1、新型全台网技术支撑体系的探讨与构建【摘要】本文从当前电视台在 IT 系统架构和业务发展上面临的挑战出发，提出了电视台未来发展的系列思路，包括构建全台文件化/IP 化基础网络环境、基于虚拟化技术整合 IT 通用计算资源、采用集群计算技术重构编辑制作系统、设计新的工艺架构实现全媒体融合生产、建设全媒体整备平台实现多形态业务运营等。根据这些发展思路，本文提出了广电建设新一代全台网的构想，对新一代全台网的设计理念、系统架构、典型特征等进行了分析，并对新一代全台网带来的业务变革进行了展望。【关键词】全媒体 IP 化云计算云非编集群式计算融合生产新型全台网 一.引言 广播电视台、台内数字化、网络化升级，已
2、经进入全媒体、超高清时代。随着互联网用户的快速增长，使得电视必须考虑网络与电视传统通道的关系问题。 从电视台技术发展看，IT 化进程分成了 1.信号数字化；2.业务平台IT 化；3.信号 IP 化，三个主要发展阶段。 在广电和电信双向动力的驱进中，互联网音视频应用得到快速发展。受众收听收看音视频内容的习惯发生了巨大的变化，如何快速响应满足“大众体验”的终端用户需求，解决好电视台和节目制作机构需要在原有体制下完成的节目播出和网络电视台发布形式，向可以广泛与新媒体运营企业合作转变。信号 IP 化是这一阶段需要重点解决的问题之一。近年基于 IP 网络的 SMPTE 2022 系列标准、SMPTE 2
3、059 系列标准，以及基于以太网的 AVB 标准，分别拥有各自的拥趸。也有独辟蹊径推出的 12G-SDI 标准。 本文从当前电视台在 IT 系统架构和业务发展上面临的挑战出发，提出了电视台未来发展的系列思路，建设新型全台网的构想，对新一代全台网的设计理念、系统架构、典型特征等进行了分析，对新业务变革进行了展望。 二.广播电视发展面临的挑战 随着媒体融合、以及 4K 等超高清技术的发展，传统广电专用基于SDI 的台内基础架构面临严峻的挑战。在过去的 20 年里，广电生产工艺系统经历了三个大的发展阶段，从以各种单机类视音频处理设备为核心的文件化生产，逐步发展到制作网、新闻网、媒资网、数字化总控播出
4、等网络化业务系统，进而又发展到全台网阶段；全台网实现了各个业务系统的互联互通和全程文件化制播，对资源进行了较为有效的整合，是目前广电生产工艺发展的新阶段。 在取得长足进步的同时，广电发展依然面临着新的挑战：在系统 IT架构层面，全台网普遍采用“烟囱式”的系统建设模式，一个业务对应一个系统，业务与设备高度耦合，导致系统问的计算资源难以共享，全台计算资源利用率偏低，运营成本与能耗较高，迫切需要利用新的 IT 技术优化全台网的基础架构。在业务发展层面，现有全台网依然延续传统的采编存播工艺，一切面向频道播出服务，但随着三网融合的发展，媒体的边界越来越模糊，传统的电视观众有流失的风险，而且随着微博、互联
5、网等新型媒体的兴起，电视台的话语权和影响力也面临着更多的挑战。 因此，现有的全台网不论是 IT 架构层面还是业务发展层面部需要探索新的发展思路，IT 架构需要进一步整合优化，面向三网融合和全媒体需要有新的生产工艺和新的业务模式。三.广播电视发展思路的探讨 基于对广电行业面临的挑战进行的详细分析，本文认为广播电视未来的发展思路主要包括以下几个方面。 1.构建全台文件化、IP 化基础网络环境 若干全台网项目实践已经证明，全程文件化在保证节目画面质量、提升系统间资源交换效率方面具有明显的优势，而且技术上完全可行。 在三网融合和新媒体的环境下，文件化和 IP 化的基础网络环境与新媒体业务系统对接、交互
6、更加方便，同时由于减少了编码器等若干中间设备，系统的安全性会更高，建设成本也会相应降低。 从未来的技术发展趋势上看，FCOE、iSCSI 等协议已经得到了广泛的应用，万兆以太网也在逐步普及，通过 IP 网络访问视音频存储的带宽不再是大的问题，此外，采用 H.265、AVS+等视音频编解码技术后，在同等画面质量的情况下对带宽的要求也在不断降低，这些都为构建全台文件化、IP 化基础网络环境提供了技术保障。 如上图所示，实现了全台文件化和 IP 化之后，不论是卫星传输还是新闻外场传输过来的外来节目信号，都将是 IP 流，对信号的调度、收录采集也将基于 IP 流进行处理；台内的制作、媒资、播出等业务系
7、统采用IP 方式接入视音频存储，系统问的资源交换完全采用文件的方式或者 IP流的方式；频道播出系统未来也可以是基于 IP 的，播出服务器输出的信号直接就是 IP 流，可以直接与各种分发传输系统对接。 1.1 台网协同技术体系过渡性整合接口 IP 化 其目标是实现台网问系统互联。达成统一的信号、内容和信息互联，这里涉及到编码压缩系统可能需要 IP 化，统一台网的通道，整合信号和文件等等。它可以极大地降低系统复杂度，控制运维的成本。原来一条一条的直播信号都是用视频的方式传到网站，还需要视频的方式转成IP，现在全部 IP 化以后，无论是文件传输、信号传输还是信息传输，都采用同样的统一接口连接到网站，
8、双方就可以把网站这边视频处理原来的接口设备全部省掉，对于电视台这边也并不因此增加更多，因为主控间的压缩也是 IP 化的。 节目文件化 这是实现系统之间信息共享、互换的基础，主要的操作对象是统一内容文件的格式，格式如果一边有一边不支持无法直接拿过来用；其次是统一编目元数据，这边的编目数据到那边是有效的。比如所有编目的格式在那边都能承认，这样才能实现数据的互换共享。 接口标准化 达成系统之间的互操作，接口要标准化。形成互操作就必须统一接口规范，定义统一的系统标准接口，原来通常是用 XML，Web server 这种接口方式，其实现在有很多专门网络化的，比如 JSON BSON 轻量化的接口定义，包
9、括 REST&RESTFUL 基于 HTTP 标准化的，跟网站很容易连接的协议。这样可以把台网之间的接口统一。 2.基于虚拟化技术整合 IT 通用计算资源 对于电视台 IT 基础架构普遍存在的资源利用率低、系统间难以共享、管理维护复杂等问题，通过云计算技术建设全台私有云平台是一个很好的解决办法，而虚拟化技术则是云计算的核心技术之一。 通过虚拟化技术，电视台可以将许多业务与所需的计算资源剥离，将计算能力集中到数据中心，构建一个全台共享的资源池，所有的业务都运行在虚拟机上。由于业务所需的计算资源已经虚拟化而且共享了，每个业务系统的计算资源都可以很灵活的进行分配和调整，系统管理维护的效率也会得到较大
10、的提升。 如上图所示，全台云数据中心面向各类业务提供了一个共享的资源池，主要包括桌面池、计算池、存储池、应用池等，全台现有的业务系统将继续存在，各系统有自己的数据和相应的业务流程，但是这些业务系统已经不再是物理系统，而是逻辑的系统，系统所需要的数据库、服务器、软件都在全台共享的资源池里。 3.采用集群计算技术重构编辑制作系统 非线性编辑技术目前已经非常成熟，在现有的架构下，单个非编工作站负责编辑操作、CPU 计算、GPU 计算、渲染结果本地回显等所有的计算工作，为了保证多层故事板的实时编辑，通常非编工作站也通过 FC-SAN 访问中心存储。 在实际工作中，传统的制作网也存在一些不足，首先是非编
11、站点之间的计算资源无法共享、资源利用不均衡的问题，有些非编站点只做一层视频的剪辑，资源利用率很低，有些站点则需要做多层视频的复杂编辑，资源占用又过高，极端情况下单台机器甚至无法胜任；其次是部署的问题，由于非编站点需直接访问高码率存储，而且对带宽要求极高，其部署位置不够灵活。 如果能够基于云的技术路线，将非编的编辑操作和计算渲染剥离，构建一个编辑渲染池，实现“云非编” ，就有望解决这些问题，但由于技术的限制，目前通用的虚拟化技术还无法满足非编虚拟化的要求，需要采用新的技术路线集群计算技术。 如上图所示，采用集群计算技术后，编辑终端只负责编辑操作和画面回显，所有的计算渲染工作都由后台的编辑渲染集群
12、负责，包括 CPU计算、GPU 计算、高码率文件读写等。每一个编辑终端都可以根据需要，灵活调用后台的计算渲染资源，编辑终端与渲染服务器可以是一对多或多对一的关系，根据编辑工作的复杂度动态分配；与此同时，对非编终端的性能要求大大降低，普通的笔记本甚至手持终端都可以进行复杂的编辑制作工作，而且由于终端只负责编辑结果的回显，不需要直接访问视音频文件，所以采用以太网接入即可，部署方式更加灵活，真正实现移动办公。 4.设计新的工艺架构实现全媒体融合生产 三网融合最终的体现是用户终端和用户使用体验的融合。目前，用户通过电视机收看电视节目、上网进行资讯浏览和互动已经非常成熟，但二者往往是孤立的，如果将二者有
13、机结合起来，必然会带来用户体验的巨大提升，形成很多新的业务模式，有效应对三网融合和新媒体带来的挑战。要实现这一目标，客观上就要求内容的融合、生产工艺的融合以及传输网络的融合。 内容方面，电视台在进行内容生产时，除了节目本身的生产制作外，还需要同时制作出与节目相关的各种附加内容和增值内容；生产工艺的融合是伴随着内容的融合产生的，新的内容生产要求必然会催生新的生产工艺，节目从生产到发布到收看的不同阶段都会融合新的生产工艺；传输网络方面，既包括传统的广播电视网络，也包括互联网、移动网等，可以根据不同网络的特点和优势来传输不同的内容，实现不同内容的交互、电视台与观众的交互以及观众与观众之间的交互。 在
14、内容融合、生产工艺融合、传输网络融合的基础上，通过音频水印、视频水印等技术，观众在观看电视的同时可以使用手机等设备识别出当前节目的标识，并根据节目标识访问互联网上与节目相关的内容，让电视屏和手机等“第二屏”关联起来，实现家庭终端的融合与互动。 5.建设全媒体整备平台实现多形态业务运营 在全媒体时代，传统的频道播出依然存在，但是它只是电视台的一种“播出”形式，基于内容优势，电视台可以独立开展或者合作开展版权交易、IPTV、网络电视台、互联网电视等增值运营业务，实现节目的一次生产多次利用，使节目的价值最大化，而开展这些增值运营业务时，一个强大的“全媒体内容整备平台”是必不可少的，通过建设面向全媒体
15、的内容整备平台，可以为传统的频道播出和新媒体的播出发布进行统一的内容准备。 6.发展路径路线图 全台文件化、IP 化为新业务的开展和新架构的使用提供了基础保障；云计算解决了多个烟囱式系统“小、多、专、独”的问题，提高了通用计算资源的利用率和架构的灵活性；集群式计算将编辑操作和后台渲染剥离，解决了编辑制作业务难以“云化”的问题，进一步优化了全台 IT架构；全媒体融合生产实现了内容、工艺、渠道的融合，通过内容的多态化和终端的多屏互动，提高了节目吸引力和趣味性，增强了用户的粘性；全媒体“内容整备平台”为电视台向全媒体发展提供了新的思路，实现了电视台内容生产与内容运营的融合。 四.广播电视新型全台网架
16、构 基于以上发展思路，广电新型全台网的核心理念以及要解决的核心问题是“剥离”和“融合”：“剥离”主要包括业务与设备的剥离、编辑与渲染的剥离；“融合”则包括内容形态的融合、生产工艺的融合和发布渠道的融合。如图 8 所示，广电新型全台网架构从下往上依次是物理资源层、虚拟资源层、资源交付层、平台业务层和终端接入层，虚拟资源层包含编辑渲染池和通用资源池，编辑渲染池是用于集群式计算的渲染服务器，通用资源池则包括了虚拟机、虚拟存储等；资源交付层主要负责计算资源的分配和管理，将编辑渲染能力和通用计算能力提供给各个业务系统使用，同时也负责生产流程的定义和组织；对于需要视音频板卡的上载采集、演播室播出、频道播出
17、等业务，在新技术出现之前，可以采用独立业务群的形式进行规划建设。 新型全台网的基本特征包括全程文件化、数据 IP 化、计算虚拟化、办公移动化、内容多态化、流程动态化、发布全媒体化等。 随着新型全台网的建设，广电行业将迎来巨大的变革，未来电视台技术平台的建设与业务系统的发展有可能剥离，将出现真正的“技术运营中心” ，甚至出现区域性的广播电视云计算数据中心，分布式的内容管理、移动化办公、前后场协同、异地节目制作、多屏融合与互动等将成为常态。 五.结束语 自虚拟化到集群计算，从频道制播到全媒体融合，全台网的建设应该是协同发展、流程优化、高效、低成本的运营管理体系。如果采取共享平台的方式生产，应该能简化流程，增强快速响应能力，提供超前发布和个性化制作能力。电视台内应该推行信号的 IP 化，节目的文件化和接口的标准化，深入开展云计算和全媒体的相关业务实践，为实现台网协同全面发展提供技术支撑。新型全台网的规划与建设思路，新技术和新工艺的发展，必将给广电行业带来广泛而深远的影响。
