所获奖项     BIRTV奖
评委点评     
附件  
项目名称     格非-MagiCloud-虚拟化IP播出系统
项目名称(英文)     Beijing Gefei Tech. Co.,Ltd MaigCloud Virtualized IP Playout
项目属性     产品
项目研制生产单位     北京格非科技股份发展有限公司
项目申报推荐单位      北京格非科技股份发展有限公司
申报联系人      郭晓霞
电话     13311181321 010-58858188
E-mail     gxx@gefei-tech.com
邮编     100085
申报单位通信地址     北京海淀区上地东路1号盈创动力A座603
项目构成情况综合介绍     1.项目构成情况综合介绍: MagiCloud 虚拟化IP播出系统基于通用计算机平台及交换机,采用虚拟化、云计算技术构建多终端、多渠道、多码率一体化分发的视频全业务融合媒体平台。 MagiCloud 虚拟化IP播出系统为纯软件处理系统,采用通用的虚拟化平台(如华为云FusionSphere或VMware vSphere 6)和高性能刀片服务器,可实现对计算资源、存储资源、网络资源进行统一的虚拟化管理和调配,具备快速安装,智能调度,工作流(WorkFlow)驱动,低成本、高效率的特点。MagiCloud兼容主流传统播出系统,播出文件格式采用MXF标准,具备与非编、媒资的完备接口,可与现有的文件化整备系统无缝链接。 MagiCloud输出接口为通用的10G以太网络,采用无压缩的SDI-OVER-IP格式,完全符合SMPTE ST2022-6(IP网络高码率媒体信号传输)和SMPTE ST2022-5(IP网络高码率媒体信号传输前向纠错)协议标准。同步采用?IEEE1588 PTPv2 (SMPTE 2059-2:2015),利用差分计算技术可使同步精度达至微秒级,完全满足SMPTE S 2022-7 IP数据包信号无缝路由切换保护协议标准的规定。 基于格非十多年播出系统研发经验,MagiCloud在国内首次实现了建构于通用的计算机服务器硬件平台,基于虚拟化软件环境,实现云化播出的All-in-one一体化解决方案。MagiCloud集成了素材采集及整理、自动化播出控制、SMPTE2022-6 IP流封包及解封包、IP流字幕叠加、IP流分发等多种功能,并具备(2N:M)2模式的IP流播出服务无感接管模式,实现了在通用IT环境下构建高融合、高带宽、高扩展、高可靠的广播电视视音频播出解决方案,不需要专用视频服务器及视音频处理周边设备,符合广电云数据中心建设和大管道建设的需求。
项目主要技术参数、系统指标     2.项目主要技术参数、系统指标: 高清IP流播出服务虚机 CPU配置10核心,2.3GHz以上、内存16GB、系统硬盘35GB以上,2个万兆虚拟网卡。 播出服务虚机播出通道数 系统内设置4个高清无压缩IP流播出服务。 数据库服务虚机 CPU配置8核心,2.3GHz以上、内存16GB、系统硬盘35GB以上,1个万兆虚拟网卡。 高清IP流速率 高清无压缩IP直播流、IP播出流速率:HD:SMPTE 292M;1.485Gb/s SDI信号IP封装 SMPTE SMPTE 2022-5/6 IP流切换 SMPTE SMPTE 2022-7 IP信号同步 IEEE1588 PTPv2 (SMPTE 2059-2:2015) IP字幕流接入 符合美国NewTek公司开发Video Over IP协议:NDI(Network Device Interface)协议 组播技术 IP输入/输出均以组播方式传送数据。 文件格式 符合MXF标准,高清视频采用MPEG2编码30~50Mbps码率;支持IBP帧长GOP、支持全I帧,支持4:2:2数字视频采样; 音频采用嵌入方式,支持符合SMPTE标准的嵌入式数字音频信号的输入与输出。 冗余播出机制 N个频道(N>4)“主+备”模式
项目技术及工艺创新要点     3.项目技术及工艺创新要点: 1、 在虚拟化环境下的纯软件实现无压缩高清视频IP流播出 本系统实现在通用的虚拟化IT环境下,通过软件运算实现单个播出虚机4通道高清无压缩视频IP流实时播出,这在国内属于首例,并且领先于国际同行产品。 1)采用直接的网络驱动编程,修改网络内核对网络连接的有关限制,突破系统平台对高并发Socket最大连接数的瓶颈,从而可以大容量发包,实现了多通道、高清无压缩的IP流播出。 2)利用虚拟化处理技术,协同多个CPU工作,在多线程任务处理基础上划分线程池,细化线程粒度,从而可以锁定足够的处理资源来保证无压缩高清IP视频流的平稳可靠、超低延时输出。 3)IP流完全符合SMPTE ST2022-6/7协议标准 4)利用时钟差分技术,遵从网络的IEEE 1588 PTP协议建立IP流平台精确时钟同步系统,IP流抖动控制在在微秒级。 2、IP图文字幕数据流实时混叠 IP流图文字幕系统可以实现4路IP字幕流实时叠加,外置IP流图文字幕服务实现了台标、时标及游动字幕、活动角标等播出;系统利用网络实现IP流图文字幕系统与播出端同步联动功能,彻底摒弃了传统的台标机、键控器等广电专用设备。 1)采用网络设备接口协议(NDI)将传统图文字幕信息以数据流形式发送给指定播出流服务(相应的4个IP播出频道),由IP流服务完成图文字幕数据流的实时混叠。 2)系统采用最新SSE3/4指令集优化CPU处理器,实现高效能解码、转换,从而实现了多路IP字幕数据实时叠加。 3、构建智能IP流动态自动接管的播出服务确保播出安全 虚拟化技术vmotion可以将运行状态的虚拟机从一台物理机挪到另一台物理机继续运行,在此技术基础上构建的播出服务,可以实现(2N:M)2模式的IP流播出服务无感接管的智能IP切换功能,即N个频道(N>4)“主+备”模式无压缩视频IP流播出服务并共享M(M>1)个冗余流播出服务,主备切换在3秒以内,完全符合广电安全标准。在此基础上还可以再配置物理节点镜像备份进一步确保播出安全,而无压缩视频IP流播出服务的动态接管对用户来说是无感知的。 系统可编程预置无压缩IP流净切换,IP流四选一检测1~4路IP流信号有无,同时检测1、2路IP流信号内容(黑场、静帧、静音)。当正在执行播出服务的虚拟机出现异常时,一方面可通过IP流4×1自动切换,另一方面,系统可以自动启动待播服务的虚拟机来接管故障播出服务虚机,系统还可以配置主、备刀片服务器机框,每个刀片服务器指定频道输出主、备2路无压缩IP流播出信号,确保播出安全。 4、All-in-one播出系统 利用虚拟化处理技术,云计算技术以及对微处理器的优化算法,系统通过软件实现了编码、解码、转码、云技审、SMPTE2022-6 IP封包/解包、字幕叠加、IP流静切换、IP流平稳分发等多种功能于一体,完全摆脱了传统专用广电硬件的束缚。 5、采用微服务构建可以敏捷部署的可伸缩用户操作应用系统 微服务架构将应用程序作为由众多小型服务构成的套件加以开发,因此MagiCloud 虚拟化IP播出系统设由众多独立运行的功能模块构成。用户可以根据实际使用需求选择功能模块,通过工作流模式把所需功能模块串起来构建不同规模、不同特色的播出系统,从而可以满足从城市级、市级、省级电视台的不同播出需求。 微服务模式具有敏捷开发和部署的特点,因此用户的特色需求可以很快实现,在纯IT环境下部署应用系统非常快捷,一套播出系统可以快速安装调试上线使用。日后功能扩展也很方便,系统具有很强的可伸缩性,升级成本低,维护简单。
项目与当前国内外同类产品或
同类技术的比较情况
  
  4.项目与当前国内外同类产品或同类技术的比较情况: 1)MagiCloud虚拟化IP播出系统以纯软件形态部署在通用IT环境下, 完全摆脱任何广电专用硬件,在国内属于首列研发成功并且成熟使用的产品。 2)与国际同类基于IT硬件平台的播出系统相比,在同样配置下,MagiCloud播出虚拟单服务器可以实现4通道高清无压缩IP输出,在播出通道密度上具有领先的技术水平。 3)与国内其他厂家基于IT硬件平台的播出系统相比,MagiCloud虚拟化IP播出系统完全符合SMPTE2022-6/7标准,掌握无压缩IP流传输IP封包、IP解包、PTP校时等关键应用的核心技术,可自主根据不同网络情况做适应性优化调整。其他厂家IP播出是基于PC服务器配置IO卡来完成IP流的接收和分发,IP输出依赖于硬件,不仅不能运用虚机化技术的先进技术来做上层软件应用架构,且系统的适应能力差,不能根据各个电视台实际情况做IP优化调整。
项目的配置特点和功能特性     5.项目的配置特点和功能特性: 1)基于用通用虚拟化IT平台,利用虚拟化技术和云计算技术,不需要专用服务器,通过纯软件实现多通道高清IP播出。 2)基于微服务的B/S架构的软件设计,根据工作流部署应用模块。具有分布性特点,业务扩展简单方便,通过配置网页即可增加服务器功能。对整个IP虚拟化播出系统可以进行统一的配置管理。 3)系统架构简约,维护方便。微服务技术降低现场配置出错几率,保证快速安装部署,业务上线从数周缩短至一天。具有快速部署、高效运维的特点。 4)单虚拟播出服务单元支持4路高清无压缩IP直播流实时输出,IP播出流速率:HD:SMPTE 292M;1.485Gb/s, 5)符合SMPTE ST2022-6/7和SMPTE ST2022-5协议标准,同步使用 IEEE1588 PTPv2 (SMPTE 2059-2:2015) 协议标准 6)关键性设备,如刀片主机、磁盘阵列、万兆IP流交换机多端口编码解码设备都配备有双电源模块,功率分配合理,降低电源故障的发生率,而且任意一节点的电源故障不会影响整个系统的正常运行。 7)基于虚拟化Vmotion技术实现(2N:M)2模式的无压缩视频IP流播出服务无感接管。 8)支持可编程预置无压缩IP流静净切换。可选硬件IP切换面板,IP流基于质量检测检测实现静切换,检测1、2路IP流信号内容(黑场、静帧、静音)。 9)播控软件对于各种时间、日期切换点有合理的规划,设置方便;充分利用IP播出的特点,在播控软件界面整合了12路IP流的可视化监听监看、待播文件预览、播出可编程预设四选一和应急处理切换软面板等功能。 10)系统外置和内嵌IP流图文字幕服务,IP流图文字幕系统单机可以输出4路IP字幕流,采用网络设备接口协议(NDI)将传统图文字幕信息以数据流形式发送给IP流输出服务器,由IP流服务完成图文字幕数据流的实时混叠。 11)数据库系统采用SQL Server,提供主备机全镜像、热备份的功能,自动实时同步和故障倒换; 12)通过虚拟化技术控制和减少物理服务器的数量,通过算法优化提高每个物理服务器及其CPU的资源利用率,改善IT资源利用率。自动化扩容,硬件上电自动发现,支持即插即用的线性平滑扩容,按需扩展。 13)预留与非编网和媒资系统互联互通的接口,可以兼容各主流非编系统的格式,有成熟的推送机制具有向全媒体融合发布平台提供兼容性素材的统一转码集群。
项目实际应用案例和用户评价意见     6.项目实际应用案例和用户评价意见: 浙江广播电视集团异构播出系统建设是为台内11个播出频道。该项目于2016年8月份安装实施,在2周内完成11路高清备播频道的安装部署, 目前在安全运行。 南京广播电视台融合媒体发布平台实现台内2个频道高清的虚拟化IP播出,构架安全、可靠的融合媒体发布平台。虚拟化IP播出视频服务器拥有所有频道的节目素材,和现有的主播出系统视频服务器并行同步播出频道的节目,一旦主播出系统视频服务器或播出软件系统出现崩溃,融合媒体发布平台接替播出。该项目2017年4月安装部署,目前在安全运行。
项目获奖和获得专利情况     
项目经济评价分析     8.项目经济评价分析: 该产品在国内首次实现基于通用IT平台构建纯软件IP自动化播出系统,适合建立多终端、多渠道、多码率一体化分发的“广电+”视频全业务融合媒体平台,大大简化了播出系统的搭建成本、运维消耗,适应广电云数据中心建设和大管道建设的未来趋势。 该产品为国内唯一成熟的运行在通用IT平台上的纯软件IP播出系统,且比国际同行企业在同等配置下提供更多通道的IP流稳定输出,已通过测试可以与国际多家产品兼容,具有很强的技术优势及性价比。该项目总投资300多万,预计年销售5000万,创造税收850多万。该产品功能、性能、技术指标都达到国际尖端水平,使得国内广电单位有了新的选择,为国家节约了大批外汇。