浅谈存储播出系统

赵 杰

（太原有线电视网络有限公司，山西 太原 030024）

随着信息时代的到来，计算机技术应用已经渗透到社会的各个角落，信息技术浪潮风起云涌。面对与日俱增的各种信息，不仅要处理，更重要的是如何保存信息，为日常的工作和生活服务。信息存储、传输和处理将是提高社会整体发展水平最重要的保障条件之一。

目前，数字电视与传统模拟电视相比，其主要优势就是能在同样的频宽内提供更多的内容，同时节目画面更清晰。由于每天都有大量节目要播出，意味着每天都有大量节目和数据信息需要处理，因此，安全的存储、存取的容错性、存储容量平滑升级、节目文件的播出监控等问题，对于整个系统都是至关重要的。存储播出系统有以下4个关键环节：

1 节目的上载与收录

面对海量的节目和数据信息，完善的上载和收录功能是非常必要的。上载是指对多种格式节目按规定格式进行上传，实时转换成文件，并保证广播级信号的质量。收录是指对节目进行数据采集、素材制作、文件存储的整个过程。在整个数字信号收录、存储的过程中，应确保数字信号质量不劣化。

将各种清晰的信源转换成DVB系统所能利用的MPEG-2 Transport Stream格式，是保证数字电视优势的首要指标。目前，能达到符合数字电视要求的信源格式主要有正版DVD、Betacam、DVCPRO、Digital-S、卫星节目等格式信源。这些信源与DVB标准兼容的MPEG-2 Transport Stream格式需要进行中间处理转换，如采用转码、编码、复用等手段，把各种节目信源转换成标准的MPEG-2 TS流。

图1 节目收录系统

2 节目存储与节目库管理

节目存储和节目管理系统在物理上分为3个存储系统：在线一级SAN存储系统、近线二级NAS存储系统和离线三级经济存储系统。在逻辑上，节目存储和管理系统由一个节目管理数据库和相应的应用客户端产生。

在线一级SAN存储系统主要用于存储近一周内要播出的节目，节目的安全容错等级是1，所以采用RAID-X技术（RAID-x磁盘阵列，磁盘阵列的主流容量为720 GB一个阵列），节目的存储状态是，二级存储导入节目存储到一级存储系统，服务器从一级存储中24 h持续、高速、稳定地读取节目播出。节目播出后，根据要求定期地将节目从视频服务器中删除。系统采用SAN结构，保证系统容量平滑升级和高速稳定传输。其中，采用的RAID-x技术可以在1个存储系统中对不同的节目采用不同的RAID级别，也可以跨越多个磁盘阵列进行RAID存储，即使损坏1组乃至多组，磁盘阵列都可以确保节目不会停播。事实上已经在存储环节保证了播出系统的不间断播出。同时，RAID-x技术可以保证同一个节目均匀分布在多个磁盘乃至多组磁盘阵列上，实现一个节目的读写由多个磁盘并行完成，满足实时性的要求，当开展VOD等业务对同一节目输出有极高的并发流量要求时，RAID-x的优势更加明显。

近线二级NAS存储系统主要用于存储1周内要播出节目的备份，1周后要播出节目的制作的临时、归档节目等。节目的安全容错等级为2，建议采用RAID-5节目存储的状态，如节目采集系统把外来信源存储到NAS系统中。编辑系统把节目从NAS中读取出来编辑，再重新存储到NAS系统中。审查系统从NAS中读取节目进行审查。审查完毕后，等待EPG编辑系统提供信息要求调度，然后从NAS中读取节目上传到一级系统。1周后再根据要求删除或把节目转移到三级系统中。采用NAS结构，NAS存储系统的主流容量为720 GB，1个1000BASE-T和1个100BASE-T外部接口，可根据用户对自己存储空间的需求平滑升级。

离线三级经济存储系统主要用于备份二级存储系统中的节目，保存这些节目主要用于二次播出或节目交换。建议采用DVD光盘的刻录方式经济保存。确保系统及时地从二级存储系统中备份节目。

节目级管理数据库服务系统主要用于管理从各个客户端采集的节目信息和节目状态信息数据，以及作为各种数据信息服务的接口，如 EPG、CAS、SMS、播控等。

应用客户端主要用于采集节目制作过程当中的所有信息。如节目录入信息、节目属性、状态及编码信息录入、编辑信息录入、审查信息录入、上传信息录入、删除信息录入等。

3 播出监控管理

图2 三级存储系统结构图

自动播出系统需保证24 h不间断播出，具备紧急处理功能。在不能及时排除故障时，系统将自动实现垫播。单机视频服务器系统要求对各种复杂的TS流具有强大的处理功能，保证对各种TS流有强大的兼容性。同时，系统要求有播出监控和双机热备份切换机制。双机热备份系统主要技术指标是：时钟同步、状态监视预警、热切换技术、系统恢复等技术。系统简述如下：

3.1 系统组成

由两台DVB视频服务器,两台播控服务器，1套播出监视系统，1套时钟同步系统，在线一级磁盘阵列，1台TS SWITCH，1台 FIBER HUB，1 台 Ethernet Switch，以太网线，Fibre Cable，ASI线组成。

3.2 系统特点

四级切换系统：服务器级、板卡级、端口级、PROGRAM级。

服务器级：服务器整机系统异常崩溃，服务器程序崩溃等级别切换，以及相应的快速恢复技术。

板卡级：播出卡由于异常原因导致异常的级别切换，以及相应的快速恢复技术。

端口级：某个端口由于异常原因的级别切换，以及相应的快速恢复技术。

PROGRAM级：某个端口中的某个数字通道的PROGRAM出现异常的级别切换，以及相应的快速恢复技术，NTP网络时钟同步协议。

4 高速存储网络共享

完成自动播出服务器群、上载/收录工作站、预编/审核工作站及其他工作站对节目库资源的充分共享和高速访问，并提供网络系统的扩充性。

整个系统分为3个存储资源结构：一级存储系统、二级存储系统、三级存储系统。一级存储采用Fiber实现资源共享访问。二级采用100 M以太网实现资源共享访问。一级和二级之间通过1 000 M以太网实现资源共享。三级存储系统之间是独立的：三级和二级之间通过100 M以太网实现资源共享访问；三级和一级之间可以通过DVD光驱间接访问。

由于需求的不断提升，高性能的存储系统尤其是海量存储系统的结构与性能设计研究越来越重要。海量存储系统因其高集合带宽、可靠性高、可互操作性高等特点，将成为未来存储系统的主流技术。