劉 鳴

（太原廣播電視臺(tái)，山西 太原 030021）

0 引言

國(guó)家廣播電視總局《關(guān)于加快推進(jìn)高清電視發(fā)展的通知》要求各級(jí)廣播影視部門采取有力措施，加大工作力度，做好高清電視發(fā)展各項(xiàng)工作。通知明確高清電視要按照“鼓勵(lì)發(fā)展，統(tǒng)籌兼顧”的原則和規(guī)?；?、集約化的要求，堅(jiān)持從播出到傳輸、接收環(huán)節(jié)一體化發(fā)展，提高廣播電視整體服務(wù)水平，發(fā)展高清電視。地市廣播電視臺(tái)現(xiàn)階段一般采取現(xiàn)有頻道高標(biāo)清同播過渡方式，來積極穩(wěn)妥推進(jìn)。

一般來說，建設(shè)高標(biāo)清同播播出系統(tǒng)雖然都有滿足全鏈路高清節(jié)目制作和媒體資源管理的環(huán)境，但高標(biāo)同播系統(tǒng)仍需滿足部分標(biāo)清節(jié)目的播出需求，所以高標(biāo)清同播系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)高清和標(biāo)清兩種格式節(jié)目的上載和導(dǎo)入，以及輸出高清和標(biāo)清兩種傳輸給有線網(wǎng)路的信號(hào)。

在高標(biāo)清同播播出系統(tǒng)的實(shí)際建設(shè)中，需要注意幾個(gè)問題及對(duì)應(yīng)的解決方案，這樣能夠在建設(shè)高標(biāo)清同播播出系統(tǒng)時(shí)，思路清晰、少走彎路，避免一些建設(shè)的無謂投入，最關(guān)鍵的是保證安全播出和電視用戶有較好觀看體驗(yàn)。

1 播出系統(tǒng)架構(gòu)的選擇

具有使用率越來越高、擴(kuò)展性高、資源部署快速等優(yōu)點(diǎn)的IP播出新技術(shù)現(xiàn)階段已經(jīng)成熟，優(yōu)勢(shì)非常大，但傳統(tǒng)數(shù)字分量串行接口（Serial Digital Interface，SDI）架構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定，一些地市臺(tái)播出人員對(duì)IP播出新技術(shù)、應(yīng)用安全等方面掌握較差，仍習(xí)慣于SDI監(jiān)看方式。因此，選擇使用SDI架構(gòu)還是IP架構(gòu)，是播出系統(tǒng)建設(shè)面臨的第一個(gè)問題。

為了兼顧兩個(gè)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過調(diào)查研究分析，提出一個(gè)思路，即IP+SDI的異構(gòu)方式，結(jié)構(gòu)如圖1所示。兩種架構(gòu)一起建設(shè)，互為備份，提高了安全性，也為播出人員了解新技術(shù)提供了環(huán)境。

圖1 SDI+IP異構(gòu)框架

具體可以設(shè)計(jì)成兩路SDI和兩路IP信號(hào)通過主備4選1倒換器進(jìn)行共4路信號(hào)的切換。其中，SDI主備服務(wù)器信號(hào)檢測(cè)自動(dòng)切換，手動(dòng)應(yīng)急優(yōu)先；主備路4×1倒換器需具有斷電旁通和行同步的功能，這樣實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)無單一潰點(diǎn)。

SDI與IP使用不同的總控調(diào)度方式。SDI鏈路使用總控矩陣作為傳統(tǒng)SDI信號(hào)的總控信號(hào)調(diào)度，需支持高標(biāo)清信號(hào)的調(diào)度；IP鏈路需萬兆級(jí)交換機(jī)，通過IP網(wǎng)關(guān)卡可對(duì)高標(biāo)清SDI over IP信號(hào)進(jìn)行調(diào)度，重要信號(hào)輸入IP網(wǎng)關(guān)卡，網(wǎng)關(guān)卡輸出給各分控，通過控制軟件進(jìn)行信號(hào)的調(diào)度控制，并有硬件面板快捷切換。兩套總控調(diào)度系統(tǒng)互為主備，輸出接入到分控視音頻系統(tǒng)中，確保信號(hào)調(diào) 度的安全[1]。

2 系統(tǒng)格式及參數(shù)

高標(biāo)清同播系統(tǒng)在整個(gè)流程中需要有統(tǒng)一的格式，所以在考慮高標(biāo)清規(guī)范和設(shè)備性能等因素后，需要制定統(tǒng)一的信號(hào)、元數(shù)據(jù)及媒體文件的格式，推薦格式和相關(guān)參數(shù)如表1～表3所示。

表1 信號(hào)格式

表2 元數(shù)據(jù)格式

表3 媒體文件格式

3 節(jié)目送播方式

建設(shè)高標(biāo)清同播播出系統(tǒng)，高清的制作系統(tǒng)和媒資系統(tǒng)是必需的。高清制作系統(tǒng)、媒資系統(tǒng)與播出系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)達(dá)到送播是一種方式；現(xiàn)階段各地市臺(tái)基本淘汰了或者在逐步淘汰錄像帶上載方式，因此還有必要根據(jù)實(shí)際錄像帶使用量來確定部署若干錄像帶上載工作站；另外，還有送播節(jié)目文件通過硬盤等移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備人工送至播出機(jī)房的方式，也需考慮。因此，送播方式至少需要考慮這三種：制作網(wǎng)、媒資網(wǎng)視頻文件通過網(wǎng)絡(luò)傳到播出系統(tǒng)、視頻文件外部介質(zhì)通過隔離盒進(jìn)行導(dǎo)入以及傳統(tǒng)錄像帶上載[2]。

制作網(wǎng)、媒資網(wǎng)送播文件經(jīng)過防火墻路由將文件擺渡到播出系統(tǒng)的送播系統(tǒng)，導(dǎo)入工作人員確定后人工進(jìn)行導(dǎo)入，之后的流程與視頻文件通過隔離盒進(jìn)行文件導(dǎo)入相同。整個(gè)導(dǎo)入流程需要進(jìn)行技審、轉(zhuǎn)碼及審核等步驟，然后自動(dòng)遷移到目標(biāo)存儲(chǔ)，送播系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

圖2 送播系統(tǒng)工作流程

傳統(tǒng)錄像帶上載方式需要通過硬件采集卡生成視頻文件，之后與文件導(dǎo)入流程一樣，最終遷移至目標(biāo)存儲(chǔ)。

4 保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的策略

現(xiàn)階段全國(guó)播出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化工作都已基本完成，作為整個(gè)播出系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)使用的可靠性與穩(wěn)定性關(guān)乎整個(gè)播出系統(tǒng)能否正常工作，關(guān)乎整個(gè)播出系統(tǒng)是否會(huì)頻繁出現(xiàn)故障，對(duì)安全播出產(chǎn)生直接影響。如何保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠穩(wěn)定，是播出系統(tǒng)建設(shè)的一項(xiàng)重要課題。

為此，提出以下應(yīng)對(duì)方法供參考：為減少單點(diǎn)失效，交換機(jī)采用負(fù)荷或流量分擔(dān)方式，對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)，防火墻分別采用合適的的策略；服務(wù)器硬件、操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件的安全運(yùn)行保障、故障自動(dòng)檢測(cè)/報(bào)警/排除等使用專用網(wǎng)絡(luò)。

本文以使用7臺(tái)交換機(jī)的播出系統(tǒng)為例，此系統(tǒng)采用主備交換機(jī)+主備網(wǎng)段的設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總共設(shè)計(jì)4個(gè)網(wǎng)段，分別為189、188、187和186網(wǎng)段，其中189網(wǎng)段交換機(jī)2臺(tái)做堆疊，用于素材傳輸；2臺(tái)188網(wǎng)段交換機(jī)做堆疊用于數(shù)據(jù)傳輸，2臺(tái)187網(wǎng)段用做主備控制交換機(jī)，186網(wǎng)段是設(shè)備監(jiān)控及管理交換機(jī)網(wǎng)段。189和188網(wǎng)段是核心網(wǎng)絡(luò)，這兩個(gè)網(wǎng)段同時(shí)工作時(shí)分別傳輸素材和傳輸數(shù)據(jù)，但同時(shí)也能互相做主備（一個(gè)網(wǎng)段斷開，另外一個(gè)會(huì)自動(dòng)接管其工作）。所有交換機(jī)沒有進(jìn)行任何其他特殊設(shè)置且單獨(dú)隔離，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分流且保證播出安全。

5 網(wǎng)絡(luò)安全三級(jí)等保的實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)信息安全等級(jí)保護(hù)是國(guó)家信息安全保障的基本制度。2018年6月27日，公安部發(fā)布《網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)條例（征求意見稿）》（簡(jiǎn)稱“等?！保?，提出播出網(wǎng)絡(luò)安全是播出系統(tǒng)的基礎(chǔ)，至關(guān)重要；要求網(wǎng)絡(luò)有充分的安全措施，以保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可用性和網(wǎng)絡(luò)信息的完整性；要把網(wǎng)絡(luò)安全層、信息服務(wù)器安全層、數(shù)據(jù)庫(kù)安全層、信息傳輸安全層作為一個(gè)系統(tǒng)工程來考慮。網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)包含數(shù)據(jù)安全、病毒預(yù)防、網(wǎng)絡(luò)安全層以及操作系統(tǒng)安全。

本文以圖3的網(wǎng)絡(luò)安全為三級(jí)等保的實(shí)例進(jìn)行分析。制作網(wǎng)和媒資網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通過線路分別設(shè)置兩臺(tái)防火墻，對(duì)傳輸?shù)乃夭倪M(jìn)行掃描、殺毒，并通過黑白名單進(jìn)行過濾，防止一些不符合播出標(biāo)準(zhǔn)的素材傳入播出內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。通過防火墻后，利用網(wǎng)閘進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全過濾，確保素材安全后才可以傳入播出內(nèi)部系統(tǒng)。同時(shí)，在播出內(nèi)部系統(tǒng)的交換機(jī)上連接三級(jí)等保安全設(shè)備，如數(shù)據(jù)庫(kù)審計(jì)保證數(shù)據(jù)庫(kù)的安全，日志審計(jì)，保存播出內(nèi)部系統(tǒng)的日志文件；運(yùn)維堡壘機(jī)用于整個(gè)播出系統(tǒng)的用戶管理等。通過統(tǒng)一認(rèn)證對(duì)接，解決用戶的身份識(shí)別、驗(yàn)證授權(quán)、服務(wù)授權(quán)等安全問題。用戶登錄遵循用戶名唯一、密碼唯一的原則。用戶登錄時(shí)的全部認(rèn)證工作都在業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)進(jìn)行。系統(tǒng)能夠按照部門、賬戶等統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)策略分配情況、存儲(chǔ)空間使用情況，便于進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備完善的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備和控制機(jī)制，嚴(yán)格管理各級(jí)各類登錄密碼，控制遠(yuǎn)程撥號(hào)功能，防止外部非法和惡意訪問造成損失。

6 高標(biāo)清節(jié)目上下變換方案

目前我國(guó)電視節(jié)目播出正處在從標(biāo)清向高清播出過渡階段，包括中央電視臺(tái)、北京、上海東方臺(tái)等地方衛(wèi)視都推出了高標(biāo)清同播的電視節(jié)目，但在近期要使高清頻道的節(jié)目完全采用高清素材播出是不現(xiàn)實(shí)的，尤其是包含新聞?lì)惞?jié)目的頻道，很難保證全部使用高清素材，因此，高標(biāo)清上、下變換技術(shù)的應(yīng)用將長(zhǎng)時(shí)期存在。高標(biāo)清之間的上、下變換比較復(fù)雜，因?yàn)樗粌H是信號(hào)格式的變換，還涉及到圖像寬高比的變換。高標(biāo)清變換在高標(biāo)清同播播出系統(tǒng)的如下兩個(gè)環(huán)節(jié)中使用[3-4]。

（1）文件導(dǎo)入或服務(wù)器播出時(shí)，標(biāo)清文件需要轉(zhuǎn)換成高清格式，這是上變換，有兩種方式可以實(shí)現(xiàn)。

方式一：標(biāo)清素材可通過上載導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)，在上載或?qū)胲浖羞x擇高碼率采集30～50 Mb·s-1， 播出服務(wù)器選拉伸16∶9播出，即可實(shí)現(xiàn)高清16∶9格式1080/50i高清播出。

方式二：標(biāo)清素材正常采集，服務(wù)器采用強(qiáng)制上變換播出，即可實(shí)現(xiàn)高清16∶9格式1080/50i高清播出，這種方式需要播出服務(wù)器具有強(qiáng)制高清播出功能。

（2）播出系統(tǒng)信號(hào)輸出給有線網(wǎng)絡(luò)前，高清信號(hào)將進(jìn)行下變換，高清與下變換后的標(biāo)清信號(hào)一同送給有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高標(biāo)同播。具體可在分控末級(jí)使用下變換器，對(duì)高清主備PGM信號(hào)進(jìn)行下變換，現(xiàn)階段我國(guó)家用電視多數(shù)為16∶9的長(zhǎng)寬比，原4∶3長(zhǎng)寬比電視已逐漸淘汰，因此建議幅形比為16∶9的高清信號(hào)進(jìn)行擠壓下變換到4∶3輸出，這樣我國(guó)現(xiàn)多數(shù)采用16∶9電視機(jī)的觀眾在收視時(shí)電視機(jī)自動(dòng)拉伸，還原到16∶9的原比例，多數(shù)人可以獲得較好的收視體驗(yàn)。

7 實(shí)現(xiàn)播出控制的方式

在實(shí)際播出中，播控工作站需要對(duì)分控、周邊設(shè)備進(jìn)行控制動(dòng)作。由于IP技術(shù)迅速發(fā)展，利用IP網(wǎng)絡(luò)的高穩(wěn)定性和高時(shí)效性對(duì)被控端的各分控、周邊設(shè)備進(jìn)行安全高效的控制，也是現(xiàn)階段一種主流的控制方式[5]。

本文分析一種IP播出控制系統(tǒng)，主要設(shè)備為IP轉(zhuǎn)RS-232/RS-422網(wǎng)絡(luò)集中控制器，以播控工作站為發(fā)控端，通過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)集中控制器的Real COM/TTY端口，將發(fā)控端及被控端的信號(hào)全都接轉(zhuǎn)成網(wǎng)絡(luò)IP信號(hào)，通過IP達(dá)到控制。這種方式有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

（1）基于IP方式的協(xié)議使端口共享得以實(shí)現(xiàn)，發(fā)控端與被控端只要是能接收的、端口是絕對(duì)放開的、通信協(xié)議是暢通的，它們就不受空間、位置等影響，可以與對(duì)方進(jìn)行通信與控制，端口與端口之間的轉(zhuǎn)換非常便捷。網(wǎng)絡(luò)中的任何一臺(tái)播控機(jī)都可以通過IP轉(zhuǎn)RS-232/RS-422網(wǎng)絡(luò)集中控制器上的任意一個(gè)串口控制相應(yīng)設(shè)備。

（2）實(shí)現(xiàn)了對(duì)RS-422設(shè)備的精確控制，在系統(tǒng)中，所有播出控制工作站可以方便地通過網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)視頻服務(wù)器、錄像機(jī)、切換器、鍵混及臺(tái)標(biāo)等設(shè)備的精確控制。正常播出情況下，播控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)控制視頻服務(wù)器實(shí)現(xiàn)精確到幀的節(jié)目播出，同時(shí)播控機(jī)通過RS-422服務(wù)器隨時(shí)可以控制切換臺(tái)、切換器以及應(yīng)急錄像機(jī)，在需要時(shí)準(zhǔn)確地控制切換器切換到需要播出的通道實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播出切換。

總體來說，IP轉(zhuǎn)RS-232/RS-422網(wǎng)絡(luò)集中控制方式比傳統(tǒng)RS-422控制更具便捷性和精準(zhǔn)性。利用這些特點(diǎn)，可以方便地設(shè)計(jì)出播出控制的架構(gòu)，來滿足播出控制的安全性。IP轉(zhuǎn)RS-232/RS-422網(wǎng)絡(luò)集中控制架構(gòu)如圖4所示，這種架構(gòu)有兩個(gè)可以提高安全性的特點(diǎn)。

圖4 IP轉(zhuǎn)RS-232/RS-422網(wǎng)絡(luò)集中控制架構(gòu)

（1）主備控制鏈路，播控工作站通過主備控制網(wǎng)絡(luò)及串口服務(wù)器組成的控制鏈路與視頻服務(wù)器、切換矩陣、鍵控等周邊硬件連接，這樣主備播出控制不存在單一崩潰點(diǎn)。

（2）循環(huán)播出控制，播控工作站全都通過交換機(jī)連接至控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)任意一臺(tái)播控工作站均可以對(duì)所有的頻道進(jìn)行播出單調(diào)整、發(fā)送，并控制切換器、應(yīng)急VTR等周邊設(shè)備，完成信號(hào)切換，保障安全播出，因此每一臺(tái)播控工作站均可以作為其他播控的備份，即“循環(huán)備份”。

8 播出系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的需求

播出軟件是播出功能實(shí)現(xiàn)的核心，它是維系播出正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最為重要的環(huán)節(jié)之一。高標(biāo)清同播播出系統(tǒng)使用的播出軟件需要具有穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，來確保播出系統(tǒng)的安全播出。選擇播出軟件時(shí)，一定要考慮軟件設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面：

（1）需要有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)和軟件系統(tǒng)管理能力；

（2）需要具備完善的權(quán)限管理、日志管理、素材管理功能，系統(tǒng)不僅通過身份驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)對(duì)使用者的訪問控制，還要能通過權(quán)限設(shè)置、用戶授權(quán)等控制用戶對(duì)信息的訪問，使用戶只能使用和看到其權(quán)限、業(yè)務(wù)范圍內(nèi)的功能和信息；

（3）播出軟件需要具有良好的人機(jī)互動(dòng)界面，所有軟件采用中文界面，方便值班人員操作；

（4）備播出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)需能夠提供開放的軟件接口協(xié)議，提供與主播控系統(tǒng)聯(lián)通的 接口。

以一套建立在以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)為中心的分布式應(yīng)用系統(tǒng)上的自動(dòng)播出軟件系統(tǒng)為例進(jìn)行分析。此播出軟件采用模塊化軟件結(jié)構(gòu)、開放型軟件平臺(tái)，各功能模塊既相對(duì)獨(dú)立又協(xié)調(diào)一致，緊密配合，具有先進(jìn)的管理機(jī)制，安全的操作流程。主要模塊有節(jié)目串聯(lián)單編輯模塊、節(jié)目上載模塊、節(jié)目審看軟件、播出編輯、控制模塊、播前審看/應(yīng)急上載軟件模塊、存儲(chǔ)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)校時(shí)軟件、廣告串編模塊、自動(dòng)技審模塊、系統(tǒng)功能管理模塊以及播出統(tǒng)計(jì)模塊等，結(jié)構(gòu)如圖5所示。各個(gè)模塊可以通過配置文件或菜單的方式進(jìn)行系統(tǒng)靈活配置，能夠?qū)Ψ?wù)器和其他主要播出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、顯示及故障報(bào)警，具有遠(yuǎn)程故障診斷功能。這些基本播出功能，可以在選擇播出軟件時(shí)作為參考。

圖5 播出系統(tǒng)軟件的模塊化結(jié)構(gòu)

9 結(jié)語(yǔ)

建設(shè)高標(biāo)清同播播出系統(tǒng)需要多總結(jié)、多研究、多分享，需要充分認(rèn)識(shí)發(fā)展高清電視的重要意義，高度重視電視數(shù)字化，按照國(guó)家廣播電視總局“十三五”廣播電視技術(shù)發(fā)展規(guī)劃部署，根據(jù)國(guó)家廣播電視總局關(guān)于加快推進(jìn)高標(biāo)清電視同播總體要求，在高標(biāo)清同播播出系統(tǒng)建設(shè)中一定要嚴(yán)格遵循高標(biāo)清同播相關(guān)技術(shù)規(guī)范，按照安全、穩(wěn)定、先進(jìn)、實(shí)用的原則，建設(shè)具有前瞻性、可擴(kuò)展性、高兼容性的高標(biāo)清同播系統(tǒng)。本文從業(yè)務(wù)工作的實(shí)際需求出發(fā)，總結(jié)了播出系統(tǒng)架構(gòu)選擇、系統(tǒng)格式及參數(shù)、節(jié)目送播方式、保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的策略、網(wǎng)絡(luò)安全等保的實(shí)現(xiàn)、高標(biāo)清上下變換方案以及實(shí)現(xiàn)播出控制的方法和播出系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)需求等7個(gè)關(guān)鍵問題，并在全臺(tái)網(wǎng)建設(shè)理念的指導(dǎo)下，選擇了一些成熟的技術(shù)，提出了解決方案，供相關(guān)技術(shù)人員探討，為高標(biāo)清同播項(xiàng)目建設(shè)的順利實(shí)施提供有 效保障。