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青岛电视台新闻高清制播网络设计与实施
张建栋 张耀东 刘志伟

数字技术和网络技术的快速发展，为广播电视的发展提供了新的手段，注入了新的活力，全面实现节目制播的高清化、网络化和文件化，提高生产流程环节的共享性、时效性和互通性，是目前高清节目制播的主流方向，基于视音频文件网络化制播的现代节目生产模式，已经逐步取代基于磁带制播的传统电视节目生产模式。
青岛电视台经过多年的探索和实践，在高清节目制作方面积累了一定的技术和经验，2012年根据青岛电视台的高清发展规划，青岛电视台建设了一个具有新闻特色的、采用全新系统架构的、适合于传统媒体和新媒体融合发展的全媒体高清新闻制播网络，采用文件化和网络化的制播模式，实现了新闻节目制作高标清采编播一体化的流程，大大提高了新闻节目生产效率。

系统的总体设计原则
青岛电视台新闻高清制播系统的总体设计原则是：以安全、高效、易用、开放、扩展为原则，充分利用各种先进的多媒体技术、存储技术和网络技术，实现集新闻素材共享、网络化节目制作和数字化存储于一体的，智能化的新闻共享生产业务系统。
安全性原则
在系统设计时要求采用先进成熟的技术和设备，来保证新闻节目的制播安全可靠，在操作上要做到简单方便、易于管理和维护；设备要有良好的环保性能、抗电磁干扰性能；整个数据链路和关键设备都要有完善的冗余备份机制，具有较强的系统容错能力，保证系统长期、安全、稳定运行。
先进性原则
技术先进，实用性强，在系统结构设计、设备选型、网络存储技术等方面采用符合国际国内标准的、比较成熟的技术，同时兼顾数字压缩技术、网络技术、存储技术、数据库技术、检索技术的发展方向，保证系统具有较长的生命周期。
高效性原则
基于新闻业务量大、操作群体庞杂、工种分配细致等具体特点，方案设计应该尽可能的应用高度自动化处理技术，通过流程引擎驱动整个新闻流程，完成高效率的运转，满足电视台新闻制播的相关要求。
开放性原则
符合青岛台全台网统一的标准和接口规范，和现有媒资、制作网，以及新建的高清播出网等系统实现互联互通和节目、素材文件的共享。系统须采用开放式设计，关键设备和接口设备应具备开放的硬件接口和软件接口，保证各大厂商设备、系统的良好集成性能，确保与其它网络的衔接。
可扩展原则：
系统具有极强的可扩展性，在保证初期业务的前提下，预留充分的扩展空间，保证将来各种新业务的开展。
可升级原则
系统应具有良好的升级扩容能力，能够实现可预见的平滑升级，确保在系统不作大的变更前提下，平滑升级到更高的层次。
可管理性原则：
系统须具备健全的网管功能，可对网络、设备、进行实时全面的监测和控制。
完整性原则：
系统设计时要注意完整性，实现卫星节目收录、新闻节目编辑制作、配音、包装、合成、制作播出、远程节目交换、节目存储的全程网络化和数字化。
系统的总体结构设计
一、系统组成
青岛电视台新闻高清制播网络将承担青岛电视台重点栏目《青岛新闻》、《今日》、《今晚》的制作播出工作，由于新闻节目的特殊性，对网络的安全运行提出了较高的要求，经过广泛的调研和论证，确定了A、B网集群化的设计理念，也就是要建立新闻制播A网、新闻制播B网。A、B网可实现一定程度的文稿、素材共享及应急备份。系统建成后，A网与B网在网络架构上相对独立，有各自制作、节目审查能力，彼此又有一定程度的协同能力，能够对文稿、素材进行共享，实现A/B网之间互联互通，互为备份的网络建设思路。
青岛电视台新闻高清AB网整体划分为三个子系统：基础网络系统、业务支撑系统和业务应用系统，系统采用三层网络架构：基础网络系统、业务支撑系统、业务应用系统。

系统功能模块架构图

l 基础网络系统：主要为全系统提供后台存储和数据交换等基础功能。其主要包含的软硬件设备为以太网交换机、光纤交换机和网络核心存储。
l 业务支撑系统：主要为全系统提供后台支持服务功能。其主要包含的软硬件设备为各类型的服务器，主要为系统提供数据库服务、应用访问服务、存储管理服务、文稿服务等。
l 业务应用系统：主要为全系统提供各类应用功能。其主要包含的软硬件设备为各类型工作站，主要为系统提供节目编辑制作、配音、审片、演播室播出等功能。
二、业务应用系统模块设计
业务应用系统包括新闻收录、编辑制作、演播室播出、审片、新闻主题库（在线媒资），以及全台网、媒资、播出接口模块等。其中，新闻文稿流程贯穿整个业务系统。
1、新闻收录采集模块
新闻收录模块主要完成新闻中心高标清外来新闻节目的收录采集，是新闻中心获取信号节目源的一个重要渠道。系统规划了5台高清收录服务器，支持多种收录任务模式。编辑记者根据节目制作需要，编制收录任务单，系统根据收录任务单，控制矩阵，进行信号切换，同时控制收录服务器进行收录。收录服务器采集的素材生成新闻网所需的高低码流文件，并自动迁移到制作网的收录目标文件夹内，便于后续的新闻制作生产。
2、 文稿处理模块
新闻文稿模块贯穿新闻生产业务的整个流程，实现了新闻选题、新闻报题、串联单编辑、文稿编辑、演播室播出等功能，同时支持低码率素材的浏览功能。与节目制作等系统无缝衔接，实现网络化新闻流程管理，具有详细的权限控制和数据备份机制，确保了文稿系统的安全以及数据的安全，系统还提供内部BBS、重要通知、用户邮件、备忘录等用户工具，支持B/S模式，有详细的稿件评分策略和用户登录记录以及设备使用时间等情况统计。
3、 新闻编辑制作模块
该模块主要为系统提供节目编辑制作等功能，主要包含了条目新闻节目制作、专题节目制作、节目配音和节目审片等功能。根据“AB网”设计要求，“A网”将主要承担新闻条目制作，“B网”将主要承担专题节目制作。
4、演播室播出模块
新闻演播室播出，是新闻制播的最重要一环，也是新闻制播的最终生产目的。新闻演播室模块，包括MOS通讯、合成迁移、演播室播出、演播室录制、应急播出等多个子模块。
演播室播出模块与A、B两网连接，新闻条目制作完成后发送后台合成并送审查，审查通过由素材迁移服务器迁移到播出服务器本地，播控工作站提取播出串联单并控制播出服务器实现演播室播出。如下图所示。

演播室播出系统采用了4层安全架构：
A、核心主备播出服务器，可提供4个通道的信号播出功能，实现素材本地播出；
B、应急主备播出服务器：可提供4个通道的信号应急播出功能，实现网络素材的播出；
C、演播室多功能服务器：可提供紧急情况下的播出功能（自带2通道收录功能，用于演播室信号采集）；
D、演播室回退补录服务器：可提供演播室信号回退补录功能；
E、演播室应急播出工作站：在节目编辑完成后来不及合成送播时进行在盘播出，支撑部分来不及打包上传条目的应急播出，直接读取网络故事板或素材；
F、演播室还部署了两套延时播出服务器，为直播类节目提供延时播出功能。

系统主要特点:
l 所有与外部通信都采用MOS协议和FTP协议，在网络隔离的情下可正常使用。提供从演播室外部迁入、内部迁出、内部互迁，内部删除四种机制。
l 双服务器同步播出，每台服务器配置独立的播控，通过心跳来保证主备播控的操作一致。这种备份方式下系统中任意一台设备的故障都不会导致系统瘫痪，这也是现在演播室中最常用的备份方式。
l 演播室多功能服务器与串联单联动，除具有节目播出功能外，还可进行演播室信号收录以及简单的编辑。
l 演播室回退补录服务器能对演播室信号进行回退补录，提高专题节目制播效率。
l 演播室延时播出服务器支持双机联动操作，提高运行的稳定性；并且该延时播出服务器能对视频和声音进行错误替换功能，延时时长也可进行调节。
4、 新闻主题库（在线媒资）模块
该模块主要为新闻网提供快速、高效的素材及节目快速归档保存功能，为了满足新闻制作对素材归档及再利用的时效性，主题库存储采用大容量的在线盘阵实现。主题库盘阵容量可以满足青岛电视台半年的素材及节目归档保存能力，超过时间的素材及节目归档到全台的大媒资系统内。系统支持串联单归档、打点下载、全文检索及素材视频浏览等功能。
6、 全台媒资、播出接口模块
本系统规划了与全台媒资系统、播出系统的互联互通，实现高清新闻网素材及节目归档到全台媒资的功能，以及高清新闻网成品节目以文件发送到播处进行播出，同时实现检索全台媒资内的素材及节目，并能回迁到新闻网进行再利用。
7、审片模块
该模块主要负责新闻条目的审核，通过审片工作站可以方便、快捷地实现节目的审核操作，节目审片系统可以为各栏目定制相应的审片策略，适应不同栏目的审片要求。
8、系统监控模块
为了提高系统运行的稳定性和管理的高效，本系统部署了一个高效、可靠的监控系统，实现对系统硬件设备、运行状态、迁移业务进程等的监控，同时监控系统核心硬件及服务器的运行状态。
三、系统网络结构
青岛电视台新闻高清制播网络采用比较成熟的FC+以太网的双网架构，系统拓扑图如图1所示：

1、光纤网结构
FC网络是基础网络平台另一个重要组成部分，各业务子系统内部的高码率在线编辑和子系统之间的数据交换将依托FC网络来完成。本项目FC网络采用专用的Fiber Channel协议，可提供高效率、低误码的传输服务。
系统采用单层FC网络结构，实现站点和存储设备的连接，以提供更灵活、安全和具有扩展性的网络架构以满足节目制播网络系统的要求。FC网络连接示意图如下：

如图所示，在采用多FC交换机连接的情况下，在线存储、近线磁带库的主机端口可以分别连接到不同的FC交换机上，编辑站点和服务器采用分组接入的方式，分别连接到两台FC交换机上，对于关键性站点，则采用双链路同时连接两台FC交换机，实现链路冗余。这种连接方式确保任何一台FC交换机的失效不会导致对存储访问的整体瘫痪。
2、以太网结构
以太网络承担了整个业务系统中元数据（比如：节目信息、用户信息、验证信息等）、视音频数据、管理信息（业务管理信息、设备管理信息等）的传输与交换。
新闻网络制播系统是全台技术系统的业务子系统，根据全台统一的以太网规划，新闻网络制播系统内部以太网结构设计采用两层网络架构，即汇聚层、接入层，同时与全台以太网平台核心层共同构成三层网络架构。根据本系统的规模及应用强度，采用了两台H3C S7506E作为汇聚层交换机，并使用多台高性能千兆以太网交换机堆叠，作为整个网络的以太网连接通道，并预留10G以太网接口实现未来与其他业务系统的连接。

以太网连接示意图
以太网交换机拓扑图如下图所示：

四、系统存储架构
系统存储采用“2+1+1”的集群存储子系统方案，共有4个存储体设备。

新闻制播A网，配置了60多个制作站点，作为新闻日常节目制播的
新闻制播主网络，采用国内新闻高清制作网普遍采用的A/B双存储成熟架构，A/B存储同时在线工作，重要数据根据用户设定可实时镜像写入A/B存储（A/B互为镜像），实现按照重点栏目用户自定义双读双写，对于配置采用双读双写技术的栏目，在两个存储体上各保存一份数据；对于配置采用单写模式的栏目，只在栏目的主路径下保存一份数据；所有用户数据读取由A/B存储负载分担。
新闻制播B网，共有20多个制作站点，定位为非日播类的新闻、专题和包装节目，因此B网内部部署1台核心存储设备。
在A、B网络之间部署第四个存储设备，可以发挥两个方面的作用，一是全网备份存储容灾，为A、B两个新闻网络实时备份最近三天的新闻素材和节目，这样在即使在极端情况下，一个新闻网络发生故障，还可以转移到另一个网络继续制作，新闻业务不会中断；二是作为主题库在线媒资存储系统。

五、数据库架构
在新闻制播网络系统中，各业务系统都需要后台数据库支撑其业务运行，在本网中，采用了统一的数据库部署方式。业务系统采用数据库的三层架构，即设计专门的应用服务作为连接数据库和服务的中间件，使系统具有高性能、高可用性和高扩展性。
本系统规模较为庞大，所以采用安全、稳定、成熟的Oracle 10g数据库，A/B网核心数据库均采用独立的硬件和软件，以适应系统频繁的数据交换，并且能够最大限度的保障安全性。数据库采用OracleRAC+DataGuard+GoldenGate的部署方式，实现了数据库的四层防护。
1、主备数据库采用Oracle 10g+RAC高安全的数据库架构，系统采用了两台Sun SPARC Enterprise T4-1小型机，为了保证数据库数据的安全，设计了两台Sun ST2540作为数据库共享存储，用于对数据进行实时镜像处理。
2、RAC之外的第三台数据库专用服务器同样采用Sun SPARC Enterprise T4-1小型机和Sun ST2540盘阵，通过Oracle GoldenGate与主备数据库实现数据同步，并且能够在主备数据库均瘫痪的情况下实现接管，系统还可以通过第三备数据库备份服务器中的数据进行相关数据的修复。
3、除上述说到的数据库第三备外，系统还配置了一台PC服务器，通过DataGuard实现数据库实现数据库的离线备份和数据验证。

六、文件交换系统平台
在节目制作过程中，新闻制作网与外网之间经常会有大量的文件数据交换，为了保证青岛电视台制作业务网安全，满足外部网络与内部网络之间高效的数据上传、下载等网间数据交互功能，我们在新闻高清制作网与外部数据（主要来自办公网或专用集中导入点）之间，建立了一个数据安全传输、隔离摆渡、杀毒解析、高效转码的平台，确保新闻网络安全。
该平台由硬件部分和软件部分组成。新闻高清网外部JPG、TXT、DOC、AVI、MPEG等图文和高标清视音频素材，可以B/S、C/S多种便捷方式上传，通过系统自动启动多级杀毒、文件解析后，再由1394私有协议通道摆渡到新闻网络内部的边缘服务器存储；同时，也可将新闻高清制作网内的文件安全导出到网络外部。同时，系统支持高标清视音频文件转码功能。
1、 平台结构
该系统采用分布式后台，并发集群任务处理作为系统核心架构。

2、 系统流程
系统采用模块设计，用户统一管理，软硬件统一管理、调度，实现传输、同步、调度、解析、杀毒、管理等功能组件集群部署和负载均衡。在外网数据往内网传输中，先进行卡巴斯基-NOD32的多级查杀，进行文件合法性解析，通过1394摆渡到内网边缘服务器，同时在边缘服务器上部署赛门铁克网络杀毒软件，然后通过数据安全传输平台的后台扫描程序对自定或指定导入目录中的数据进行自动导入，实现数据安全导入全自动化。

外网导入到新闻制作网流程：
外网导入用户登陆导入客户端，并发提交文件至IMSC系统的异构缓存。文件就位后，杀毒集群扫描异构缓存中的文件进行病毒检测，若文件带毒，则将异构缓存中的带毒文件删除，并给客户端一个返回信息，说明文件带毒。若文件安全，则给解析服务一个反馈信息，解析服务收到杀毒集群的信息后，对安全文件进行文件解析，若不符合导入格式要求，则将文件滞留于异构缓存中，等待定期清除。若符合导入格式要求，则根据系统设定判断是否转码。通过解析的文件，由文件调度服务使用1394B方式摆渡至内网边缘服务器，再通过内网共享方式，由各内网终端调取。
新闻制作网导出到外网下载流程：
由内网任意终端并发提交文件至内网导出区，由导出摆渡系统将增量文件摆渡至IMSC系统的导出区，在外网终端登陆导出客户端，跨安全网关和病毒网关在相应目录下，选择导出文件下载至本地。

系统检测和压力测试
青岛电视台新闻高清制播网络竣工后，国家广播电影电视总局广播电视计量检测中心对系统的主要软件功能、系统性能、服务的冗余可靠性进行了检测。测试结果表明，系统所有软件功能模块均符合招标文件的要求，网络存储系统的读性能达到了1022MB/s，写性能达到了631MB/s，线程间性能均衡。以太网链路的吞吐率、传输延时、丢包率指标均符合国标要求，被测交换机各端口流量正常，网络运行状况良好。光线布线性能和以太网布线性能也全部通过了测试。所测的高清数字接口特性符合《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》和《演播室高清晰度电视数字视频信号接口》的要求。同时还进行了电源、关键设备的冗余可靠性测试，系统各项业务不受单一设备故障影响，均能正常进行。
在系统上线之前，我们组织技术运维人员对系统进行了一系列的系统测试和压力测试，模拟实际应用环境，根据测试结果，编制网络应急预案，通过主动查找问题，优化服务器配置，来保证系统的稳定运行，对于不符合青岛电视台节目制作流程的应用软件功能，要求厂家进行优化设计，方便用户使用，为网络的全面投入使用做好准备工作。
总结
青岛电视台新闻高清制播网络经过目前已经投入使用，承担着青岛电视台重点栏目《青岛新闻》、《今日》、《今晚》的高清新闻节目制作和演播室播出。项目建成后全面实现了新闻节目高清化制作和演播室播出，实现了新闻节目生产数字化、文件化、网络化的制播流程，并且可与台音像资料馆等系统互联互通，实现资料归档，资料调用。青岛电视台高清新闻节目制播系统和生产管理体系的建成，为青岛电视台新闻综合频道实现高标清同播奠定了坚实的基础。