数字电视播控系统关键技术浅析

摘要：目前，有线数字电视平台体系的平移正在全国有条不紊的推进。有线数字电视技术新体系系统框架包括：节目平台、传输平台、服务平台、监管平台四大部分。搭建一个可扩展的、稳定的、安全运行的数字电视播控系统是节目平台建设的核心，也是本文研究的主要目的。该系统的实现对全国电视台数字播控系统平台的建设具有一定的指导作用。

Abstract: At present, the translation of cable digital television platform system is moving orderly all over the country. The cable digital television technology new system frame includes program platform, transmission platform, service platform and supervision platform. Building a expanded, stable and safely operated digital TV broadcasting system is the center of program platform and also the main purpose of this paper. The realization of this system has certain guidance function for the building of national TV digital broadcasting system platform.

关键词：播控系统；冗余备份；节目调度

Key words: broadcasting system; redundancy backup; program schedule

中图分类号：TN94 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0183-02

1 播控系统的关键技术

1.1 视频播出服务器 目前，高性能的视频服务器有美国和欧法的一些公司，经过市场调研与分析，北美的视频服务器的性价比是最高的。目前，北美及全世界已有八十多个城市采用并行计算机公司的MediaHawk系列视频服务器系统开展其商业视频点播运营。MediaHawk视频服务器系统由主机框架和一系列交互式视频输出模块IVM以及磁盘阵列组成。增加IVM模块构成的多处理器结构，可以相应线性增加视频流的输出能力。多处理器的系统结构由一系列基于100BaseT以太网连接的松散耦合的IVM组成，系统通过以太网的环境进行内部协调调度通信。

1.2 网络通信机制 大多数的网络应用系统分为两部分：客户机（client）和服务器（server）。客户机和服务器之间的通信的基石是套接口。一个正在被使用的套接口都有它的类型和与其相关的进程。套接口存在于通信域中，这种通信域通常称为internet域。各种进程使用这个域互相之间用internet协议族进行通信。本系统使用的网络通信协议主要是TCP和UDP协议。

1.3 进程之间的通信机制 本系统的后台软件运行采用的是多进程方式，这就必然涉及进程之间的通信。管道是UNIXIPC的最老形式，并且所有UNIX系统都提供此种通信机制。管道有两种限制；第一，它们是半双工的。第二，它们只能在具有公共祖先的进程之间使用。消息队列是消息的链接表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。我们称消息队列为“队列”。因为数据不需要在客户机和服务器之间复制，所以这是最快的一种IPC。若服务器将数据放入共享存储区，则在服务器做完这一操作之前，客户机不应当去取这些数据。通常，信号量被用来实现对共享存储存取的同步。

1.4 分布式数据库 分布式数据库是作为一个单独的数据库但位于不同场所的系统。有两种类型：一是具有远程查询、数据维护与两阶段提交的分布式数据库。第二是通过数据管理方法，诸如快照与触发器或其他非数据库管理方法的复制数据库。执行远程查询的用途有限，当数据在逻辑和物理上都分离时远程查询才适合需要。要查询远程数据库，必须建立一个数据库链接。随后数据被返回，并且远程会话保持打开状态，以供下次使用。数据被链接可以被指定为公用链接。

2 播控系统的总体设计

2.1 播控系统的方案设计 视频服务器存储最近将播出的节目，为了不影响视频播出的稳定性，增加视频节目二级存储服务器用于节目的临时存储，确保节目的安全、可靠存储。系统在一级、二级存储上采用相同的体系结构，一方面便于整个系统的统一管理和维护，同时也极大的提高整个系统的安全播出能力，使整个系统不论是节目播出，还是在节目存储上都具有多重备份。在节目调度上，主备两套系统同时接受由节目安排工作站安排的节目单后进行调度，他们播出的节目完全同步，保证整个系统节目播出的连续和不间断。

2.2 播控系统的相关概念 为了实现播控系统的设计目标，我们定义了一系列的概念。通过这些概念体系，系统操作员可以通过配置来实现对各种播控需求的支持。这些概念主要涉及对素材的操作，如：素材的转储、上载；对节目单的操作，如节目单的录入、串编、继承和审核；对节目播出的操作，如节目的实时播出、循环播出、分段播出、垫播、插播、停播、直播和转播等。

2.3 系统开发环境及开发工具 由于本系统是采用的系统集成方案，因此程序涉及的开发环境比较多，但总的来说，后台程序还是选择了UNIX操作系统，采用ANSIC作为开发语言，其中节目调度程序运行在视频服务Linux环境中，前台程序选择WindowsServer2000操作系统，采用C++作为开发语言，Borland C++ Builder作为界面开发工具，数据库使用Oracle8i。

3 播控系统的功能设计与实现

3.1 视频播出服务器子系统 在本方案中，采用两台MH4000视频服务模块和两个MS1000磁盘阵列模块集成在一起，通过两台光交换机，构成互为备份的主备播出服务器。每台MH4000视频服务器对应一台MS1000磁盘阵列模块。每台MH4000视频服务模块采用一块4口DVB-ASI卡，则每台MH4000视频服务模块具备4×150=600Mbps的输出能力。

3.2 二级磁盘阵列子系统 二级磁盘阵列存储系统，采用和视频服务器相同的体系架构，可以保证整个系统的一致性，和维护的方便性，也可以保证系统将来在升级和扩容的情况下的简单、方便。通过采用与视频服务器相同的体系架构，可以方便实现节目的转播、延时播出、直播等功能。将节目的转播、延时播出、直播等功能与节目的播出有机的隔离。对于该方式下二级存储的扩展，我们可以通过增加磁盘阵列模块MS1000来完成，磁盘阵列模块MS1000的多少，只是受制于光交换机的端口数目。通过磁盘阵列中的MH4000视频服务模块，完成视频节目的处理，建立播出必须的数据和索引文件，减轻视频播出服务器的负担。

3.3 播出管理子系统 播出管理子系统是整个播控系统的核心子系统。主要实现是系统管理、频道及节目的管理、素材的迁移、节目单的安排及播出等功能。具体包括系统管理软件、节目素材迁移软件、播出调度软件、播出控制台及直播软件。

3.4 主备播出切换子系统 播控系统中的主备播出切换子系统是保证系统安全、稳定的重要部分。考虑到将来数字电视播出监视技术的发展，采用带控制接口的ASI切换矩阵，可实现与更新的数字电视播出监视系统的联接。

3.5 网络平台及传输管理子系统 作为整个专业频道播出平台的基础网络，它提供了节目数据和控制数据交换和传输的基础，作为50套数字电视节目，需要提供高达1.8T的数据流量和0.6T备份数据流量。为保证数据传输的效率和网络的充分利用，采用专用的素材转储调度软件，实现该部分0.6T的节目数据流量的有序、高效传输。通过数据传播技术，可以保证主备视频服务器之间节目的一致性。

3.6 播出监控子系统 为保障整个播控平台的安全、稳定播出，完善网络管理和播出监测软件，实现对包括服务器、二级存储系统、数据库、服务器设备、网络设备、切换设备、系统软件及其进程等的全面的检测和监控。

3.7 直播及转播子系统 节目的直播和转播系统，通过节目调度和相关的编码、捕获、处理设备，根据节目的安排，实现实时和定时的节目直播功能。直播节目通过直播节目服务器，实现直播节目码流的捕获，处理，存储，更新等直播服务器中支持2块DVB-ASI输入卡，有四个ASI输入接口，因此，可以在没有复用器的情况下，至少可以支持4路以上数字码流的同时直播。

4 结语

随着数字电视整体平台的平移，数字电视播控系统必然向着更安全、更人性化的方向发展。目前，虽然有些电视台已经开始了其播控系统的改造步伐，但是有些在系统的安全性上缺乏必要的保障，笔者希望能够为类似项目的设计与开发提供一个有益的参考。

参考文献：

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