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基于中国蓝云的IP异地容灾备播系统的设计与实现

 

浙江广播电视集团 袁克东 汤振华

一项目背景

集团现有电视播出系统位于新大楼,但没有异地备份播出系统,存在着集团所有电视频道无法正常播出的隐患。随着浙江国际影视中心综合大楼、云平台和好易购播出系统的规划和建设,为基于云平台的异地IP备播系统的建设提供了一个契机。

二项目目标

IP备播系统采用云计算、显卡虚拟化、软件定义存储、播出IP化等技术,具有串联单编排、节目上载、IP播出、台标叠加、直播信号切换等功能,实现了集团所有电视频道的实时跟播和异地灾备。下游各技术中心将对外输出信号切换为IP备播信号,实现灾备应急,提高集团电视播出的灾备能力。

三设计方案

1. 网络结构

 

如图1IP备播部署于影视中心,上游对接莫干山路现址的全台网、播出中心和影视中心总控,获取文件化播出素材、磁带上载素材、播出串联单和直播流;下游对接影视中心的好易购播出系统,输出各电视频道的IP播出流,再由好易购播出系统对接广联有线电视传输中心和传输发射中心。此外,IP备播亦可为新蓝网和IPTV的直播系统提供集团各电视频道的信号来源。

2. 总体架构

IP备播的总体架构由播出、接口、媒体处理以及应急等模块组成,如图2

 

播出服务将高清、标清等MXF文件通过转码+ 推流方式实现同步的IP播发,采用在线转码推流方式,无需事先的离线转码,不需增加额外的流程节点,支持直播流的切换,以及直播流与文件之间的无缝平滑切换。播控服务提供对播出服务的管理,能够同时监视所有在播频道的播出状态,支持对播出码流的检测。播出监控服务支持监看12个频道的主备路直播流,具有报警功能,可将播出信号推送至云平台统一监控系统,并提供日志记录和查询。

IP备播的素材接口模块实现各频道播出素材文件的同步,即从集团全台网、播出到IP备播的单向同步。全台网推送电视剧和自办节目的素材。播出系统推送综艺、广告等磁带上载的素材。播出串联单经安播智库系统由串联单接口自动传送到IP备播系统。

媒体处理的核心由任务生成、任务调度、任务执行、任务监视、资源监视等插件组成。其中任务调度是平台的核心,能够收集各任务执行处理单元的使用情况,动态调整各类任务的执行调度,均衡各个服务组件的负载,最大限度地发挥资源的利用率,以提升系统业务流程执行效率。任务执行单元(转码、技审、迁移、MD5)采用媒体处理池化技术,将各任务处理能力以插件方式集成到同一处理单元,置于资源池中供任务调度管理。内容管理负责对IP备播系统的素材文件进行统一的维护和管理,依据串联单和素材生命周期,自动删除过期素材文件。

在应急模式下,节目素材可通过上载工作站导入,支持P2、蓝光等设备进行素材导入,也支持SDI信号的采集等。经过上载导入的节目素材必须经过软件自动计审和人工复审等步骤,才能进行播出。在应急模式下,IP备播系统具有串联单编辑功能。编单模块提供脱机编辑功能,具备节目替换和手动调整功能,支持有多种播出时序如定时、顺序、定插、顺插等。

3. 系统流程

1)串联单流程

IP备播提供标准的串联单导入接口服务,用于与集团播出系统对接。在日常跟播模式下,最终确认的播出串联单经安播智库系统通过接口自动传送到IP备播系统。安播智库系统每隔10分钟轮询播出系统,获取最新在线串联单。

IP备播系统获取串联单后自动关联播出素材,由IP播出服务器完成播出。IP备播系统串联单与素材保持独立,即素材接口不依据串联单,待素材注册到IP备播系统,与串联单根据节目代码进行关联匹配,如图3

 

在应急模式下,IP备播系统的串联单编排软件能够调用全台网总编室编单系统接口,对导入的串联单进行人工操作,如图4

 

2)素材流程

素材流程如图5

 

在日常跟播模式下,IP备播系统经安全隔离与集团全台网、播出网络交互,实现各频道在线串联单、播出素材文件的同步。

在应急模式下,IP备播系统从全台网或上载工作站获取播出文件,从总编室编单系统或通过系统内部署的编单软件进行串联单编排,达到应急的播出目的。

4. 文件化送播的素材文件

在正常送播时,节目生产管理系统在完成正常播出系统送播任务后,调用主干平台接口进行IP备播素材送播流程,将素材推送到IP备播系统的播出整备区,如图6。流程如下:

节目生产系统通知主干平台启动IP备播入库流程;

主干平台启动备播入库流程,然后调用备播系统的导入允许接口;

●IP备播平台通过导入允许服务,查询备播系统中是否有相同节目,如果有相同节目则返回主干接口拒绝导入消息;如果没有相同节目,通知主干接口允许导入,并提供导入的目标存储地址;

主干平台根据备播系统导入允许接口的返回结果,进行下一步流程。如果拒绝导入,则结束入库流程,如果允许导入,根据备播系统提供的存储地址,发送文件迁移任务,将素材文件从中心媒资或缩编存储中迁移到指定的存储;

主干平台收到文件迁移完成消息后,调用备播平台的元数据注册接口;

备播系统的元数据注册接口,根据收到的元数据信息,为素材文件重新分配物理ID,用新的物理ID在备播数据库中进行节目的元数据注册更新,并将结果通知主干接口;

主干接口根据收到的备播系统元数据注册结果,通知节目生产管理系统完成备播平台播出节目入库整备流程;

主干将消息反馈给节目生产管理系统。

 

5. 播出磁带上载的素材文件

因为IP备播系统与播出系统通过网闸进行隔离,并且迁移过程可以保证素材的完整性,所以播出素材进入备播平台时,只进行相关文件迁移,迁移完成之后即可进行备播数据库元数据注册,如图7。流程如下:

首先,播出系统的媒体处理中心定时轮询数据库,根据文件的上载时间,在某一时间段内时生成需要迁移文件的XML信息,将XML信息放到播出侧网闸缓存区的临时目录。媒体处理中心根据XML信息、播出数据库素材就绪信息(是否审核通过、是否在指定存储)生成迁移任务,将文件迁移到播出侧网闸缓存区的临时目录。

第二,当临时目录中XML信息及对应的文件信息都就绪时,通过网闸USB摆渡方式将播出侧缓存中的文件推送到备播侧缓存中。推送完成后,即可将源文件进行删除。网闸进行源文件、目标文件MD5校验,保证文件传输完整性。

第三,IP备播系统根据备播侧缓存区中的XML信息,生成迁移任务,将文件从备播缓存区迁移到备播存储,同时根据XML信息,进行元数据注册,完成播出节目素材入备播库。

 

6. 广告素材文件

IP备播实现与云平台广告串编系统对接,完成广告节目文件迁移到云平台存储,素材信息注册到IP备播系统。

广告串编送播系统制作完广告节目后,首先将制作完成的文件迁移到指定的存储,再通知IP备播系统进行元数据注册和文件迁移。

四系统的特点

1. 低成本

IP备播系统充分利用了中国蓝云的资源,通过虚拟化、软件化的方式构建了一套低成本、功能实用电视播出系统,实现了12个频道的IP流输出,直接设备投入和软件开发成本每频道不超过20万。

2. 异地实时跟播

通过串联单、播出素材等同步,实现所有的频道在距离现址20多公里的浙江国际影视中心的播出,提升集团整体安全播出能力,达到广电总局62号令的相关要求。

G20实施方案

IP备播系统在G20峰会期间为浙江卫视提供备播保障。考虑到时间的紧迫性,结合实际情况,特制定IP备播系统G20峰会保障项目实施方案。

G20峰会期间,IP备播系统在网络架构上作为全台网的其中一个子网,仅与全台网互联,相关设备专人管理,并对外做到完全物理隔离。图8G20峰会期间IP备播系统的拓扑图。

 

在全台网侧3HP Gen9服务器部署主干EMB服务,同时每个服务器双万兆上联全台网核心交换机。两台H3CS6800作为全台网与云平台的对接交换机,与广联有线电视传输中心的H3C S6800进行互联。广联有线电视传输中心1楼机房部署1台高清编码器和2台解码器,3HP Gen9服务器部署IP备播系统,并通过H3C S6800交换机与全台网进行互联。

全台网节目生产管理系统可以手动或者自动发起送备播流程。在手动模式下,用户需要在界面上点击送备播按钮。在自动模式下,系统在送播出成功后将自动发起送备播流程。来自全台网的播出素材通过EMB服务迁移至IP备播接口服务器存储。播出中心也可以通过EMB服务器挂载存储写入播出串联单和播出文件。同时,全台网做好安全防护,配置防火墙只允许接口服务器IP通过,同时在接口服务器上部署杀毒软件。

IP备播系统构建在3台服务器所组成的虚拟集群之上,含播出服务、播控服务、媒体中心、工作量引擎、编单、数据库等。同时,通过高标清编码器将把浙江卫视高标清SDI直播信号转换为IP流信号,传输至IP备播系统,实现根据卫视播出串联单中节目类型(文件和直播)进行切换播出。解码器将两路浙江卫视高标清IP流转换为SDI信号提供给广联有线电视传输中心,使其可以进行应急切换。

六结束语

IP备播系统在浙江国际影视中心正式启用后,将有效提升集团的安全播出能力,为集团所有电视频道提供备份信号,成为传输中心、新蓝网、IPTV等各系统电视播出信号的重要来源。

 

 选自2017年第10期《现代电视技术》