CN103491453A - 一种云播出系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种云播出系统及方法，属于广播电视播控技术领域。本发明所述系统包括流媒体播出服务器控制处理装置、流矩阵控制处理装置、节目编单和播出应用控制装置。流媒体播出服务器控制处理模块和流矩阵控制处理模块可以分布式部署多个，分别组成流媒体播出云和流矩阵控制云。本发明将流媒体播出、流矩阵控制、节目编单和播出应用融合为一体，完成素材节目以IP流方式的精确播放和切换，实现素材节目内容播出的高效而且准确，提升系统的播出安全。

Description

一种云播出系统及方法

技术领域

本发明属于广播电视播控技术领域，具体涉及一种云播出系统及方法。

背景技术

广播电视系统中，播放节目内容是否合法，涉及到国家安全、社会稳定和国家形象，是非常关键的一个问题。只有合法的节目，才能用于播放。在现有广播电视系统中，播放节目内容要求切换准确，保证播出不中断，提高播出的安全性和对故障处理的响应速度、保障节目播出的安全，保障人民的收视需求和观感。

传统SDI播出方式需要采用SDI视频服务器播出SDI信号，经由音视频线缆连接到周边设备和切换台，周边设备负责信号的帧同步、音频信号的分配，视频信号的分配，音视频信号加嵌或解嵌，音视频信号键混等，切换台负责控制输出信号。整个系统连接复杂，故障查找困难，SDI视频服务器昂贵且单机支持路数少，所用到的设备均为专业设备，替代性和升级维护困难。这种方式虽然播出切换精确，播出稳定性好，但造价昂贵，维护难度大、成本高。随着计算机技术、广播电视技术的迅猛发展和广播电视需求的多样化，传统的SDI播出方式逐渐过渡到了IP流播出方式。因为IP流播出方式价格便宜，但需要解决播出的精确和稳定性问题，保障整个系统运行稳定和应急处理。

现有IP流播出服务器多为VOD点播服务器，直接通过网络方式以IP包进行传输。可以分为单播和组播两种，单台服务器支持的点播路数通常在上百路，并行性能优越，但是节目的连接和切换不能做到精确，节目切换时会出现静帧、花屏或者马赛克、甚至黑场等所不能容忍的问题，同时上百个频道切换更难以控制和达到播出安全等级要求。同时，现有IP播出方式，备份和应急机制缺乏，通常是单机运行，一旦出现故障，无法实现自动切换到备份线路，达不到不中断播出的要求。

本发明正是解决如上问题，顺应技术发展趋势、降低造价，同时满足大规模播出的安全和稳定要求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种精确、高效、安全的云播出系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种云播出系统，包括以下装置：

流媒体播出服务器控制处理装置：用于接收外部指令，完成指定ID素材的播放，读取文件数据流转化成组播IP流，发送到指定IP地址和端口；

流矩阵控制处理装置：用于完成多路组播IP流的接收，并将指定IP流重新打包发送到指定IP地址和端口，同时根据接收的指令和信息完成多路IP流中的任一路源IP流转发到指定目的IP地址和端口；

节目编单和播出应用控制装置：用于编辑播出节目单，根据所述播出节目单生成播出任务，并执行每一条播出任务，控制媒体播出服务器控制处理装置进行素材播放，控制流矩阵控制处理装置进行不同源IP流到指定目的IP流的切换。

一种云播出方法，包括以下步骤：

节目编单和播出应用控制装置编辑播出节目单，根据所述播出节目单生成播出任务，并执行每一条播出任务；

流媒体播出服务器控制处理装置根据所述播出任务及外部指令，完成指定ID素材的播放，读取文件数据流转化成组播IP流，发送到指定IP地址和端口；

流矩阵控制处理装置接收多路所述组播IP流，将指定IP流重新打包发送到指定IP地址和端口，同时根据接收的指令和信息完成多路IP流中的任一路源IP流转发到指定目的IP地址和端口。

本发明所述系统及方法，将流媒体播出、流矩阵控制、节目编单和播出应用融为一体，通过节目编单和播出应用控制装置对节目进行预编辑处理、主动发送IP流的组播方式，以及流矩阵的切换控制，完成了素材节目以IP流方式的精确播放和切换，实现了素材节目内容播出的高效而且准确，提升了系统的播出安全。

附图说明

图1是具体实施方式中云播出系统的结构示意图；

图2是具体实施方式中云播出方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1所示，本实施方式中云播出系统包括流媒体播出服务器控制处理装置1、流矩阵控制处理装置2和节目编单和播出应用控制装置3。流媒体播出服务器控制处理装置1和流矩阵控制处理装置2可以分布式部署多个，组成流媒体播出云和流矩阵控制云，云内部控制信息和状态信息共享。

云内部各装置可以主动或者某一装置故障时无缝替换。云内部控制信息和状态信息存储在主备管理机和数据库中，主备管理机首先提取数据库内已经配置的控制信息和状态信息，同时通过网络方式获取各装置的当前状态，通过对比，发现异常，进行云内部各装置的实时替换，提高系统可用性。所述控制信息包含上线、下线、所用的IP地址和端口等，状态信息包含正常运转、状态异常、该装置是否空闲、该装置是否可被应急使用等。云内部各装置有控制接口和状态获取接口完成控制信息和状态信息的控制和获取。

流媒体播出服务器控制处理装置1用于接收外部指令，完成指定ID素材的播放，读取文件数据流转化成组播IP流，发送到指定IP地址和端口。所述外部指令包括预卷、播放、停止、静止到某一帧、快进、快退、帧进帧退指令等。

流矩阵控制处理装置2用于完成多路组播IP流的接收，并将指定IP流重新打包发送到指定IP地址和端口，同时根据接收的指令和信息完成多路IP流中的任一路源IP流转发到指定目的IP地址和端口。

节目编单和播出应用控制装置3用于完成播出节目单的编辑，根据所述播出节目单生成播出任务，并执行每一条播出任务，控制媒体播出服务器控制处理装置进行素材播放，控制流矩阵控制处理装置进行不同源IP流到指定目的IP流的切换。

节目编单和播出应用控制装置3需要构成主备方式或者N+M备的方式进行控制管理，主备或者N+M备之间的通讯方式为网络心跳方式，网络心跳方式为现有技术，此处不再展开说明。当某流媒体播出服务器控制处理装置或流矩阵控制处理装置出现故障时，先将故障装置孤立，再将故障装置的配置信息导入到备份装置，启动备份装置，替代故障装置运行。

如图2所示，利用图1所示系统进行云播出的方法包括以下步骤：

（1）节目编单和播出应用控制装置3编辑播出节目单，根据所述播出节目单生成播出任务，并执行每一条播出任务。

节目单编辑时要求所排列节目之间从时间上无缝隙和重叠，节目单中的节目播放方式包含顺序、定时和插播。

所述时间上无缝隙是指两条节目之间没有空隙，上一条节目的结束时间不能早于下一条节目的开始时间（Teop（1）>=Tsop(2)），即上一条节目的结束时间是下一条节目的开始时间（Teop（1）=Tsop(2)）。无重叠是指两条节目之间没有叠加，上一条节目的结束时间不能晚于下一条节目的开始时间（Teop（1）<=Tsop(2)），即上一条节目的结束时间是下一条节目的开始时间（Teop（1）=Tsop(2)）。其中，Tsop（x）表示第X条节目的开始时间，Teop（x）表示第X条节目的结束时间。

所述顺序是指上一条节目和下一条节目依照上一条结束时间和下一条开始时间自然顺序相接；定时是指当前条节目开始时间是某一绝对时间；插播是指当前条节目（Pc）插入到上一条节目（Pf）开始后的某个时刻，上一条节目自然批分为（Pf1）和（Pf2），即组成Pf1、Pc、Pf2的顺序节目序列。

节目编单和播出应用控制装置3根据节目单逐条控制节目开播和结束时间，采用绝对时间进行控制，通过发出流媒体播出服务器控制命令和流矩阵控制切换命令，实现对流媒体播出服务器的播出控制和对流矩阵的切换控制。所有控制采用网络协议方式，即socket链接。

节目单编辑完毕后，对节目单进行检测，检测通过后，进入下一步。检测的方法为：自动计算每条节目的开播时间和结束时间，保证任两条节目连接无缝隙和重叠。

（2）流媒体播出服务器控制处理装置1根据播出任务及外部指令完成指定ID素材的播放，读取文件数据流转化成组播IP流，发送到指定IP地址和端口。

所述外部指令包括预卷、播放、停止、静止到某一帧、快进、快退、帧进帧退指令等，由节目编单和播出应用控制装置3发出。

本实施方式中，读取文件数据流转化成组播IP流采用的具体方法为：根据视频文件的压缩算法，首先将文件内容读入内存，然后根据文件中内容采用的视频编码算法（如H.264，是一个国际视音频压缩标准）和打包方式（如TS，以188字节为一个包），将文件数据转化成IP包，然后采用网络组播协议，通过组播方式将IP包以流的方式发送到指定的IP地址和端口。

（3）流矩阵控制处理装置2接收多路组播IP流，将指定IP流重新打包发送到指定IP地址和端口，同时根据接收的指令和信息完成多路IP流中的任一路源IP流转发到指定目的IP地址和端口。

流矩阵控制处理装置2支持任一路源IP流切换到任一路或多路目的；任一路目的端口同一时刻只能接收一路源IP流，支持同一时刻多路同时切换。

流矩阵控制处理装置2接收的指令和信息包含源IP和端口、目的IP和端口、切换时间、切换模式（单源或复制）、是否锁定。切换模式是指断开目的IP和端口的链接，用指定的源IP和端口重新链接。单源是指源IP和端口只能链接一个目的IP和端口，复制是指源IP和端口可以同时链接多个目的IP和端口。是否锁定是指目的IP和端口是否可以被新的源IP和端口链接。通过指令组合实现切换策略和约定。

下面以一个具体播出实例对本发明进行举例说明。

假设：卫视频道节目单中包含两条节目，卫视频道对应的输出IP锁定为211.1.1.1，端口10000。节目单的格式如下：

首先，ID：10000001在11：00：00：00开始播出，节目编单和播出应用控制装置3发送预卷命令（参数ID号），预卷成功后，节目编单和播出应用控制装置3再发送播放命令（参数ID号和IP地址和端口），流媒体播出服务器控制处理装置1发出IP流，送到流矩阵控制处理装置2，流矩阵控制处理装置2的源IP和端口接收到节目IP流，切换到指定目的IP和端口（跟播出频道一一对应，事先设置好，即卫视频道对应的输出IP和端口锁定为211.1.1.1，端口10000）。

当绝对时间到达11：30：00：00时，提前5秒钟发出ID:10000002的预卷命令，等到达ID:10000001的结束时间时，发送播放命令，播放ID:10000002节目，同时流矩阵收到切换命令，将源IP：211.0.0.2和端口8002的IP流切换到卫视频道对应的输出IP和端口锁定为211.1.1.1，端口10000。

这样就完成了节目的播放和定时切换，由于控制和处理命令是毫秒级，因此，两条节目的切换时间小于1帧（40毫秒）。同时，由于部分工作在发出命令前已准备就绪，比如预卷，就是找到对应ID的文件，找到开始位置（入点），读入内存中，等待后续工作。所有任务按照绝对时间和时序完成。

同时，当某一流媒体播出服务器控制处理装置1或者流矩阵控制处理装置2出现问题时，可以迅速找到空闲的播出服务器控制处理装置1或者流矩阵控制处理装置2实现实时替换，保障卫视频道（IP 211.1.1.1，端口10000）始终输出IP流，保障节目的正常播放。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种云播出系统，其特征在于，包括以下装置：

流媒体播出服务器控制处理装置（1）：用于接收外部指令，完成指定ID素材的播放，读取文件数据流转化成组播IP流，发送到指定IP地址和端口；

流矩阵控制处理装置（2）：用于完成多路组播IP流的接收，并将指定IP流重新打包发送到指定IP地址和端口，同时根据接收的指令和信息完成多路IP流中的任一路源IP流转发到指定目的IP地址和端口；

节目编单和播出应用控制装置（3）：用于编辑播出节目单，根据所述播出节目单生成播出任务，并执行每一条播出任务，控制媒体播出服务器控制处理装置（1）进行素材播放，控制流矩阵控制处理装置（2）进行不同源IP流到指定目的IP流的切换。

2.如权利要求1所述的云播出系统，其特征在于：所述流媒体播出服务器控制处理装置（1）和流矩阵控制处理装置（2）分布式部署多个，组成流媒体播出云和流矩阵控制云，云内部控制信息和状态信息共享。

3.如权利要求2所述的云播出系统，其特征在于：所述云内部控制信息和状态信息共享的方式为：云内部控制信息和状态信息存储在主备管理机和数据库中，主备管理机首先提取数据库内已经配置的控制信息和状态信息，同时通过网络方式获取各装置的当前状态，通过对比，发现异常，进行云内部各装置的实时替换。

4.如权利要求1所述的云播出系统，其特征在于：所述节目编单和播出应用控制装置（3）采用主备方式或者N+M备方式进行控制，主备或者N+M备之间的通讯方式为网络心跳方式。

5.如权利要求1~4中任一项所述的云播出系统，其特征在于：所述流矩阵控制处理装置（2）支持任一路源IP流切换到任一路或多路目的；任一路目的端口同一时刻只能接收一路源IP流，支持同一时刻多路同时切换。

6.如权利要求1~4中任一项所述的云播出系统，其特征在于：节目编单和播出应用控制装置（3）根据节目单逐条控制节目开播和结束时间，通过发出流媒体播出服务器控制命令和流矩阵控制切换命令，实现对流媒体播出服务器的播出控制和对流矩阵的切换控制，所有控制采用网络协议方式。

7.一种云播出方法，其特征在于，包括以下步骤：

节目编单和播出应用控制装置编辑播出节目单，根据所述播出节目单生成播出任务，并执行每一条播出任务；

流媒体播出服务器控制处理装置根据所述播出任务及外部指令，完成指定ID素材的播放，读取文件数据流转化成组播IP流，发送到指定IP地址和端口；

流矩阵控制处理装置接收多路所述组播IP流，将指定IP流重新打包发送到指定IP地址和端口，同时根据接收的指令和信息完成多路IP流中的任一路源IP流转发到指定目的IP地址和端口。

8.如权利要求7所述的云播出方法，其特征在于：所述节目单包含的所排列节目之间从时间上无缝隙和重叠，所述节目单中的节目播放方式包含顺序、定时和插播。

9.如权利要求7所述的云播出方法，其特征在于：在节目单编辑完毕后，还包括对节目单进行检测的步骤。

10.如权利要求9所述的云播出方法，其特征在于：所述检测的方法为：自动计算每条节目的开播时间和结束时间，判断任两条节目连接是否无缝隙和重叠，如是，则通过检测。

11.如权利要求7~10中任一项所述的云播出方法，其特征在于：所述媒体播出服务器控制处理装置接收的外部指令包括预卷、播放、停止、静止到某一帧、快进、快退、帧进帧退指令。

12.如权利要求7~10中任一项所述的云播出方法，其特征在于：所述读取文件数据流转化成组播IP流，发送到指定IP地址和端口的方法为：首先将文件内容读入内存，然后根据文件中内容采用的视频编码算法和打包方式，将文件数据转化成IP包，再采用网络组播协议，通过组播方式将IP包以流的方式发送到指定的IP地址和端口。

13.如权利要求7~10中任一项所述的云播出方法，其特征在于：流矩阵控制处理装置接收的指令和信息包括源IP和端口、目的IP和端口、切换时间、切换模式和是否锁定。

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