数字电视广播播出系统的构成和关键技术

摘要：数字电视广播播出系统分为节目播出子系统、播出存储子系统、节目迁移子系统、播出控制软件管理子系统、主备播出切换子系统、播出设备检测及播出预监系统、EPG编辑发送子系统、字幕/台标编辑发送子系统等8个子系统，同时此系统中使用了视频服务器、RAID-X技术、视频接口、网络传输平台四项关键技术。

关键词：数字电视；播出系统；电视技术

中图分类号：TN948文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 16-0000-02

Digital Television Broadcasting System Composition and Key Technology

Fu Juan

(Hebei Langfang TV Advertisement Department,Langfang065000,China)

Abstract:Digital television broadcast the broadcast system is divided into subsystems,broadcast storage subsystem,subsystem migration program,broadcast control software management systems,standby switch subsystem broadcast,broadcast equipment,test and broadcast pre-monitoring system,EPG editor sent subsystem,subtitle/Logo editing send subsystems 8 sub-systems,while this system uses a video server,RAID-X technology,video interface,network transmission platform four key technologies.

Keywords:Digital television;Broadcast system;Television technology

随着数字技术和网络技术的发展，电视节目的采集、编辑、制作、存储、播出、传输等全面进行数字化的改造。特别是广电局把2004年确定为“数字发展年”，提出了“全面推进广播影视数字化”，加快了全国广播电视的数字化进程，目前全国已有几家电视台开始了数字电视节目的播出。下面将讨论数字电视广播播出系统的构成和关键技术。

一、数字电视广播播出系统的构成

根据各单位不同的需求，数字电视广播播出系统可以包含不同的部分，按照系统实现的功能不同，将数字电视广播播出系统分为节目播出子系统、播出存储子系统、节目迁移子系统、播出控制软件管理子系统、主备播出切换子系统、播出设备检测及播出预监系统、EPG编辑发送子系统、字幕/台标编辑发送子系统等8个子系统予以叙述。

（一）节目播出子系统

本子系统由2台数字电视广播视频服务器、1个RAID-X光纤磁盘阵列、2台播出控制工作站、1台TS切换矩阵、2台数据库服务器、1台播出监视工作站等构成。

2台数字电视广播视频服务器分别受主备播出控制工作站控制进行多个频道的主备镜像播出，通过对主备视频服务器输出的TS流状态进行自动检测，实现无缝地在主备服务器之间自动切换，保证播出安全；主备视频服务器共享磁盘阵列，以便日后对盘阵扩容；播出监视工作站对各通道的播出状态进行实时监视和报警；利用播出软件来控制视频服务器在每个数字通道上采用硬盘播出还是直播，可灵活设置NVOD、大片轮播、节目插播、垫播、混播、VOD等不同的节目播出方式；通过时钟控制系统首先对2台播出控制工作站进行肖时，再通过播出系统的以太网对整个系统的每个工作站、服务器授时，保证播出的准确性。

（二）播出存储子系统

播出存储系统由光纤磁盘阵列构成，应配置双电源、双总线、双控制器，提供2快冷备盘，带有RAID保护功能。

播出存储子系统主要负责整个播出系统所需节目的存储功能。为了保证系统播出的安全，应将整个存储系统按照节目播出存储系统和节目制作存储系统从屋里上彻底分开。当节目需要在两个存储系统间相互交换时，通过专用节目调度服务器完成，当任何其他设备通过物理连接访问播出存储网络时，如果不通过调度服务器就无法访问节目播出存储系统中的任何数据。节目调度服务器的数据迁移依据严格审查后的节目单工作，从而尽可能降低误操作所带来的播出安全的风险系数，为整个系统的安全播出提供必要的保证。

（三）节目迁移子系统

节目上载子系统由一台上载调度工作站和2台调度服务器组成，它以调度服务器为核心，通过全光纤网络和千兆以太网互相备份方式完成节目数据在一级存储（节目制作存储系统）和二级存储（节目播出存储系统）间根据播出节目单实现节目调度。当播出节目单编辑、审查完成后，通过以太网将的节目单送到节目上载调度工作站，上载调度工作站根据节目单向调度服务器发送节目调度指令，当调度服务器接收到指令后通过千兆以太网从一级存储系统中读取相应的节目文件后。在节目上载的过程中，调度控制工作站会实时检测播出存储系统的剩余容量，在达到预设的告警值时，上载调度工作站会报警提示用户。当上载调度工作站收到批量删除播出存储系统的列表后，能自动地发送指令给调度服务器删除播出存储系统中的节目。

（四）播出控制软件管理子系统

该系统主要包含三部分：播出控制系统、节目单编排系统、播出管理系统。

播出控制系统可以实现系统管理、日常播控、应急控制等功能。

节目单编排系统与播控系统配合使用，可以实现系统管理、节目单编排、节目单调整、节目当审核等功能。

播出管理系统在播出管理服务器中心数据库中对进入本系统的每一个节目的每一步操作、每一项信息都自动进行规范的记录，而且对用户实行分级授权，实现简单、规范的数字电视业务流程。

（五）主备播出切换子系统

该子系统由TS切换矩阵、播出监控系统、时钟同步系统等组成。

TS切换矩阵负责主备通道的实时切换，并且具有简单的码流分析功能。播出监控系统负责监视视频服务器等所有播出设备的运行状态，并提供相应的声像报警。时钟同步系统，为所有主备播出设备提供时钟同步信号，使主备设备都能按照统一的时钟频率运行，保证主备系统的同步运行。

（六）播出设备检测及播出预监系统

播出设备检测可以对播出服务器的通道状态、进程状态、运行状态及主要部件状态进行全方位的监控，并和TS切换矩阵配合实现自动切换。码流分析系统可实时监测TS流，系统软件界面可实时显示任意一路TS流监测的各项信息或视音频数据，对指定节目的视音频数据进行解码，快速监测到错误并动态显示。播出预监系统能够预先播放上载到视频服务器中将要播放的文件，这样可以保证节目在正式播出时的万无一失。

该子系统实现EPG电子节目单制作、导入、编辑、发送功能，可以完成所有频道（自办频道、转播频道、延迟频道、NVOD等）的节目单统一编排，并提供对外接口。

字幕/台标子系统由1台台标控制工作站和2台台标服务器组成。字幕/台标子系统将传统键控概念引入ASI系统，可直接将台标服务器串在视频服务器的ASI输出或复用器之后，对ASI流中的任意节目插入台标或字幕。

二、数字电视广播播出系统的关键技术

（一）视频服务器

数字电视广播播出系统和传统硬盘播出系统对视频服务器的要求有着非常大的差别。对于传统节目硬盘播出系统，一个电视台有5-6个频道已经很多了。也就意味这一台视频服务器的并发流容量设计不必考虑太多，重点在于存储系统的设计。而作为一个数字电视广播播出系统，通常要提供几十路乃至上百路节目的并行输出，它对系统的处理能力提出了更高的要求。此外，随意应用的不断发展，视频服务器已经演化魏一个重要的专业频道播出平台。由于系统需要服务器的播出方式会随着业务的开展而不断变化，因此就要求服务器能够实现多种播出方式的灵活配置。它可以随着业务的不同需要灵活配置节目播出方式，并且可以根据不同的业务种类的输出多种格式的节目。

视频服务器的存储系统采用应用服务系统和节目存储系统分离，以保证内容存储的安全性。视频服务器的输入系统主要负责通过各种传输介质接口把信源输入到视频服务器中用于播出，视频服务器的输出系统主要负责把视频服务器中节目通过相应接口播出，可选ASI、SDI或IP。

（二）RAID-X技术

根据节目的重要程度，可以在磁盘阵列中为其设置不同的安全级别，如对紧急垫播节目等基本不更新的内容采用RAID0+1方式存储，对更新频繁的节目采用RAID5方式存储，以在存储安全性和磁盘空间利用率上达到平衡；也可以多个磁盘阵列进行RAID存储，即使损坏一组乃至多组磁盘阵列都可以确保节目不会停播；还可以保证同一节目均匀分布在多个磁盘乃至多组磁盘阵列上，实现一个节目的读写由多个磁盘并行完成，满足实时性的要求，当开展VOD等业务对同一节目输出有极高的并发流量要求时RAID-X的优势更加明显。

（三）视频接口

目前，数字电视播出系统有两种方式，一种是基于SDI（270Mb/s）的数字电视广播硬盘播出系统，另一种是基于ASI的数字电视广播硬盘播出系统。

基于SDI的数字电视广播硬盘播出系统中主要设备是SDI接口的播出视频服务器。整个播出系统与目前常用的硬盘播出完全无异，只是在频道输出末端增加ASI编码器。频道输出的SDI信号经ASI编码器编码，生成SPTS节目流，送入复用器与CA、SI及其他频道的节目流进行复用程MPTS，再经调制器送入传输网络。

基于ASI接口的流式媒体视频服务器技术的解决方案是目前在实施数字电视的主流技术方案，核心设备是ASI接口的播出视频服务器。、它的工作原理是根据播出节目单的要求，把存储在媒体资产管理系统的SPTS流节目素材，直接通过快速以太网络，传送到支持ASI接口的播出视频服务器，并存储在硬盘中。播出控制系统根据播出节目单的要求，对硬盘中的SPTS流节目惊醒重组编排，生成PID，并利用服务器实现软件复用输出MPTS。服务器输出的多路MPTS单独或者送到硬件复用器，与CA及SI信息进行再复用，经调制器送入传输网络。

（四）网络传输平台

为了保证播出系统的安全性，整个播出系统加以按照数据信号和控制信号分为2个区域：A区域和B区域。

A区域：播控服务器、播出监视服务器和播出服务器之间的通信采用100Mb/s以太网。

B区域：实现一级存储和二级存储之间的节目上载，依靠调度服务器为传输网关，将播出存储的光纤网络和制作系统光纤网络相连，当制作区域的光纤网络出现故障时调度度武器又可以通过100Mb/s以太网或光纤将节目从节目制作系统中高速上载至播出存储系统中，如此就可以实现节目上载的高速性和高可靠性。

参考文献：

[1]网视通：推动有线电视进入点播时代――深圳迪科交互数字电视一揽子计划开始正式实施[J].广播与电视技术,2000,27,10

[2]美国面对地面数字广播技术革新的挑战――是研究开发推动了市场，还是市场推动了研究开发?[J].有线电视技术,2009,3