有线电视直播及离线转码整合设计研究

【摘要】本文首先对本公司现有的转码系统进行了介绍，并对各转码系统进行了现状分析。通过建设转码控制管理系统对现有的直播及离线转码进行有效的管理，定义了转码控制管理系统的相关功能。最后介绍了直播及离线转码系统的三种整合方案，陈述了整合方案的优缺点，为相关单位实施直播及离线转码的整合提供了一定参考。

【关键词】直播转码，离线转码，转码控制管理系统，转码整合

随着高清频道成为主流播出模式，标清付费频道基本关停，全国省级和较发达地级台基本实现高清化，随着网络直播和视频分享站点的兴起，智能手机的流行，视频播出需要进行大量的直播和离线视频转码工作，以适应异构网络和多终端环境的需要。

1 转码系统现状

目前转码系统存在的弊端如下：转码能力分布不均，部分地区的转码系统建设早，转码功能比较全面，转码能力较强，具备很强的业务支撑能力，有的地区转码能力较弱甚至根本没有部署转码能力，对多格式内容要求的业务支撑力度不足；转码能力相对封闭，现有转码系统基本都是属地化管理，设备管理运维主体同时也是转码能力使用主体，系统相对独立，无法构建共享资源池，各转码系统定制服务各自的业务，转码资源相对封闭，有些转码系统使用率不高，存在资源闲置的状况，有些转码系统却能力不足，并且无法使用其他系统的能力，只能进行系统扩容；部分转码资源配置重复，据统计大部分地区都有转码系统进行频道回看节目的转码，可通过调研制定统一的视频规范，减少非标节目制作，释放部分转码资源。

2 转码管理控制平台

2.1 系统结构转码管理控制平台是一个集高度智能化、集中化、虚拟化、开放化为一体的转码控制综合性平台。平台可由转码控制平台、转码能力云、资源存储、业务对接系统、客户端及业务需求部门等组成。系统示意图如图1 所示：2.2 系统功能实现2.2.1 转码管理负责转码调度资源分发及信息汇总。功能包括：手动配置待转码离线文件或者直播信号生成手动调度，通过自动识别或自动监测分配资源进行转码生成智能调度，将调度控制信息发送至转码能力云管理系统；分发根据各业务系统需求或手动配置将相应已转完的视频文件分发至指定位置；收集汇总其它系统反馈信息，提供信息调用服务；具备完善的数据统计功能，可多维度统计吞吐量、业务量、资源使用量，并提供报表输出，很好地帮助用户统计各种业务数据以及运维相关数据。2.2.2 智能资源池管理对汇聚入库待转码及已经完成转码的文件进行有效管理。包含的功能有：对所有片源进行可视化管理，可查看待转码、转码中、已完成转码的片源并可以依照多种顺序（如入库时间、片源时长、封装格式、编码格式、文件大小等）排序；媒资编目信息匹配；可根据片源热度、类型等属性规划节目生命周期，灵活更改存储位置，对相应文件进行入库或下线；可进行动态资源调整，自动实现资源的释放和添加。根据业务的繁忙程度，自动或者手动申请资源的扩容或者释放，动态调整转码资源及任务的优先级，解决现有各转码系统扩容不便和资源闲置的问题。2.2.3 转码能力管理通过开放API的方式对所有转码设备（包括硬件转码设备及软件转码）进行统一管理，共享硬件资源。功能包括：实时监测管理硬件资源，提供可视化监测管理界面；根据调度控制信息分配转码资源进行转码；收集转码进度信息反馈至转码管理系统；对转码能力系统的转码队列、进度进行可视化管理。支持负载均衡，自动备份，保障平台高效稳定运行。平台采用智能负载均衡设计，多节点协同工作，以达到效率最大化。若是节点故障则任务自动迁移备份，保障转码任务安全稳定进行。

3 直播及离线转码整合方案比较

3.1 新建全新转码系统方案3.1.1 直播及离线转码整合流程此方案需新建管理控制平台及下属转码能力系统，系统结构图如图2 。3.1.2 方案优缺点分析优点：1.方案只需新建系统，项目范围和建设周期易把控；2.无需融合原有转码系统，无需与各地市分公司、第三方转码厂家联调，降低项目实施难度；3.系统为分布式架构，同时技术参数、接口参数统一，易于后期升级、扩容及维护；4.系统可以快速上线，可立即向省公司各部门及地市分公司提供转码服务；缺点：1.方案建设投入较大；2.系统功能与原有转码能力系统能力有重叠，使部分转码能力系统闲置，造成资源浪费。3.2 整合原有转码系统方案3.2.1 直播及离线转码整合流程此方案包含新建转码管理控制平台，然后整合原有转码系统（包含直播转码及离线转码）。系统整合后的结构图如图3 所示。3.2.2 方案优缺点分析优点：1.仅需融合原有转码系统，合理利旧，节省投资；2.融合后，为分布式架构，减轻中心系统压力；3.扩容转码系统时，仅需扩容任意原有转码能力系统中一个，选择面宽，无需与特定厂家绑定；4.融合后系统可快速应用新转码技术（原转码系统厂家中有任意一家支持该新技术即可）。缺点：1.项目建设难度最大；2.原有系统分散，融合对接工作量大；3.融合过程中可能会对融合转码能力系统的下游业务运行造成影响。3.3 逐步融合原有系统方案3.3.1 直播及离线转码整合流程此方案是新建转码能力系统（含图2 系统结构图图3 系统结构图存储系统）和管理控制平台，然后逐步融合原有转码系统，系统结构图如图4 所示。3.3.2 方案优缺点分析优点：1.前期为新建系统，项目范围和建设周期易把控；2.融合原有转码系统，合理利旧，节省投资；3.融合后，为分布式架构，减轻中心系统压力；4.前端有新建转码系统，易扩容；缺点：1.前期建设投入比第二套方案多；2.原有系统分散，融合对接工作量大。

4 本次建设方案

本次应用上述第三种方案，新建转码能力系统（含存储系统）和管理控制平台，然后逐步融合原有转码系统。4.1 本次方案实施难点在建设过程中总结了以下实施难点。1.高速稳定网络传输环境的建立和保障；2.与第三方转码能力的对接联调及资源融合；3.融合原有闭环业务系统内的转码能力后实现原业务上下游系统的对接；4.转码能力的智能调度，兼顾保证转码能力原属业务对资源的充分使用以及对新的业务转码能力调用的支撑；5.能力融合过程中，如何在不影响业务运行的前提下，保证现有业务系统的安全稳定运行；6.各地市区县分子公司及相关部门对项目的支持；7.平台建成后，运维管理界面的划分。4.2 本次方案实施效果1.安全可靠作为广电有线运营商，向人民群众传播党的声音是我们的政治使命。重要频道必须利用高可靠性、高稳定性、低延时的专业级播出设备，保证严格落实广电总局“62 号令”对于数字电视安全播出的各项要求。2.高可用性所有设备支持业务的迁移、备份、扩容等；支持编转码硬件加速；一台服务器可以同时提供存储与计算，充分利用硬件资源；对于设备硬件及业务运行情况进行实时监控及采集，支持机框和节点级的监控，并可给出相应的情况采集报表；支持手工运维，可根据需求临时指定节点上运行的应用。3.按需实时转码支持多格式、多码率、多分辨率、多协议等。支持所有主流的音视频编码格式（如H.264 、AAC等）；支持多种码率的输出，能够实时计算用户收看情况，向用户提供最佳视频码率；支持多分辨率，根据要求输出不同的分辨率；支持MMS、RTSP、RTMP、HLS、HTTP等不同输入、输出协议。4.智能调度根据视频参数和转码资源情况，自动分配最佳的转码资源。5.高性能转码提高IO性能和转码性能，结合缓存技术实现高质量的直播转码。但又要实现自适应转码，采用合适的转码速度，尽可能地节省系统资源来提升总体并发容量，提高性能。

5 结束语

针对有线电视前端直播及离线转码现状，完成直播与离线转码系统的有效整合，新建转码管理平台能够统一管理，智能调度转码能力，能够有效实现直播或离线处理多帧率、多码率、多分辨率、多格式的视频节目，提高资源利用率，满足各类业务需求。本文介绍的三种转码整合方案，分别给出了三种整合方案的优缺点。希望能给相关单位在直播及离线转码的整合上根据自身情况，选择相应的整合方案。