论山东有线电视中心硬盘播出系统的安全构架

论山东有线电视中心硬盘播出系统的安全构架

郭　睿

一、概述

2002年山东有线电视中心的三个频道实现了全硬盘数字化播出，这套系统的成功运用，迈出了我中心播控系统由模数接合转向全数字信号的关键性一步，标志着我中心播控系统全数字化进程的确立，为今后的安全播出奠定了坚实的基础。

二、硬盘播出系统的安全性构架

山东有线电视中心硬盘播出系统是以视频服务器为核心，以千兆光纤网和百兆以太网为骨架，以十几台计算机和切换控制器为依托的专业播出系统。本系统从结构上分为上载系统、播控系统、网管系统三大模块，具备硬件设备安全、数据安全、网络控制安全、系统软件安全和技术监测安全五个层次的安全设计，各模块间连接严密、架构完整，共同组成一套安全、稳定的播出控制系统。

1.以硬盘为存储载体，减少硬性事故发生

硬盘播出系统相对传统的录像机播出系统而言，其最本质的差别就是信号存储介质上的不同，硬盘播出系统使用硬盘作为节目信号的载体。硬盘具有响应速度快，工作稳定，寿命长，非线性、全数字存取等特点，克服了传统播出系统中因机械动作迟缓，录像机卡带，死机，磁带划痕、磁粉剥落糊磁头而造成的出现兰底，黑场、跳帧、图像失真等缺陷。数据统计显示，过去中心三个频道因录像机硬件故障造成的播出事故平均每个月都会发生几起，而如今在硬盘播出系统中，因硬盘本身造成的播出事故大为减少，3年来只有几起小事故，而主备播出站同时出现硬盘故障的情况从未发生过。硬盘播出系统为安全播出提供了本质上的保障。

2.服务器设备及数据安全

视频服务器的余冗纠错和数据备份技术是视频服务器安全平稳运行的内核。山东有线电视中心采用的是GVG公司生产的profile 1000视频服务器，该服务器磁盘系统采用了RAID3冗余备份技术，并且两台视频服务器形成主备镜像备份。主备服务器分别由15块73G的硬盘组成磁盘阵列，采用奇偶校验码技术，每5块硬盘组中有1块硬盘存储校验容错信息，这保证了任何一台视频服务器都具备自我容错功能，在一组磁盘陈列中不会因为一个硬盘的坏损而使系统崩溃。所以，在一般情况下，当一块硬盘出现了问题，Profile的所有通道仍保持不间断播出，避免运行中断或信号质量的损失。通过热插拔更换一块新的硬盘，系统可以通过其余硬盘重新恢复完整的校验容错信息，重建运行中损失的数据。由于在一块硬盘阵列中，多于一块硬盘同时出现故障率的几率很小，所以一般情况下，使用RAID3技术，系统的安全性是可以得到保障的。同时，视频服务器采用了两台视频服务器热备份的工作模式，上载于任何一个视频服务器上的节目，均可自动地镜像到另一台视频服务器。当其中一台视频服务器出现故障无法正常工作时，另外一台视频服务器可以在不影响播出的情况下实现在线备份，从而保证主备视频服务器的时时镜像。

3.网络控制系统的无溃点对接

传统自动播出系统安全性设计主要在技术手段上实现系统的应急，对信号源和播出设备的故障发生后作处理，确保播出信号的不中断，但不能保证内容的连续性，即“只应急、无备份”。任何一个设备或一套系统都不可能不出故障，所以提高系统安全性最有效的方法是排除单故障点，让系统的每个重要环节都有备份，实现各环节间的无缝对接。由此，故障发生后，备份系统和应急程序能够及时替代故障设备，确保整个流程不间断。有线电视中心的网络控制系统由3个上载工作站、2个制表工作站、6个播出工作站和两台数据服务器构成。该系统结构的安全性体现在容错和备份技术上。系统各点间通过以太网形成主备两条多方式的播出通道，系统支持热插拔和在线维护，使每个节点都能实现热备份、热切换，保证系统时间、空间上的无缝对接。

3个上载工作站通过6个编码板分别连接主备视频服务器，可同时完成对视频服务器的上载任务，这样，即使一台或几台录像机同时出现故障，系统仍能保障上载工作的完成。6个播出站通过解码板与主备视频服务器相连，形成3个频道主备两套播出通道。播出站具有相对独立的工作能力，即在网络和数据库瘫痪的情况下，仍能保持与视频服务器的通讯畅通，实现正常进行。此外，为防止主备视频服务器同时出现故障，播出站可以利用上载录像机应急备播，避免造成系统停播。系统采用GVG M-2100切换台和VIDEO TEK12X1切换开关组成3个频道主备切换控制系统。通过32X32系统矩阵可以方便快捷地将外来信号和录像机信号灌入到硬盘或直接通过M-2100切换台播出，实现了各种条件下播出通道的畅通。数据服务器存储、管理以太网内各节点运行的数据，它采用RAID3技术保证单机存储数据的安全可靠，同时运用双机镜像热备份工作方式，使两台数据库服务器实现无缝切换，互为主备。

4.系统软件安全

系统硬件结构各种安全的技术手段仅仅实现了对播出故障的容错能力，并不能保证一个硬盘播出系统能够安全顺利地运行，因为硬盘播出系统不再是一个各自独立的分控系统，需要上载、编单、播出各个环节协同工作才能使播出顺利完成，因此系统软件必须提供全面综合的管理技术。

系统软件采用碧玺公司开发的BC-5000/BC-2000网络自动播出控制系统。系统采用Client/Server工作模式，选择Sybase SQL Server作为后台数据库，包含有可扩展的多个模块，各个模块自成体系，又协同工作，组成一套网络化的综合系统，具备强的管理功能。其功能涵盖权限管理、播控管理、上载、总控管理、总编室节目单编排流程，广告管理和广告编排、延时播出、素材管理和检索，系统管理、设备管理、日志管理、综合资源管理等各种业务。系统软件运行稳定，功能强大，操作简单，避免了因过多的人为干预而造成的播出事故。

为了保证播出的安全可靠性，系统采用GPS校时，系统能够自动检测时间信号和实现授时源的切换。整个系统采用全网实时授时结构。工作站发现时间差别的调整方式不是采用跳跃方式，而是采用调整时间步进的方式，逐渐使时间跟上系统时钟，避免自动校时过程因为时间跳变引起系统不必要的逻辑混乱。主备播出软件系统分别控制主备视频服务器，实现播出过程主备信号的同步运行，大大提高了系统的安全性。

5.技术监测和报警系统

系统监测技术涵盖多种监测报警方式，如视音频通道报警，播出控制系统报警，硬盘系统报警，网络系统报警等。山东有线电视中心的视音频通道报警系统采用了VideoTEK公司的VTM-300数字/模拟/波形/矢量监测器，它可实现对每个播出通道的视音频信号指标的动态监测及报警，并对故障信息、故障类型、故障发生时间和持续时间等作出相应的记录和统计。播出控制系统通过自动播出软件对播出系统中各个受控设备实时监控，能对视频服务器运行状况，素材上载、删除情况，录像机工作状态等进行时时监测，当某设备发生故障或素材缺损，系统就会提供声音、文字报警，及时提醒播控人员进行处理。此外，硬盘系统还可以提供自身的报警，包括编解码器、硬盘阵列和网络控制系统等报警。监测和报警系统通过及时报警及信息的集中处理、记录，提高了对故障的反应速度，弥补了前期因设备和流程问题造成的安全隐患，为系统连续安全的运行提供了保障。

山东有线电视中心硬盘播出系统经过多年成功的运转，顺利地完成了中心3个频道的播出任务。在播控人员与硬盘系统间长期的互动磨合中，二者共同建立了全方位，多层次，立体化的双向保障体系，为今后系统的安全运行乃至完成更加复杂、繁重的播出任务提供了技术上的支持和实战上的积累。

〔作者单位：山东有线电视中心〕