淺談新一代高清制作網(wǎng)技術(shù)

陳 新

（作者單位：宿州市廣播電視臺(tái)）

淺談新一代高清制作網(wǎng)技術(shù)

陳 新

（作者單位：宿州市廣播電視臺(tái)）

隨著萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展，新一代的萬(wàn)兆高清綜合制作網(wǎng)已經(jīng)有了新的面貌，逐步支撐起了電視臺(tái)的業(yè)務(wù)。本文介紹了萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在新一代萬(wàn)兆高清制作網(wǎng)中的應(yīng)用，并介紹了基本的制作網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全措施。

高清制作網(wǎng)；萬(wàn)兆以太網(wǎng)；數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)安全

制作網(wǎng)一直是追隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而逐步成熟的。近些年，支撐著電視臺(tái)制作業(yè)務(wù)的多數(shù)是基于千兆以太技術(shù)的千兆以太網(wǎng)，或者更為先進(jìn)的光纖SAN架構(gòu)雙網(wǎng)制作網(wǎng)。隨著萬(wàn)兆以太網(wǎng)的發(fā)展、搭建成本的降低、其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步成熟，萬(wàn)兆高清以太制作網(wǎng)正逐步成為主流的制作網(wǎng)架構(gòu)。

1 萬(wàn)兆以太網(wǎng)更適用于高清制作網(wǎng)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再是新技術(shù)，在制作網(wǎng)的高清改造中，隨著萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和萬(wàn)兆NAS存儲(chǔ)的性能提升，萬(wàn)兆以太制作網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始漸漸取代基于SAN存儲(chǔ)的光纖雙網(wǎng)架構(gòu)制作網(wǎng)。在視音頻行業(yè)，尤其是廣播電視行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，節(jié)目制作技術(shù)的發(fā)展也已經(jīng)從物理分辨率為720×576像素的標(biāo)清格式發(fā)展到物理分辨率為1920×1080像素的高清格式，而且物理分辨率為3840×2160像素及以上的超高清電視格式也嶄露頭角。電視臺(tái)全面高清化，臺(tái)里的以千兆以太網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能承載高清視音頻數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)流程，而基于SAN存儲(chǔ)架構(gòu)的光纖雙網(wǎng)制作網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的封閉性、極差的擴(kuò)展性也不能滿足電視臺(tái)全媒體業(yè)務(wù)的流程發(fā)展。電視臺(tái)在以局域網(wǎng)應(yīng)用為主的節(jié)目制作環(huán)境中，基于NAS存儲(chǔ)的萬(wàn)兆以太能將能夠取代光纖SAN架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

萬(wàn)兆以太網(wǎng)應(yīng)用于高清制作網(wǎng)有兩種工作模式，分別是“萬(wàn)兆核心+千兆接入桌面”和“萬(wàn)兆核心+萬(wàn)兆接入桌面”，后者能夠提供更高的站點(diǎn)讀寫(xiě)帶寬，但成本也相對(duì)較高。但與之前的千兆以太網(wǎng)絡(luò)和SAN架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)相比，萬(wàn)兆以太制作網(wǎng)有很大的優(yōu)勢(shì)[1]。

首先，與SAN架構(gòu)相比，NAS架構(gòu)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，便于實(shí)施和維護(hù)。如果原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為千兆NAS制作網(wǎng)，將原來(lái)的千兆鏈路升級(jí)為萬(wàn)兆的鏈路，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是沒(méi)有變化的，也不需要部署MDC服務(wù)器、文件系統(tǒng)等，而且同樣使用了光纖鏈路，繼承了光纖鏈路優(yōu)秀的帶寬優(yōu)勢(shì)。

第二，網(wǎng)絡(luò)兼容性更好。一般電視臺(tái)中的網(wǎng)絡(luò)多是百兆以太網(wǎng)或者千兆以太網(wǎng)，涉及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時(shí)，萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)是可以向下美兼容百兆、千兆以太網(wǎng)的，完全符合電視臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)繼承的發(fā)展方向，有利用臺(tái)里基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫統(tǒng)一，同時(shí)為臺(tái)里節(jié)省了更多的建設(shè)成本和建設(shè)時(shí)間。

第三，萬(wàn)兆以太網(wǎng)的成本更低。隨著萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)備——萬(wàn)兆網(wǎng)卡和萬(wàn)兆交換機(jī)的價(jià)格也逐漸降低；另外，部署萬(wàn)兆以太制作網(wǎng)，不需要對(duì)其他上層的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，再加上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的簡(jiǎn)單化，使萬(wàn)兆以太網(wǎng)的建設(shè)成本與SAN架構(gòu)的FC網(wǎng)絡(luò)相比，優(yōu)勢(shì)非常明顯。

第四，有利于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展。隨著以太網(wǎng)絡(luò)的更新?lián)Q代，帶寬提高，逐漸可以滿足高清制作網(wǎng)的需求，從百兆到千兆，千兆到萬(wàn)兆，甚至從萬(wàn)兆到十萬(wàn)兆都是呈幾何倍數(shù)上升的，現(xiàn)在很多城域網(wǎng)的核心層、匯聚層也在使用萬(wàn)兆以太網(wǎng)。展望今后電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，必定要與互聯(lián)網(wǎng)接軌，所以萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)更有利于電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展。

雖然現(xiàn)在的萬(wàn)兆以太網(wǎng)絡(luò)鏈路的建設(shè)成本與千兆網(wǎng)絡(luò)相比，還是比較高的，但隨著技術(shù)的發(fā)展，價(jià)格差距必定會(huì)進(jìn)一步縮小，尤其是萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)和萬(wàn)兆以太網(wǎng)卡都會(huì)更便宜。綜上所述，與FC-SAN相比，基于NAS存儲(chǔ)的萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)，更適合高清制作網(wǎng)。[2]

2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)制作網(wǎng)的影響

非編制作網(wǎng)的正常運(yùn)行，離不開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)和存儲(chǔ)。制作網(wǎng)的元數(shù)據(jù)信息需要高性能的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)記錄和管理，而編輯的視音頻素材則需要高性能的存儲(chǔ)來(lái)存放、讀寫(xiě)和管理。隨著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和制作網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，非編制作網(wǎng)也迎來(lái)了新時(shí)代。

在高清綜合制作網(wǎng)中，高清素材碼率高、容量大，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)模大，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能要求較高，比如：多用戶并發(fā)性能、操作便捷性、海量數(shù)據(jù)處理能力等；同時(shí)從安全角度考慮，要求數(shù)據(jù)庫(kù)具有自動(dòng)備份和容災(zāi)能力。目前，常見(jiàn)的大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)有IBM公司開(kāi)發(fā)的DB2數(shù)據(jù)庫(kù)、甲骨文公司開(kāi)發(fā)的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、微軟公司開(kāi)發(fā)的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)等。

根據(jù)很多電視臺(tái)用戶的實(shí)用情況來(lái)看，在制作網(wǎng)中，這些數(shù)據(jù)庫(kù)各自的特點(diǎn)非常明顯。

DB2數(shù)據(jù)庫(kù)是IBM的產(chǎn)品，運(yùn)行于各種主流的系統(tǒng)平臺(tái)，也具有很好的并行性，適用于制作網(wǎng)這種多用戶環(huán)境，獲得了ISO標(biāo)準(zhǔn)安全認(rèn)證（最高認(rèn)證級(jí)別），具有極強(qiáng)的海量數(shù)據(jù)處理能力，許多大型企業(yè)廣泛實(shí)用。用戶操作起來(lái)很簡(jiǎn)便，同時(shí)提供GUI和命令行，在Window和Unix下操作相同，不過(guò)總成本很高，而且需要更高的安全保障，需要額外購(gòu)買插件，所以適用于大型制作網(wǎng)。

Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)是甲骨文公司的優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，主要優(yōu)勢(shì)是其極強(qiáng)的多用戶并發(fā)性能，非常穩(wěn)定，適合多用戶并發(fā)訪問(wèn)，而且其也獲得了ISO標(biāo)準(zhǔn)安全認(rèn)證（最高認(rèn)證級(jí)別），適合各種主流操作系統(tǒng)平臺(tái)，包括Unix、Linux、Windows等；具有超強(qiáng)的海量數(shù)據(jù)處理能力，但同樣，價(jià)格昂貴，需要更高的安全保障，需要額外購(gòu)買插件，且操作相對(duì)復(fù)雜，適用于站點(diǎn)數(shù)較多的大型制作網(wǎng)。

微軟公司也致力于數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的研發(fā)，推出了SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。SQL Server只能運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)，并沒(méi)有官網(wǎng)的安全證書(shū)，而且海量數(shù)據(jù)處理能力也一般，但是其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，操作便捷，采用了圖形界面。最重要的是，與其他兩種數(shù)據(jù)庫(kù)相比，價(jià)格最低廉，不同版本的安全性能都不額外收費(fèi)，性價(jià)比最高，所以對(duì)于中小型的萬(wàn)兆高清制作網(wǎng)來(lái)說(shuō)，SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)疑是最合適的選擇。

數(shù)據(jù)庫(kù)存有制作網(wǎng)所有重要的元數(shù)據(jù)信息，其安全性是非常重要的。對(duì)于數(shù)據(jù)的安全保護(hù)，有幾種方法是非常必要的。

首先，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的存儲(chǔ)硬盤(pán)必須實(shí)現(xiàn)配置冗余。如果服務(wù)器有兩塊磁盤(pán)，可以做Raid1，兩塊磁盤(pán)互為鏡像，任意一塊硬盤(pán)壞掉，都不會(huì)影響數(shù)據(jù)安全；如果是4塊硬盤(pán)的服務(wù)器，就可以通過(guò)Raid5冗余機(jī)制，四塊盤(pán)中有一塊熱備磁盤(pán)。

當(dāng)然，高清制作網(wǎng)必須實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的雙機(jī)熱備，任何一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換，也不會(huì)影響制作網(wǎng)的工作。一般來(lái)說(shuō)，微軟的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)、甲骨文的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，都可以使用NEC公司的ExpressCluster 3.1熱備軟件實(shí)現(xiàn)備份，而且為了實(shí)現(xiàn)更高的安全性，Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)還有自己的RAC集群備份機(jī)制，在這里不在贅述[3]。全憑設(shè)備的備份機(jī)制，還是不夠的，工作人員還需要做很多工作，比如：定期對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行檢修維護(hù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行定期的手動(dòng)備份等。

3 制作網(wǎng)安全設(shè)計(jì)與防毒

對(duì)于電視臺(tái)的業(yè)務(wù)流程來(lái)說(shuō)，高清制作網(wǎng)是新聞節(jié)目和其他節(jié)目的生產(chǎn)工廠，其安全性方面的要求是很高的。整個(gè)高清制作網(wǎng)的安全規(guī)劃應(yīng)該考慮到系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程的方方面面。

現(xiàn)在多數(shù)主流的非線性編輯系統(tǒng)軟件，大多都運(yùn)用在Windows平臺(tái)。而Windows操作系統(tǒng)近幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)了32位到64位的升級(jí)，具備了良好的數(shù)據(jù)并行處理能力和更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，從基礎(chǔ)平臺(tái)層面提高了制作網(wǎng)的安全性。

網(wǎng)絡(luò)中的重要核心設(shè)備——數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器等，都采用冗余電源機(jī)制，而且都可以通過(guò)集群軟件實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)宕機(jī)后能夠迅速自動(dòng)切換，不需要人為干預(yù)。其他重要性稍微低一些的服務(wù)器，則可以通過(guò)冷備機(jī)制，如果出現(xiàn)問(wèn)題可以通過(guò)人為操作實(shí)現(xiàn)切換，不影響正常的業(yè)務(wù)流程。所有的服務(wù)器硬盤(pán)均通過(guò)Raid技術(shù)實(shí)現(xiàn)硬盤(pán)的備份，完全做到數(shù)據(jù)安全。

存儲(chǔ)陣列作為節(jié)目素材的存放介質(zhì)，硬盤(pán)必須通過(guò)Raid技術(shù)實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)計(jì)。對(duì)于大型制作網(wǎng)，可能會(huì)用到分布式節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)之間也應(yīng)該通過(guò)鏡像機(jī)制或者節(jié)點(diǎn)間互相備份等手段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份。鏈路方面，系統(tǒng)中用到的交換機(jī)最好實(shí)現(xiàn)主備配置，而且都要預(yù)留冗余的端口。

防毒也是一個(gè)重要的問(wèn)題。由于編輯的素材來(lái)源非常多，包括外系統(tǒng)互聯(lián)接收的素材、手動(dòng)插入移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備導(dǎo)入等，就有可能侵入病毒，導(dǎo)致非編軟件報(bào)錯(cuò)，素材錯(cuò)誤、丟失，嚴(yán)重的話會(huì)導(dǎo)致制作系統(tǒng)崩潰[4]。

高清制作網(wǎng)中所有的站點(diǎn)都要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理員統(tǒng)一管理，通過(guò)劃分域等辦法，實(shí)現(xiàn)不同站點(diǎn)權(quán)限的限制，而且站點(diǎn)上除了編輯軟件和必要的軟件，不允許安裝其他的軟件。

每臺(tái)站點(diǎn)上的光驅(qū)、USB接口的使用都需要嚴(yán)格控制，最好是禁止使用，素材的上載需要通過(guò)單獨(dú)的上載工作站進(jìn)行，而且上載工作站需要部署殺毒軟件。如果是從其他網(wǎng)絡(luò)傳入素材，則需要經(jīng)過(guò)安全網(wǎng)關(guān)的隔離，與外網(wǎng)之間需要配置防火墻、網(wǎng)閘等安全設(shè)備。

[1]譚鋒,邱宇 哲,余暉.南方電視臺(tái)600高清新聞演播室視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù),2010(11):60-62.

[2]孫淑芬.N AS-SAN和FC-SAN兩種技術(shù)對(duì)比分析——吉林電視臺(tái)制作網(wǎng)建設(shè)中的選擇[J].硅谷,2011(20):15.

[3]牛新莊.DB2 數(shù)據(jù)庫(kù)性能調(diào)整和優(yōu)化[M].第2版.北京:清華大學(xué)出版社,2009.

[4]蔣云山.非線性 編輯制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)[J].現(xiàn)代電視技術(shù),2013(S1):35-39.