行业专题I 融合媒体
南京广播电视集团金剑朱晓春吴永生杨旸
南京广电集团原有电视播出系统始建于2001年，此后进 行过两次部分升级改造，为适应播出架构IP 化及媒体融合的 发展趋势，2019年在同址不同层新建融媒播控中心。机房总 面积475平方米，其中播 出、总控及融媒发布机房275平方米， 节目准备机房40平方米，模块化设备机房160平方米，机房 布局如图1所示。
图1融媒播控中心机房布局图
机房配套工程包含装修、风管道改造、VRV 空调、新风系统、 消防工程、动力配电及安防监控等。总控屏幕墙采用1.875mm 间距LE D 显示屏，总面积约31平方米。播出屏幕墙由33台 58英寸L E D 电视组成。模块化设备机房包括46个标准机柜、4个配电柜、6台38k W 列间空调，冷热通道封闭，配有动环 监控。市电来S 两个不同路由的专线，经ATS 倒换后送到机 房。新购两套160kV A 冗余UPS 作为机房主路供电，利旧的 120kVA UPS 与市电自动倒换作为备路供电。值班机房实景图 如图2。 图2值班机房实景图钍燃料
一、
系统设计原则1、
标准与先进：系统设计符合技术规范，技术指标符合
行业标准。所选设备在本领域内具备技术先进性、运行稳定。 IP 播出系统采用最新SMPTE 2110标准，适应广电行业的未 来发展趋势；
2、
安全和可靠：系统组件确保长期可靠运行，采用冗余
备份设计，无单一崩溃点；利用虚拟化技术提高安全性、稳定
性和应急响应速度。构建信息安全防范体系，确保系统通过三 级等保测评；
3、
操作易维护：软件界面友好、操作流程清晰、监控手
段完善。虚拟化服务分布式部署，可在线恢复故障，加快业务 负载再生速度，达到高效自动化运维的目标； 4、
经济易推广：利用虚拟化技术提高设备利用率，大幅
减少系统布线和硬件投入，提高系统综合性价比；通用IT 设 备占比高，具备良好的推广前景与广阔的应用空间；
5、 开放易融合：系统软、硬件设计均采用开放式模块化
12
设计并采用通用接口，确保其扩展性，实现无缝融合、高效对 接和数据共享。
二、融媒播控中心系统建设方案
1、系统整体架构
系统整体架构包含总控调度、丨P播出、远程IP灾备、编 码复用传输、信息安全及融媒发布六部分，如图3所示。
1)网络架构
分为数据业务网和IP流播出网，前者采用叶脊模式二层 网络架构，主备核心交换机交换容量为64.32/256Tbps，包转 发率为8400/72000Mpps。每台配有2块16端□的万兆光接 口板，满足核心数据业务的接入需求；2块48端□千兆电口 网板用于素材传输、播出控制、N D I字幕流、监控及管理配置
等；通过防火墙模块连接编单和广告送播两个子系统。独立的 IP流播出网，基于IGM P万兆交换层，保证了节目流输出稳定。
2 )二级存储
铝塑分离新购5节点的EM C X210，集物理容量为240TB；原有 3节点EMC X210二级存储进行扩容至6个节点，物理容量 216TB。2个集互为备份，实时自动镜像。
3 )远程IP灾备系统
系统由1台刀箱（含5个刀片服务器）、72T B缓存、万兆光交换机、丨P网关、编码器，以及业务交换机等设备组成。系统位于15公里外的有线前端机房，利用5G链路，与主系 统进行素材、数据、控制信息及监控信号的双向传输。为适应 5G链路上传带宽限制，素材先在本地自动进行低码率转换。5G传输链路可以规避传统光缆传输被挖断造成的意外中断，极端情况下，利用本地素材提供不间断的播出信号。 4)编码复用传输
编码复用设备及光链路均采用冗余备份设计，配备2台基于ST2110标准的IP编码器、2台HD-SD丨编码器、3台D C M复用器（2台用于主备播出信号的复用传输，1台用于接 收有线前端返送的10路高清
信号）。编码器内置“高清”水印及下变换（挤压模式 >。通过光链路将复用后的T S流分别传 输到有线网和2个发射台。
5)信息安全
系统信息安全设计目标是符合三级等保要求，保障业务流 程以及对外功能模块的安全可靠运行。通过部署防火墙、网闸、堡垒主机、日志审计及数据库审计等信息安全设备，实现边界 防护、身份鉴别、日志审计和数据库审计等功能。
6)融媒发布
系统包含融媒发布板块，融合广播、网络传媒等多平台资 源，纳入全频率广播虚拟化集成播控远程监控平台，同时支持 PC、手机等多屏内容编辑、管理与发布，为网台及牛咔App 提供短视频及垫片信号，并实时进行融媒传播效果分析。融媒 发布具体建设将于项目二期建设中实施，本文不予展开。
2、 总控调度系统设计方案
IP域的总控信号调度架构大致可分为三种：“双SDN调 度”“SDN调度+S D I矩阵”“双SDN调度+S D I矩阵'_。本系统采用第三种方案，其中S D I矩阵利旧。对于规模较小的 系统，可以将播出、总控SD N合一。
系统配置2台支持PTP的48个25G bE光接□的万兆SDN交换机，形成主备IP总控SDN调度，交换机容量3.6Tbps，包转发率2700M pps，时延450ns，通过100G bE接□与播 出SDN相连，周边包括S D N控制、IP网关、IP多画分、IP 延时等。其中，21块IP网关负责信号转换，将演播室、卫星 接收机、光端机、测试卡、应急源及SD I矩阵的高清信号转换 成IP流，对于非常规直播的信源则通过SD I矩阵进行调度。
无压缩IP流的调度可以选择源切换、路由切换和目的切 换三种方式，本系统采用第三种，切换在目的端设备（如IP 网关、IP播出虚机等）完成：接收到切换命令后，由目的端设 备向SD N交换机发起“加入与离开相应的组播组的请求”，由SD N交换机完成待切换组播流的加入与被切换组播流的离 开。S D N交换机接收到IG M P请求后，在流表（Flow Table)中查是否有流表项匹配，若有，则将待切换组播流与被切换 组播流同步传输到目的端，此时目的端同时收到两路组播流数 据包。先根据PTP判别帧位置，再利用组播流数据包头的帧 结束标识判别帧边界，从而实现IP流的精准净切换。切换后，被切换的组播流离开所在组播组。通过仿真界面，值班人员可 以像操作传统矩阵那样完成IP信号的调度。但切换时在目的 端同时存在2个码流会占用双倍带宽，因此要限制目的端信号 数量，避免因端口堵塞而造成信号中断。
新购1台北斗双模时钟和2台支持PTP的同步信号发生 器，与原有GPS时钟及同步信号发生器互为备份。新购1台IP/S D I媒体分析平台，用于信号分析和监测。
3、IP播出系统设计方案
1 )基于ST2110的IP播出系统技术方案3D打印遗体修复
SMPTE2110系列标准包括ST 2110-10(系统时钟和定
电视工趕
TELEVISION ENGINEERING
行业专题I融合媒体
义）、ST2110-20(非压缩有效视频）、ST2110-30(PC M数字 音频）和ST2110-40(视频流量整形和辅助数据）等，在HD- S D I封装成IP流的过程中，音频流、视频流和辅助数据流既 独立又同步，通过各自路由进行传输并在终端同步汇聚，简化 了附加字幕、标题及多语言音频等处理，提高了带宽利用率。
(1 )IP播出系统架构
在基带向IP过渡的现阶段，播出系统可采用‘‘双 IP”‘‘双IP+SDI”“IP+SDI"等架构，本系统选用“双 IP+SDI”，其中S D I部分利旧。如图4所示，IP播出系统由 刀片服务器、存储盘阵、播出SDN、IP四选_、丨P字幕机、IP画分及IP监测卡等组成。配置2台与总控同类型交换机作 为主/备播出SDN，通过100GbE接口上联总控，完成IP流 的播出端调度。配置2台互为主备的刀片服务器机箱，每台内 置8块刀片服务器，并通过万兆接口连接72G TB在线盘阵，读取素材文件并进行IP封装播出。
图4 “双IP播出+SD I播出”系统架构
(2 )服务虚拟化
IP流播出与代理服务可以采用独立分布和混合分布方式，本项目选择后者。假如1个刀片出现故障，影响流播出服务使 用率的17%或代理服务使用率的14%，冗余度明显高于独立 分布方案。每个刀箱另有1块空闲刀片用于服务漂移，采用专 业虚拟化管理组件，达到高可靠、自动化运维的目标。除数 据库、HA、W eb、控制服务外，将其他每台物理机虚拟成4-6 个虚机，实现IP流播出、切换、虚拟存储、台时标/字幕叠加、监控、迁移、技审、校验、导入等业务。其中专门设置存储虚 机挂载在线存储，上接二级存储，下连IP播出虚机，将播出 与存储运算分离，提高播出稳定性。
(3 )播出虚机IP流的净静切换
播出虚机同时支持2路IP流输入和1路IP流输出，通过 配置硬件切换面板，与S D I切换台或16x2同步切换。丨P播 出服务依据串联单，将16路外来IP流中待切换流引入虚机，实现净静切换。
(4) IP和S D I的四选一应用
丨P播出每频道配备2块IP四选一倒换器，保证输出稳定流。IP四选一遵循ST 2022-7标准，支持冗余光纤输入，在自动 模式下可以对2根光纤、或者光纤中优先级高的2路信号进 行数据包层面的检测倒换，最终输出的IP流返回播出SDN，主备S D N各自将4路IP流复用在一根光纤，冗余输出至IP
编码器。IP四选一四路输入分别为主备IP虚机、转为IP格式
的SD丨播出信号及应急垫片。S D I四选一输入分别为主备IP
四选一的S D I输出、S D I播出信号和应急垫片，其输出至SDIy型钢
编码器。
(5)高清字幕系统
配备6台高清SDI/IP网络字幕机，除支持传统字幕制作、
播出功能，还支持N D I协议，单网卡可同时输出4路N D I字
幕流，带宽在35Mbps ~ 40Mbps。网络字幕机采用分布式架
构，具有独立的数据库、制作和编单工作站。
(6) S D I播出系统
利用之前的5台多通道高清视频服务器，2个主要频道保
留“切换台+四选一”方式，其余频道采用"16x2+四选一”
方式。保留原有上载/审查通道，包含介质上载及文件化送播
的人工审查。另配8台共享应急蓝光录像机用于应急播出。
2) IP播出系统软件设计
IP播出软件系统采用以数据库为中心的分布式架构，同
时支持C/S和B/S模式，对实时性要求高的播出和控制类软
件使用C/S架构，对灵活性要求高的业务类软件使用B/S架
构。采用模块化结构、开放型平台，各功能模块既相对独立
又紧密配合。整个系统由13个功能模块组成：IP流播出服务、
丨P流播控服务、监管服务、分配服务、代理服务、校时服务、
接□服务、监控服务、分片技审服务、分片转码服务、广告
管理及串编服务、串联单编排服务、播后统计服务等，其中
主要模块如下：
(1 )IP流播出服务。该服务安装在丨P播出虚机上，完成
素材读取、素材封装、流净静切换、内部IP字幕叠加、外来
N D I字幕叠加、IP流上变换（拉伸模式）及IP流播出等功能。
采用松耦合模式，定时同步播出串联单至虚机，可实现离线播
出功能；
(2) IP流播控服务。该服务安装在播控站中，依据串
联单控制IP流播出虚机播出，同时对基带系统的切换台或
16 x2、字幕机、录像机等进行帧精度控制。播控软件保留触发、
保持、主从切换，以及“节目预告”（与字幕机关联）等基带
播控功能，能够实现系统软/硬件检测、提示、报警，带应急
操作软面板；
(3)分配服务。完成后台提交任务的分配工作。分配服 务对任务进行切片后，自动根据工作状态、资源利用率等，
统筹、均衡地为代理服务分配并下达任务，最后对完成的切片
予以合并，有效提高了效率及安全性；
印第安笛(4)代理服务。该服务安装在多台虚机上，执行MD5校 验、上传、迁移、技审、转码、监控等任务。
3) 可视化智能监控方案
IP系统相比于传统基带系统，在大幅简化设备与线路的同
时，却给应急处理和故障定位提高了难度，（下转第18页
）
行业专题I融合媒体
流程规范，支持全流程可查、可控、可调度，使节目生产效率 和文件化送播效率不低于介质下载、送播效率。要求记者在拍 摄、编辑时校准声音电平，而非仅靠后道串片环节处理。在串 片环节，预设好分段审片、打包、送播、审看时间点，并留出 应急处置时间。
9、运维监管平台
建设统一的运维监管平台，配置云计算后台管理监控工具 和集成监管系统，管理和监控融媒云平台各类资源，把公共的、后台的计算、存储等能力资源进行集中统一配置、调度、运维 管理、自动供给。可在统_登录界面中依据权限查询到个人、本栏目、本频道所有相关业务流程的执行情况，提供实时报警 和统计报表。可反馈所有流程的执行信息，直观展示融媒云平 台各功能区运行状态、报警和报表信息。
五、 融媒云平台网络安全
1、 网络规划和安全域划分
将全台IT网络整合为融媒云平台、办公网、播出网三大 集，播出与制作、办公之间以高安全区方式隔离，面向办公 网和生产内网采取不同的安全策略，对生产内网的防护强于办 公网，制作与办公之间用虚拟桌面、B S制作方式打通，辅以 高安全区迁移方式。对全台网络安全体系做出整体规划、分区 防御、安全可视、动态感知，划分各网络安全域，明确各子网 边界及连接方式、IP地址和流量规划，做好全台网络光纤、线 缆命名、标号规划，给出全台网络连接拓扑图、流量分析图。确定全台网络安全方案和设备选型，办公网通用网络安全由专 业安全厂商总体设计，业务网间安全连接由各网络集成商给出 方案，再由台方和专业安全厂商形成整体方案。
2、 云安全体系
南北向边界是云平台边界，由PaaS集成商提供方案，再 由台方与专业安全厂商确认。东西向安全由丨aaS集成商提供 云安全底层设计，建立私有云平台各逻辑业务网间、私有云平 台与办公网间、播出网间的安全边界，保证整个网络安全运转，实现各子网间流程贯通和稿件、素材、成片高效流转，并符合 网络安全等级保护2.0版要求，各子网自身安全由各网络集成 商或专业安全厂商提供方案，数据安全由PaaS集成商提供。终端安全将扩容360终端授权并配合其他终端安全手段。建立 统一的安全监管平台，监看全台网络设备，实现行为管理及设 备、流量、流程监控。
六、 结语
扬州广电融媒云平台作为多方向、多能力、多工具输出的 综合资源池，可向台内各生产网络和台外网络提供计算、存储、迁移、转码、快编、文稿、推流、内容确权等能力和服务，以上只是以系统设计与运维人员视角，介绍了设计扬州广电融媒 云平台时所考虑的要点问题，希望能给业内同行带来启发。■
(上接第14页）因此IP系统必须依托强大的后台服务与资源，
打造智能化、可视化、细粒度、可追溯的运维监控体系。本系
统监控方案保留了传统的设备级、信号级、文件级、流程级等
多维立体监测报警展示功能，实现了全链路实时可视化展现，
加入了基于深度学习的异常事件检测预警和应急处理单元，满
足了播出系统智能运维需求，为安全播出提供有效保障。
(1 )可视化监控
对全链路关键点IP及S D I信号进行采集与检测，实现可
视化监控。如图5所示，在各频道播出链路中部署采集点，通
过编码和后台服务转为N D I低码流以实现图像展示，并辅助
显示信号流向、流状态等，以实现快速故障定位。具体关键点
如下：
a、 IP链路：每频道取5个关键点：主/备虚机、主/备 IP四选一、SD丨系统16x2或切换台转IP信号，其中主频道
增加高清央视一套及本台1600高清演播室信号。所有链路共
享IP应急垫片信号；
b、 SDI链路：每个频道取8个关键点：主/备视频服务器、HD-SD I切换台或16x2、主/备IP四选一的S D I输出、SDI
四选一输出、视分、标清PGM。S D I应急垫片信号共享。
图5可视化智能监控效果展示（分频道）
(2)智能播出应急响应
通过数据录入、历史处理记录、日志归集等方式，对常见
故障事件及应急处理方案进行深度学习、分析、统计与归纳。
异常事件发生时，在进行传统报警提示的同时，智能化提供最
优应急处理选项供值班人员参考。
CO2封存三、结束语
南京广电集团融媒播控系统采用SMPTE2110标准、服
务虚拟化、分布式计算等技术，构建了虚拟化环境下的“双
IP+SDI”混合播出系统，系统无单一溃点，具备完善的监控和
应急处理手段，辅以5G远程IP灾备系统，为融媒播控系统安
全运行提供了可靠平台，体现了标准与先进、安全又可靠、操
作易维护、经济易推广、开放易融合的设计原则，满足本集团
自办频道高标清节目安全、优质播出的需要。_
本文由《
现代电视技术》杂志推荐
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议