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中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.20.025
1. 高清播出主备系统建设的必要性
东营市广播电视台现有播出系统建于2018年，我们在设计之初既要考虑电视台播控系统未来的发展趋势，同时又能够平滑从标清播出系统顺利过渡到高清系统，同时整体运维保障能力、安全播出水平要上一个大的台阶，这套播出系统最终设计为4个全高清频道。
该播出系统具有向下兼容标清频道播出的能力。系统提供4个主备高清播出通道、8个上载/审片通道，15天在线视频存储能力、45天近线存储能力，以及配套的媒體处理系统、高清备份播出系统等。
本系统采用两套独立完整的播控系统，具有独立的高清播出视频服务器、播出控制设备以及存储和网络设备等，实际操作过程中，两套播控系统互为备份，实时跟播现有频道的播出内容，当有故障发生，能够快速将备份频道的视频画面切出，确保7×24小时无间断播出。
2. 高清主备播出系统设计方案
播出系统是节目生产业务的终极目标，一切节目生产工作都围绕节目高质量、不间断和安全播出的核心任务进行。从全台角度看，播控平台也是全台网络化系统的关键环节，承担着为全台多种发布渠道输送节目内容的重任。高清备份播出系统则是播出安全的最总要环节、最有力的保障手段。
2.1 系统总体业务架构
高清备份播出系统整体业务流程仍然按照东营广播电视台现有流程执行，即划分为“计划（节目编单）-云整备-播出控制-播后分析”四大阶段。
2.2 高清播出系统功能
播出控制指的是播出控制机通过控制协议发出控制指令控制播出视频服务器、录像机、切换器、音视频矩阵、键控器、字幕机等设备。部署4个频道的播出控制设备，以控制4个高清频道的备份播出工作。
播出系统必须具有安全可靠的特性，系统关键环节、关键设备和控制软件在设计时均充分考虑冗余备份措施和应急处理手段。满足24小时不间断播出的控制。
播出控制机设置有安全检查机制。如：播出控制软件对播出节目单与相关素材自动检测，发现问题时告警，提醒操作人员采取应对措施等。
支持总编室节目单编排，编辑界面可视化图形化。
支持广告单编排，编辑界面可视化图形化。
支持节目单与广告单的自动合并。
支持文件化整备，符合现有播出流程。
支持应急共享播出迁移。
支持广告集中上载和10倍速以上的快速编辑。
支持节目集中上载和10倍速以上的快速编辑。
支持段落打包，插播点设置。
支持素材和段落包的释放。
支持带策略的转码和迁移，可与现有播出系统素材实现无缝对接。
支持30倍速的MD5校验服务。
支持文件化播出。
支持高清播出。
支持标清播出。
支持素材自动播出。
支持软审看，与播出系统审看可互用。
支持素材整备阶段的智能内容管理。
支持在线和离线存储管理。
支持文件级的自动技审、MD5效验、头尾审片等完整质量控制体系。
支持全台网流程的标准接口和架构。
具播出出整备各阶段素材就绪状态监控。
具备完整的监控系统，对系统的信号、流程、设备等状态进行监控。
支持报警信息分级管理及处理机制。
具备整备阶段的多级应急备份体系设计。
设备使用率统计和分析，支持现有播后数据统计分析。
2.3 各服务器功能如
高清播出工控机：依据从编单系统获得的节目单对受控设备进行精确的播出控制，从而实现音视频的播出。本系统共4个高清播出频道，其中4台控制工作站对每个频道进行播出控制，还有2台做为循环热备份工作站使用，当任何一个备份播出频道的工控机故障而不能继续提供服务的时候，则在其中1台循环热备工作站上启动相应频道的播控软件，接管相应播控工作，避免停播故障发生。
应急上载/审片工控机：控制播出视频服务器上的8个半双工通道进行应急上载和审片的工作。有卡上载工作站：利用有卡上载工作站可以远程部署到广告部门，实现广告素材的远程上载使用。4台有卡上载工作站实现冗余部署。
广告编单工作站：用于执行广告编单工作，并将编辑完的广告单发给播控系统执行。2台广告编单工作站可供两个工作人员同时使用，提高工作效率。
播出展现瘦客户端：用于系统工作流监看与管理。
监控管理瘦客户端：做为监控系统的人机接口，可辅助值班人员判断系统硬件设备的故障。
数据库服务器：提供查询、更新、事务管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等服务;采用集群+增量备份方式部署，增加数据库的安全能力。
高清播出视频服务器：采用非对称的主备部署方式，其中用于播出的模块分别对称的部署于两台服务器，上载通道则主要部署于备用服务器上，以减少对主播服务器的干扰。
垫片服务器：输出一路高清视频信号，当遇有视频服务器通道故障或者设备大检修的情况，通过该视频提供垫片视频内容，不致使画面停播。
整备服务器：主要实现素材迁移、MD5校验、转码、技审等媒体处理任务，八台服务器采用虚拟化云计算技术进行部署，可以将有限的资源按任务智能分配调度。按目前业内高清转码单机最高效率--2倍速计算（16核CPU、8GB内存），一台服务器工作1小时，能将2小时高清素材转码为目标格式;相同服务器配置条件下，文件技审系统针对高清视频素材的工作效率为2倍速，MD5校验的效率为1.5倍速。我台4个高清频道，每频道每日新增节目量大约为8小时，总共为32小时，其中MD5耗时约为36小时，转码耗时24小时、文件技审耗时24小时，则总的耗时为80小时。这还没有计算素材的迁移、任务处理、内容管理等任务耗时，实际总耗时约为90小时。按每日工作8小时计算，需要至少90÷8≈12台服务器同时工作，才能满足实际工作需要。考虑到有些任务可以在8小时以外执行，目前配置8台整备服务器，待处理能力不能满足需求时再行增补。 云应用服务器：提供云计算基础服务器，主要提供监控管理、桌面虚拟化等任务。提供7个服务器虚拟化和1个桌面虚拟化服务。主要用于监控系统（3个：软件、硬件、流程）、数据接口管理（2个做冗余）、播出流程管理等服务支撑（2个做冗余）。
域控制器：实现高清播出系统的域控管理。
二级存储：实现播出素材的近线存储。因整备系统需要对高清素材文件并行处理，因此需要较高的二级存储带宽;由于要存储4个频道的高清素材45天，因此需要二级存储具有足够的存储空间。本次选用的产品具有标称1.5GBps的存储带宽，能够满足整备服务器集群应用的需求;提供24颗4TB SAS硬盘，刚好能够满足播出系统的存储要求，同时两台存储实现热备，最大程度保障素材的安全和稳定传输。
3. 系统应急设计
系统应急操作流程包括与媒资系统的应急预案，其它系统与播出系统之间的应急预案;播出系统与播出系统的应急预案。在考虑系统应急预案的过程中，首先要分析故障点位置，要遵守一个原则：仅考虑单点故障，而不考虑多点故障。
3.1高清播出系统内故障时的应急预案：
包括播出数据库系统故障、播出存储设备故障、接口服务器故障、节目单编单系统故障、网络故障时的应对预案。
播出数据库系统故障：系统数据库采用集群式的双机热备方式提供服务，如果发生某一台数据库服务器宕机，则系统将自动停止故障数据库服务器的工作，并将任务无缝转交另一台数据库服务器，继续提供服务。
如果数据库软件故障，则所有应用服务器均不能向数据库写入数据，此时将启动危机处理程序，各服务器上运行的正奇应用程序会将待写入数据库的数据暂存到本地磁盘，待数据库恢复时写入数据库。但这个过程不会持续太长时间，如果需要写入数据库的数据频繁更改，则该操作无效，系统将会发生数据写入故障，同时发出报警信息。但播出服务器将继续接受来自播出控制工作站的指令之行播出任务。
播出存储设备故障：如播出存储故障，所有素材不能正确写入存储体硬盘，此系统将接收的素材暂存到迁移服务器，并由迁移服务器直接迁移至播出二级存储，然后再执行转码、技审、校验等工作。
接口服务器故障：接口服务器故障，则云播出系统与外界的数据交换停止，可用网线直连到播出存储、USB网桥、介质拷贝等方式，将元数据、节目素材移到云播出存储体。
节目单编单系统故障：可通过播出控制工作站在线编单的方式，对节目单进行编辑。这一过程的执行者必须具有最高的权限，才能对节目单进行深度修改、提交……
网络故障：要区分是网络接口设备故障还是由于网络中被病毒或非法事件干扰。如果是接口设备故障，本系统配置了四台网络交换机，为两两主备，而且每台计算机服务器均有主备网口接到主备交换机上，因此如果是单台设备故障或者不是同一组别的交换机故障，将不影响系统正常运行。
3.2播出二级存储故障时的应急预案：
播出二级存储故障，则云播出系统将不能向播出二级存储写入任何内容，此时可以直接写入到播出视频服务器;对于素材上载，可暂不从上载服务器迁移到二级存储，如果窗口时间来临而二级存储仍没有恢复，则将素材直接迁移到播出视频服务器。
3.3对播出节目单进行紧急条改的预案：
对于临时插播或者直播节目，需要对播出节目单进行在线修改。播出软件系统已经提供：在线编辑能力，对视频服务器播出条目的各种属性（时间、长度、类型等）进行实时修改，可以即时插入、删除节目，提供播出表追加功能，保证系统不间断播出。
播出表紧急在线编辑，在数据库发生故障或紧急情况下，可以直接在播出程序中编排播出表，保证播出的正常运行。
4. 總结
综上所述，整套高清播出系统在总局62号令的基础之上，做到全部核心设备的热备容灾，整套系统无单一崩溃点，在硬件系统基础之上，我们又准备了相应的应急解决方案，可以说是完全实现了在线可无人化值守，在未来的五年时间内，此系统基本达到国内同等级别电视台先进水平，为更好完成电视台新闻媒体龙头的使命，做出强有力的保障。
1. 高清播出主备系统建设的必要性
东营市广播电视台现有播出系统建于2018年，我们在设计之初既要考虑电视台播控系统未来的发展趋势，同时又能够平滑从标清播出系统顺利过渡到高清系统，同时整体运维保障能力、安全播出水平要上一个大的台阶，这套播出系统最终设计为4个全高清频道。
该播出系统具有向下兼容标清频道播出的能力。系统提供4个主备高清播出通道、8个上载/审片通道，15天在线视频存储能力、45天近线存储能力，以及配套的媒體处理系统、高清备份播出系统等。
本系统采用两套独立完整的播控系统，具有独立的高清播出视频服务器、播出控制设备以及存储和网络设备等，实际操作过程中，两套播控系统互为备份，实时跟播现有频道的播出内容，当有故障发生，能够快速将备份频道的视频画面切出，确保7×24小时无间断播出。
2. 高清主备播出系统设计方案
播出系统是节目生产业务的终极目标，一切节目生产工作都围绕节目高质量、不间断和安全播出的核心任务进行。从全台角度看，播控平台也是全台网络化系统的关键环节，承担着为全台多种发布渠道输送节目内容的重任。高清备份播出系统则是播出安全的最总要环节、最有力的保障手段。
2.1 系统总体业务架构
高清备份播出系统整体业务流程仍然按照东营广播电视台现有流程执行，即划分为“计划（节目编单）-云整备-播出控制-播后分析”四大阶段。
2.2 高清播出系统功能
播出控制指的是播出控制机通过控制协议发出控制指令控制播出视频服务器、录像机、切换器、音视频矩阵、键控器、字幕机等设备。部署4个频道的播出控制设备，以控制4个高清频道的备份播出工作。
播出系统必须具有安全可靠的特性，系统关键环节、关键设备和控制软件在设计时均充分考虑冗余备份措施和应急处理手段。满足24小时不间断播出的控制。
播出控制机设置有安全检查机制。如：播出控制软件对播出节目单与相关素材自动检测，发现问题时告警，提醒操作人员采取应对措施等。
支持总编室节目单编排，编辑界面可视化图形化。
支持广告单编排，编辑界面可视化图形化。
支持节目单与广告单的自动合并。
支持文件化整备，符合现有播出流程。
支持应急共享播出迁移。
支持广告集中上载和10倍速以上的快速编辑。
支持节目集中上载和10倍速以上的快速编辑。
支持段落打包，插播点设置。
支持素材和段落包的释放。
支持带策略的转码和迁移，可与现有播出系统素材实现无缝对接。
支持30倍速的MD5校验服务。
支持文件化播出。
支持高清播出。
支持标清播出。
支持素材自动播出。
支持软审看，与播出系统审看可互用。
支持素材整备阶段的智能内容管理。
支持在线和离线存储管理。
支持文件级的自动技审、MD5效验、头尾审片等完整质量控制体系。
支持全台网流程的标准接口和架构。
具播出出整备各阶段素材就绪状态监控。
具备完整的监控系统，对系统的信号、流程、设备等状态进行监控。
支持报警信息分级管理及处理机制。
具备整备阶段的多级应急备份体系设计。
设备使用率统计和分析，支持现有播后数据统计分析。
2.3 各服务器功能如
高清播出工控机：依据从编单系统获得的节目单对受控设备进行精确的播出控制，从而实现音视频的播出。本系统共4个高清播出频道，其中4台控制工作站对每个频道进行播出控制，还有2台做为循环热备份工作站使用，当任何一个备份播出频道的工控机故障而不能继续提供服务的时候，则在其中1台循环热备工作站上启动相应频道的播控软件，接管相应播控工作，避免停播故障发生。
应急上载/审片工控机：控制播出视频服务器上的8个半双工通道进行应急上载和审片的工作。有卡上载工作站：利用有卡上载工作站可以远程部署到广告部门，实现广告素材的远程上载使用。4台有卡上载工作站实现冗余部署。
广告编单工作站：用于执行广告编单工作，并将编辑完的广告单发给播控系统执行。2台广告编单工作站可供两个工作人员同时使用，提高工作效率。
播出展现瘦客户端：用于系统工作流监看与管理。
监控管理瘦客户端：做为监控系统的人机接口，可辅助值班人员判断系统硬件设备的故障。
数据库服务器：提供查询、更新、事务管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等服务;采用集群+增量备份方式部署，增加数据库的安全能力。
高清播出视频服务器：采用非对称的主备部署方式，其中用于播出的模块分别对称的部署于两台服务器，上载通道则主要部署于备用服务器上，以减少对主播服务器的干扰。
垫片服务器：输出一路高清视频信号，当遇有视频服务器通道故障或者设备大检修的情况，通过该视频提供垫片视频内容，不致使画面停播。
整备服务器：主要实现素材迁移、MD5校验、转码、技审等媒体处理任务，八台服务器采用虚拟化云计算技术进行部署，可以将有限的资源按任务智能分配调度。按目前业内高清转码单机最高效率--2倍速计算（16核CPU、8GB内存），一台服务器工作1小时，能将2小时高清素材转码为目标格式;相同服务器配置条件下，文件技审系统针对高清视频素材的工作效率为2倍速，MD5校验的效率为1.5倍速。我台4个高清频道，每频道每日新增节目量大约为8小时，总共为32小时，其中MD5耗时约为36小时，转码耗时24小时、文件技审耗时24小时，则总的耗时为80小时。这还没有计算素材的迁移、任务处理、内容管理等任务耗时，实际总耗时约为90小时。按每日工作8小时计算，需要至少90÷8≈12台服务器同时工作，才能满足实际工作需要。考虑到有些任务可以在8小时以外执行，目前配置8台整备服务器，待处理能力不能满足需求时再行增补。 云应用服务器：提供云计算基础服务器，主要提供监控管理、桌面虚拟化等任务。提供7个服务器虚拟化和1个桌面虚拟化服务。主要用于监控系统（3个：软件、硬件、流程）、数据接口管理（2个做冗余）、播出流程管理等服务支撑（2个做冗余）。
域控制器：实现高清播出系统的域控管理。
二级存储：实现播出素材的近线存储。因整备系统需要对高清素材文件并行处理，因此需要较高的二级存储带宽;由于要存储4个频道的高清素材45天，因此需要二级存储具有足够的存储空间。本次选用的产品具有标称1.5GBps的存储带宽，能够满足整备服务器集群应用的需求;提供24颗4TB SAS硬盘，刚好能够满足播出系统的存储要求，同时两台存储实现热备，最大程度保障素材的安全和稳定传输。
3. 系统应急设计
系统应急操作流程包括与媒资系统的应急预案，其它系统与播出系统之间的应急预案;播出系统与播出系统的应急预案。在考虑系统应急预案的过程中，首先要分析故障点位置，要遵守一个原则：仅考虑单点故障，而不考虑多点故障。
3.1高清播出系统内故障时的应急预案：
包括播出数据库系统故障、播出存储设备故障、接口服务器故障、节目单编单系统故障、网络故障时的应对预案。
播出数据库系统故障：系统数据库采用集群式的双机热备方式提供服务，如果发生某一台数据库服务器宕机，则系统将自动停止故障数据库服务器的工作，并将任务无缝转交另一台数据库服务器，继续提供服务。
如果数据库软件故障，则所有应用服务器均不能向数据库写入数据，此时将启动危机处理程序，各服务器上运行的正奇应用程序会将待写入数据库的数据暂存到本地磁盘，待数据库恢复时写入数据库。但这个过程不会持续太长时间，如果需要写入数据库的数据频繁更改，则该操作无效，系统将会发生数据写入故障，同时发出报警信息。但播出服务器将继续接受来自播出控制工作站的指令之行播出任务。
播出存储设备故障：如播出存储故障，所有素材不能正确写入存储体硬盘，此系统将接收的素材暂存到迁移服务器，并由迁移服务器直接迁移至播出二级存储，然后再执行转码、技审、校验等工作。
接口服务器故障：接口服务器故障，则云播出系统与外界的数据交换停止，可用网线直连到播出存储、USB网桥、介质拷贝等方式，将元数据、节目素材移到云播出存储体。
节目单编单系统故障：可通过播出控制工作站在线编单的方式，对节目单进行编辑。这一过程的执行者必须具有最高的权限，才能对节目单进行深度修改、提交……
网络故障：要区分是网络接口设备故障还是由于网络中被病毒或非法事件干扰。如果是接口设备故障，本系统配置了四台网络交换机，为两两主备，而且每台计算机服务器均有主备网口接到主备交换机上，因此如果是单台设备故障或者不是同一组别的交换机故障，将不影响系统正常运行。
3.2播出二级存储故障时的应急预案：
播出二级存储故障，则云播出系统将不能向播出二级存储写入任何内容，此时可以直接写入到播出视频服务器;对于素材上载，可暂不从上载服务器迁移到二级存储，如果窗口时间来临而二级存储仍没有恢复，则将素材直接迁移到播出视频服务器。
3.3对播出节目单进行紧急条改的预案：
对于临时插播或者直播节目，需要对播出节目单进行在线修改。播出软件系统已经提供：在线编辑能力，对视频服务器播出条目的各种属性（时间、长度、类型等）进行实时修改，可以即时插入、删除节目，提供播出表追加功能，保证系统不间断播出。
播出表紧急在线编辑，在数据库发生故障或紧急情况下，可以直接在播出程序中编排播出表，保证播出的正常运行。
4. 總结
综上所述，整套高清播出系统在总局62号令的基础之上，做到全部核心设备的热备容灾，整套系统无单一崩溃点，在硬件系统基础之上，我们又准备了相应的应急解决方案，可以说是完全实现了在线可无人化值守，在未来的五年时间内，此系统基本达到国内同等级别电视台先进水平，为更好完成电视台新闻媒体龙头的使命，做出强有力的保障。