系統(tǒng)定位與網(wǎng)絡架構

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。關鍵詞FC-SAN 雙網(wǎng)結構 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

2、產(chǎn)效率、 提升節(jié)目質量。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?；谝陨系哪繕艘螅?結合福州電視臺的實際情況， 我們將系統(tǒng)定位為以制作為

3、主，兼有一定包裝功能的小型綜合節(jié)目制作網(wǎng)。 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

4、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 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。1. 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DFT GS3992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。

5、在安全性設計方面，GS3992采用冗余體系結構，提供冗余硬盤、電源、風 扇、控制器、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，總容量為5.4 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RAID 5,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

6、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306.25MBps。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。2. 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）MDC艮務器MDC（ Meta Data Co ntroller ）即元數(shù)據(jù)控制器，作為 F

7、C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。為了 排除MDC損壞導致網(wǎng)絡單點故障，我們配置了兩臺 MDC服務器，采用冷備方式， 選用DELL2950服務器。主備MDC上運行FC管理軟件和SANergyMSC軟件。當 主MD（服艮務器宕機時，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，

8、 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，為了保障網(wǎng)絡安全，提高數(shù)據(jù)處理能力，我們采用 SQLServer 2000企業(yè)版數(shù)據(jù)庫軟件，運行在 Windows2000 Server 操作平臺上。 系統(tǒng)配置了兩臺DELL2950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)

9、，當主服務器 SQL1 出現(xiàn)故障時，Co-Standby Server會自動啟用備服務器SQL2接管服務。 SQL Server 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RAID 1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

10、:00），實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的自動備份。 在這一時段 SQLServer 啟動自動備份功能，對所有數(shù)據(jù)庫（包括用戶認證、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 Windows 2000 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、

11、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。3. 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、

12、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 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-JEPGMPEG-2幀、MPEG-2BP、 MPEG-4 DV DV25 DV50 WM、MOV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

13、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）移動非編系統(tǒng)配置了一臺筆記本非編（HPPavilion 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 1 394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-AUDIC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

14、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。4. 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

15、對點控制。 考 慮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上下 載，包括一臺DVCAM兩臺IMX、 一臺JVC 臺藍光PDW-150C以及六個P2卡 驅動器，方便上下載，提高了編輯效率。三 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。1. 物理安全 首先

16、，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 CA（辦公自動化）網(wǎng)相連，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、軟驅、 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。2. 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

17、、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)中安裝了大洋網(wǎng)管軟件 NETmanage 2.0，具備完善的網(wǎng)絡管理功能。 可以根據(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。3. 系統(tǒng)安全 系統(tǒng)安全主要體現(xiàn)為系統(tǒng)的容災能力，

18、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。4. 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

19、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。5. 管理安全 良好的管理是實現(xiàn)系統(tǒng)正常運轉的基本保障。 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

20、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。四 主要創(chuàng)新點1. 使用 Legato 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服務， 虛擬 IP 保持