金華電視臺全高清蘋果非編網(wǎng)建設(shè)方案

賈長青

（金華廣播電視總臺 技術(shù)中心，浙江 金華 321000）

1 高清非編網(wǎng)絡(luò)

隨著技術(shù)的發(fā)展和觀眾的需求，浙江金華廣播電視總臺開始建設(shè)全高清蘋果非編網(wǎng)絡(luò)，以便高質(zhì)高量地完成節(jié)目生產(chǎn)。2009年，金華臺已建設(shè)了蘋果非編網(wǎng)絡(luò)作為標(biāo)清節(jié)目的生產(chǎn)使用，期間該網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定、問題出現(xiàn)少，管理方便，投入產(chǎn)出比優(yōu)良?；谏洗蔚慕?jīng)驗，金華臺又新建了全高清蘋果非編網(wǎng)，把更多的新技術(shù)融入進(jìn)去，大大增強了可擴展性、高穩(wěn)定性等優(yōu)越性能，大大提高了節(jié)目生產(chǎn)的效率和質(zhì)量[1]。建設(shè)方案拓?fù)鋱D如圖1所示。

2 高清非編網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要點[2]

2.1 工作站

采用Final Cut Studio軟件進(jìn)行視音頻的采編、包裝和創(chuàng)作，其中：Final Cut Pro用來采編節(jié)目素材；motion用于動畫制作；color用于素材調(diào)色，兼容常見音視頻格式和上下載格式。工作站使用Mac Pro，其中包括14臺無卡工作站和10臺有卡工作站。在單機上增加大容量磁盤，一旦整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)大故障無法工作且一時無法排除時，可使用單機進(jìn)行節(jié)目生產(chǎn)制作，從而切實地保障了安全播出。工作站的內(nèi)存和磁盤都留有擴展口，為以后工作站的擴展打下基礎(chǔ)。

工作站采用AJA KONA 3G廣播級高標(biāo)清采集卡：雙路SDI輸入輸出接口；支持基于硬件的上/下變換；全面無縫支持藍(lán)光高清、P2高清以及高清錄像機的上下載，能夠滿足各種節(jié)目生產(chǎn)制作的上下載需求。在采集上載的過程中，還可在采集卡同步輸出信號的同時，利用高清監(jiān)視器對節(jié)目內(nèi)容及質(zhì)量進(jìn)行檢查。有卡高清編輯工作站采用Mac Pro工作站的高端配置，除了采集的工作，還可承擔(dān)高清節(jié)目粗編、精編、特效制作、字幕制作等后期制作功能[3]。

采用捷成世紀(jì)公司的FreeCG字幕軟件，編輯字幕方便快捷；也可使用motion動畫軟件實現(xiàn)各種動態(tài)字幕的制作，效果炫目華麗；另外尚有蘋果版的After Effects，PhotoShop，MAYA等平面設(shè)計軟件，滿足多元化的節(jié)目創(chuàng)作和制作需求。

2.2 存儲網(wǎng)絡(luò)

光纖網(wǎng)絡(luò)采用Xsan的存儲架構(gòu)，使用冗余鏈路的方式進(jìn)行冗余熱備份。FC與以太網(wǎng)融合的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在拓?fù)浼軜?gòu)上有效地避免了單節(jié)點故障所導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)崩潰，也能滿足對音視頻制作帶寬的需求。高清制作網(wǎng)中央存儲對存儲容量的計算，將參考臺內(nèi)提出的下列需求，如表1所示。

表1 高清制作網(wǎng)中央存儲對存儲容量的計算

1）高清制作網(wǎng)高清節(jié)目制作為24臺，每臺完成10 min的節(jié)目產(chǎn)出；

2）節(jié)目制作編碼以高清100 Mbit/s計算；

3）上載素材片比為10∶1，在線保留時間為15天；

4）各欄目常用素材（片頭、片花、公用素材）保留數(shù)量接近一天的成品量；

5）特技生成的總量與1倍片比相當(dāng)；

6）1h高清節(jié)目容量為3600 s×12.5 Mbyte/s＝44 Gbyte。

在中央存儲平臺上，配置6臺PROMISE磁盤陣列控制器盤箱，采用主備鏡像方式部署設(shè)計，每組3臺磁盤陣列，兩組磁盤陣列按同樣方式進(jìn)行劃分。存儲卷采用3臺PROMISE磁盤陣列控制器盤箱，共劃分為2個LUN，每個LUN采用RAID5加熱備方式，由11塊數(shù)據(jù)盤與1塊Hotspare盤構(gòu)成（其中兩塊硬盤用于RAID1鏡像，作為metedata使用）。高清非編制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存儲區(qū)Data由2個pool構(gòu)成，每個pool由同一控制器盤箱的4個LUN組成。

PROMISE磁盤陣列每個控制器盤箱共24塊硬盤，劃分為2個LUN，一共3套共劃分出6個LUN，采用600 Gbyte容量的SAS硬盤，經(jīng)過鏡像后的有效容量為6 Tbyte。這樣有效的存儲容量共6 Tbyte×6=36 Tbyte，完全滿足高清非編制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的30 Tbyte的存儲容量需求。

在帶寬方面，高清制作網(wǎng)存儲帶寬需求主要分為系統(tǒng)內(nèi)部帶寬與文件交互占用帶寬。

高清制作網(wǎng)內(nèi)部讀寫操作占用帶寬：高清編輯工作站24臺，每臺工作站4軌壓縮高清實時編輯；全媒體輸出服務(wù)器，按照1∶2的轉(zhuǎn)碼效率，每臺大概占用2倍的100 Mbit/s碼率；編輯碼率暫時按照高清碼率DVCPRO?HD 100 Mbit/s計算，計算公式：帶寬＝設(shè)備數(shù)量×編輯軌道數(shù)×編輯碼率/（8 bit/byte），如表2所示。

表2 高清制作網(wǎng)存儲帶寬需求

在測試中，每組PROMISE磁盤陣列可以提供可持續(xù)的實時讀寫帶寬800 Mbyte/s，此次共部署6臺PROMISE磁盤陣列，采用2組方式進(jìn)行部署，一共可以提供大約1.6 Gbyte/s的混合讀寫帶寬，完全滿足此次對于1.2 Gbyte/s帶寬的系統(tǒng)需求。極限并發(fā)數(shù)可以提供128軌高清視頻（100 Mbit/s），按照每臺4層，可以支持32臺編輯工作站同時進(jìn)行工作。

單臺PROMISE可以提供可持續(xù)的實時讀寫帶寬為500～600 Mbyte/s的穩(wěn)定帶寬，以每組3臺PROMISE盤陣堆疊計算，可提供1.3 Gbyte/s的混合讀寫帶寬，大于此次對于1.2 Gbyte/s帶寬的系統(tǒng)需求，以保證單點故障下全網(wǎng)用戶正常工作帶寬。

20口8 Gbit/s光纖交換機和48口CISCO 3750G 1000 Mbit/s以太網(wǎng)交換機均使用堆疊的方式來增強網(wǎng)絡(luò)性能。采用存儲鏡像設(shè)備Vmirror（Vmirror同步服務(wù)器/Vpath多信道路徑管理和切換系統(tǒng)）進(jìn)行實時鏡像備份[4]，雙引擎裝置帶8個8 Gbit/s光纖口。其鏈路的搭建方式如圖2所示。

其中有2臺Vmirror，分別為VE1和VE2，每臺Vmir?ror有2個模塊，每個模塊之間是相互獨立的。一共6臺光纖交換機，采用3臺－3臺方式進(jìn)行堆疊，形成Qlogic1和Qlogic2，每3臺堆疊成為一個大型的交換機。在對堆疊后的光纖交換機劃分zone后，兩邊的zone是對稱的，通過Vmirror和磁盤陣列進(jìn)行連接。

從圖2中可以看出，無論是哪個單點出現(xiàn)了故障，都不會影響到整個網(wǎng)絡(luò)的正常使用，能夠保證至少有1個通道的完整，從而保證了所有工作站節(jié)目生產(chǎn)的正常工作，而且在冗余狀態(tài)下讀取帶寬達(dá)到1.2 Gbyte/s以上。其中光纖網(wǎng)絡(luò)專門傳輸高清素材數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)信息和用戶信息等。

2.3 服務(wù)管理平臺

使用Xserver服務(wù)器作為磁盤陣列的存儲管理和系統(tǒng)管理服務(wù)器，同時也采用主備冗余的方式，其中MDC作為主管理服務(wù)器，LDAP作為備管理服務(wù)器,使用Stornext作為蘋果的Xsan集群文件系統(tǒng)軟件。

另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和實現(xiàn)第一現(xiàn)場的真實快捷，以及兄弟媒體單位之間的節(jié)目交流的愈發(fā)頻繁，各種設(shè)備拍攝的視頻格式都將進(jìn)入非編網(wǎng)絡(luò)。為了方便外來素材的輸入輸出，統(tǒng)一節(jié)目素材的視音頻格式，使用了全媒體轉(zhuǎn)碼服務(wù)器，轉(zhuǎn)碼服務(wù)器采用分布式構(gòu)架集群工作方式實現(xiàn)高性能、高穩(wěn)定的轉(zhuǎn)碼。媒體轉(zhuǎn)碼軟件能夠把制作系統(tǒng)生產(chǎn)的視頻內(nèi)容轉(zhuǎn)碼成需要的視頻格式和碼率，以方便提供給其他業(yè)務(wù)平臺直接使用，如iPad移動終端的審片，從而實現(xiàn)了全媒體的支持。轉(zhuǎn)碼可通過后臺調(diào)度進(jìn)行集群轉(zhuǎn)碼，也可通過部署單獨的轉(zhuǎn)碼服務(wù)器進(jìn)行單機轉(zhuǎn)碼。本次采用的是單機轉(zhuǎn)碼方式。當(dāng)前主要的新媒體業(yè)務(wù)平臺包括網(wǎng)絡(luò)電視、視頻網(wǎng)站、IPTV、手機電視等，需求的視頻文件格式包括WMV，F(xiàn)LV，MP4，3GP，TS，MPG等。轉(zhuǎn)碼支持如下格式：DV25，DV50，DVCPRO?HD，MPEG2 I 25M，MPEG2 IBP 8M，MPEG2 IBP 5M，MPEG4，WMV9，REAL，DVSD，TS，PS，ES，H.264，H.263，3GP，PRores 422，DNXHD，DNXD等，以及音頻壓縮、非壓縮格式MP2，MP3，WAV，WMA等。

在網(wǎng)絡(luò)管理方面，采用B/S頁面方式進(jìn)行集中管理，在網(wǎng)絡(luò)管理軟件中可以實時了解網(wǎng)絡(luò)中各工作終端的運行狀態(tài)。整個管理系統(tǒng)主要由JDVN網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成，負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)內(nèi)的工作流管理、節(jié)目管理、用戶管理、權(quán)限管理、素材管理、存儲管理、資源管理、日志管理[5]等工作。其中轉(zhuǎn)碼服務(wù)器和Web數(shù)據(jù)庫服務(wù)器均采用Dell PowerEdge R710。

2.4 安全交換平臺

為了實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)等外網(wǎng)的連接，建設(shè)一個安全且相對方便，能拷貝外來文件如網(wǎng)絡(luò)視頻文件、圖片、音樂等內(nèi)容的高安全區(qū)，以隔離外來的病毒和網(wǎng)絡(luò)攻擊，實現(xiàn)FTP傳送，本建設(shè)使用網(wǎng)閘作為隔離系統(tǒng)。通過內(nèi)網(wǎng)防殺病毒服務(wù)器、外網(wǎng)FTP收錄服務(wù)器及網(wǎng)閘可保障非編系統(tǒng)的安全性。通過網(wǎng)閘與現(xiàn)有的媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)相連接，由非編導(dǎo)出素材，實現(xiàn)直接編目入庫，使得歷史素材可重復(fù)利用。同時在Windows的操作平臺上均使用卡巴斯基作為防病毒軟件。

2.5 移動審片

移動審片系統(tǒng)采用B/S運行方式，審核人員在瀏覽器上完成所有的工作，客戶端不需要進(jìn)行特殊配置，只需iPad或其他移動設(shè)備。這樣可以減少部署配置難度，減少操作人員熟悉軟件界面的時間，有利于軟件的快速實施和使用。

1）具有相關(guān)權(quán)限的用戶，通過iPad等移動終端登錄到移動審片系統(tǒng)中，可以通過B/S方式進(jìn)行節(jié)目內(nèi)容的審核，審核過程中可以直接瀏覽待審節(jié)目的低碼率文件。

2）對內(nèi)容進(jìn)行審核：

（1）如果不符合節(jié)目內(nèi)容播出要求，反饋領(lǐng)導(dǎo)審核不通過的意見與建議，由編導(dǎo)對節(jié)目內(nèi)容進(jìn)行修改，然后重新提交內(nèi)容審核；

（2）如果符合節(jié)目內(nèi)容播出要求，領(lǐng)導(dǎo)審核通過后，后臺自動完成高碼率文件的合成打包工作。

iPad等相關(guān)移動設(shè)備通過Web頁面，輸入相應(yīng)的用戶權(quán)限訪問審片系統(tǒng)，進(jìn)行相關(guān)待審節(jié)目的審核工作。移動審片提高了領(lǐng)導(dǎo)審片的效率。其工作流程是：工作站把已經(jīng)完成的節(jié)目打包到流媒體轉(zhuǎn)碼服務(wù)器，流媒體轉(zhuǎn)碼服務(wù)器開始轉(zhuǎn)碼，待全部轉(zhuǎn)為低碼流后，發(fā)布到移動審片服務(wù)器，iPad終端就可以進(jìn)行審片。

3 高清非編網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢

3.1 系統(tǒng)可擴展性

由于金華臺采用基于FC SAN的解決方案，Stornext的蘋果版本與Stornext無任何差別，幾乎可以支持業(yè)界所有平臺。蘋果公司在Xsan軟件的設(shè)計上秉承了其一貫風(fēng)格，優(yōu)秀的用戶界面設(shè)計簡化了用戶的操作及監(jiān)控方式，在一個界面中全部體現(xiàn)。較Stornext在其他平臺上基于命令行的管理方式或每個功能獨立的管理方式，有極大的提升。Xsan支持的用戶數(shù)量、卷的數(shù)量及容量與傳統(tǒng)的Stornext沒有差別，所以在文件系統(tǒng)上已經(jīng)可以滿足全高清制作。

根據(jù)我臺對高清非編制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求，高清非編制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是全高清、全文件化、全網(wǎng)絡(luò)化的電視節(jié)目網(wǎng)絡(luò)化后期制作系統(tǒng)。這些設(shè)備將建立在高性能的SAN存儲網(wǎng)絡(luò)上，新版本的Xsan對于卷及帶寬的支持與擴展能力還有很大的空間。

在建設(shè)過程中，光纖交換機和以太網(wǎng)交換機都留有冗余端口，中心制作存儲也采用Vmirror實現(xiàn)主備存儲，1∶1實時鏡像備份，在保障數(shù)據(jù)安全存儲的同時，保證了系統(tǒng)的帶寬?；谝陨蠗l件，如將來需要對帶寬或存儲容量進(jìn)行擴展，可以通過增加磁盤陣列的方式提供橫向存儲帶寬，可以通過增加基礎(chǔ)控制柜或擴展柜進(jìn)行容量擴展。

3.2 系統(tǒng)高穩(wěn)定性

本次非編網(wǎng)絡(luò)采用冗余鏈路的熱備方式，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。另外還可以單機制作上載，確保可以安全播出。在所有環(huán)節(jié)里，磁盤陣列是比較容易損壞或者遭到攻擊的，嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致節(jié)目素材的全部丟失。在這種情況下，技術(shù)人員需要保持冷靜的頭腦，采取應(yīng)急處理方案，用以太網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，及時進(jìn)行單機制作。平日節(jié)目生產(chǎn)過程中，記者在采集制作節(jié)目素材時，保留一份在本地的磁盤上，等待節(jié)目播出完畢，方可刪除過期的素材。

3.3 系統(tǒng)可轉(zhuǎn)換性

在使用過程中，經(jīng)常需要把高清節(jié)目轉(zhuǎn)換成標(biāo)清節(jié)目。本建設(shè)采用的一種方法是通過電氣的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)：使用兩臺有卡工作站，通過SDI線連接起來，一臺用于工作站播放，另一臺用于工作站采集，這樣能較完美地實現(xiàn)高清節(jié)目到標(biāo)清節(jié)目的轉(zhuǎn)換，盡可能地減少損耗，保持畫面質(zhì)量。

4 總結(jié)

本次建設(shè)的高標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)是一個采用64位操作系統(tǒng)、64位編解碼輸入輸出，且具備高穩(wěn)定性、高安全性、高可用性、開放性、高容錯性以及高擴展性的高清非編網(wǎng)絡(luò)。它能滿足24個編輯站點，每個編輯站點采用4層數(shù)字高清100 Mbit/s碼流節(jié)目同時實時傳輸、編輯。它領(lǐng)先全國水平，能夠滿足未來幾年內(nèi)高清節(jié)目的生產(chǎn)制作，將對金華臺電視節(jié)目的全數(shù)字化進(jìn)程發(fā)揮更大的功效。

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