楊 欽

（廣西廣播電視臺(tái)，廣西 南寧 530000）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，直播行業(yè)正迅速崛起，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧；ヂ?lián)網(wǎng)播控平臺(tái)作為直播行業(yè)的重要支撐，對(duì)于提供高質(zhì)量、穩(wěn)定可靠的直播服務(wù)起到了關(guān)鍵作用。然而，傳統(tǒng)的播控平臺(tái)面臨著一些挑戰(zhàn)，如技術(shù)更新緩慢、設(shè)備投入成本高、數(shù)據(jù)安全性難以保障等問題[1]。為了解決這些問題，越來越多的企業(yè)開始探索基于公有云架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)構(gòu)建方案。本文將深入探討基于公有云架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方法及其應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢(shì)。

1 互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)

目前，大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)采用傳統(tǒng)的架構(gòu)模式，即通過自建服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施來提供服務(wù)[2]。這種模式雖然在一定程度上滿足了業(yè)務(wù)需求，但也存在一些問題。首先，隨著直播業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，設(shè)備投入成本和后期維護(hù)成本不斷攀升，給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)壓力[3]。其次，傳統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)快速的技術(shù)升級(jí)和迭代，無法滿足用戶對(duì)高品質(zhì)直播服務(wù)的需求[4]。最后，數(shù)據(jù)安全性和隱私保護(hù)也是當(dāng)前直播行業(yè)面臨的重要問題。

隨著云計(jì)算技術(shù)的成熟和發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始將業(yè)務(wù)遷移到公有云平臺(tái)。公有云平臺(tái)具有靈活擴(kuò)展、高效可靠、安全可信等優(yōu)勢(shì)，可以為互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)提供全新的技術(shù)架構(gòu)選擇。隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)將會(huì)更加注重音視頻質(zhì)量、交互體驗(yàn)等方面的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更加智能化、個(gè)性化的服務(wù)。

2 公有云架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

采用公有云架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)具有以下優(yōu)勢(shì)。第一，靈活擴(kuò)展，公有云平臺(tái)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行彈性擴(kuò)展，避免因業(yè)務(wù)量激增而導(dǎo)致的服務(wù)器性能瓶頸；第二，高性能，公有云平臺(tái)具有更高的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)性能，可以提供更加穩(wěn)定、高效的直播服務(wù)；第三，成本效益，通過使用公有云平臺(tái)，企業(yè)可以降低設(shè)備投入成本和后期維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化的資源管理和成本控制；第四，數(shù)據(jù)安全性，公有云平臺(tái)可以提供更加完善的數(shù)據(jù)加密和隱私保護(hù)機(jī)制，保障用戶數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。

然而，公有云架構(gòu)也面臨著一些挑戰(zhàn)，主要包括以下方面。

第一，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)需要面對(duì)公有云平臺(tái)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，包括平臺(tái)的可用性、可靠性、安全性等方面的問題；第二，數(shù)據(jù)遷移成本，將現(xiàn)有業(yè)務(wù)遷移到公有云平臺(tái)上，需要投入一定的時(shí)間和資金成本；第三，服務(wù)質(zhì)量，不同的公有云平臺(tái)可能有不同的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平，企業(yè)需要選擇可靠的合作伙伴來保證業(yè)務(wù)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

3 基于公有云架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法

基于公有云架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮以下方面。平臺(tái)應(yīng)該具備基本的直播功能，如視頻采集、編碼、傳輸、解碼及播放等，同時(shí)還需要提供用戶管理、節(jié)目管理、視頻錄制等功能。系統(tǒng)應(yīng)該采用分布式、高可用的架構(gòu)，以避免單點(diǎn)故障對(duì)業(yè)務(wù)的影響。平臺(tái)應(yīng)該提供一體化的服務(wù)流程，從直播準(zhǔn)備到直播結(jié)束都能夠自動(dòng)化完成。企業(yè)應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求和預(yù)算，選擇合適的公有云平臺(tái)，如亞馬遜、阿里云、騰訊云等。應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)，采用分布式、高可用性的架構(gòu)模式，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性。平臺(tái)應(yīng)實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)、登錄、信息修改等功能，保證用戶數(shù)據(jù)的安全性和可靠性；實(shí)現(xiàn)節(jié)目創(chuàng)建、編輯及刪除等功能，方便管理員對(duì)節(jié)目進(jìn)行管理；實(shí)現(xiàn)視頻錄制、下載等功能，方便用戶對(duì)直播內(nèi)容進(jìn)行回看和分享。

4 公有云架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)的應(yīng)用和市場(chǎng)潛力

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，電視網(wǎng)早已不是一家獨(dú)大的視頻傳播平臺(tái)，越來越多的受眾通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)獲取視頻信息。根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司（International Data Corporation，IDC）的報(bào)告，2022 年下半年，中國(guó)公有云服務(wù)整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到188.4 億美元，其中基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Infrastructure as a Service，IaaS）市場(chǎng)同比增速為15.7%，而平臺(tái)即服務(wù)（Platform as a Service，PaaS）市場(chǎng)的同比增速更是高達(dá)31.8%。這些數(shù)據(jù)顯示了公有云服務(wù)在中國(guó)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)潛力。

公有云架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)是近年來云計(jì)算技術(shù)與媒體產(chǎn)業(yè)的融合產(chǎn)物。這種平臺(tái)主要依賴于公有云的IaaS、PaaS 和軟件即服務(wù)（Software as a Service，SaaS）服務(wù)，為媒體企業(yè)提供了一種靈活、高效、安全的播控解決方案。具體來說，它可以支持多種格式的音視頻文件，包括動(dòng)態(tài)圖像專家組（Moving Picture Experts Group 4，MP4）、FLV（Flash Video，F(xiàn)LV）、音頻視頻交錯(cuò)格式（Audio Video Interleaved，AVI）等，同時(shí)具備高清、流暢、穩(wěn)定等特點(diǎn)。此外，通過應(yīng)用模塊拆分、應(yīng)用無狀態(tài)改造、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)吞吐優(yōu)化以及應(yīng)用的容器化改造和微服務(wù)拆分等方式，可以進(jìn)一步優(yōu)化云應(yīng)用的架構(gòu)部署。在應(yīng)用場(chǎng)景上，混合部署模式逐漸成為主流。例如，私有云更適用于臺(tái)內(nèi)制播業(yè)務(wù)，而公有云則更適用于融合新聞制作、社交媒體、新聞客戶端發(fā)布等互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。這種混合部署模式不僅可以滿足媒體企業(yè)的多樣化需求，還可以確保數(shù)據(jù)的安全性。

2017 年初，隨著央視新聞+直播平臺(tái)開播，各省級(jí)電視臺(tái)開始嘗試進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)直播這個(gè)新的領(lǐng)域。幾年來，業(yè)務(wù)需求帶動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步催生新的業(yè)務(wù)模式，在互聯(lián)網(wǎng)播出技術(shù)這個(gè)領(lǐng)域，技術(shù)平臺(tái)從無到有，迭代了無數(shù)次，逐漸初步成型。

一種簡(jiǎn)單的基于公有云架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)邏輯結(jié)構(gòu)如圖1 所示。整個(gè)技術(shù)平臺(tái)的信號(hào)采集、傳輸協(xié)議以業(yè)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的實(shí)時(shí)消息傳輸協(xié)議（Real Time Messaging Protocol，RTMP）為主。在信號(hào)采集側(cè)，傳統(tǒng)攝像機(jī)、演播室或直播車等可以加上一個(gè)RTMP 編碼器，通過互聯(lián)網(wǎng)將信號(hào)采集上云端；而支持網(wǎng)絡(luò)直播功能的手機(jī)、攝像機(jī)、直播車等信號(hào)可以直接接入云端矩陣。

圖1 公有云架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)播控臺(tái)邏輯結(jié)構(gòu)

所有采集信號(hào)進(jìn)入云端矩陣后，不僅可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的信號(hào)調(diào)度，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)將信號(hào)直接傳輸?shù)绞澜缟先魏我粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。云端矩陣或?qū)Рヅ_(tái)可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)收錄，可以直接收錄在云端用于點(diǎn)播或作為導(dǎo)播臺(tái)的播出素材，也可以送信號(hào)到電視臺(tái)傳統(tǒng)的收錄系統(tǒng)，用于傳統(tǒng)電視制作播出。導(dǎo)播臺(tái)可以進(jìn)行編單播出或者手動(dòng)導(dǎo)播切換播出，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的字幕、臺(tái)標(biāo)疊加功能。導(dǎo)播輸出的信號(hào)可以疊加最多5 min 的延時(shí)。播出信號(hào)的安全切換有手動(dòng)、自動(dòng)兩種情況。第一種情況，節(jié)目?jī)?nèi)容出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，切換導(dǎo)演可以通過導(dǎo)播臺(tái)的應(yīng)急切換按鍵切到墊片信號(hào)，墊片信號(hào)跳過延時(shí)功能直接播出，待錯(cuò)誤內(nèi)容走過后再切換回來，確保錯(cuò)誤內(nèi)容沒有真正播出。第二種情況，主路信號(hào)源故障時(shí)，最后一級(jí)的信號(hào)切換設(shè)置會(huì)檢測(cè)到信號(hào)故障，自動(dòng)切換到備用信號(hào)源，確保播出信號(hào)繼續(xù)不中斷，主路信號(hào)恢復(fù)后，可以手動(dòng)切換回主路信號(hào)，用主路信號(hào)繼續(xù)播出。

5 公有云架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)的應(yīng)用實(shí)例

2018 年10 月25 日上午，最高人民法院新聞局、最高人民法院執(zhí)行局、廣西高級(jí)人民法院聯(lián)合舉辦，柳州市中級(jí)人民法院協(xié)辦的全國(guó)法院第25 期“決勝執(zhí)行難——廣西執(zhí)行風(fēng)暴”全媒體直播活動(dòng)，從上午9 點(diǎn)至11 點(diǎn)，對(duì)融水苗族自治縣人民法院、鹿寨縣人民法院和柳江區(qū)人民法院的三起執(zhí)行案件現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不間斷直播。人民日?qǐng)?bào)、新華社、中央廣播電視總臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱央視）、人民法院新聞傳媒總社等60 家新聞媒體參與報(bào)道，1 200 萬網(wǎng)友在線觀看。這場(chǎng)全媒體直播活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)播出需求如下：所有信號(hào)在演播室進(jìn)行導(dǎo)播切換、字幕疊加，之后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分發(fā)和播出；提供60 多家媒體的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)分發(fā)，其中，央視和國(guó)際在線要無臺(tái)標(biāo)無走字無字幕的RTMP 推流信號(hào)，其他媒體要無臺(tái)標(biāo)無走字有字幕的RTMP 或基于HTTP 的自適應(yīng)碼率流媒體傳輸（HTTP Live Streaming，HLS）拉流信號(hào)；播出信號(hào)加60 s 延時(shí)，支持墊片緊急切換。這場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)直播的具體實(shí)現(xiàn)邏輯如圖2 所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)直播的邏輯流程

分別提取演播室切換臺(tái)的ME CLEAN 無臺(tái)標(biāo)無走字無字幕的信號(hào)和PP CLEAN 無臺(tái)標(biāo)無走字有字幕的信號(hào)，通過演播室矩陣調(diào)度送到網(wǎng)絡(luò)編碼器，編碼成RTMP 信號(hào)送入云端。在云端，用導(dǎo)播臺(tái)來實(shí)現(xiàn)墊片和60 s 延時(shí)功能，用云端矩陣的自動(dòng)切換來實(shí)現(xiàn)應(yīng)急切換功能，同時(shí)使用一臺(tái)服務(wù)器推送一路墊片信號(hào)到云端作為備用信號(hào)源。最終，用云端矩陣把無臺(tái)標(biāo)無走字無字幕的信號(hào)和無臺(tái)標(biāo)無走字有字幕的信號(hào)分發(fā)給央視、國(guó)際在線和其他媒體。從圖3 和圖4 的流量和質(zhì)量分析來看，通過監(jiān)控公有云的性能指標(biāo)如帶寬流量、響應(yīng)時(shí)間、吞吐量等，可以發(fā)現(xiàn)瓶頸和性能問題，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，提升平臺(tái)的性能和用戶體驗(yàn)。

圖3 網(wǎng)絡(luò)帶寬流量分析

圖4 網(wǎng)絡(luò)拉流質(zhì)量分析

從技術(shù)選型、技術(shù)發(fā)展的角度看，公有云架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)最大限度地掙脫了硬件、軟件、平臺(tái)的束縛[5]。信號(hào)采集端的網(wǎng)絡(luò)編碼器選型以應(yīng)用最廣泛的RTMP 協(xié)議為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)內(nèi)有大量品牌可供選擇。信號(hào)調(diào)度、處理、分發(fā)的云端架構(gòu)已經(jīng)在阿里云、百度云、七牛云3 個(gè)公有云平臺(tái)上獨(dú)立實(shí)現(xiàn)并應(yīng)用，具備不依賴于具體平臺(tái)服務(wù)商的實(shí)現(xiàn)能力。

6 結(jié)語(yǔ)

公有云架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)確實(shí)有許多優(yōu)勢(shì)。首先，通過利用各大互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的強(qiáng)大計(jì)算、研發(fā)、帶寬能力，這種平臺(tái)可以提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和隱私保護(hù)機(jī)制，確保用戶數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。其次，相較于傳統(tǒng)的本地或托管服務(wù)器集群，公有云具備靈活易擴(kuò)展、彈性付費(fèi)、安全可靠等特性。這意味著用戶能夠以更經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高性能和高安全性，并能更快地進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)迭代。最后，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，公有云特別適用于融合新聞制作、社交媒體、新聞客戶端發(fā)布等互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。然而，對(duì)于臺(tái)內(nèi)制播業(yè)務(wù)等對(duì)安全影響較大的業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)合，則更適合使用私有云?？傮w來說，基于公有云架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)播控平臺(tái)提供了一種強(qiáng)大、靈活、經(jīng)濟(jì)且安全的解決方案。