:侯亚丽

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