福建電視臺非編網(wǎng)的設計和創(chuàng)新技術

1、福州電視臺非編網(wǎng)的設計及創(chuàng)新技術福建省福州電視臺 楊震摘要福州電視臺非編網(wǎng)絡建設的目標是利用先進的網(wǎng)絡存儲和視頻技術，構建一個數(shù)字化、網(wǎng) 絡化、自動化、高效率的節(jié)目制作平臺，提高節(jié)目生產(chǎn)效率，為將來全臺網(wǎng)的建設積累經(jīng) 驗，做好技術準備。本文從網(wǎng)絡架構、系統(tǒng)構成、安全管理等幾個方面介紹了該系統(tǒng)，并 對系統(tǒng)的主要創(chuàng)新點進行了總結(jié)。關鍵詞FC-SAN 雙網(wǎng)結(jié)構 中心存儲 MDC FC 磁盤陣列福州電視臺根據(jù)廣播電視數(shù)字化的發(fā)展進程，結(jié)合自辦節(jié)目后期制作的需要，對原綜合節(jié) 目編輯機房進行改造，建立非編網(wǎng)絡制作平臺，以滿足少兒頻道、專題部、晚會組及其他 自辦欄目的使用需求，從而提高節(jié)目生產(chǎn)效率、提升節(jié)目

2、質(zhì)量。一 系統(tǒng)定位和網(wǎng)絡架構系統(tǒng)建設的目標是利用先進的網(wǎng)絡存儲和視頻技術，構建一個數(shù)字化、網(wǎng)絡化、自動化、高效率的節(jié)目制作平臺，使成熟、穩(wěn)定的非編網(wǎng)絡技術逐步取代傳統(tǒng)的線編和單 機非編，并能滿足各種新增業(yè)務的需要。同時，對系統(tǒng)的要求是必須保證能夠長時間、不 間斷且安全、可靠的運行，還要具備一定的開放性和可擴展性，便于日后的維護和升級。 另外，要求網(wǎng)絡的整體性能要高，融入最新技術，系統(tǒng)設計中應考慮完善的應急方案和備 份措施，關鍵設備要采用冗余備份，確保單點故障不會對系統(tǒng)造成大的影響。 基于以上的目標要求，結(jié)合福州電視臺的實際情況，我們將系統(tǒng)定位為以制作為主，兼有 一定包裝功能的小型綜合節(jié)目制作網(wǎng)

3、。在考察了多種網(wǎng)絡架構后，我們決定采用目前比較 成熟的FC-SAN和以太網(wǎng)并行的雙網(wǎng)雙碼率結(jié)構。FC網(wǎng)絡用于構建一個高速集中共享網(wǎng)絡， 供有卡精編站實時訪問高碼率的視音頻素材；以太網(wǎng)絡用于整個系統(tǒng)的管理和低碼率素材 的傳輸。系統(tǒng)在素材的壓縮格式上不做限制，可以支持多種格式在線混編，網(wǎng)絡的基本硬 件可以同時接入市場上主流廠商開發(fā)的硬件平臺，不同平臺之間素材可以無縫共享。二 系統(tǒng)構成如圖 1所示，整個系統(tǒng)的架構由以下幾個子系統(tǒng)構成：中心存儲子系統(tǒng)、核心數(shù)據(jù)處理平臺子系統(tǒng)、編輯制作子系統(tǒng)以及集中上下載子系統(tǒng)。其中核心數(shù)據(jù)處理平臺是整個 系統(tǒng)的核心部分， 各編輯站點通過數(shù)據(jù)處理平臺與核心服務器及中心存

4、儲體進行數(shù)據(jù)交互， 從而實現(xiàn)節(jié)目素材共享以及整個網(wǎng)絡的統(tǒng)一管理。本系統(tǒng)采用雙網(wǎng)結(jié)構，各編輯站點與中心存儲體之間通過 FC網(wǎng)絡進行視音頻素材傳輸，使 站點有更強的實時編輯能力； 雙網(wǎng)結(jié)構保證了節(jié)目素材和元數(shù)據(jù)信息各自傳輸， 互不影響， 避免了網(wǎng)絡擁塞，也便于管理。中心存儲子系統(tǒng)中心存儲是節(jié)目素材共享的基礎，在線存儲體采用的是迪菲特公司的高端光纖盤陣DFTGS3992磁盤陣列。GS3992可以使用光纖交換機構建多主機共享的存儲區(qū)域網(wǎng)絡 (SAN ； 同時，該產(chǎn)品支持的RAID級別為0、1、3、5、0+1，配置非常靈活。在安全性設計方面，GS3992采用冗余體系結(jié)構，提供冗余硬盤、電源、風扇、控制器

5、、分布式熱備用硬盤，所有組件都是熱插拔的，無單點故障。（1）存儲容量在DFT存儲體的設計中，我們配置了 18塊300G FC硬盤，總?cè)萘繛?.4 TB。在18塊硬盤 中有兩塊作為冷備盤，暫不使用，有一塊作為熱備盤。剩余的 15 塊硬盤劃分為兩個 LUN， LUN1 8塊300G硬盤組成，采用 RAID5,容量約為1.9TB; LUN2 7塊300G硬盤組成，也 采用RAID 5,有效容量約為1.6TB，整個存儲陣列總有效容量約為 3.6TB，在50M碼率情 況下，能提供約 160 小時在線存儲能力。（ 2）系統(tǒng)帶寬系統(tǒng)使用DFT存儲體，在1盤箱、16塊硬盤的情況下，理論上單端口帶寬為 306.

6、25MBps。 實際單端口讀帶寬為300 MBps,單端口寫帶寬為84 MBps,并發(fā)總帶寬為384 MBps,需要 指出的是以上各類用戶并不會全部同時在線，這里考慮的是各類用戶可能同時在線的最大 數(shù)量，所以帶寬滿足要求。具體如表 1 所示。核心數(shù)據(jù)處理平臺子系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理平臺是整個系統(tǒng)的核心部分，是系統(tǒng)的心臟。它主要由MD（服艮務器、數(shù)據(jù)庫服務器、光纖交換機、以太網(wǎng)交換機等組成，下面分別介紹各部分的詳細情況。（1）MD（服務器MDC（ Meta Data Con troller ）即元數(shù)據(jù)控制器，作為FC盤陣共享的核心部件，管理數(shù)據(jù) 共享，所有編輯站點對FC盤陣的訪問都要經(jīng)過MDC勺統(tǒng)一管理。

7、為了排除MD（損壞導致網(wǎng) 絡單點故障，我們配置了兩臺 MDC艮務器，采用冷備方式，選用 DELL 2950服務器。主備MDCt運行FC管理軟件和SANergy MSC歎件。當主MDO務器宕機時，需要先關閉各編 輯站點，然后啟動冷備 MDC手動更改共享硬盤與MDC之間的映射關系，備MDC接管共享 管理的服務，并向所有編輯站點發(fā)出相關信息，在備MDCE常接管所有服務后，重新啟動編輯站點即可正常工作。MD（采用冷備方式，備機接管需要花費一定時間，但考慮到我們 的系統(tǒng)只是一個制作網(wǎng)絡，這種時間是可以接受的，冷備犧牲時間換來的好處是服務器的 使用壽命得到延長。（2）數(shù)據(jù)庫服務器 數(shù)據(jù)庫是網(wǎng)絡管理的核心，

8、為了保障網(wǎng)絡安全，提高數(shù)據(jù)處理能力，我們采用 SQL Server 2000企業(yè)版數(shù)據(jù)庫軟件，運行在 Windows 2000 Server 操作平臺上。系統(tǒng)配置了兩臺 DELL 2950 作為主備數(shù)據(jù)庫服務器，為網(wǎng)絡提供優(yōu)秀的計算能力，適合于關鍵數(shù)據(jù)的處理。數(shù)據(jù)庫服務器采用雙機熱備，兩臺服務器心跳連接，主備服務器上運行 Legato 公司的Co-Standby Server 2000 軟件， Co-Standby Server 是一款雙機容錯軟件。兩臺數(shù)據(jù)庫服 務器心跳相連，互相監(jiān)測對方的運行狀態(tài)，當主服務器 SQL1出現(xiàn)故障時，Co-Sta ndby Server會自動啟用備服務器SQL2

9、接管服務。SQLServer 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中有三種文件：系統(tǒng)文件、程序文件、數(shù)據(jù)庫文件。出于安全考慮，每臺服務器配置兩塊獨立硬盤，一塊存放系統(tǒng)文件和程序文件，盤符設為C:和D:；另一塊專門存放數(shù)據(jù)庫文件，盤符設為 E: 。 Co-Standby Server 使用鏡像引擎技術，將兩個服務 器E盤做RAID1鏡像備份，數(shù)據(jù)同時存于兩臺服務器內(nèi)，有效保障了數(shù)據(jù)的安全性，避免 了單點崩潰的可能。另外，數(shù)據(jù)庫需要定期備份，以便出現(xiàn)緊急情況時可以恢復。我們在每晚系統(tǒng)工作量最少 的時段（凌晨 3:00），實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的自動備份。在這一時段 SQL Server 啟動自動備份功 能，對所有數(shù)據(jù)庫（包括用戶認證、

10、網(wǎng)管、日志管理、資源管理中心等數(shù)據(jù)庫）進行完整 備份，備份文件放在D盤，即使數(shù)據(jù)盤E損壞，也能恢復數(shù)據(jù)庫。此外， 數(shù)據(jù)庫服務器還作為整個系統(tǒng)的主備域控制器， 使用 Windows2000 Advanced Server 提供的域用戶管理器建立不同的登錄用戶，并利用系統(tǒng)策略編輯器設置不同的用戶或用戶 組的權限，對網(wǎng)絡進行管理。（3）光纖交換機光纖（FC）交換機是編輯站點與 MD（及中心存儲體之間進行數(shù)據(jù)存取的橋梁。系統(tǒng)配置了一臺Brocade-5020光纖交換機，它是一款配置靈活、擴展性強的高性能4Gbps光 纖通道SAN交換機，它有16個端口激活（目前夠用），支持按需擴展到 24或32端口。在

11、 系統(tǒng)中，該交換機分別連接 DFT存儲體的控制器端口、主備 MDC以及各編輯站點。具體的 端口分配如圖 2所示。（ 4）以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機是整個系統(tǒng)控制信息和低碼率素材的交互平臺。系統(tǒng)配置了一臺 DELL 5324 千兆以太交換機，擁有 24個接口。作為一臺核心交換機，系統(tǒng)中幾乎所有設備都接入該交 換機，包括：主備MDC主備數(shù)據(jù)庫服務器、各編輯站點、配音工作站、防病毒工作站等。 其端口分配如圖 3所示。編輯制作子系統(tǒng)1 ）精編工作站編輯制作子系統(tǒng)由 8 臺精編工作站、一臺移動非編和一臺配音工作站組成。精編工作站承 擔了系統(tǒng)主要的視音頻制作任務。我們采用了大洋的 D3-Edit-5600A

12、 有卡編輯站，每臺精編站配有一塊4Gb的光纖網(wǎng)卡，通過光纖網(wǎng)絡調(diào)用 DFT存儲體的視音頻進行網(wǎng)絡編輯。精編工作站的視頻板卡采用的是大洋的廣播級視音頻處理卡 Red Bridge （紅橋）卡，配合ATI 1650高級圖形卡，具有更強的特效生成功能和更高實時性，能提供4層50M碼率的實時編輯。它能同時支持如 M-JEPG MPEG-2 I 幀、MPEG-2 IBR MPEG-4 DV DV25 DV50WMVMOV藍光和P2卡等多種格式在同一時間線上進行任意混合編輯，實現(xiàn)跨平臺的素材 共享。此外，在精編站點上均配置了 2X 160G的單機素材硬盤，為非編網(wǎng)絡的單機備份手 段提供必要的條件。（2）移

13、動非編系統(tǒng)配置了一臺筆記本非編（ HP Pavilion dv6201TX ）作為粗編工作站。支持四層低碼率 素材的實時編輯， 粗編站能實現(xiàn)基本的字幕、 特技編輯， 它配有一個 1394接口， 支持 1394 信號的上載和輸出，還有一個 S-Video 輸出。筆記本非編便于攜帶、移動靈活，適于現(xiàn)場 編輯和外出應急使用，有利于提高工作效率。（3）配音工作站配音工作站配置M-AUDIO專業(yè)聲卡，能自助式完成電視節(jié)目的配音工作。配音站帶有音量VU表，能顯示并調(diào)整音量電平。配音方式可后期配音（根據(jù)畫面配聲音），也可前期配音（直接采集聲音）?？梢詫β曇暨M行打點、預聽、逐幀編輯，對故事板其他部分則無修改

14、權限。為防止配音時故事板在其他站點被意外修改，系統(tǒng)設置為配音時該故事板不允許其他用戶編輯修改。配音站通過以太網(wǎng)將配音素材傳輸?shù)紻FT存儲體，供非編系統(tǒng)使用集中上下載部分集中上下載部分主要由矩陣和錄像機組成。系統(tǒng)配置了一個16X16視音頻切換矩陣。非編和錄像機的 SDI 信號，以及模擬音頻信號接入該矩陣。矩陣采用手動切換，只要選定源和 目標即可實現(xiàn)，操作方便。另外還配置了一個16X8的RS-422矩陣，用來接9芯遙控信號， 實現(xiàn)每臺精編站都能對錄像機進行點對點控制?？紤]到以后升級擴容的需要，切換矩陣都 具備通過級聯(lián)擴充端口的功能。另外，考慮到前期設備的多樣性，系統(tǒng)配置了多種格式的錄像機以保證順利

15、上下載，包括一臺DVCAM兩臺IMX、 一臺JVC 臺藍光PDW-150（以及六個P2卡驅(qū)動器，方便上下 載，提高了編輯效率。網(wǎng)絡的安全管理安全性是一個復雜的概念，針對不同的系統(tǒng)，有不同的要求。目前各電視臺在建的圍繞節(jié) 目生產(chǎn)與播出的數(shù)字化網(wǎng)絡系統(tǒng)， 是視音頻技術和 IT 技術的結(jié)合體， 既有 IT 系統(tǒng)的特點， 也有自身的特點，其安全性可以從以下幾個方面加以考慮：物理安全、網(wǎng)絡安全、系統(tǒng)安 全、數(shù)據(jù)安全、管理安全。物理安全首先，在投資預算允許范圍內(nèi)，我們盡量選用安全性、穩(wěn)定性好的設備，保證系統(tǒng) 可靠地運行其次，將非編制作網(wǎng)絡獨立出來，不與任何其他網(wǎng)絡相連。雖然將非編網(wǎng)與0A（辦公自動化）網(wǎng)相

16、連，可以方便記者在任何地方通過 Internet 回傳節(jié)目， 但是出于安全第一的考慮， 還是將兩個網(wǎng)絡進行物理隔斷。第三，為預防病毒，屏蔽網(wǎng)絡中所有站點的對外接口，包括光驅(qū)、軟驅(qū)、USB接 口，不允許編輯或其他人員安裝使用任何無關軟件；所有外來數(shù)據(jù)的交互，需通過技術人員從專用 接口交互。在系統(tǒng)中設立專門殺毒區(qū)，定期升級病毒庫。網(wǎng)絡安全按照業(yè)務需要設置網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全策略，包括網(wǎng)絡使用賬號設置、交換機與路由設置、共 享存儲空間規(guī)劃設置、設備訪問權限、網(wǎng)管軟件設置等，減少安全漏洞。關閉那些不需要 的服務，對不同級別的用戶設置相應的資源訪問權限，并不得隨意變更網(wǎng)絡配置和用戶權 限。另外，系統(tǒng)中安裝了大

17、洋網(wǎng)管軟件 NETmanage 2.0，具備完善的網(wǎng)絡管理功能?？梢愿鶕?jù) 用戶需求定制網(wǎng)絡工作流程，能實現(xiàn)基于個人的用戶管理、設備管理、素材管理、日志管 理、存儲空間管理、統(tǒng)計計費管理等功能。系統(tǒng)配有相應的管理服務軟件、網(wǎng)管監(jiān)控服務 軟件，安全和故障管理軟件。具備完善的權限管理功能，結(jié)合網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的安全策略， 保障網(wǎng)絡系統(tǒng)素材和數(shù)據(jù)的安全。系統(tǒng)安全系統(tǒng)安全主要體現(xiàn)為系統(tǒng)的容災能力，比如設備的冗余、數(shù)據(jù)的冗余、服務的冗余等。這些手段使得系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時仍可保證基本運行或降級運行。在設計系統(tǒng)時，我們充分考 慮了容災要求，核心服務、存儲設備、數(shù)據(jù)庫等關鍵節(jié)點都采用了冗余配置。主備方式的 冗余配置保

18、證了關鍵設備出現(xiàn)故障時，備機或備服務能立即自動或人工接管，保障系統(tǒng)的 繼續(xù)運行。數(shù)據(jù)安全電視臺的數(shù)據(jù)包括節(jié)目內(nèi)容和元數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)配置和運行數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)安全，系 統(tǒng)在出現(xiàn)故障時能盡快恢復， 我們對重要數(shù)據(jù)進行了備份。 例如我們采用數(shù)據(jù)庫維護計劃， 在每晚系統(tǒng)工作量最少的時段 （凌晨 3:00 ），實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的自動備份， 備份文件保留兩周， 滿兩周后自動刪除第一天的備份文件。另外，建立非編單機備份手段，在非編單機上配置本地素材盤。編輯人員可以定期把各自 欄目固定的廣告片頭、角標、字幕等模板，用故事板導出的方法在本地盤進行備份。這樣 即使網(wǎng)絡癱瘓了，也能在每臺單機上進行節(jié)目編輯制作。加強對共

19、享硬盤的管理，制定了網(wǎng)絡素材刪除規(guī)定。要求編輯人員做好重要素材的備份， 定期刪除過期素材，技術人員負責監(jiān)督，以確保系統(tǒng)有足夠的使用空間。管理安全良好的管理是實現(xiàn)系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的基本保障。 非編網(wǎng)絡系統(tǒng)屬于技術復雜的節(jié)目制作平臺， 其用途是為了滿足電視臺專業(yè)性節(jié)目制作的業(yè)務需要。為保證系統(tǒng)正常使用，所有編輯人 員需參加統(tǒng)一培訓，并通過考核認證才能使用該系統(tǒng)制作節(jié)目，技術人員也必須通過嚴格 培訓與考核，才可承擔該系統(tǒng)的日常維護工作。另外，我們還制定了網(wǎng)絡機房管理規(guī)定、非編網(wǎng)絡使用注意事項、系統(tǒng)日常巡 檢制度等各項規(guī)定，使管理有章可循、照章辦事，保證了系統(tǒng)的正常運行主要創(chuàng)新點1. 使用 Legato

20、軟件管理數(shù)據(jù)庫服務器數(shù)據(jù)庫服務器是系統(tǒng)的核心部件， 必須保證 24 小時不間斷的穩(wěn)定運行。 系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫服務 器采用雙機熱備，并運行雙機容錯軟件 Co-Standby Server 2000。Legato公司的Co-Standby Server 2000采用鏡像引擎技術，將兩個服務器 E盤作RAID 1鏡像備份，使數(shù)據(jù)同時存于 兩臺服務器內(nèi)，有效保證了數(shù)據(jù)安全性，避免了單點崩潰的可能。另外，Co-Standby Server會創(chuàng)建一個資源組 Group，并為該Group設置一個虛擬IP，該IP與兩個數(shù)據(jù)庫服務器的網(wǎng)卡對應，同時將數(shù)據(jù)庫服務器中的服務添加到該Group中。以后各站點對數(shù)據(jù)庫的訪問只需訪問該虛擬 IP 即可實現(xiàn)所有服務。 這樣做的好處是無論兩個 數(shù)據(jù)庫服務器中的哪一個出現(xiàn)故障， Co-Standby Server 都會安排另一個服務器自動接管