基于CS和BS结构的硬盘播出控制系统

基于C/S和B/S结构的硬盘播出控制系统[作者：福建省福州电视台周建明陈欢杨毅杨震林华]福州电视台根据数字化的进程和节目播出的需要，对新闻综合频道、影视频道、生活频道和开办的少儿频道的播出系统进行硬盘改造，少儿频道实行全硬盘播出，其余三个频道实行广告和部分节目的硬盘播出。我们对重要设备采用主备热备份方式，构建了安全性、可用性、先进性、兼容性、可扩展性的《基于C/S和B/S结构的硬盘播出控制系统》的播控系统。一系统构成如图1，整个系统的架构由以下几个子系统组成：播出控制系统、播出监录系统、设备监测及报警系统、广告管理系统、WEB管理及内容发布系统、网络字幕播出系统以及转码系统组成，其中播出控制系统为整个网络自动播出系统的核心，福州电视台目前使用了播出控制系统、播出监录系统、设备监测及报警系统、广告管理系统、WEB管理及内容发布系统、字幕播出系统构成一套网络自动播出管理系统。本系统设计为4套节目的盘带混合播出系统，采用数字音频嵌入方式，视音频服务器采用ProfileXP1100系列，整个系统以数据库服务器为核心，各个终端通过网络实现数据的交互，从而实现从总编室节目单编辑、到审核、到上载、播出的全网络化操作流程和网络化自动播出软件。所有终端的操作系统均采用Windows2000Professional中文版。本系统采用3网结构，视频服务器之间通过FC网进行素材传输；视频服务器、控制工作站、数据库服务器采用100M以太网进行数据交换；控制站、串口服务器采用专用100M控制以太网进行控制命令的传输，避免网络堵塞引起控制精度问题。1.视频服务器设计本系统采用GVGProfileXP1100系列3台，其中1台PVS1106D为主播出服务器，1台PVS1104D为备播出服务器，1台PVS1104D为上载服务器，播出通道和节目存储为完全镜像方式；上载通道位于上载服务器上，同时主播出服务器提供2个应急上载通道，供新闻及广告等节目应急上载。本方案充分利用ProfileXP1100系列双向编解码器通道特性，没有专门配置编辑审看通道，同时延时通道和上载通道共享。（1）播出通道本系统有10个播出通道通道安排：PVS1106D的4个解码通道：4个频道的主播出通道。1个解码通道：4个频道的循环垫片通道。1个解码通道：4个频道的播出监看通道。PVS1104D的4个解码通道：4个频道的备播出通道。主备播出通道和节目素材存储实现完全镜像方式，满足服务器没有单一崩溃点。（2）播出审看通道本系统充分利用ProfileXP1100系列双向解码器的特点，主播出服务器的播出审看通道采用共享使用方式，在不同的工作模式审看通道可被不同的控制站使用，同一时刻只允许一个用户使用，用户使用结束后释放资源，供其他用户使用。同时永达励图公司Ela.NET硬盘播出软件系统，专门针对GVGProfile开发了MPEG2的软件节目审看功能，在播出控制机的VGA上即可快速节目浏览回放，不占用解码器，当服务器通道使用紧张时，可满足播出审看需要。（3）上载通道本系统共提供最多6个上载通道。6个上载通道分别位于上载服务器和主播出服务器中，这样即使某台服务器出现故障，也不会影响节目上载工作。上载通道位于：PVS1106D的2个上载通道。PVS1104D的4个上载通道。（4）上载编辑通道硬盘播出素材经上载通道上载后，需要编辑节目入出点、节目浏览审查等操作，本系统所有得上载通道都可作为编辑审看通道使用，所有上载编辑通道都可采用共享使用方式，在不同的工作模式上载编辑通道可被不同的上载控制站使用，同一时刻只允许一个用户使用，用户使用结束后释放资源，供其他用户使用。同时永达励图公司Ela.NET硬盘播出系统，专门针对GVGProfile开发了MPEG2的软件节目编辑审看功能，在播出控制机的VGA上即可快速节目浏览回放，不占用解码器，当服务器通道使用紧张时，可满足上载编辑需要。（5）延时播出通道本系统提供1组延时播出通道，延时播出工作在主备模式。每组延时播出任务需要占用1个录入通道、1个编辑审看通道、1个延时回放通道。在本系统中这些通道工作在非独占共享模式下，既在无延时播出任务时，可被其他控制站用作上载、编辑审看及播出审看。主备延时播出通道位于两台独立的播出服务器上，保证关键性延时播出节目的安全性。主延时播出、录入、编辑通道：PVS1106D的2个通道，延时回放通道使用播出服务器的PGM通道。备延时播出，素材文件由主延时服务器超实时传输到备播出服务器，使用PVS1104D上的PGM通道进行延时播出。2.控制终端设计控制设备部分由8台播出控制站、3台上载控制站（2期扩展到6台上载控制站）、1台编辑审看站、2台总编室节目单编排站、2台主备数据库服务器、1台四通道播出监录站、1台网管工作站以及1台循环垫片播出工作站等22个工作站组成，包括3台视频服务器服务器共计需要25个网路端口，本系统选用1台26端口的100M以太交换机，其中2个千兆口供数据库服务器使用。系统管理工作可在任意一台工作站上进行（需系统管理员配置），下面分别介绍各个部分的详细设计。（1）播出控制站本系统提供8台播出控制工作站作为4个频道的主备播出控制，每个频道使用两台控制机分别控制服务器播出通道，工作站采用双网卡结构。每台播出控制站选用1块100M网卡，1块8口422控制卡，通过422口控制主切换台、备切换开关、播出录像机、健混、播出字幕机；通过1台8口RS422倒换开关进行主备控制站之间的控制链路的倒换。主备播出控制站通过串口服务器控制播出监看通道和播出信号调度矩阵。其中少儿频道的播出录像机与上载录像机共享使用，通过串口服务器控制。播出控制站可通过串口控制不仅可控制键混器实现键的上下等操作，还可控制播出字幕机等实现播出内容的选择。播出控制站选用一对报警音箱，当监测到播出周边设备出现故障，或不在遥控状态时，通过声卡对所发生的事件进行智能语音报警，方便操作人员快速定位故障设备。（2）上下载及审片工作站本系统提供3台上载工作站，上载站兼做素材管理工作，其中1台为远程广告部上载站，通过双光纤以太数据收发器与本地数据网和控制网连接。上载的节目通过FC网可将素材实时传输到播出服务器中，实现边上载边播出。上载的节目可预先存储在上载服务器中，根据播出节目单中的节目先后顺序手动将素材迁移到播出服务器。本系统配备1台独立的审片工作站，对上载后的素材进行审查和编辑打点。（3）总编室节目单编排站本系统提供1台总编室节目单编排站供2个频道共同使用，负责节目库的建立，播出节目安排以及每天总编室节目单明细的编辑。利用永达励图公司Ela.NET硬盘播出系统中的MPEG2的软件节目审看功能，在节目编排站或广告节目编排站等任意1台管理工作站的VGA上即可快速节目浏览回放，不占用审看通道，满足可视化节目单编排需求。（4）播出监录工作站本系统提供1台四通道自动收录工作站，采Mpeg-4流媒体压缩方式对4个频道的播出信号进行24小时不间断循环录制，存储容量为8000小时(码流128Kbps)，可满足4个频道3个月的存储需要，压缩画面可叠加频道标志、日期、时间等字符。录制的节目可供出现播出事故的事后查询以及广告客户对广告播出情况的查询。查询工作可在录制工作站上查询，也可通过网络在任何一台计算机上进行查询和画面的回放。（5）循环垫片播出站本系统提供1台循环垫片播出工作站，与视频服务器无关，保证垫片信号的安全。垫片播出工作站选用1块广播级Mpeg2编解码卡，提供模拟和SDI数字(音频嵌入)接口，可实现节目的采集、MPEG2节目的剪切编辑和节目的循环播放。（6）网管工作站本系统提供1台网管工作站，对整个播出系统的相关设备进行统一监测和错误报警。3.远程广告上载福州台广告部与播出部的距离比较远，系统设计时对于广告的上载采用远程控制方式，通过3对光纤收发器传送视音频信号、网路数据信号和控制信号，如图2。对Profile通道的控制采用串口服务器控制，录像机使用本地控制站的串口进行控制。4.数据库服务器设计本系统采用2台数据库服务器，采用主备工作方式。数据库服务器负责整个系统的管理数据中心，本系统采用Microsoft的最新数据库服务器系统SQLSERVER2000，运行于WINDOWS2000SERVER中文版下，同时采用主备服务器的方式。备服务器专门负责备份主服务器中的数据，一旦主服务器发生故障，可以自动接管主服务器的所有工作，保证系统安全运行。同时该服务器作为时间服务器，接受GPS授时器的标准时间，网络系统中的所有工作站与该服务器进行时间同步。过串口服务器采用网络转串口的方式，可实现多台控制站共享使用一个通道。Profile素材管理采用基于以太网的SDK协议，这样在管理工作站和视频服务器不需要端口连接，并可实现长距离控制管理（1）主备播出控制对播出系统来讲不同的主备工作模式其安全性存在差异，本系统播出控制站、播出通道等全部采用主备方式，可实现全冗余工作模式。主备播出控制站控制主备播出通道；播出切换台、应急播出VTR、键控器、字幕机通过串口服务器实现主备共享控制。主备播出控制站之间通过串口“心跳线”互相监测对方的运行状态，发现对方出现故障自动语音报警提示；若主播出站出现故障，备播出站自动接管主播出站的节目。5．控制系统设计（1）视频服务器控制视频编解码通道的控制全部采用RS422的Louth协议，播出控制站与服务器播出控制端口全部采用本机422口直接连接，这样可以保证播出控制指令的时效性；上载通道、编辑审看、播出监看以及延时通道等对时间响应要求不高的任务我们通主备播出控制站之间通过串口“心跳线”互相监测对方的运行状态，发现对方出现故障自动语音报警提示；若主播出站出现故障，备播出站自动接管主播出站的节目串联单修改等任务并通过串口服务器自动接管播出周边设备地控制；同时主播出站通过“心跳线”发送播出串联单修改信息，告诉备播出站更新播出串联单。播出软件采用毫秒级线程控制技术，播出可实现精确到帧的切换，同时可保证主备播出通道严格同步在同一帧。（2）时间同步系统本系统采用时间服务器集中授时方式，即时间服务器（本系统由数据库服务器兼）通过COM口接受GPS授时器的标准时间，然后通过网络采用TCP/IP协议向每台播出服务器发送标准时间。二主要创新点和社会经济效益1.基于C/S和B/S结构的播出控制系统的实现如图3所示。*控制系统采用C/S架构，以达到控制的实时性；电视台的节目播出要求准确，安全，实效，要做到这点就必须播出设备与切换设备之间的密切配合，而设备与设备之间的密切配合是在自动播出控制系统的正常运行下完成的，所以控制的实时性就显得尤其重要；*管理系统采用B/S架构，无需客户端软件，便于升级维护，便于系统扩展，便于对系统进行管理查询和对设备进行实时检测、监控。在广播电视节目播出系统中，把C/S和B/S这二中架构很好的结合起来，福州电视台是国内第一家，而且到目前为止整个系统运行的也很稳定。在实际使用时，只要是播出网络中的任何一台计算机，经认证后，都可通过浏览器方式，查询到当前系统中设备状态、节目单执行情况、历史纪录、统计数据等管理信息。2.基于专业视频服务器的C/S架构下MPEG2软件解码技术如图4所示。*节省解码器配置：采用软件解码可以在不另配硬件编解码器的情况下利用系统中的任意一台计算机工作站对视频服务器中的素材进行解码回放，以达到对节目进行浏览、审查和编辑的目的；*解决节目预播和预览问题：很多电视台在采用硬盘播出的时候都不能对待播的素材进行浏览，利用软件解码就可以在通道紧张的情况下对待播的素材进行预览；*素材的可视化管理：采用该技术我们对素材的管理可使用可视化管理，提取关键帧作为节目的标识，可以确保素材的正确无误。3.基于以太网的共享设备控制系统解决控制实时性问题：由于自动播初系统的控制命令的数据量很小，所以采用以太网的共享设备控制系统可以把控制命令实时地发给受控的录像机、硬盘机、切换台等设备，保证了节目播出的准确性和安全性；解决单控制口设备的共享控制问题：目前实现设备共享主要有三种方式：（1）R