【摘要】 從非編網的網絡架構、存儲管理、非線性編輯、配音及文稿、門戶網關等模塊，介紹并分析適合中小電視臺的新聞制作非編網。
【關鍵詞】 非線性編輯  IP-SAN  白名單 

一.前言
　　截止2008年底，膠州電視臺的非編制作設備已具一定規模，但由于這些設備相對分散，沒能組成高效、高帶寬的制作網絡，沒有完善的素材存儲機制，不同系列的非編只能做到簡單的素材共享，導致現在制作各個部門工作量大，往往為節目的采集、剪輯搞得焦頭爛額，而沒有更多的精力用于對節目制作上的創意。

　　2009年初，膠州電視臺搭建了具有“緩存映像”技術的IP-SAN架構的非編制作網絡，以滿足我臺對內容豐富、包裝華麗的高質量、高效率的節　目需求。該網絡以全程“文件”化、網絡化、信息化、智能化為技術思路，以內容、設備統一調度及共享為運行管理模式，提供穩定可靠的數據訪問帶寬，并將新聞制作、存儲管理作為有機整體進行管理。系統建成后，極大的提高了本臺的數字化程度和網絡化水平，提高了節目制作的效率和節目質量，且系統的建成具有很大的靈活性、安全性和可擴展性。該系統架構如下圖1：

圖1 膠州電視臺非編制作網絡系統架構圖

　　如圖l所示，整個系統的架構由以下幾個子系統構成：存儲管理中心、非線性編輯子系統、配音及文稿子系統、門戶網關子系統。該新聞制作網絡功能先進、體現了國內外先進水平，同時還實現了與現有的硬盤播出網絡互聯互通，能滿足膠州電視臺未來幾年平滑過度到高清電視的制作、播出。
二. 具有“緩存映像”技術的IP-SAN網絡架構
　　目前，主要存在三種非編網絡架構。“FC+以太”雙網結構的系統具高性能，可以保證大數據量的并發訪問情況下主機讀寫帶寬的穩定，但造價高昂，不便維護。NAS網絡架構的系統功能精簡和可管理性，數據共享容易，共享用戶之間可以共享文件級數據，但效率比較低，且難以保證帶寬的穩定性，同時系統的可擴展性差。IP-SAN網絡架構的系統能達到“FC+以太”雙網架構的90%性能，造價卻只有“FC+以太”雙網架構的50%，且易于維護。因此結合我臺實況，并經長期考察后，我們最終選擇了東方盛行公司的具有“緩存映像”技術的IP-SAN網絡架構。

　　IP-SAN網絡架構基于iSCSI新儲存技術，該技術提供了在IP 網絡封裝 SCSI 命令，且運行在 TCP 上。它和NAS一樣透過IP網絡(以太網)來傳輸數據，但在數據存取方式上，則采用與NAS(TCP/IP)不同、卻與FC-SAN相同的塊協議。iSCSI技術建立在兩個使用最廣泛的協議之上，在存儲方面,iSCSI采用的是SCSI的命令設置，SCSI是貫穿于所有存儲設備間的核心協議,它是一個用于同I/O設備進行通信的協議,SCSI體系結構是基于客戶端/服務器(C/S)模型的,和SAN的架構恰好吻合。在網絡協議方面,iSCSI基于TCP/IP協議，它的工作模式是將SCSI命令嵌入到TCP/IP數據包中,然后通過以千兆以太網連接存儲設備,該協議負責將傳輸的網絡數據包中的TCP/IP和SCSI命令分離或合并。IP-SAN使得 SCSI 協議應用于千兆以太網絡成為可能，使得千兆以太網能夠承載高碼率,大數據量的視音頻文件,并能提供實時編輯的讀寫帶寬，這種傳輸以數據塊級別在多個數據存儲網絡間進行。

　　所謂“緩存映像”技術就是對非編網絡的存儲和傳輸采用優化策略進行調度，提高網絡帶寬的利用率和增強素材存儲陣列的吞吐率。“緩存映像”技術將中心存儲陣列的存儲結構實時映射到網絡的每臺非編上。素材上載到中心存儲陣列的同時在“緩存映像”中產生相同的鏡像數據，這樣既大大提高了現有的網絡性能又解決了素材的備份問題。

　　“緩存映像”技術與IP-SAN網絡架構的完美融合，使網絡的性能提高數倍，使素材的共享應用更加廣泛，使素材備份得更加可靠，使網絡的管理變得更加簡單。

三. 存儲管理中心
　　存儲管理中心系統是整個非編制作網的核心。因為節目素材全部保存在中心存儲中，沒有了素材，節目制作就成了無米之炊，其他設備都需要直接或間接地與存儲管理中心連接，因此存儲管理中心實現數據共享的同時必須安全可靠，在性能上還應有大容量、高帶寬。

　　1.網絡帶寬需求分析

　　系統需求配置6臺有卡工作站作，8臺無卡工作站，按有卡工作站（6臺）4層50Mb/s碼率的實時編輯設計，無卡工作站2層50Mb/s實時編輯設計，需求帶寬如表1所示：

　　從表1得出，我臺新聞制作網絡需求的最大帶寬為250Mb/s（以上各類設備并不會全部同時在線，這里考慮的是各類設備可能同時在線的最大數量）。

　　2.中心存儲

　　中心存儲是節目共享的基礎，采用DELL公司的PE 2900 ISCSI磁盤陣列作為IP-SAN的中心存儲核心，有效容量7TB，提供4Gb/s網絡帶寬，在單純的IP-SAN網絡架構下實測360Mb/s的帶寬，完全滿足系統要求的250MB/s的總帶寬。同時，由于采用具有“緩存映像”技術的IP-SAN網絡架構，網絡性能提高數倍，在360Mb/s的帶寬下，能擴展至60套非編對同一中心存儲陣列進行全50Mbps碼率的共享編輯。

　　雖然我們在系統設計過程中，配置了高安全可靠的存儲產品，并配置冗余電源、冗余風扇、熱插拔硬盤。考慮到系統對于安全可靠性的極高要求，我們還配置了一個有效容量為7TB的PE 2900 ISCSI磁盤陣列作為在線備份存儲，對素材、成品節目進行實時的自動備份，當意外發生時，系統有卡、無卡工作站讀寫備份存儲，完成節目制作。

　　3.MDC數據庫服務器

　　在整個IP-SAN網絡中，MDC負責管理整個文件系統，控制非編工作站對ISCSI共享存儲陣列的并發讀寫，IP-SAN中的其他客戶端進行數據讀寫時，須先向MDC申請令牌，在MDC進行數據調度后方可操作。數據庫在整個系統中扮演了重要的角色，系統所有元數據，都統一由數據庫管理，包括媒體文件的描述數據、用戶認證信息、用戶權限、操作日志等。

　　系統中共配置2臺MDC數據庫服務器（雙機熱備份，從而使網絡更加安全、穩定、可靠），采用SANergy FS存儲共享管理軟件和SQL Server2005數據庫。SANergy FS是視音頻應用領域的各種技術指標表現最好，實用性最強的存儲共享管理軟件，SQL Server2005數據庫具備高度的穩定性，高速的數據處理能力、可擴展性、全面的數據恢復機制，為系統的安全應用提供了堅實的技術基礎。

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　　MDC數據庫服務器是實現IP-SAN網絡共享的核心部件，所有工作站對中心存儲體的共享訪問都要經過MDC數據庫服務器的統一調度及管理。為排除MDC數據庫服務器出現單一崩潰點，配置兩臺MDC數據庫服務器，雙機熱備份，并進行心跳檢測，互相檢測對方的實時運行狀態，當兩臺中一臺MDC數據庫服務器宕機時，另外一臺MDC數據庫服務器自動接管服務，各站點自動更改與MDC數據庫服務器間的映射關系，實現無縫的故障自動處理。

　　另外，數據庫系統實現流暢的工作流程和高效率的管理，提高節目的制作速度和設備使用調度能力，提高操作人員的工作效率，須高安全可靠，故我們設置在每晚系統工作量最少的時段實現數據庫的自動備份（備份策略可自由設置）。在這一時段SQL Server啟動自動備份功能對所有數據庫(包括帳號管理、欄目管理、磁盤管理、設備管理、日志管理和系統監測)進行鏡像備份。

　　4.以太網交換機

　　中心以太網交換機采用思科 3560G-24TS-S交換機，其提供3層交換，24個千兆端口，端口可聚合，并且還帶4個光纖口。非編交換機采用Dell Power Connect 2724交換機，其提供2層交換，24個千兆端口，端口可聚合，并且帶2個光纖口。中心交換機與非編交換機之間采用交叉連接的方式，使系統已經有了較高的冗余和擴展性。

四. 非線性編輯子系統
　　非線性編輯子系統由東方盛行公司的6臺有卡工作站、8臺無卡工作站組成，配置“極速智勝”非線性編輯軟件。每臺工作站配置四核處理器，2GB內存，160G SATA Ⅱ系統硬盤，1T SATA Ⅱ素材硬盤，1000M以太網卡、通過千兆網絡調用中心存儲的視音頻素材進行網絡實時編輯。有卡工作站采用“CPU+GPU+I/O”技術，基于邁創板卡，配合藍寶石HD 4850高級圖形卡，具有更強的特效生成功能和更高實時性。“極速智勝”非線性編輯系統功能總結如下：

　　“極速智勝”非線性編輯系統采用頂級的超線程軟件編、解碼器(Codec)能實現多種格式在同一時間線上進行任意實時混合編輯，支持無壓縮；MPEG-2 I幀（5-50Mbps）；DV/DVCAM、DVCPRO 25、DVCPRO 50；MPEG-2 ibp（MP@ML,422P@ML）；Wmv 9、MPEG-4；并隨著軟件Codec的發展支持更多的可編輯格式，支持5層以上無壓縮或4層以上50Mb/s實時編輯和輸出，每一層都可以至少帶有一個特技處理，同時還可以附帶4層音頻、3層動態字幕（隨著計算機硬件的升級，實時性增強），除此之外，還支持5層32位帶Alpha通道的無壓縮視頻文件實時編輯，支持多達5層32位帶Alpha通道的圖片序列編輯，實現真正意義的“膠片”級編輯。

　　“極速智勝”非線性編輯系統具備革新性的3D視頻/圖文引擎，支持多達5層以上無壓縮或6層以上50Mb/s或25Mb/s視頻實時特技效果，并且可直接調用BORIS、AE等高檔包裝系統的插件或粒子系統，進行關鍵幀調整并預覽效果，對提升節目包裝檔次提供了無限創意的平臺，同時提供的“英漢詞典”功能，任何現有或以后增加的外掛插件的外文界面(包括英語在內的任何國家語言)動能自動被翻譯成中文界面。

　　“極速智勝”非線性編輯系統可直接將Panasonic P2卡、Sony XDCAM專業光盤里的素材導入到非編中直接編輯，無須二次轉換，并且還支持Panasonic P2、Sony XDCAM的原始MXF文件的統一命名歸檔。

　　“極速智勝”非線性編輯系統體貼入微的人性化編輯模式，讓我們工作起來得心應手，內嵌的東方盛行Ee CG專業字幕制作插件系統，能實現非編與字幕的完美結合，在非編中可以直接新建各種字幕類型，靜幀字幕、特技字幕、多層字幕、滾屏字幕、游動字幕、唱詞字幕等。

　　“極速智勝”非線性編輯系統具備完善的多種格式文件輸出：可將節目輸出成MPEG-2 I幀（最高50Mb/s）；DV/DVCAM、DVCPRO25、DVCPRO 50；無壓縮、MPEG-2 ibp（MP@ML，最高15Mb/s，422P@ML最高50Mb/s）；WMV9（任意分辨率，最高4Mb/s）；DVD（MP@ML，MPG格式）；32bit帶Alpha通道的圖片序列等，強大的節目輸出功能與我臺現有的硬盤播出全面兼容。

五. 配音及文稿子系統
　　我們采用2臺東方盛行公司的“天音時韻”配音工作站，配置美國Maya廣播級音頻輸入/輸出卡，同時配音工作站兼做文稿工作站，完成電視節目的配音和文稿工作。根據配音文稿實現新聞高速精編的功能很好的提高了我臺新聞編輯的速度和效率：能不等播音員配音就可直接“精編”，即把傳統的“粗編+精編”模式變為“直接精編”模式。

六. 門戶網關子系統
　　隨著Internet和廣域網的廣泛應用，病毒傳播的速度越來越快，而新聞制作系統在電視臺的特殊性和重要性使得我們必需建立起一套完善的防御體系和統一的安全平臺來保證系統的服務器、數據庫、工作站和其它網絡設備的安全，避免安全事故的發生，確保制作業務的順利進行。
我們采用東方盛行公司的基于異構平臺的門戶網關服務器實現病毒防范功能，原理如下圖2：

圖2 門戶網關原理圖

　　1.門戶網關采用UNIX/LINUX異構平臺

　　制作媒體網關（數據傳輸平臺）采用UNIX/LINUX自定制平臺，傳統的病毒在這個平臺上根本無法運行，從根本上保證了自身工作的安全性。采用UNIX/LINUX異構門戶網關特點：

　　UNIX/LINUX制作門戶網關是媒體傳輸的數據總線，也是制作業務板塊與其他業務板塊數據互聯互通的唯一通道，外來數據必須經過制作門戶網關才能進入制作業務板塊。在本項目中，系統同時部署2個(主、備)播出媒體網關，既實現互為備份的多路由通道，同時又增加了數據互聯互通的并發帶寬。

　　門戶網關采用成熟的UNIX/LINUX操作系統，確保門戶網關本身不受Windows病毒和惡意程序的感染、破壞。

　　數據傳輸速度等同于“點對點”的直聯方式，門戶網關采用端口映射方式與板塊物理存儲池進行聯結。合法數據通過門戶網關時不會停留，將被同步轉發到目的存儲地。這與目前采用“擺渡”方式的病毒隔離系統相比，具有更高的數據傳輸效率優勢，網關本身也更安全。

　　與傳統的防病毒軟件和防火墻相比，不存在防護滯后的問題。傳統的防病毒軟件和防火墻總是在新病毒出現后才作相應的升級，這時系統可能已經遭受攻擊和被破壞。

　　2.“白名單”認證機制

　　交換的數據采用“白名單”認證機制。白名單認證就是指只有系統能夠識別的數據才能通過網關，這些數據只包括已經加入了白名單的媒體數據格式，以及該媒體數據格式關聯的元數據，只有“白名單”中的數據才能完整可靠的進入系統，或者在系統內進行數據處理。同時，對于傳輸的文件，門戶網關會對每個需要交換的文件進行深度解析，使那些“丟包”及破損的數據文件都被擋在本系統之外，保證數據的完整性和真實性，對于制作系統來說，我們只需將“MPEG-2 IBP、WAV”媒體數據格式加入到白名單中，這樣，即使把一word文件（word文件格式沒有加入白名單）改為MPEG（MPEG已經加入了白名單）后綴的文件，一樣不能通過網關，這樣對非法文件或者惡意攻擊的文件統統擋在制作網關的外面，使制作網路免受外來病毒的侵擾。 [Page]

七.總結
　　膠州電視臺非編制作網絡已經穩定運行了近一年的時間，從規模上和技術上完全能滿足我臺綜合節目后期制作的需求，較大程度地提高了節目的生產效率和制作質量。同時開放性、可擴展性和靈活性的網絡架構不僅滿足了目前的需求，也為今后的擴容預留接口。系統的各項技術指標達到了廣電總局的有關技術指標，網絡的建成拓展了膠州電視臺的節目制作能力，優化了網絡資源的配置，我們積累了網絡管理方面的經驗，為將來全臺網的建設打下了堅實的基礎。

參考資料
　　1.國家廣電電影電視總局科技司.中國電視臺數字化網絡化建設白皮書(2006).2007.