□雷祖棟

閏年日期GPS校時(shí)錯誤對數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)產(chǎn)生影響的分析

□雷祖棟

本文通過2012年南寧電視臺播出部衛(wèi)星鐘因校時(shí)不準(zhǔn)而影響播出的具體事件，結(jié)合閏年、衛(wèi)星校時(shí)、硬盤播控系統(tǒng)等各知識點(diǎn)對事件進(jìn)行剖析，還原出日期因素影響播出的過程，并總結(jié)出相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

閏年；GPS衛(wèi)星校時(shí)；硬盤播控系統(tǒng)；應(yīng)急預(yù)案

精準(zhǔn)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一直是廣播電視安全播出一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)保證。特別是廣電行業(yè)隨著數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的擴(kuò)展與深化，硬盤自動播出系統(tǒng)應(yīng)用的普及，電視新聞類直播節(jié)目增加等都愈發(fā)突顯安全守時(shí)的重要性。如今，地方廣播電視臺普遍采用GPS衛(wèi)星校時(shí)系統(tǒng)來獲取穩(wěn)定的基準(zhǔn)時(shí)間，所以南寧電視臺自動播出系統(tǒng)也是通過接收GPS時(shí)鐘信號獲取基準(zhǔn)時(shí)間。

2012年2月28日夜班時(shí)間段，值班員發(fā)現(xiàn)正常播出的節(jié)目圖像出現(xiàn)跳變現(xiàn)象，采取應(yīng)急措施后仍未解決問題。待播出畫面定幀后，值班員重新調(diào)入當(dāng)天播出單，進(jìn)行手動切換播出。節(jié)目剛播后馬上又出現(xiàn)畫面跳變，故障依然如舊。經(jīng)排查，技術(shù)員發(fā)現(xiàn)播控電腦日期顯示為2月29日，而GPS接收時(shí)鐘顯示日期時(shí)間為3月1日。正是兩者之間的誤差，導(dǎo)致播出出現(xiàn)異常狀況，而當(dāng)天的日期是2012年2月29日，即閏月最后一天。GPS時(shí)鐘日期如何引發(fā)播出異常？我們試通過以下知識點(diǎn)（閏年概念，GPS校時(shí)流程，硬盤播出系統(tǒng)主要組成與功能，播出工作流程）來解析時(shí)鐘日期異常對播出過程的影響。

一、閏年的概念

閏年是為了彌補(bǔ)人為歷法規(guī)定造成的年度天數(shù)與地球?qū)嶋H公轉(zhuǎn)的時(shí)間差而設(shè)立的，補(bǔ)上時(shí)間差的年份為閏年。凡是二月有二十九日的年份為閏年，包括在公歷或夏歷中有閏日或閏月的年份。一般有四年一閏，百年不閏，四百年再閏的說法。例如，2000年是閏年，2100年則是平年。而2012年則為閏年，當(dāng)年的2月有29天。

二、GPS授時(shí)簡介及播出系統(tǒng)校時(shí)工作流程

GPS（Global positioning System）是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的簡稱。20世紀(jì)70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，共由三部分組成：1.進(jìn)行廣播導(dǎo)航的衛(wèi)星組成空間部分；2.對整個系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制的地面控制部分；3.GPS接收機(jī)組成的地面用戶部分。授時(shí)功能由前兩部分構(gòu)成。GPS接收機(jī)分天線單元與接收單位兩部分，GPS接收機(jī)經(jīng)天線接收來自衛(wèi)星的信號，并能自動補(bǔ)償信號在衛(wèi)星與接收機(jī)之間傳輸延時(shí)，輸出與國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC保持高度同步秒脈沖選通信號，經(jīng)RS－232、RS422輸送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行校時(shí)。

校時(shí)工作流程：主、備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上運(yùn)行的time serv程序，是GPS時(shí)鐘信號接收及網(wǎng)絡(luò)同時(shí)校時(shí)的程序。它的作用是把GPS時(shí)鐘發(fā)送來的信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號，通過私用協(xié)議將時(shí)鐘信號經(jīng)以太網(wǎng)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的各個工作站，即工作站的播出程序會監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)上的時(shí)鐘信號，發(fā)現(xiàn)為播出系統(tǒng)合法的校時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，即校正播出程序的時(shí)鐘，達(dá)到和服務(wù)器及GPS時(shí)間同步的目的。在播出中，主、備播出工作站會根據(jù)主、備服務(wù)器提供的時(shí)鐘來同步自己的播出時(shí)鐘信號。

三、硬盤自動播出系統(tǒng)的組成及工作流程

硬盤自動播出系統(tǒng)主要由視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、編單／審片工作站、上載工作站、播出工作站、二級存儲硬盤陣列、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及切換矩陣及周邊設(shè)備構(gòu)成。

各個工作站的作用：1.編單工作站。該工作站的作用主要是根據(jù)播出的安排，按照播出要求編制出相應(yīng)頻道、相應(yīng)日期的播出串聯(lián)單。上載工作站和播出工作站根據(jù)播出串聯(lián)單進(jìn)行節(jié)目上載和播出安排。2.上載工作站。該工作站的作用是根據(jù)播出串聯(lián)單的安排，把磁盤或藍(lán)光盤節(jié)目及非編網(wǎng)絡(luò)素材節(jié)目等內(nèi)容上載至視頻服務(wù)器或近線存儲磁盤陣列，并完成節(jié)目內(nèi)容審核。3.播出工作站。該工作站包括播出管理與播出控制兩部分。播出管理工作站負(fù)責(zé)接收總編室傳來的串聯(lián)單文檔，將該文檔直接轉(zhuǎn)換為節(jié)目播出單和節(jié)目上載單，然后分別傳送到播出控制工作站和文件服務(wù)器；另外它還負(fù)責(zé)完成服務(wù)器素材的刪除、查詢等管理工作以保證服務(wù)器的正常工作。播出控制工作站的作用是對當(dāng)天所有節(jié)目進(jìn)行驗(yàn)證和鎖定，依據(jù)節(jié)目播出單，控制視頻服務(wù)器、應(yīng)急錄像機(jī)等進(jìn)行播出。它可以實(shí)時(shí)監(jiān)看服務(wù)器的播出狀態(tài)、播出進(jìn)程，提供實(shí)時(shí)控制。4.網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的作用是把播出系統(tǒng)內(nèi)的各種設(shè)備進(jìn)行連接運(yùn)行，互相聯(lián)系，交換信息。素材數(shù)據(jù)的傳輸，各個工作站、服務(wù)器之間的通訊，網(wǎng)絡(luò)校時(shí)，播出控制都通過交換機(jī)進(jìn)行的。

系統(tǒng)軟件工作流程主要為：總編室按照播出安排，編單工作站完成播出串聯(lián)單的制作。通過網(wǎng)絡(luò)傳送至播出部的播出管理工作站，播出管理工作站接收到串聯(lián)單供上載與播出使用。上載工作站根據(jù)播出串聯(lián)單將需要播出的節(jié)目采集上傳到視頻服務(wù)器或二級存儲陣列；播出工作站根據(jù)節(jié)目播出單，對當(dāng)日所需播出節(jié)目進(jìn)行驗(yàn)證和鎖定，其中近線存儲中把當(dāng)天要播出節(jié)目由遷移工作站遷移到視頻服務(wù)器，并控制視頻服務(wù)器及切換矩陣進(jìn)行節(jié)目的硬盤播出。

當(dāng)年我臺的GPS時(shí)鐘校時(shí)系統(tǒng)由GPS衛(wèi)星天線、衛(wèi)星校時(shí)鐘、時(shí)碼分配器組成。時(shí)間信號由GPS衛(wèi)星天線接收下來后通過衛(wèi)星校時(shí)鐘獲得GPS模塊標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，經(jīng)時(shí)碼分配器到主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，主備數(shù)據(jù)庫運(yùn)行的time serv程序通過以太網(wǎng)將時(shí)鐘信號傳送至各個工作站。如圖1。

圖1

因此，當(dāng)閏年這一特殊的時(shí)間段來到時(shí)，衛(wèi)星校時(shí)鐘由于自身原因?qū)е氯掌诎l(fā)生錯誤，主備數(shù)據(jù)庫接收到錯誤的日期，并與播控電腦日期相沖突，引發(fā)播出服務(wù)器對正播節(jié)目單日期的誤判，導(dǎo)致正播節(jié)目被跳切至結(jié)尾，定幀于正播節(jié)目單最后一幅畫面。此次衛(wèi)星時(shí)鐘日期錯誤對播出產(chǎn)生的影響有：1.由于衛(wèi)星鐘校時(shí)的錯誤使播出服務(wù)器對正播節(jié)目單產(chǎn)生誤判，導(dǎo)致當(dāng)天節(jié)目播出單不能按正常播出，需把日期校正后播出才恢復(fù)正常。2.播出工作常規(guī)應(yīng)急不起作用。（播出畫面跳變，手動切換應(yīng)急墊片又被切走）。3.影響播出質(zhì)量。

硬盤播出系統(tǒng)在閏年這特別年份中暴露出一些安全隱患，表現(xiàn)為如下幾方面：1.衛(wèi)星校時(shí)鐘設(shè)備在閏年中日期不正確引發(fā)播出軟件的誤操作；2.以GPS信號作為單一校時(shí)源存在不安全性；3.缺乏預(yù)防此類播出設(shè)備關(guān)鍵點(diǎn)失效后的應(yīng)急預(yù)案。

對于該型號衛(wèi)星校時(shí)鐘設(shè)備在閏年中出現(xiàn)的問題，筆者曾咨詢過生產(chǎn)衛(wèi)星校時(shí)鐘相關(guān)單位的工程師，他們也確認(rèn)該型號衛(wèi)星鐘的確存在此類問題，即在閏年里衛(wèi)星時(shí)鐘的日期會發(fā)生錯誤，解決方案有兩種：1.通過系統(tǒng)升級來解決衛(wèi)星校時(shí)鐘的缺陷。2.時(shí)間關(guān)鍵點(diǎn)前斷開GPS校時(shí)的物理接口，各個工作站點(diǎn)按自帶時(shí)間工作，時(shí)間點(diǎn)過后，重新復(fù)核衛(wèi)星鐘時(shí)間后再接回接口，重新恢復(fù)GPS校時(shí)功能。我臺采取的是方法二。

從事例上分析，單一的校時(shí)源對安全播出的確存在一定的隱患，校時(shí)源也應(yīng)遵循一主一備原則，“單點(diǎn)校時(shí)方式”顯然已不符合現(xiàn)在安全播出的要求，況且GPS的核心技術(shù)受制于美國，難免會存在一些隱患，對安全授時(shí)造成影響。而現(xiàn)如今我們已有自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，其中包括單向和雙向的精密授時(shí)功能，可以與原來的GPS授時(shí)系統(tǒng)構(gòu)成主備雙鏈路互備授時(shí)，來增加校時(shí)源的多樣性，避免單點(diǎn)帶來的故障隱患，從而增強(qiáng)了授時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證系統(tǒng)授時(shí)安全。

圖2

本次故障中，從當(dāng)時(shí)播控簡易流程圖（如圖2）中試分析一下傳統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案為何失效。播出服務(wù)器主備兩路信號分別進(jìn)入主、備分控矩陣，經(jīng)同步鍵混后到3X1倒換器，3X1倒換器其中一路為應(yīng)急墊片輸入。3X1倒換器出來后經(jīng)編碼復(fù)用最后輸入網(wǎng)絡(luò)。事故發(fā)生時(shí)，衛(wèi)星鐘因閏年時(shí)間緣故無法校正2月29日的正確日期，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫和播出服務(wù)器日期錯誤，現(xiàn)象為主備信號源均出現(xiàn)畫面跳變的異常狀況。應(yīng)急預(yù)案之一是分控矩陣中手動切出墊播片，因分控矩陣信號源來自播出服務(wù)器，處于信號跳變過程中手動切墊播片是沒效果的，而3X1倒換器中接入的應(yīng)急墊片，只有通道無信號時(shí)才會自動切入。此類事件給我們安全播出工作安全提出問題：數(shù)據(jù)庫或播出服務(wù)萬一失效了應(yīng)該采取怎樣的應(yīng)急措施？現(xiàn)在播控系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)大多為一主一備兩路，雖然數(shù)據(jù)庫或服務(wù)器出現(xiàn)問題的概率極低，但我們也不能因此而缺乏應(yīng)對舉措。參考其他省臺的設(shè)計(jì)，采用第三備份機(jī)制，獨(dú)立服務(wù)器控制獨(dú)立的一臺視頻服務(wù)器作為第三信號輸出源，是預(yù)防此類事例發(fā)生的根本。第三備份信號源應(yīng)與主、備信號源并連接到輸出末級2選1倒換器上，可進(jìn)行手動切換信號源。即使主、備信號不受控時(shí)，我們可以通過2選1手動倒換，改由第三備份信號輸出，從而為播出安全與播出質(zhì)量提供充分的保障，提高播出系統(tǒng)整體的安全性。

四、結(jié)語

此次播出故障發(fā)生的特殊性，也給了我們極大的啟示。整個播出系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器等各種軟硬件構(gòu)建而成，其安全保障措施也十分齊全：整個設(shè)備冗余，硬件的備份，包含各類應(yīng)急預(yù)案。但由于閏年日期的變更錯誤，整個播出進(jìn)程需重新調(diào)整，這并不是通過常規(guī)應(yīng)急措施能解決的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各行各業(yè)對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及控制系統(tǒng)的依賴程度的提高，新科技給我們的工作、生活帶來高效、便捷的同時(shí)，也對其自身的安全性提出了更高的挑戰(zhàn)。因此，對于我們廣播電視安全播出工作來說，只有充分認(rèn)識到播控系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的復(fù)雜性，并制定出與之相應(yīng)的、周密詳細(xì)的措施，嚴(yán)格規(guī)范安全播出技術(shù)準(zhǔn)則與維護(hù)要求，才能保障我們的播出安全，提高防范風(fēng)險(xiǎn)能力。閏年四年一次，校時(shí)出錯此類故障對于播出值班員來說是較少有機(jī)會碰上。只有對整個播出系統(tǒng)體系有充分的了解，熟悉理解和掌握衛(wèi)星校時(shí)的原理，我們才能從容應(yīng)對此類故障而做到不忙亂。為了預(yù)防此類故障，播控部門也應(yīng)加強(qiáng)對值班人員的培訓(xùn)，設(shè)立與之相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，從而減輕故障對播出造成的影響，提高安全播出保障能力。

1.夏進(jìn).電視臺硬盤播出系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].上海交通大學(xué)碩士論文,2006.

2.徐文楷.淺談吉林電視臺硬盤播出系統(tǒng)應(yīng)用體系[J].現(xiàn)代電視技術(shù),2011（01）.

3.毛桂梅.GPS授時(shí)系統(tǒng)在廣播播出系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].西部廣播電視,2013（06）.

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