四、系统介绍
电视硬盘播出系统以两级视频服务器为核心，以千兆光纤网和百兆以太网为骨架，以专业视音频设备为辅助构成一个特殊用途的专业系统。硬盘播出系统的特点在于规模不大，数十台计算机和终端设备构成；网络结构不复杂，但对系统的安全性和可靠性要求很高。
1、系统构架
系统为三大模块：灌录、播控、网管。硬件以组(Group)为单位构成；软件细分为素材录入、素材管理、用户管理、播出控制、系统监测、备份、系统工具等模块。
系统视音频框图及各GROUP间关系图如图二、图三：
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2、网络构架
硬盘播出系统网络以CISCO3500交换机为核心构成的一个星型封闭结构以太网。由千兆光纤网和百兆以太网两部分组成。在千兆光纤网上，由灌录视频服务器向播出视频服务器以 FTP方式上传SONY专有的MPEG-2视频文件，网络以光缆和千兆交换机构成的。光纤连接千兆交换机和GATEWAY（SONY特色），SCSI控制线连接GATEWAY和视频服务器，构成了整个上传链路。
在百兆网络上传送的是控制命令等计算机指令，网络以五类双绞线和百兆交换机构成的。
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系统中的设备组成星型拓扑结构，好处是故障节点不扩散，也方便进行故障的排除。
3、核心设备
（1）、视频服务器
系统采用SONY MAV-70XGI视频服务器，有以下一些特点：
●大容量视频/音频素材存储
主机单元内硬盘容量最多可达1022GB,在8Mbps码率时存储容量大约为200小时，采用增加主机单元连接在一起，以8Mbps码率最多可提供800小时的存储时间。
●多通道实时记录/重放，资源共享
支持多通道实时记录/重放（存/取），即每个通道都可以单独记录或重放服务器内的不同素材，在同一时间内几个通道重放同一素材的同一片段或不同片段，一个通道刚刚记录的素材应能被另外一个或几个通道立即重放，每个通道都可以利用服务器中的全部资源，这些特点是视频服务器与录像机之间的最大区别。
●可变数据码流/可变GOP长度
采用MPEG-II视频数据压缩技术降低数据码率。为满足用户在不同场合对图象质量的多
MAV-70XGI采用MPEG-II压缩技术，GOP长度可选，MP@ML 或 422P@ML 可选，码率从1.5Mbps至50Mbps可选。
●网络功能
与文件服务器相同，通过网络（如ATM，光纤网等）把一个或多个服务器与用户连接起来可以实现视频文件的高速近、中、远程非实时传输，与传统的通过矩阵实时传输SDI信号的方式相比，通过网络实现数倍于SDI实时传输速度把视频文件从主服务器传送至播出服务器或用户，由于不进行编码（即压缩/解压缩）处理网络传输不会导致图象质量的劣化，MAV-70XGI同时提供光纤网和千兆以太网接口。
●有一定的可靠性
服务器在设计上考虑了可靠性问题，采用双电源，冗余硬盘阵列（RAID），带电插拔等技术，提高了数据安全性。
MAV-70XGI采用RAID-3技术保护存储数据，工作盘与备份盘之比为7：1，即在MAV-70XGI主机内共安装了8个146GB硬盘，其中的7个用于数据存储，1个用于数据备份(校验
，7个硬盘中任何一个出现故障时备份硬盘都会立即接替故障盘的工作，不会对服务器内已经存储和正在进行读写的数据造成破坏。更换损坏的硬盘后设备会自动进行数据的恢复操作，在此期间始终可以保证数据的安全性。此外，MAV-70XGI还可以选装备用电源，RAID硬盘、电源、风扇和输入/输出接口板都可以在不中断工作的情况下带电更换。
网络数据流量计算
100BaseT以太网相连的是各个控制计算机和数据库服务器，主要进行控制数据的传输、设备状态查询等功能。因为数据流量相对较小，只要软件设计得当，不会造成网络的堵塞和延迟。
压缩后的MPEG文件很大，传输时要经过FC，SCSI和Gigabit Ethernet，所以主要考虑的是这几个环节的带宽限制问题。
几个主要设备的I/O带宽如下：
● RAID硬盘阵列：最大速度为200Mb/s
● Ultra 2 SCSI：最大速度为640Mb/s
● Gigabit Ethernet：最大速度约750Mb/s
● Fibre Channel：最大速度约800Mb/s
● 针对8Mb/s码流的MPEG文件，我们可以计算出以下几个理论值：
● 单个通道的带宽限制主要由RAID硬盘阵列引起，也就是说MPEG文件的最大传输速度为200Mb/s（约25倍速）。
● 对于Gateway来说，它和MAV之间通过Ultra 2 SCSI相连，而Ultra 2 SCSI的带宽为640Mb/s。
当3台以下的MAV级联时，每台MAV的有效带宽可以达到最大值200Mb/s（约25倍速）；
当4台MAV级联时，每台MAV的有效带宽为160Mb/s（约20倍速）。
因此，综合传输速度和经济方面的因素，我们系统的传输瓶颈在视频服务器和Gateway之间的SCSI通道上。在系统的设计上，最多只考虑4台MAV级联，以保证文件传输速度在10倍速以上。
（2）、数据库服务器
数据库服务器用于存储播出系统的配置文件、各频道的近期节目单、各种运行及故障记录等，数据量保持约十万条记录。规模不是很大，但要求具有较高的可靠性和安全性。操作系统采用Windows 2000 Advance Server，数据库为SQL Server 2000 企业版，双机软件ROSE HA 4.0。 硬件系统采用传统的双机热备方式加双通道的磁盘阵列构架，这样能够保证主备机无缝倒换，RAID控制器互相备援，能保护关键数据，增加系统的可靠性，同时也提高了磁盘读写性能。避免了磁盘阵列出现单点故障而导致系统崩溃。架构图如图五。
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（3）、系统中计算机选择
相对来说，计算机比较容易出故障的部件包括：硬盘和风扇。我们对硬盘播出中计算机相关设备的选型考虑如下。
硬盘
通常硬盘有点小问题不太容易察觉，不过一旦硬盘损坏，往往会导致整台计算机的瘫痪，这对于播出工作站来说是致命的。针对这一情况，我们采用IDE硬盘RAID－0技术，也就是用两块完全相同的硬盘作镜像。
这种方式下好处在于：
● 投资少，只需增加一块硬盘和一块RAID卡
● 技术简便，安装完成后，操作起来和普通计算机没什么两样
● 占用空间小，2U机箱内完全放得下，一般的计算机上都能实现
● 可靠性提高，当一块硬盘出问题时，对整台计算机无任何影响，几乎可以完全避免因硬盘问题引起的计算机故障
CPU风扇和电源风扇的选择
风扇连续运转总会有一定的使用寿命， 针对这一状况采取以下对策：
● 尽量采用发热量小的计算机和部件
● 计算机机箱结构和风扇位置应该设计合理，保证散热效率
● 采用原装风扇，尽量保证风扇的使用寿命
● 保持机房内的通风和清洁，尽量延长风扇使用寿命
● 根据使用寿命，定期、分批更换风扇，确保安全。
五、硬盘播出系统的安全问题
电视播出虽然不是高风险多事故的工作，但由于它的特殊地位及被关注程度，存在以下威胁：
（1）、自然灾害
由于天文、地理等因素引起的台风、洪涝等灾害。这些自然灾害引起的后果是毁灭性的，依托现代的灾害预报和防范体系、完整的后勤保障机制和容错措施，可以预计和避免这一类的安全威胁。
（2）、人为事故和设备突发故障
此类风险由于发生概率高，涉及面广，需要重点防范。系统危害有以下几种：重大人为事故和关键性设备故障引起整个系统瘫痪；一般人为事故和重要设备故障引起局部系统瘫痪；部分功能丧失；周边设备故障引起辅助功能丧失等。
播出系统的安全保障是一个系统工程，包括人防、技防、制度防范等各个环节，涉及很多方面。主要从系统设计和日常管理来加以保证。包括备份手段多样，恢复时间迅速。在监管措施上全面进行实时监控，防范于未然，人防加技防。在日常运行时岗位设置齐全、工作流程清晰、分工责任明确。具体如下：
1、精心设计，合理冗余
设计系统时充分考虑了播出对安全稳定的要求，安排了合理的备份手段，在整个系统层面提供了Group间 N＋1的备份，每个Group内部基本做到1＋1的设备冗余。同时各个频道的通道完全独立，互不影响。
2、故障隔离保护和极限情况应急
两级视频服务器的构架保障了播控的可靠性。若灌录视频服务器损坏且千兆网络瘫痪，播出视频服务器还能支持播出数十小时。
组（Group）的构成完全相同，可以互为备份。
极限情况下，运用录像机和播控机，结合人工干预，可实现最基本播出功能。
3、网络封闭，设备保障
根据电视播出网络特殊性做成与外界隔离的封闭网络，网络黑客无法入侵。将来组成制编播一体网及远程灌录网后，也只是向内部用户开放，需及时增加防火墙等安全设备。
4、自动化、智能化控制
计算机技术、网络管理技术的采用，降低了工作人员的劳动强度，可减少人为差错的产生。利用网管系统，对设备进行实时监控。
5、完善的用户管理和权限设计
进入操作软件有管理员和操作员两层安全级别，有相应口令。
6、详细的操作记录和档案
所有对设备和软件的操作都留有详细的LOG记录功能，对每一步操作记录在案并保持一年。这样既可以防止不法和危险操作，又可以为分析故障原因提供方便。
7、严格管理，控制入口
系统的节目来源有两种，磁带和转播线路。节目在播出前有三道关卡，磁带由专人接收，检验，辅以灌录、审看。新闻直播和节目转播由专用线路传输和技术人员进行保障，确保万无一失。
对影响到安全的设备输入输出口进行严格管理，比如CDROM、软驱等。任何对系统和软件的设置改动，都登记在案。
对人员的管理是由门禁系统和保安措施实现的，我们有严格的人员身份识别和出入制度。
8、岗位责任明确，工作流程清晰
六、系统运行
系统运行工作流程分四步：灌录、上传、审看、播出。
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灌录是把播出带拷贝到视频服务器，生成一个SONY专有的MPEG-2的文件格式，供播出使用。
上传是把文件从存储视频服务器上传到播出视频服务器。
审看是由专人审看已存在播出视频服务器中的播出素材。播出是将播出视频服务器中的素材准确播出。
针对以上工作流程的需要，设立了相应工作岗位，使值班员在各自的岗位上各负其责，确保电视播出的安全。
系统工程师----负责系统设备的播出安全，兼网络管理。
值班长----负责电视节目播出中的情况监督
值班员----监看各自相应频道
灌录员----向灌录视频服务器灌录电视节目播出素材
审看员----在节目播出前审看播出视频服务器中的素材是否正常
磁带整理员----串联单导入及播出磁带管理
七、结束语
系统经过一年时间的正式对外播出使用，系统各项性能指标基本达到设计要求，并在实际使用中得到不断完善，随着节目素材的远程灌录，系统的网管等其它功能在今后逐步引入和启用，可以相信系统将会越来越完善。（全文完）