碧玺国际集团数字硬盘播出系统

硬盘播出系统方案

以视频服务器为核心的播出系统流程：

系统流程如下：

①,②在以下将详细论述；
③为今后较原期发展；在此不作详细论述

表示视音频信号。

一．视频服务器：
视频服务器作为播出系统的核心设备，担负着播出和对外数据交互的职能，对系统平台的搭建起着至关重要的作用。
当我们搭建一个系统时，通常是按照以下思路进行的：在不考虑性能价格比的情况下，先考虑一个理想的视频服务器系统，最大可能的方便用户使用，并满足用户要求：
第一步：例如对于1个频道播出，其I/O口配置的基本需求为：I/O通道功能/用途

I/O通道	功能/用途
输入（编码板）	1路上载通道（1x编码板）
输出（解码板）	频道输出（1路）

第二步：
    为方便播出部门的使用，系统应满足并考虑到各种临时的，或经常性的高负荷情况的发生。如，多路边上载、边播出的同时，应允许多用户同时对素材进行浏览、检索。在用户不考虑成本的情况下，能为用户带来最大工作便利的，是需要系统能提供多个监看通道。例如：对1个频道，播出部运行人员在"第一步"的基础上，需要考虑上载监看和高质量审片（服务于播出人员、播出部领导及台级其他领导）

第三步：
    再进一步考虑，由于多数电视台的广告部与播出部在实际位置空间上，都相距一定距离，因此要完成广告上载，传统模式无非两种：一是用编辑好的广告带直接到播出部上载；二是将播出上载控制站置于播出部，利用RS-422（也有用TCP/IP网络的），对远在播出部的视频服务器的编码板进行控制上载。这两种方式都有不方便性。对此，理想的模式是利用台内现成的100M网络资源，增加一台独立的视频服务器，置于广告部，将待播的广告素材通过MPEG-2文件的形式传至播出视频服务器，同时将广告串联单一同下放。

    很显然，这种做法非常符合电视台的工作流程。即：广告部的所有相关素材，全部由广告部自己进行管理，所有广告素材的编辑、串联、更改和删除，也全部有广告部自行负责，真正做到了责任分明。此外，此模式下的广告部自成系统，所有素材都存在本地系统进行管理，避免了传统模式下的直接与播出视频服务器的交叉操作，大大提高了播出的安全性。
该步骤的系统配置为：1台MPEG-2压缩上载站（或增加一台视频服务器），内含1个编码板，1个解码板。以完成此项任务。

第四步：
    要使系统再进一步完善，还需要增加1个监看通道，用于台级领导对素材的浏览检索，当然，其浏览码流也为高质量的高码流（8Mb/s）。

通过提升技术，达到良好的性价比：
    以往我们已经对视频服务器系统有了了解，如何在保证系统理想性的同时，如何通过提升技术，达到降低造价的目的。
A：利用先进的软解码技术，及流媒体技术，对高码流图象直接在计算机上，进行软解压监看。
软解码的好处是，直接节省了造价昂贵的解码板。在以上理想配置中，我们可以节省1块解码板，如果考虑上载监看1块解码板采用软解监看，又可以多腾出1个通道。照此，实际主备视频服务器的输出通道配置，将变为1出（主频道出）。同时，节省出来的通道，为今后频道扩展，增加备份，或增加其他的增值业务，预留出了较大的配置空间。
    此外，由于视频服务器解码板的大量减少，其带宽资源分配得以更好的优化。比如说，就目前所知，已有国外厂家不仅利用先进的流媒体技术，实现了高码流图象的VGA浏览，而且，将单台视频服务器的对外数据传输，扩展到双千兆/光纤接口+百兆接口。使传输能力获得了很大的提高。在这里，人们往往有种误解，认为只要在服务器上插上千兆/光纤接口板、或百兆接口板，就意味着传输能力的增加，这种理解是片面的，厂家将带宽提高的实质是因为节省了解码板，将其所消耗的带宽资源重新分配得了对外传输，使CPU的运算资源得以最大的释放，其执行的进程数和中断响应得以明显的减少。
    当我们以流媒体的形式，进行VGA方式的高码流浏览时，一方面，由于直接将待播的MPEG-2素材进行了解压，证明了其可播的完好性；另一方面，由于可以利用台内现成网络和现有电脑，或利用编单站等设备，并未有任何的硬件成本增加。
（以上就是对图1中①②的解释）

B：利用压缩编码和播出解码分离的方式，将编码板剥离视频服务器，插入独立的上载服务器中。
这种做法带来了以下好处：
（1）不必在广告部等需求部门，增加独立的视频服务器。这极大的降低了用户投资。事实上，对于已经使用过视频服务器的用户（包括一些省级电视台），他们几乎都希望广告部和播出部不在同一套视频服务器上进行交叉工作，他们都有过为广告部单独设立一套独立的系统的想法，认为这是最好的解决方案，但遗憾的是，都因为投资成本过大，而不得不最终放弃。
（2）编码的分离，本身就是对播出视频服务器的安全性，给予了最大的保障。播出服务器所做的工作越单一，系统就越好管理，就越安全。
（3）编码板置于独立的上载站中，可以想象一台上载站对一块编码板进行运算处理，其系统能力将绰绰有余。由于处于大马拉小车的状况，其上载站的对外接口，可以配置的更丰富，如：多块网卡或千兆卡等。对比传统的一台视频服务器，要同时处理多个编码板、解码板，及对外镜像和传输的压力，这种MPEG-2压缩站，就更显其优势了。
（4）当然，通过灵活的配置，还可将MPEG-2上载站，变成MPEG-2上载服务器，配置相应的RAID3/5硬盘阵列，组建一定规模的本地素材存储库，并进行本地管理。当多个MPEG-2上载站连网时，也可灵活的组建为一个RAID3/5硬盘中心存储库，为所有上载站共享。总之，这种结构比传统模式，具备较大灵活性，能够为用户提供不同需求的解决方案。
（5）对于编码的分离，当我们从整套的播出系统来考察时，其需要的上载站，并不增加任何硬件成本。因为，在传统编解一体的系统中，同样需要独立的上载站，通过RS-422或TCP/IP网络进行录象机和编码板的控制上载。所不同的是，编码板插在了原播出控制系统的上载站中。

合理利用网络，达到最佳效果：

通过以上我们对系统的理解，不难发现，系统的构建，可以很大程度上利用台内的局域网结构，更贴近用户实际环境的、利用流媒体达到远端视频交互的能力。当这种交互是以高码流（8Mb/s以上）形式出现时，将是一次巨大的飞跃。

方案配置：

1．根据贵台要求，推荐VideoTek视频服务器，具体方案配置如下（如有异议，以系统方案为准）：

项目	配置	功能/用途
WBS-1000 视频服务器	1台
输出	1路	担负1个频道播出（主通道）
输出	MPEG-2 1-50Mb/s	高质量广播级播出
存储	6 x 36GB	8Mb/s存储约40小时
系统处理能力	2 x Xeon（至强） CPU 2.4GHz	2个Xeon CPU真正实现了系统多任务、多进程运算处理
数据接口	1 x 1G以太网	1个1G接口用于网络数据传输。特别是今后存储库的建立时，提供充足的带宽资源
控制接口	RS-422接口	用于播出站对WBS-1000视频服务器的解码控制
电源	3 x 300W	带冗余（热插拔）
风扇	3 x 散热风扇	带冗余（热插拔）
风扇	1 x 过热强排风扇	系统超负荷高温时，强制启动
SVS监控软件	部件时实监测	对主板/电源/频率/电压/硬盘/风扇/通道等进行时实监测，并故障报警
WBS-Database	数据库软件	素材文件库管理

2．MES-1500 MPEG-2上载站，具体方案配置如下：

项目	配置	功能/用途
MES-1500	1台	提供2路上载
编码板	1路	每台MES-1500配置1路
编码板	高质量MPEG-2编码	素材压缩上载
解码板	1路	每台MES-1500配置1路，用于高质量监看
解码板	高质量MPEG-2解码	每台MES-1500配置1路，用于高质量监看
MP2-1 流媒体软件	1套（每台MES-1500一套）	流媒体软件，用于MES-1500压缩后图象的高质量SVGA浏览、检索、及传输前的片头尾检测
接口	1 x 1G以太网	1G接口用于压缩后的MPEG-2素材文件,通过网络传输至WBS-1000
BC-MediaTool 软件	1套（每台MES-1500一套）	用于素材采集，MPEG-2压缩，传输，校验等。以及节目单编辑

3．MP2-1 MPEG-2软件解码浏览、审片应用配置如下：

项目	配置	功能/用途
网络计算机	1台	可利用台内既有设备
MP2-1流媒体软件	1套	8-50Mb/s码流素材流媒体播放，SVGA显示。由于不受计算机、视频服务器等硬件限制，嵌入电视台既有网络设备，具有较强弹性的应用空间
BC-ListMaker	1套	节目单编辑软件。编单的同时，可利用MP2-1流媒体软件，完成审片
数据接口	1 x 100M以太网	用于网络数据交换

WBS-1000系列视频服务器简介：
WBS-1000视频服务器概述：
    WBS-1000视频服务器，是碧玺公司与世界知名品牌（VideoTek）联合开发的一款高性能宽带视频服务器。服务器主体及核心部件采用VideoTek技术，存储硬盘及应用软件由碧玺公司集成和开发。
    服务器主体配置，采用了紧凑的机箱式结构（4U高）。内部采用双Xeon CPU 2.4GHz、1G DRAM内存，10插槽硬盘模组（可选9GB、18GB、36GB、73GB、146GB、180GB），存储容量超过400小时（8Mb/s-180GB）以上。双通道RAID控制卡可自由分组硬盘，设置RAID-3或RAID-5。由于采用了高性能的MPEG-2芯片。码流为：ML@MP 1-50Mb/s。I/O接口兼容数字、嵌入音频及模拟信号。
    硬盘配置为碧玺公司集成，选择10000转SCSI硬盘。考虑造价及今后系统维护，硬盘的购置为国内采购。为用户方便考虑，硬盘安装时，不进行特殊的内部格式改写，沿用Windows格式，以方便用户在硬盘损坏时，可随时通过当地市场进行新硬盘的购置并更换。以此来缩短故障排除时间，及降低用户的设备维护费用。
    服务器应用软件，由碧玺公司独立开发完成。并兼容碧玺公司原有的各种软件平台：
√ BC-Automation 5000自动播出软件平台。
√ BC-MediaBank媒体银行数据资产管理平台。
√ BC-SAM视音频信号质量自动监测平台。
√ BC-MediaBrowser流媒体平台。
√ BC-ADM广告业务综合管理平台。
WBS-1000视频服务器特点：
1，真正的宽带服务器。
    目前的多数视频服务器，在系统主板上，均采用较低的资源配置。而WBS-1000视频服务器，采用了高性能的系统配置，达到了目前服务器的顶级水平。
√ 采用双Xeon CPU 2.4GHz。
√ 1G DRAM存储。
√ 采用双通道RAID控制卡（160Mbyte）。
√ 10 x SCSI硬盘。
√ 2 x 1G网络接口。

2，高质量的MPEG-2码流。
√ MPEG-2 4:2:0/4:2:2压缩, ML@MP 1-50Mbps。

3，独有的MPEG-2软解压技术。
    先进的MPEG-2流媒体技术，支持卓越的VGA浏览功能，实现超乎想象的高质量MPEG-2（8Mb/s以上）浏览、检索功能。如下：
√ 流畅的完成MPEG-2（8Mb/s以上）文件的软解压VGA预览。
√ 利用高质量的高码流媒体技术，突破了传统监看模式，节省了解码监看通道。
√ 真实的检验了待播MPEG-2素材文件的可播性和完好性。
√ 充分利用用户网络资源，提供了网络远程任意终端的VGA高码流MPEG-2（8Mb/s以上）图象浏览功能。使预监的自由度达到理想的极至，使用户在图象浏览、检索、编辑和审片等方面，获得了较高的应用弹性。

4， SAN结构存储，优化带宽资源。
    传统的视频服务器，编码卡和解码卡混插在同一台服务器中。视频图象的MPEG-2压缩、播出、及对外数据交换，要同时分刮一台服务器的带宽，其服务器的负荷量是巨大的。特别是在全硬盘播出时，由于受服务器本身带宽的限制，在多任务并行工作的情况下，发生故障的可能性会大大增加。在所有占用的带宽中，编码（写操作）占用的带宽是最大的，而播出占用的带宽相对较小，但命令执行和操作等级却是最高的。也就是说，第一要满足播出的优先级，保证播出立即响应；其次，考虑编码（写）操作；最后考虑对外数据传输，及可能今后与数字带库的交互。合理解决这三者的关系，是安全播出首要因素。
    为最大效率的发挥播出带宽，避免编码（写）操作的挤占带宽，同时兼顾留有充足的对外数据传输能力，带宽的合理分配就是必须的。基于以上原因，考虑将MPEG-2压缩上载分离出来，全部集中在独立的上载服务器上（即上载编码卡内置于服务器中），让播出服务器只担负播出任务和临时的对外数据交换，是一种带宽优化的可行方法。这样配置既降低了播出视频服务器的负担量，又增加了对外数据吞吐能力，还大大增强了可靠性。

5，带宽资源智能化管理，进一步提升传输效能。
    WBS-1000系列视频服务器，提供了2路独立通道的网络接口。此次方案配置了2块1G网卡。有效的解决带宽瓶颈。利用碧玺公司的带宽虚拟定义分配与共享技术，可以智能化的进行可控操作和数据迁移策略制定，所有自动化流程均在后台实现：
√ 自动定义、分配其中一块网卡，用于接收上载服务器传送过来的MPEG-2视频文件，以用于解码播出。另一块网卡用于数据对外传输：即向备服务器做镜像备份，及今后向数字带库做数据迁移。

√ 根据上载负荷量的大小，制定不同的迁移策略：
（1）分时迁移策略：即新上载的素材不做数据迁移，已经上载并存储在本地上载站中的素材，定义所有网卡做整体数据迁移。

（2）集中迁移策略：利用SAN结构中心存储阵列，将未来播出的节目事先存储在硬盘阵列上，根据第二天要播出的内容，提前将待播素材整体迁移到播出视频服务器中。

（3）优先迁移策略：即优先保证镜像备份操作，此时，根据系统情况，可将所有网卡定义为集中镜像复制流程。
因此，2路独立网络接口的定义使用，及带宽的智能管理和分配，优化了系统传输资源，使得MPEG-2数据从上载、迁移、到最终播出，更加流畅自如，避免了瓶颈效应。

6，丰富的I/O接口及格式选择。
√ 支持SMPTE 259M, 270 MHz SDI输入/输出。
√ 支持嵌入音频SDI输入/输出。
√ 支持AES/EBU音频输入/输出。
√ 支持模拟复合、分量输入/输出。

7，可靠的冗余备份。
√ 3 x300W热插拔电源（带冗余）。
√ 3 x热插拔风扇（带冗余）。
√ 1 x过热强排风扇。当服务器内部温度过高，超过门限设定值时，自动强制启动
进行散热。

8，大规模存储。
√ 单机WBS-1000服务器，可支持约400小时（8Mb/s）。
√ 外挂SAN存储硬盘阵列，可支持约760小时（8Mb/s）。

二．分控播出系统：
使用Videotek RS-12AP 12x1开关，作为频道主切换设备。