河北广播电视台全高清播出系统特点探讨

颜景肖 李岩 马武生

【摘要】河北广播电视台电视于2020年新建播出机房，实现了所有频道的全高清播出。新建播出系统以播出安全为设计宗旨，设计方案考虑全面，系统特点突出，符合行业发展，满足高清节目的市场需求。本文从高清播出方案，备播方式，IP备播方案，网络安全架构等方面对该播出系统进行简要分析。

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                    DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.06.022

1.背景

总局发（[2017]250号）文的技术发展规划，确定“到2020年，省级及较发达地市级台基本实现高清化”。明确高清电视要按照“鼓励发展，统筹兼顾”的原则和规模化、集约化的要求，坚持从播出到传输、接收环节一体化发展，提高广播电视整体服务水平。2020年1月總局《关于加快推进高清电视发展的通知》：到2020年，省级和较发达地级台基本实现高清化，地级（含）以上台主要频道实现高标清同播，高清频道成为主流播出模式。

为了满足高清节目业务需求，更好的发展河北广电事业，河北广播电视台对播出系统进行了升级改造，新系统功能更加完善，操作更方便快捷，系统网络安全性显著提高。

播出是节目生产业务的重要环节，高质量、不间断的安全播出是主旨。从全台角度看，播出播控平台也是全台网络化系统的关键环节，承担着为电视台多种发布渠道输送节目内容的重任。全高清播出系统包括：播控及IP备播、总控调度与IP传输、指挥调度、监示显示、硬盘播出、媒资近线存储、素材文件审片、卫星及5G信号汇聚接收、字幕包装直播、设备环境监控、网络安全管理、播后数据记录和全媒体传输分发等系统功能。

全高清播出系统与全台媒体资产管理系统、网络化备播系统和全台直播一体网互连互通，实现全高清、云存储、网络化、多媒体各项功能，符合融媒体发展和电视技术发展要求。

2. 全高清播出方案

系统拥有10个频道的高清播出能力，现在使用8个通道，2个通道做备份。建设的时候考虑到有一部分用户还在使用标清信号，在保证所有频道高清播出的同时，也保留了标清播出的能力。主用设备高清播出服务器设计为主备冗余，2台服务器为一组，每组承担2个频道的播出，10台服务器满足10个频道的播出需求。

该项目对卫视频道和其他地面频道分别设计了解决方案。

2.1 卫视频道高标清同播设计方案

主备播出视频服务器、总控信号8路、垫片信号、测试图信号、VTR信号输入至主备切换器，经过叠加字幕台标，经过主备响度控制处理后，一组高清主备信号再经过一次键混器叠加高清字样进入高清三选一倒换器后输出高清信号;另一组高清信号经过下变换后进入标清主备三选一输出标清信号。

2.2 其他频道高标清同播设计方案

主备播出视频服务器、总控信号6路、垫片信号、测试图信号、VTR信号输入至主备切换器，经过主备响度控制器后再经过键混器叠加台标字幕，进入主备高清三选一倒换输出高清信号;同时末级输出高清信号经过视分，主备路进入下变换器输出标清信号。

3. 文件化备播

备播阶段是节目调度与准备播出的阶段，包括节目单的调用、节目上载、节目审片、节目迁移等工作;备播工作的处理完全根据总编室编辑的节目单，同时结合整个播出的配置策略和计划，完成不同频道、不同策略、不同流程的节目的准备播出流程。

考虑现将播控平台定位在全台网的架构下，着眼于河北广播电视台全台网系统的发展，从全局角度出发，使得播控平台既能满足目前节目播出业务的需要，也能适配全台网架构的互联模式。具体的备播策略分为平台互联方式备播策略，点对点互联方式备播策略和播出系统上载方式备播策略。

3.1 主干平台互联方式备播策略

台内各节目生产业务系统制作完成的节目素材，发起备播迁移任务，迁移任务请求经主干平台ESB转给播出GMP备播系统，经GMP备播系统确认是否已过关门时间，然后审核通过，同意该请求，ESB和节目生产系统接到同意确认，ESB向EMB发送迁移任务，EMB根据ESB给的迁移路径，将业务系统存储区的素材媒体文件和元数据迁移到播出系统FTPServer，进行MD5校验，校验成功后，写入二级备播存储，EMB将迁移结果通知GMP，GMP通过ESB将迁移结果告知节目生产系统。

3.2 点对点互联方式备播策略

在主干互联方式备播中已经说到，点对点互联是主干平台互联的备份手段，在紧急时刻可以进行点对点素材直送。紧急备播素材完成后，发启备播迁移任务，迁移任务请求直接给播出GMP备播系统，经GMP备播系统确认是否已过关门时间，然后审核通过，同意该请求，业务系统FTPClient将素材媒体文件和元数据推送到播出系统FTP Server FTP Server进行MD5校验，校验成功后，再写入二级备播存储，GMP通过接口服务器将迁移结果告知节目生产系统。

3.3 播出系统上载方式备播策略

在播系统上载的素材，直接上载到上载服务器，经审片合格后，系统会根据迁移策略或者手动提交迁移任务将上载素材迁移至二级备播存储，GMP通过分析素材播出时间范围，将素材迁移至播出视频服务器。播出系统中的上载备播策略如图1所示：

4. 独立的IP备播系统

系统除主备硬盘播出外，还设计了IP备播系统做第三备播。在播控单中，提供应急备播信息。IP备播系统生成相应的备播单，控制IP播出服务器与播出视频服务器同步跟随播出，当播出视频服务器故障时，将切换到IP备播通道输出。

IP备播系统分为IP播出系统和IP总控系统两部分，IP总控通过SDN交换机，实现了对线路信号的备播，解决了原有系统无法对线路信号进行备播的痛点。IP播出系统可以同步现有播出系统的在线节目单，播出控制工作站根据节目单控制视频服务器进行自动播出，也可以加载离线节目单。

4.1 IP播出系统

IP备播系统具有8个高清频道的备份播出能力，信号采用无压缩IP播出。备播系统在结构上和现有播控系统相对独立，通过接口和集团编单系统以及整备系统实现互联，IP播出控制与现有播控系统完全隔离，保持独立控制。整体结构如图2所示：

4.2  IP总控系统

IP总控采用SDN架构，软件采用BS架构，系统兼容4K、HD、SD信号管理调度，支持无压缩SDI OVER IP信号以及各种协议的压缩TS OVER IP信号的调度、转换和分配，能够实现主备控制端自动切换、流程监控等安全播出手段。将多种信号针对多个输出通道进行矩阵式切换与输出管理，根据需要手段或定时将已有的信号源调度至任意目标通道。采用软件管理方式，对通道数量与管理进行灵活的扩展与增加。系统采用中文界面，操作简洁直观，同时可以支持软面板以及硬件面板的方式IP信号进行调度。

5. 网络安全模块设计

网络可靠性是播出系统设计方案的重中之重。网络结构主要包括：接入层、核心层和安全管理区。该系统网络拓扑图如图3所示：

5.1 接入层

接入层网络主要实现对外部网络的链接功能，通过天融信防火墙（具有访问控制、入侵防御、网络防病毒等安全功能）提供网络安全防护。接入层网络边界主要是河北广播电视台全高清播出系统与全台主干网之间的接口，由天融信防火墙提供网络访问控制、入侵防御、网络防病毒等安全功能。

天融信防火墙系统所使用的NGTOS操作系统平台是基于模块设计的高稳定性操作系统，通过调用防火墙模块、深度过滤模块乃至VPN模块、DDoS防御模块、入侵防御模块、防病毒模块等一系列功能模块，防火墙可深度控制穿越安全设备的数据流。本身可以自由的采用路由、透明及混合等多种方式集成到客户网络环境中，并通过与天融信的其他安全产品相配合，为客户网络提供强大的安全保护功能。同时，还可以通过网络管理平台对天融信防火墙系统的运行状况进行日志分析、查询和监控。

5.2 核心层

核心层网络主要提供播出服务器、工作站、数据库、存储设备等重要设备的数据交换功能。部署2台H3C 7506E核心交换机，保障了设备的冗余，避免了重要设备的单节点故障，核心交换机通过划分不同虚拟网络，实现有效的网络二层隔离，不同业务虚拟网络在核心交换机上统一进行三层转发，提升网络安全特性;部署播出接入交换机和IP备播交换机，主要运行在二层模式，作为核心交换机的延伸，扩展了核心交换机的终端接入能力。

5.3 安全管理区

安全管理区独立设计部署，划分一个单独的安全管理子网，部署入侵检测、日志审计、数据库审计、运维审计、终端安全管理与防病毒系统、安全管理中心SOC等安全设备，可实现业务系统的双因素身份鉴别和安全管理与审计功能。

本项目由国家广播电影电视总局广播电视信息安全测评中心对该全高清播出系统进行第三级等保评测工作，于2020年12月11日顺利完成所有测评工作，达到广电总局对省级电视台三级等保的要求。

6. 結语

河北广播电视台全高清播出系统参考了现在各电视台的系统设计方案，总控系统设计科学，应用先进的设备，信号调度方便灵活，信号质量优良，可以满足台里现有各演播室、下游单位，各个播出频道对信号通路的需求和监看。系统所有设备和链路均有备份，电源采用双UPS供电，直播和播出通路都是用双路传输和回传，直播过程中可以有效监测播出信号和提前进行问题的处理。播出软件采用大洋公司运行十几年的软件，简单可靠，播出界面简洁友好，易于操控。

自运行以来，系统设备运行稳定，播出效果达到预期，有效扩大了河北广电在社会和观众中的影响力。