基于全台网荆门电视台数字化改造方案

出处：依马狮广电网 作者：马巾 别业鹏

【摘要】近年来，从大型电视台到中小型电视台，国内各级电视台都在逐步实现数字化、网络化的改造。视音频技术、IT技术的不断更新，使电视台业务从传统的专用硬件设备向开放的IT化AV设备快速迁移。如何利用相对有限的资金投入，确定系统结构和业务流程，完成最高的投入产出比，是我们必须面对的问题。

【关键词】全台网千兆以太网结构演播室网络安全双存储FiSEC

一.前言
　　从2002年开始购进使用数字设备和系统，先后搭建奥维讯公司的二十个站点的非线性编辑制作网、北大方正公司的三个频到的硬盘播出网、索贝公司的五个编辑站点加二个播出站点的新闻直播制作播出一体网、索贝二个频道的播出网和全台数字化的摄录一体机等，它们之间经过了模拟到数字、数字到模拟等多次变换，信号质量在从制作到播出整个过程中无法得到保证，同时我市有线电视网络实现从传输到用户的数字化整体平移，电视节目有线网传输质量整体提升后，荆门电视台现仍采用模拟信号进行节目制作与播出，造成我台各频道节目在有线网传输中信号与其它台节目信号质量相比无论清晰度、色彩、音质等指标较低，国家2015年将全部关闭模拟电视信号传输，同时我市2010年10月将承办全省第十三届运动会，如用模拟信号采集与传输，将无法保证向省台和央视上传电视节目信号质量，我台准备对制作、播出和虚拟演播室设备进行整体改造更新，实现从制作到播出网络化、无带化、数字化，并使之达到广播级标清标准。

二.全台网建设

　　1.制作播出网络方案概述

　　台内拟建制播网络的站点在二十多个，若使用大型网络可能会占用过多的资源而造成窝工，只使用非编单机进行节目生产，又可能面临集中管理、集中维护的难度加大的困境；目前国内市场上流行的大型网络项目通常需要复杂的光纤/以太网的双网结构，专有的光纤硬盘阵列等等，不仅需要较多的资金投入，还需要较多的专业技术人员，对于这些投入，规模较大、资金雄厚的电视台完全可以承受，但作为地方中小型电视台就难以接受如此高昂的资金投；在管理上，台内目前人员参差不齐，日常管理松懈，时而受到病毒攻击，为此，台将现有的制作网与播出网通过高性能千兆以太网连接起来，再建设其他业务系统，将所有系统进行互联形成一个整体的全台网，再逐步将模拟视音频设备数字化，实现全台网从采集、制作到播出、管理及存储的全台一体化网络系统。

　　制播系统采用全台网方案，全台网是将多个不同功能应用的模块化子系统通过流程化的结合，形成一条功能完整的生产链。对电视台的业务流程而言，全台网是将新闻采编、节目制作、演播室播出、频道硬盘播出和媒体资产管理等主要模块通过高效率、一体化的流程串联在一起，将采、编、播、存结合在一起协调管理，在大幅提高节目生产效率的同时，降低人力物力的投入，进而降低系统的管理总成本，真正实现低投入、高产出的双丰收，在节目生产系统（新闻网、制作网）和硬盘播出系统的链接方面，我们采用自动化后台合成的制播传送方式，所有制作完成的节目时间线无需在制作站点本机生成，将PGM节目信息发送到后台合成工作站，由合成工作站统一做高速的节目素材生成，生成后自动按照预设
置完成到播出系统二级存储的迁移，这样的流程既能提高节目传输效率，降低人员在传输流程上的压力，又能节省编辑站点的占用时间，使制作网、新闻网的编辑站点能够全时服务于记者、编辑人员的节目创作。

　　2.网络架构

图1系统框图

　　（1）采用千兆以太网结构

　　大型岛屿对磁阵速度网络带宽要求高,使用相对便捷，但网络安全系数相对较低。作为地方电视台，不同部门素材共享频率相对较低，若将设备按使用栏目分类放置，需共享素材通过后台拷贝使用，采用多岛屿独立工作,岛屿小型化能确保网络安全。

　　（2）帧缓冲机制

　　避免播放丢帧。播放缓冲区的大小需要根据网络的实际情况进行调整。

　　（3）网络存储服务器

　　千兆以太网每秒钟传输的数据为1,000,000,000bits，标准尺寸的以太帧为1538Bytes（12304bits），按照这样的计算，在全带宽传输情况下千兆以太网卡每秒钟需要传输81000个以太帧。如果每个以太帧产生一次中断，那么每秒将产生高达81000个中断。如此之高的中断必然造成CPU对中断处理程序多层嵌套执行，严重降低了数据的传输性能，这是制约以太网利用率的重要原因之一。通过在存储服务器中选用支持InterruptModeration和NAPI技术的服务器级网卡并对网卡参数进行调整，从而降低网卡产生的中断数量，提高CPU的处理能力，增加网络带宽利用率。

　　3.硬盘阵列系统

　　容量与成本方面，PATA和SATA硬盘已经达到500GB（最新的甚至有750GBSATA硬盘出现），而目前已上市的SCSI硬盘只达到300GB的水平。PATA/SATA硬盘在容量方面占有优势的同时，成本更低，相比之下，采用SATA硬盘的磁盘阵列系统是最佳性价比的选择。目前测试所得的SATA磁盘阵列速度已经接近200MB/s，完全满足中等规模新闻网、制作网的使用需求。

　　4.采用CPU+GPU+I/O卡技术

　　具有开放灵活的软件编解器集群、特技plugin、系统简洁、通用IT硬件平台、易于升级，直接引入MG1500系列I/O卡，实现信号降噪、图像细化、合成加速等多种功能，在稳定性、性能和视音频指标方面完全达到与世界其它厂商同等的水平，是目前国内视音频处理板卡一种新的模式。

　　5.系统整体工作流程

　　制播一体化系统在整体工作流程示意图如下：红色连线代表数据信息流向，蓝色连线代表素材流向，黑色连线代表工作流程。

图2系统工作流程图

三.改造内容

　　1.播出

　　保留索贝公司的二个频道的播出网的基础，再建一个索贝公司的二个频道的播出网，并与原有的索贝公司的二个频道的播出网相连接，形成一个四个频道的播出网。更换播出部分的所有的模拟设备，购置六台广播级MPEG2编码器和TS流复用器将台播出的SDI的数字信号编码合成为MPEG2的ASI节目传送流送往网络公司和发射台。

　　2.制作

　　建一个索贝公司的十五个编辑站点制作网，在原有的索贝公司的五个编辑站点加二个播出站点的新闻直播制播网中增加三个编辑站点，更换综合演播室和新闻索贝公司的十五个编辑站点制作网的所有模拟摄录设备、周边设备和虚拟演播室设备。

3.改造步骤

　　荆门电视台现有的播出、制[FS:Page]作网除索贝公司的五个编辑站点加二个播出站点的新闻直播制作播出一体网和索贝公司的二个频道的播出网是近两年搭建的，其余都已使用了五六年，基于这种情况改造方案只考虑保留索贝公司的五个编辑站点加二个播出站点的新闻直播制作播出一体网和索贝公司的二个频道的播出网，不够的部分重新搭建。

　　第一步：拟定整个改造过程先从播出入手，再将索贝公司的五个编辑站点新闻直播制播网增加三个编辑站点，供荆门新闻制作使用，并与播出网连接，形成新闻制作播出一体网，保障新闻节目从制作到播出全程数字化。

　　第二步：废除现有二十个站点的非线性编辑制作网，重新搭建一个索贝公司的十五个编辑站点制作网，并将索贝公司的八个编辑站点新闻直播制播一体网与播出网连接，形成播出、制作全台网，达到全台从制作到播出全程数字化。

　　第三步：在整个网络建设中同步更换相应的模拟周边设备和摄录设备，完成全台数字化整体改造。

四.节目编辑流程简介
　　节目编辑系统工作流程：在Enet网络编辑制作系统中进行节目编辑时，节目编辑制作总体工作流程框图如下，从总体制作流程框图可以看出，Enet网络编辑制作系统以节目文稿为基础，提供了节目前配音和后配音的工作模式，完善了节目审查机制，在制作完成的节目方面，提供了节目下载和节目直接播出2个输出路径，完全符合和满足电视台节目制作流程管理的实际情况和需要。

图3节目编辑系统流程

五.节目播出流程简介
　　播出系统中，采用专业播出视频服务器的独立控制设计方式，播出控制工作站负责完成对所有参与播出的设备进行控制。在系统设计中，对播出控制工作站采用3+1的备份方式来保证所有频道播出控制的安全性，这样能够在保证播出控制安全性的同时有效的降低系统整体成本。

图4节目播出流程图

六.网络安全

　　1.防病毒、防黑客

　　全台网需要最高级别的安全防护，一旦系统遭受病毒和恶意攻击，后果不堪设想，在本系统中拟采用国际知名软硬件相结合的方式，将病毒和恶意攻击拦截在系统之外。CISCOASA5500系列自适应网络安全设备，赛门铁克Norton企业版安全防护软件，中心单元与办公网之间分开，杜绝文件染毒。

　　2.制作网的安全性考虑及应急措施

　　采用FISEC数据安全组件、双存储架构设计应对存储故障给节目编辑带来的隐患，大幅提高核心存储安全性。FiSEC是安装在用户工作机上，与应用层无关，对用户和应用程序透明的文件存储驱动程序。采用IRP驱动复制技术，将用户的读写请求，复制成多份，分别写入到多个独立的存储体中，实现主备存储数据实时备份、存储故障自动切换以及存储故障恢复后的数据同步等几大主要功能。

图5FiSEC系统架构

　　FiSEC由主备控制器、同步服务器和客户端驱动软件三大部分构成一个完整的数据安全保障系统；在双存储构架下，系统中编辑站点平均的连接到两个独立的存储体上，任意站点对存储的写操作均会被系统中部署的FiSEC数据安全增强组件截获并使用驱动层复制技术将写入数据同时写入到两个存储体中，对于编辑站点来说，不论访问哪台存储都能访问到需要的素材，双存储构架与存储设备无关、集中管理控制、应用程序透明的文件存储驱动、支持多种SAN文件管理。

　　3.播出网络的安全性考虑及应急措施

　　采用多级存储，并分立式媒体服务器的系统架构保证系统安全播出。

　　（1）多级缓存机制。播出服务器播出的是本地素材而不是网络素材，即使是多频道共享存储当机，也不影响已经迁移到播出服务器本地素材，提高安全播出系数。

　　（2）视频服务器冗余。上载、播出每个通道采用独立服务器，系统可靠性高。

　　（3）播控分离。主备播出服务器播出节目实时同步，播出控制工作站的故障不影响当前节目播出，自动完成主备份播出服务器播出节目切换。

七.实施周期
　　本着量力而行，逐步实施思想。台于2009年9月台已经顺利完成了虚拟演播室数字化改造，同年10月完成了制播出网建设招标工作，拟于2009年12月完成制播出网改造，结合台财政收入实际情况在2010年底前逐步完成播出周边设备、播出到发射，传输数字化、转播车传输微波数字化等改造。