有線(xiàn)電視直播及離線(xiàn)轉碼整合設計研究

【摘要】本文首先對本公司現有的轉碼系統進(jìn)行了介紹，并對各轉碼系統進(jìn)行了現狀分析。通過(guò)建設轉碼控制管理系統對現有的直播及離線(xiàn)轉碼進(jìn)行有效的管理，定義了轉碼控制管理系統的相關(guān)功能。最后介紹了直播及離線(xiàn)轉碼系統的三種整合方案，陳述了整合方案的優(yōu)缺點(diǎn)，為相關(guān)單位實(shí)施直播及離線(xiàn)轉碼的整合提供了一定參考。

【關(guān)鍵詞】直播轉碼，離線(xiàn)轉碼，轉碼控制管理系統，轉碼整合

隨著(zhù)高清頻道成為主流播出模式，標清付費頻道基本關(guān)停，全國省級和較發(fā)達地級臺基本實(shí)現高清化，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )直播和視頻分享站點(diǎn)的興起，智能手機的流行，視頻播出需要進(jìn)行大量的直播和離線(xiàn)視頻轉碼工作，以適應異構網(wǎng)絡(luò )和多終端環(huán)境的需要。

1 轉碼系統現狀

目前轉碼系統存在的弊端如下：轉碼能力分布不均，部分地區的轉碼系統建設早，轉碼功能比較全面，轉碼能力較強，具備很強的業(yè)務(wù)支撐能力，有的地區轉碼能力較弱甚至根本沒(méi)有部署轉碼能力，對多格式內容要求的業(yè)務(wù)支撐力度不足；轉碼能力相對封閉，現有轉碼系統基本都是屬地化管理，設備管理運維主體同時(shí)也是轉碼能力使用主體，系統相對獨立，無(wú)法構建共享資源池，各轉碼系統定制服務(wù)各自的業(yè)務(wù)，轉碼資源相對封閉，有些轉碼系統使用率不高，存在資源閑置的狀況，有些轉碼系統卻能力不足，并且無(wú)法使用其他系統的能力，只能進(jìn)行系統擴容；部分轉碼資源配置重復，據統計大部分地區都有轉碼系統進(jìn)行頻道回看節目的轉碼，可通過(guò)調研制定統一的視頻規范，減少非標節目制作，釋放部分轉碼資源。

2 轉碼管理控制平臺

2.1 系統結構轉碼管理控制平臺是一個(gè)集高度智能化、集中化、虛擬化、開(kāi)放化為一體的轉碼控制綜合性平臺。平臺可由轉碼控制平臺、轉碼能力云、資源存儲、業(yè)務(wù)對接系統、客戶(hù)端及業(yè)務(wù)需求部門(mén)等組成。系統示意圖如圖1 所示：2.2 系統功能實(shí)現2.2.1 轉碼管理負責轉碼調度資源分發(fā)及信息匯總。功能包括：手動(dòng)配置待轉碼離線(xiàn)文件或者直播信號生成手動(dòng)調度，通過(guò)自動(dòng)識別或自動(dòng)監測分配資源進(jìn)行轉碼生成智能調度，將調度控制信息發(fā)送至轉碼能力云管理系統；分發(fā)根據各業(yè)務(wù)系統需求或手動(dòng)配置將相應已轉完的視頻文件分發(fā)至指定位置；收集匯總其它系統反饋信息，提供信息調用服務(wù)；具備完善的數據統計功能，可多維度統計吞吐量、業(yè)務(wù)量、資源使用量，并提供報表輸出，很好地幫助用戶(hù)統計各種業(yè)務(wù)數據以及運維相關(guān)數據。2.2.2 智能資源池管理對匯聚入庫待轉碼及已經(jīng)完成轉碼的文件進(jìn)行有效管理。包含的功能有：對所有片源進(jìn)行可視化管理，可查看待轉碼、轉碼中、已完成轉碼的片源并可以依照多種順序（如入庫時(shí)間、片源時(shí)長(cháng)、封裝格式、編碼格式、文件大小等）排序；媒資編目信息匹配；可根據片源熱度、類(lèi)型等屬性規劃節目生命周期，靈活更改存儲位置，對相應文件進(jìn)行入庫或下線(xiàn)；可進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源調整，自動(dòng)實(shí)現資源的釋放和添加。根據業(yè)務(wù)的繁忙程度，自動(dòng)或者手動(dòng)申請資源的擴容或者釋放，動(dòng)態(tài)調整轉碼資源及任務(wù)的優(yōu)先級，解決現有各轉碼系統擴容不便和資源閑置的問(wèn)題。2.2.3 轉碼能力管理通過(guò)開(kāi)放API的方式對所有轉碼設備（包括硬件轉碼設備及軟件轉碼）進(jìn)行統一管理，共享硬件資源。功能包括：實(shí)時(shí)監測管理硬件資源，提供可視化監測管理界面；根據調度控制信息分配轉碼資源進(jìn)行轉碼；收集轉碼進(jìn)度信息反饋至轉碼管理系統；對轉碼能力系統的轉碼隊列、進(jìn)度進(jìn)行可視化管理。支持負載均衡，自動(dòng)備份，保障平臺高效穩定運行。平臺采用智能負載均衡設計，多節點(diǎn)協(xié)同工作，以達到效率最大化。若是節點(diǎn)故障則任務(wù)自動(dòng)遷移備份，保障轉碼任務(wù)安全穩定進(jìn)行。

3 直播及離線(xiàn)轉碼整合方案比較

3.1 新建全新轉碼系統方案3.1.1 直播及離線(xiàn)轉碼整合流程此方案需新建管理控制平臺及下屬轉碼能力系統，系統結構圖如圖2 。3.1.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)：1.方案只需新建系統，項目范圍和建設周期易把控；2.無(wú)需融合原有轉碼系統，無(wú)需與各地市分公司、第三方轉碼廠(chǎng)家聯(lián)調，降低項目實(shí)施難度；3.系統為分布式架構，同時(shí)技術(shù)參數、接口參數統一，易于后期升級、擴容及維護；4.系統可以快速上線(xiàn)，可立即向省公司各部門(mén)及地市分公司提供轉碼服務(wù)；缺點(diǎn)：1.方案建設投入較大；2.系統功能與原有轉碼能力系統能力有重疊，使部分轉碼能力系統閑置，造成資源浪費。3.2 整合原有轉碼系統方案3.2.1 直播及離線(xiàn)轉碼整合流程此方案包含新建轉碼管理控制平臺，然后整合原有轉碼系統（包含直播轉碼及離線(xiàn)轉碼）。系統整合后的結構圖如圖3 所示。3.2.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)：1.僅需融合原有轉碼系統，合理利舊，節省投資；2.融合后，為分布式架構，減輕中心系統壓力；3.擴容轉碼系統時(shí)，僅需擴容任意原有轉碼能力系統中一個(gè)，選擇面寬，無(wú)需與特定廠(chǎng)家綁定；4.融合后系統可快速應用新轉碼技術(shù)（原轉碼系統廠(chǎng)家中有任意一家支持該新技術(shù)即可）。缺點(diǎn)：1.項目建設難度最大；2.原有系統分散，融合對接工作量大；3.融合過(guò)程中可能會(huì )對融合轉碼能力系統的下游業(yè)務(wù)運行造成影響。3.3 逐步融合原有系統方案3.3.1 直播及離線(xiàn)轉碼整合流程此方案是新建轉碼能力系統（含圖2 系統結構圖圖3 系統結構圖存儲系統）和管理控制平臺，然后逐步融合原有轉碼系統，系統結構圖如圖4 所示。3.3.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)：1.前期為新建系統，項目范圍和建設周期易把控；2.融合原有轉碼系統，合理利舊，節省投資；3.融合后，為分布式架構，減輕中心系統壓力；4.前端有新建轉碼系統，易擴容；缺點(diǎn)：1.前期建設投入比第二套方案多；2.原有系統分散，融合對接工作量大。

4 本次建設方案

本次應用上述第三種方案，新建轉碼能力系統（含存儲系統）和管理控制平臺，然后逐步融合原有轉碼系統。4.1 本次方案實(shí)施難點(diǎn)在建設過(guò)程中總結了以下實(shí)施難點(diǎn)。1.高速穩定網(wǎng)絡(luò )傳輸環(huán)境的建立和保障；2.與第三方轉碼能力的對接聯(lián)調及資源融合；3.融合原有閉環(huán)業(yè)務(wù)系統內的轉碼能力后實(shí)現原業(yè)務(wù)上下游系統的對接；4.轉碼能力的智能調度，兼顧保證轉碼能力原屬業(yè)務(wù)對資源的充分使用以及對新的業(yè)務(wù)轉碼能力調用的支撐；5.能力融合過(guò)程中，如何在不影響業(yè)務(wù)運行的前提下，保證現有業(yè)務(wù)系統的安全穩定運行；6.各地市區縣分子公司及相關(guān)部門(mén)對項目的支持；7.平臺建成后，運維管理界面的劃分。4.2 本次方案實(shí)施效果1.安全可靠作為廣電有線(xiàn)運營(yíng)商，向人民群眾傳播黨的聲音是我們的政治使命。重要頻道必須利用高可靠性、高穩定性、低延時(shí)的專(zhuān)業(yè)級播出設備，保證嚴格落實(shí)廣電總局“62 號令”對于數字電視安全播出的各項要求。2.高可用性所有設備支持業(yè)務(wù)的遷移、備份、擴容等；支持編轉碼硬件加速；一臺服務(wù)器可以同時(shí)提供存儲與計算，充分利用硬件資源；對于設備硬件及業(yè)務(wù)運行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控及采集，支持機框和節點(diǎn)級的監控，并可給出相應的情況采集報表；支持手工運維，可根據需求臨時(shí)指定節點(diǎn)上運行的應用。3.按需實(shí)時(shí)轉碼支持多格式、多碼率、多分辨率、多協(xié)議等。支持所有主流的音視頻編碼格式（如H.264 、AAC等）；支持多種碼率的輸出，能夠實(shí)時(shí)計算用戶(hù)收看情況，向用戶(hù)提供最佳視頻碼率；支持多分辨率，根據要求輸出不同的分辨率；支持MMS、RTSP、RTMP、HLS、HTTP等不同輸入、輸出協(xié)議。4.智能調度根據視頻參數和轉碼資源情況，自動(dòng)分配最佳的轉碼資源。5.高性能轉碼提高IO性能和轉碼性能，結合緩存技術(shù)實(shí)現高質(zhì)量的直播轉碼。但又要實(shí)現自適應轉碼，采用合適的轉碼速度，盡可能地節省系統資源來(lái)提升總體并發(fā)容量，提高性能。

5 結束語(yǔ)

針對有線(xiàn)電視前端直播及離線(xiàn)轉碼現狀，完成直播與離線(xiàn)轉碼系統的有效整合，新建轉碼管理平臺能夠統一管理，智能調度轉碼能力，能夠有效實(shí)現直播或離線(xiàn)處理多幀率、多碼率、多分辨率、多格式的視頻節目，提高資源利用率，滿(mǎn)足各類(lèi)業(yè)務(wù)需求。本文介紹的三種轉碼整合方案，分別給出了三種整合方案的優(yōu)缺點(diǎn)。希望能給相關(guān)單位在直播及離線(xiàn)轉碼的整合上根據自身情況，選擇相應的整合方案。