王爱英 吴佳音

（国家广电总局五五三台）

摘要： 本文通过分析广播电视媒体播出监管的现状以及未来的发展趋势，结合云计算技术的特性及应用背景，提出全媒体播出监管云的技术构架设想，分析云监管技术的运用对广播电视监管事业的影响。

关键词：云计算 SOA架构 分层存储 虚拟化

1 引言

随着广播电视事业的发展，广播电视节目制作、播出、传播的技术在不断的革新；传统的监测方法是针对不同途径传播的广播电视建立一套相应的监管系统，系统相对独立、稳定，安全性高。但伴随着事业发展、IT技术的更新及总局监管中心的成立, 传统广播电视监管方法的弊端越来越凸现，监管业务的新一轮整合革新势在必行。但传统的监管的系统在新一轮的业务整合中将会出现转型困难，主要表现在资源的利用率低，系统信息的共享性差，系统的重建设度高，再投入成本较高等多方面的问题。 云计算技术其核心在于业务能力及基础计算能力、存储能力的解耦。传统的监管系统中各业务模块、各作业单元都是相对独立的系统，服务器、工作站、存储资源不能跨系统共享，伴随着业务应用的更新，硬件资源也在不断的同步更新，资源的利用率低、扩展性差。云计算技术利用基础资源虚拟化、资源动态调度、分布式计算、分布式存储等技术，可以很好地解决现有系统中存在的问题。 目前云计算技术和基于云计算的服务已成为广电行业的研究重点。许多播出机构纷纷利用云计算平台来构建编播系统，强大的云计算、云储存等技术为大型的音视频数据的转换及处理带来便利，带来技术上的革新。三网融合的大环境下，节目内容的管理与使用通过云计算改造，通过使用相应的标准协议使不同的媒体云互联互通，逐步形成了广播影视的媒体大云。 云计算引领的第三次信息技术革命席卷全球，已经成为世界各国抢占新一轮经济和科技发展制高点的重大战略选择，随着中央将云计算产业纳入战略性新兴产业重点发展，云计算的新技术、新产品、新模式不断涌现，云计算应用的环境背景趋于成熟，适时将云计算技术引入到广播电视监管领域，将对事业发展产生极大的助力。

2 全媒体监管的功能需求

为满足现阶段的业务规模以及未来信息化发展的需要，全媒体监管平台必须具备以下要求：

1. 整体要求

具备一定的先进性，必须采用主流的云计算技术；平台设计具有良好的横向扩展性，可以开速高效地部署新的系统应用；满足系统高可靠性要求；满足用户安全性需求。

1. 功能需求

1) 信号接入 具备中短波广播、卫星广播电视、地面数字电视、CMMB等新媒体播出信号的接入。监管云所有的工作是基于前端信号数据的采集的，所以信号数据采集要求做到及时、准确、全面，设备出现异常时，部署备件的时间要求做到简便，无缝，不影响正常监管。 2) 技术及内容监管 针对不同的播出形态及播出要求产生不同的任务，生成监管任务链。任务生成后自动部署，通过调用信号数据流及传输参数，根据预置的监管策略，来完成监管任务。 3) 频谱、定位、测向、数据深度挖掘等辅助分析 平台能具备频谱数据的采集和分析、中短波广播测向、卫星上星信号定位功能等在线或离线的深度分析功能。对于结构化数据可定制纵向的深度分析，非结构化数据具备横向深度分析检索。 4) 系统智能管理 系统除具有上述的监管功能外，同时还具备日常的管理功能及办公的IT支撑等。系统智能管理包含了系统健壮性管理、数据安全以及网络、存储等底层基础设施等管理。系统的资源调度做到无死点，所有的底层器件均可调可控，具有资源自管理模式。 全媒体监管云建成，将是一个能对多种媒体信号接入进行监管监控；具备信号技术质量深度分析；节目内容、媒资舆情分析等基本功能；具有人工智能的一套全媒体监管系统。

3 全媒体播出监管云平台总体架构

全媒体播出监管云平台设计是基于SOA的软件体系，根据用户的功能要求，利用系统的流程管理，快速的部署，轻松的实现新功能的迅速上线。系统在建设过程中，充分汲取云计算的一些技术特性，从而构建全媒体广播与电视安全播出监管云平台。 考虑到平台的业务需求及设备部署情况、系统的稳定性和扩展性建议采用如下图的逻辑结构。

3.1 基础设施构建

基础设施层主要指项目建设中所有的硬件资源，包含所有机房设施及所有的IT支撑设备。基础设施层将经过虚拟化的信号采集资源、存储资源、网络资源以基础设施即服务的方式通过网络提供给用户使用和管理。

1. 1. 一体化机房

一体化机房设计体现在：机房布局选择、供配电设计、环境控制、消防系统、结构化综合布线系统、物理安全和访问控制等，为上层IT基础架构提供物理空间、电力系统、空调制冷等。 1) 制冷系统 由于数据中心的高密集度，原有的空间级制冷或行级制冷系统不能满足系统的制冷要求，需要配备更高效制冷系统。采用模块化空调产品，易于实现机房空调系统模块化扩容，并与IT系统进行联动，实现空调系统低功耗运行。采用高效空调产品，确保在制冷量相同时空调耗电量较低。 2) 供配电系统 通过采用高效能、模块化UPS，可根据机房内业务发展情况，对机房供电进行无缝扩容；采用母线通路，确保资源充分利用，实现配电系统的弹性运行、模块化扩容。 为保证机房持续运行，必须考虑在市电停电情况下的机房运行，必须设置柴油发电机系统及相应的ATS系统，柴油发电机及ATS容量应能满足UPS容量及空调容量需求，及其他功能需求。 2. 信号接收 信号接收分室外和室内两个部分。建设完备灵活的信号接收天线阵，便于灵活调配天线资源，实现对于中短波广播、卫星广播电视、地面数字电视、CMMB等播出信号的接收。室内部分主要包括馈电设备、避雷、天线控制、信号切换及共用、信号的解码、信号接收数字化等设备。该部分结构图如下图所示。 在构建信号接收子系统时，考虑的最多的还是在于如何能轻松应对不断变换或增加的业务挑战，以及设备故障时容限范围内的业务转移的速度。基于上述的要求，所有器件选型偏向于自带系统的刀片式型设备，具备远端控制功能。信号流与设备控制流分离，信号流的传递采用组播技术，降低组网难度及提高资源的共享度。信号的切换设备选型也很重要，矩阵的规模、是否具备智能路由、信号检测等功能关系到设备故障时业务转移的速度。基于CA解码器设备长时间不间断运行会多发故障的不可控性，建议解码或信号采集设备采用N+2的备份模式，N≤10，保证系统故障应急响应的速度。 3. 存储设计 在存储系统设计中应切合监管业务应用，采用先进、成熟的技术，使其整体上具有很快的响应速度和更高的数据带宽，可长时间承受大量用户极高的访问频率和访问速度。建议采用IPSAN架构的集中存储，同时采用分层存储的策略，使整个存储系统具有高可靠性、高性价比、可扩展、易管理、易使用、性能优良等一系列优势，并能平滑地升级扩展，很好地适应数据存储技术的发展，满足长期发展的数据存储需求。 1) 存储容量规划

• 初期总存储容量设计在500T（裸容量），保证视音频文件7X24小时全年无终的循环写入，此外包括虚拟机文件、数据库的存储需求。
• 数据仓库的存储需求，主要是存入被摘录的视音频文件和一些专业数据，支持对数据仓库内视音频文件进行大规模挖掘时对存储系统提出的高性能要求。
• 灾备的存储需求，容量视业务的发展按需变化，规划总容量1PB。
• 考虑到每年以20%到30%左右的数据增长量，需对存储系统提出良好的扩展的要求。

2) 分层存储结构 分层存储整合旨在满足多种应用程序的服务级别要求，提供经济高效的性能、可用性和功能。部署分层存储使监管云能够在“适当的时间”在“适当的存储类型”上存储数据。这就可以让功能与需求协调起来，并最终降低总体拥有成本。实施分层存储战略的第一步是根据服务级别和业务影响，对应用程序进行分类。访问时间部署的层数取决于具体的环境。可以分别为主存储、归档存储、备份和恢复、业务连续性等创建不同的服务级别类别，根据应用程序的需要协调的数据可用性、保护和性能需求。 4. 网络设计 1) 网络架构 整个网络在架构设计上采用分层设计方式，分为对外互联层、核心层、汇聚层、接入层四个层面：

• 对外互联层负责与Internet/Intranet的互联，保证内部网络高速访问，对内网和外网的路由信息进行转换和维护。
• 核心层向下负责汇聚网络内的汇聚层交换设备，保证网络内汇聚层交换设备之间的高速交换，向上与出口路由设备进行互联。
• 汇聚层向下负责汇聚多个业务区的业务接入层交换设备，向上与核心交换设备进行互联。
• 接入层包括各业务区内部的主机设备和网络接入设备。

2) 带宽需求规划

• 各机柜内部的交换机使用1G带宽接入服务器。
• 云平台内各接入层、汇聚层、核心层交换机均采用10G的带宽相互连接。
• 数据中心出口带宽为10G，并租用电信1G光纤作为备份链路。

3.2 监管云的中间平台层

平台层是运行在基础设施之上的一个以软件为核心，为应用服务提供开发、运行和管理环境的中间件功能层。平台管理技术能够使大量的服务器协同工作，方便的进行业务部署和开通，快速发现和恢复系统故障，通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可靠运营。具体来说，就是要： 1) 实现端到端、大容量、可视化的基础设施整合 2) 实现物理资源与虚拟资源的自动化管理 3) 实现面向业务的应用管理和资源耗用分析 4) 实现可控制、可审计、可度量的运维管理 监管云的管理将采用全新的管理模型和灵活的功能架构，并且充分考虑基础设施（资源）、业务运行、运维服务等各种管理要素，面向应用需求，通过按需装配资源组件，建立一个开放式、标准化、易扩展、资源可联动的统一智能管理平台，实现精细化管理。由于监测监管业务应用的特殊性，必须根据业务自生的特点选择适当的云平台的管理软件。 采用虚拟机技术部署云平台软件，完成对各种物理资源的虚拟化，提供更快速、更高效的虚拟化计算能力。

3.3 监管云专业应用服务

通常把云计算所提供的应用服务叫做“云服务”。云服务是一个粗粒度的对象，从软件层次上看，云服务可以分解成如图所示的结构。全媒体播出监管云平台应用服务设计建议采用SOA架构模式。SOA(Service-Oriented Architecture) 架构模式是面向服务架构，它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。 对象层包含有系统已经实现的对象或新的对象，SOA可以利用已有的系统，并且用基于服务的集成技术来集成它们。监管云中的对象主要可分成如下几类，音视频流、射频数据流、监测数据流、环境状态、设备对象、用户对象等可以被抽象成数据信息的对象存在。通过对底层系统功能封装，将其封装进各类服务，音视频的监听监看、音视频的转编码、音视频存储、音视频识别、频谱数据显示、卫星信号定位、媒资数据共享等服务以便于各个业务流程的调用。根据监管监测业务部署业务流程集，如信号安全预警、信号质量监测、频谱预警系统、媒资舆情分析等业务应用。 服务层是系统中最重要的一层，利用底层功能组件来构建不同功能的服务，公开描述服务的接口，从而可以被公开使用，被查找并动态调用。业务流程层主要是用已经封装好的各种服务来构建监管的各项业务，它是一个更大的服务集。用户访问层建立在业务流程层之上，利用该层来向用户提供接口服务。服务集成可以采用ESB来实现，服务的调用者一般都通过集成层来访问服务。服务管理和监控主要用来监控云服务以确保实现云服务的质量标准。 对于监管云资源的服务管理及控制主要在创建虚拟机时为虚拟机分配相应的虚拟资源，基于策略的智能化、自动化资源调度，实现资源的按需取用和负载均衡，消峰填谷，达到节能减排的效果：白天，基于负载策略进行资源监控，自动负载均衡，实现高效热管理。夜晚，基于时间策略进行负载整合，将不需要的服务器关机，最大限度降低耗电量。基于全网的管理系统，实现全网资源的智能化调度。

4 小结

全媒体播出监管云平台构想是一种基于网络交付IT资源的方式，在数据中心内部IT资源被虚拟化为资源池形式，可以按自身业务需求，在数据中心内部申请和使用资源。采用云计算建设的广播电视播出监管平台具有快速系统建设和业务部署，集群化、自动化运维，分层存储所具备大容量、高扩展性和快速存取的优势，满足大量、非结构数据存储和查询需求等优势。 参考文献 1杨正洪，郑齐心，吴寒.企业云计算架构与实施指南[M].北京.清华大学出版社.2010.48-284 2 Thomas Erl.SOA.服务设计原则[M].北京.人民邮电出版社.2009 3 虚拟化与云计算小组.云计算实践之道.战略蓝图与技术构架[M].北京.电子工业出版社.2011.1 4 David S.Linthicum.云计算与SOA[M].北京.人民邮电出版社.2011.1