В 2014 году Корпорацией DNK были разработаны рекомендации по стратегии развития технологических комплексов в пятилетней перспективе и формирование исходных требований на модернизацию. Основными техническими решениями были приняты решения на базе программного обеспечения, IP-технологий и модели «канал-в-коробке» (channel-in-a-box).
В 2016 году назрела необходимость модернизации единой технической базы воспроизведения поясного вещания всех каналов «СТС Медиа». После консультаций с производителями и представителями системного интегратора «СТС Медиа» принял решение идти в рамках своей стратегии: не использовать традиционную методику на базе технологий SDI, а построить комплекс с применением передовых IT-технологий. Осенью 2017 года инженеры Корпорации DNK приступили к реализации проекта «под ключ».
Проект разделен на два этапа. Первый включает в себя возможность по формированию и выдачи в эфир до восьми ТВ-сигналов. Второй этап – это логическое расширение первой очереди до 32 ТВ-сигналов. Будет осуществлен планомерный перевод телевещания всех каналов холдинга на новую платформу формирования. Запуск второго этапа запланирован на конец первого квартала 2019 года.
В результате модернизации «СТС Медиа» получила эфирный комплекс, в котором реализованы все новейшие технологии в области телевещания: COTS-платформы, облачная инфраструктура, блейд-серверы, потенциал перехода на Ultra HD, системы мониторинга и контроля качества QoE, централизованное управление, современные стандарты для видео, такие как video-over-IP, SMPTE 2022-6/7, PTP и др.
Проект воплотил все технические требования заказчика, который теперь имеет возможность эксплуатировать систему долго и с высокой надежностью и, что самое главное, может наращивать дополнительные каналы в считанные минуты и переходить с SD на HD.
 |
 |
 |
 |
Виртуализированный эфирный комплекс представляет собой частный дата-центр, в котором развернута программно-управляемая сеть SDN. Все цифровые потоки в нём формируются, коммутируются и управляются программным образом. От традиционной инфраструктуры присутствуют только серверы. Если раньше для организации каждого канала использовалось по 7-8 устройств SDI, подключенных друг за другом проводами в стойке, то сейчас каждый эфирный канал построен по технологии channel-in-a-box. В качестве такого решения была выбрана система Versio компании Imagine Communications. Благодаря этому вместо громоздких аппаратов работают программные компоненты, вся коммутация которых доступна в программно-определяемом тракте – чертеже blueprint. Для того, чтобы изменить конфигурацию канала, например, добавить в него новые компоненты, теперь не требуется физическая перекоммутация, дополнительная покупка новых устройств, установка в стойку и тестирование – достаточно внести изменения в чертеж и через несколько минут канал работает в новой конфигурации. Например, можно мгновенно добавить эфирную графику или аудиопроцессинг для коррекции уровня громкости и через несколько минут можно выдавать канал в эфир. В результате заказчик существенно экономит средства, время и площадь в серверной.
Решение построено по концепции 100%-резервирования всех критических компонентов, а также с учетом требований к надежности и отказоустойчивости. Система обеспечивает формирования всех каналов вещания в каждом из запрашиваемых форматов по принципу 1+1, таким образом, что оператору или партнеру СТС всегда передаются основная и резервная линии каждого из формируемых каналов вещания. Сейчас комплекс формирует шесть телевизионных SD-сигналов (CTC Love+0, CTC Love+2, CTC Love+7, CTC International Free, «Домашний International», «Перец International») и один HD сигнал CTC Kids HD. Кроме того, для отладки присутствуют один тестовый канал для HD и канал Preview для SD.
Запуск HD-телеканала СТС Kids изначально не планировался в рамках внедрения первого этапа ТТК, но за счет применяемых технологий этого удалось добиться без каких-либо затрат.
IP
Основная проблема при передаче видеосигналов через IP – чувствительность к среде распространения. IP-протоколы не подразумевают строгой последовательной передачи пакетов друг за другом, вследствие чего происходит их частичная потеря. В результате в прямом эфире могут наблюдаться черные поля, макроблочность, рассинхронизация звука и изображения и т.п. Если пакеты запаздывают, то увеличивается межпакетное расстояние (джиттер). В результате происходит цепная реакция – увеличение интервала сказывается на качестве изображения и отражается на следующем устройстве, которое принимает этот пакет.
Такие ситуации весьма критичны в телевещании. Для коррекции такой проблемы разработаны специальные алгоритмы, а в проекте используются форматы SDI over IP: SMPTE 2022-6/7.
Необходимо заметить, что специалистами Корпорации DNK были успешно решены все проблемы, с которыми пришлось столкнуться, фактически, в первый раз, что безусловно является бесценным опытом для будущих проектов.
Виртуализация
Ядро решения построено на блейд-системах (основной и резервной) компании HPE. На каждом блейде основной и резервной блейд-систем, по сути являющихся хостами для виртуальных машин (VM Host), загружается Hypervisor VMware vSphere. С помощью «гипервизора» можно создавать, управлять и запускать гостевые виртуальные машины VMware. Если один блейд внезапно выйдет из строя, то это никак не скажется на работоспособности виртуальных машин, потому что они сразу начинают использовать другие виртуальные ресурсы. С блейд-серверами удобнее работать, они легко мигрируют с одного хоста на другой, их легко клонировать, например, готовую конфигурацию можно сохранить как образ виртуальной машины, что даст возможность за 15 минут развертывать дополнительные каналы.
Помимо виртуализации серверных приложений, также используется виртуализация рабочих мест. Для этого было выбрано решение для виртуализации приложений и VDI XenServer компании Citrix. Обладая правами доступа можно зайти на любую из виртуальных машин - гипервизор «пробрасывает» виртуальную машину до рабочей консоли не зависимо от того, где физически расположено рабочее место.
Аппаратные ресурсы VM Host, такие как ядра процессора, оперативная память и др., могут быть виртуализированы и распределены между виртуальными машинами. Таким образом, ресурсы одного блейда используют сразу несколько виртуальных машин. Сами гостевые виртуальные машины создаются и хранятся на общем оперативном хранилище HPE 3PAR и могут администрироваться с помощью решения VMWare vCenter Server.
Каждое блейд-шасси имеет два модуля HPЕ 10GbE для подключения каждой виртуальной машины Versio к основному и резервному коммутаторам Arista для формирования и принятия потоков SMPTE 2022-6. Каждое такое подключение способно выдать три потока и принять два таких потока в формате HD. Два внутренних гибридных коммутатора обеспечивают зарезервированное подключение по сети Ethernet к ядровым коммутаторам Cisco для управления, передачи файлов, доступа к массиву IOX через шлюзы MIOH, а также к оперативному хранилищу 3PAR по каналу ВОЛС. В оперативном SAN-хранилище 3PAR с SSD-дисками, помимо виртуальных машин, находится все графическое оформление (файлы графики) для каждой из виртуальных машин Versio. Для хранения видеоконтента используется SAN-хранилище Versio IOX в конфигурации RAID 601 с полезным объемом хранения 48 ТБ, что составляет около 770 часов в кодеке AVC-Intra100. Общая максимальная производительность массива – 9000 Мб/с.
COTS-платформы
Вся работа холдинга основана на IT-платформе, которая обеспечивает виртуализацию производства. Решение базируется на блейд-системах и комплекте серверов, на которых них может быть запущено любое ПО: Grass Valley, Evertz, Imagine Communications и др. То есть эти программные продукты могут работать на так называемых COTS-платформах, которые используются во многих отраслях медаииндустрии. В отличие от узкоспециализированного аппаратного обеспечения, блейд-системы можно задействовать под любые производственные нужды без ограничений. Преимущество программных продуктов в том, что они быстро обновляются автоматически и заказчик не теряет время на ожидание физической доставки аппаратного обеспечения.
Подсистема воспроизведения аудиовизуальных материалов
В качестве подсистемы формирования сигналов предлагается система Versio компании Imagine Communications. Versio представляет собой решение «канал-без-коробки», в которое входят все необходимые компоненты для формирования канала, такие как видеосервер, система графического оформления, микшер и система автоматизации эфирного вещания. Versio является полностью программным решением и представляет из себя набор приложений и веб-сервисов. Виртуализированные Versio instance способны совместно использовать системные ресурсы блейд-серверов таким образом, что на одном из них можно запустить сразу несколько Versio instance. Виртуализация Versio позволяет мгновенно перераспределять системные ресурсы блейд-серверов, переносить Versio instance между блейд-серверами, а также клонировать новые Versio instance. Такая особенность позволит в дальнейшем минимизировать время профилактического обслуживания предлагаемой системы, а также за считанные минуты открывать новые каналы вещания.
Несжатый IP-видеопоток
Еще одно существенное отличие нового комплекса от традиционной SDI-инфраструктуры – отсутствие матриц в серверной и в эфирной аппаратной. Вместо них используются промышленные коммутаторы Arista серии 7504 с пропускной способностью в разы превышающий любую SDI-матрицу.
Такое решение было выбрано для работы с некомпрессированным видео в гибридной среде – используются протоколы SMPTE 2022-6 (основной) и SMPTE 2022-7 (для перехода на резерв).
В данном решении Versio Instances получают на вход и выдают потоки некомпрессированного видео в формате SMPTE 2022-6, однако, базируясь на уникальной платформе Zenium компании Imagine Communications, при необходимости Versio может работать и с компрессированным видео на том же самом блейд-сервере, более того Versio может формировать оба сигнала одновременно.
Подсистема записи видео материалов с внешних и внутренних источников
В качестве подсистемы записи видеоматериалов работают два программных видеосервера Nexio+ AMP. Платформой для них служат серверы HPE DL380 2RU Gen9. Каждый видеосервер обеспечивает захват 4xSDI потоков (HD/SD), либо превью индивидуальных клипов в формате SMPTE 2022-6. Также обеспечивается преобразование сигналов с повышением и понижением, а также перекрестная конверсия.
Подсистема формирования сигналов телеканала
Выходные IP-потоки в формате SMPTE 2022-6, сформированные в Versio instances, с основной и резервной блейд-систем поступают в основную и резервную подсистемы формирования сигналов телеканала. В качестве такой подсистемы работает конвергентная платформа Selenio MCP3 компании Imagine Communications, которая обеспечивает:
• формирование сигналов SD-HDI и HD-SDI для соответствующих телеканалов путем декапсулирования IP-потоков
SMPTE 2022-6 с помощью UCIP-модулей;
• формирование сигналов DVB over IP для всех телеканалов с помощью ENC-модулей;
• формирование сигналов DVB-ASI для всех телеканалов с помощью ENC-модулей;
• мультиплексирование программ с помощью модулей MUX.
Также в комплексе предусмотрена возможность приема внешних линий и ретрансляции их с возможной вставкой в эфир. Шесть линий в формате SDI и две IP-линии принимаются, декодируются платформой Selenio MCP3 с возможностью преобразования сигналов с повышением и понижением и изменения ARC.
Система полицейской записи
В качестве системы полицейской записи используется система Qligent Record. Данное комплексное решение построено на двух серверах, один из которых может записывать до пяти потоков ASI over IP (5xSD/HD программ), а другой может записывать до четырех потоков ASI over IP (4xSD/HD программ) и один SDI (5xSD/HD программу), а также хранить видео низкого разрешения до 90 дней каждый. Система обеспечивает фиксирование и наличие меток SCTE-104 для сигналов SDI и SCTE-35 для транспортных потоков, а также имеет возможность измерения уровня динамического диапазона громкости для вложенных аудиосигналов согласно стандарту EBU R.128. Система полицейской записи предоставляет удобный многопользовательский доступ к архиву записей с помощью веб-интерфейса, с возможностью поиска и сортировки по названию телеканала, дате, времени и другим параметрам.
В проекте огромное внимание уделено мониторингу, что при правильном использовании существенно сокращает расходы каналов, минимизирует время простоя и ошибок, связанных с работой оборудования, а также дает возможность избежать уплаты штрафов, связанных с современным законодательством.
Система мониторинга оборудования и ПО
В качестве системы мониторинга оборудования и программного обеспечения было использовано решение Dataminer компании Skyline Communications. Данная система, по сути, представляет собой единое окно, в котором обеспечивается доступ к любому компоненту системы и отображается их текущий статус. Она представляет собой программную платформу сквозного сетевого мониторинга и управления, разработанную для индустрий телерадиовещания, мобильной связи, спутниковых коммуникаций, IPTV и кабельных сетей. Платформа позволяет вещателям интегрировать всю их технологическую инфраструктуру, независимо от выбора вендоров и технологий.
Система мониторинга сигналов
В качестве системы мониторинга формируемых сигналов установлено специально разработанное решение на базе системы Q’ligent Vision компании Qligent. Это распределённая автоматизированная система мониторинга объективных (Quality of Service, QoS) и субъективных (Quality of Experience, QoE) параметров качества телевещания. Система Q’ligent сравнивает сигналы между собой или с эталоном и проводит глубокий анализ (QoE). По результатам сравнения таких параметров как отсутствие сигнала, черное поле, стоп-кадр, макроблокинг, lipsync и многих других происходит переход на резерв с покадровой четкостью и информированием оператора и случившимся с полным набором аналитических данных.
 |
 |
 |
Система полиэкранного визуального контроля сигналов
В качестве системы полиэкранного визуального контроля сигналов в комплексе используется решение EPIC MV компании Imagine Communications. Система представляет собой программные полиэкранные процессоры, использующие серверы HPE в качестве платформы. Это дает возможность обработать и вывести для отображения гибридные сигналы, независимо от их форматов, что идеально подходит под требования многоформатности комплекса. Система состоит из нескольких полиэкранных процессоров для соответствия концепции по 100% резервированию комплекса с разбиением точек и сигналов мониторинга между ними. Каждый из полиэкранных процессоров поддерживает до 48 HD-сигналов, проходящих через него для последующего мониторинга, следующих форматов: SMPTE ST 2022-6/7, HD/SD – SDI, DVB-ASI over IP MPEG4/H.264.
Результат проекта
Предложенное и успешно реализованное специалистами Корпорации DNK инновационное решение позволило значительно расширить технические возможности вещательного комплекса «СТС Медиа», а также явилось крепким фундаментом для расширения вещательных каналов и мощностей в ближайшем будущем. Телезрители уже сейчас могут убедиться в этом.
Поставленное оборудование
- «канал-в-коробке» IC Versio;
- серверы HPE DL380 2RU Gen9;
- система мониторинга оборудования Dataminer;
- система мониторинга формируемых сигналов Qligent Vision;
- система полиэкранного визуального контроля сигналов IC EPIC MV;
- оперативное хранилище HPE 3PAR;
- SAN-хранилище Versio IOX RAID 601;
- управление системой оркестратора Magellan™ SDNO;
- и др.
«В процессе работы над проектом, по мере развития технологий и с учетом пожеланий и полного одобрения клиента было выработано общее мнение и стремление реализовать проект с применением новейших технологий, в том числе виртуализации.
Роль первопроходцев с одной стороны волнительна и мы горды ощущать себя в этом качестве. С другой стороны, быть первым всегда непросто и этот проект стал самым сложным в моей профессиональной карьере. Это как раз тот случай когда ни твой опыт, ни опыт других людей не может помочь. Поэтому на реализацию такого проекта требуется большее количество времени.
Тем не менее мы успели все сделать в срок и СТС вовремя вышел в эфир с новыми телеканалами. На втором этапе мы планируем реализовать основное требование заказчика – существенно нарастить количество каналов. Естественно, мы будем это делать с помощью той же архитектуры и тех же технологий, которые были заложены на первом этапе. Они неразрывно связаны друг с другом.
По мере начала эксплуатации нового комплекса мы уже начали получать и получим еще больше требований со стороны СТС. Среди других, нам поставлена задача развивать системы мониторинга на уровне приложений, сервисов и элементов.
Также на втором этапе мы будем делать виртуальную и программную систему по компрессии для всех телевизионных каналов. Сейчас установлен классический вариант – система SDI-компрессии. На втором этапе она будет виртуализирована. Таким образом, все подсистемы будут работать на блейд-серверах под виртуализацией», - Алексей Пискунов, Ведущий инженер Корпорации DNK.
Благодарим Корпорацию DNK за предоставленный материал.
О компании
Корпорация DNK – крупнейший системный интегратор в медиаотрасли, поставщик оборудования для медиаиндустрии в России и СНГ, дилер/дистрибьютор ведущих мировых и российских фирм-производителей. В настоящее время сфера деятельности компании включает в себя проекты по системной интеграции таких видов, как оснащение телецентров и киностудий, создание аудиовизуальных систем для спортивных, образовательных, культуры и искусства, и других сооружений, производство передвижных телевизионных станций, спутниковых станций, комплексов cпецосвещения, систем автоматизации ТВ-производства и вещания, кабельной и иной коммутационной продукции.
Оставить комментарий