金華電視臺全高清蘋果非編網建設方案

賈長青

（金華廣播電視總臺 技術中心，浙江 金華 321000）

1 高清非編網絡

隨著技術的發展和觀眾的需求，浙江金華廣播電視總臺開始建設全高清蘋果非編網絡，以便高質高量地完成節目生產。2009年，金華臺已建設了蘋果非編網絡作為標清節目的生產使用，期間該網絡運行穩定、問題出現少，管理方便，投入產出比優良。基于上次的經驗，金華臺又新建了全高清蘋果非編網，把更多的新技術融入進去，大大增強了可擴展性、高穩定性等優越性能，大大提高了節目生產的效率和質量[1]。建設方案拓撲圖如圖1所示。

2 高清非編網絡技術要點[2]

2.1 工作站

采用Final Cut Studio軟件進行視音頻的采編、包裝和創作，其中：Final Cut Pro用來采編節目素材；motion用于動畫制作；color用于素材調色，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，一旦整個網絡出現大故障無法工作且一時無法排除時，可使用單機進行節目生產制作，從而切實地保障了安全播出。工作站的內存和磁盤都留有擴展口，為以后工作站的擴展打下基礎。

工作站采用AJA KONA 3G廣播級高標清采集卡：雙路SDI輸入輸出接口；支持基于硬件的上/下變換；全面無縫支持藍光高清、P2高清以及高清錄像機的上下載，能夠滿足各種節目生產制作的上下載需求。在采集上載的過程中，還可在采集卡同步輸出信號的同時，利用高清監視器對節目內容及質量進行檢查。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，還可承擔高清節目粗編、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動畫軟件實現各種動態字幕的制作，效果炫目華麗；另外尚有蘋果版的After Effects，PhotoShop，MAYA等平面設計軟件，滿足多元化的節目創作和制作需求。

2.2 存儲網絡

光纖網絡采用Xsan的存儲架構，使用冗余鏈路的方式進行冗余熱備份。FC與以太網融合的雙網結構，在拓撲架構上有效地避免了單節點故障所導致的網絡崩潰，也能滿足對音視頻制作帶寬的需求。高清制作網中央存儲對存儲容量的計算，將參考臺內提出的下列需求，如表1所示。

表1 高清制作網中央存儲對存儲容量的計算

1）高清制作網高清節目制作為24臺，每臺完成10 min的節目產出；

2）節目制作編碼以高清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）保留數量接近一天的成品量；

5）特技生成的總量與1倍片比相當；

6）1h高清節目容量為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計，每組3臺磁盤陣列，兩組磁盤陣列按同樣方式進行劃分。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塊數據盤與1塊Hotspare盤構成（其中兩塊硬盤用于RAID1鏡像，作為metedata使用）。高清非編制作網絡系統存儲區Data由2個pool構成，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絡系統的30 Tbyte的存儲容量需求。

在帶寬方面，高清制作網存儲帶寬需求主要分為系統內部帶寬與文件交互占用帶寬。

高清制作網內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；全媒體輸出服務器，按照1∶2的轉碼效率，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＝設備數量×編輯軌道數×編輯碼率/（8 bit/byte），如表2所示。

表2 高清制作網存儲帶寬需求

在測試中，每組PROMISE磁盤陣列可以提供可持續的實時讀寫帶寬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帶寬的系統需求。極限并發數可以提供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行工作。

單臺PROMISE可以提供可持續的實時讀寫帶寬為500～600 Mbyte/s的穩定帶寬，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帶寬的系統需求，以保證單點故障下全網用戶正常工作帶寬。

20口8 Gbit/s光纖交換機和48口CISCO 3750G 1000 Mbit/s以太網交換機均使用堆疊的方式來增強網絡性能。采用存儲鏡像設備Vmirror（Vmirror同步服務器/Vpath多信道路徑管理和切換系統）進行實時鏡像備份[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和磁盤陣列進行連接。

從圖2中可以看出，無論是哪個單點出現了故障，都不會影響到整個網絡的正常使用，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目生產的正常工作，而且在冗余狀態下讀取帶寬達到1.2 Gbyte/s以上。其中光纖網絡專門傳輸高清素材數據，以太網絡傳輸系統管理數據信息和用戶信息等。

2.3 服務管理平臺

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

另外，隨著互聯網的發展和實現第一現場的真實快捷，以及兄弟媒體單位之間的節目交流的愈發頻繁，各種設備拍攝的視頻格式都將進入非編網絡。為了方便外來素材的輸入輸出，統一節目素材的視音頻格式，使用了全媒體轉碼服務器，轉碼服務器采用分布式構架集群工作方式實現高性能、高穩定的轉碼。媒體轉碼軟件能夠把制作系統生產的視頻內容轉碼成需要的視頻格式和碼率，以方便提供給其他業務平臺直接使用，如iPad移動終端的審片，從而實現了全媒體的支持。轉碼可通過后臺調度進行集群轉碼，也可通過部署單獨的轉碼服務器進行單機轉碼。本次采用的是單機轉碼方式。當前主要的新媒體業務平臺包括網絡電視、視頻網站、IPTV、手機電視等，需求的視頻文件格式包括WMV，FLV，MP4，3GP，TS，MPG等。轉碼支持如下格式：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。

在網絡管理方面，采用B/S頁面方式進行集中管理，在網絡管理軟件中可以實時了解網絡中各工作終端的運行狀態。整個管理系統主要由JDVN網絡管理系統組成，負責完成系統內的工作流管理、節目管理、用戶管理、權限管理、素材管理、存儲管理、資源管理、日志管理[5]等工作。其中轉碼服務器和Web數據庫服務器均采用Dell PowerEdge R710。

2.4 安全交換平臺

為了實現與互聯網等外網的連接，建設一個安全且相對方便，能拷貝外來文件如網絡視頻文件、圖片、音樂等內容的高安全區，以隔離外來的病毒和網絡攻擊，實現FTP傳送，本建設使用網閘作為隔離系統。通過內網防殺病毒服務器、外網FTP收錄服務器及網閘可保障非編系統的安全性。通過網閘與現有的媒體資產管理系統相連接，由非編導出素材，實現直接編目入庫，使得歷史素材可重復利用。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，客戶端不需要進行特殊配置，只需iPad或其他移動設備。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）具有相關權限的用戶，通過iPad等移動終端登錄到移動審片系統中，可以通過B/S方式進行節目內容的審核，審核過程中可以直接瀏覽待審節目的低碼率文件。

2）對內容進行審核：

（1）如果不符合節目內容播出要求，反饋領導審核不通過的意見與建議，由編導對節目內容進行修改，然后重新提交內容審核；

（2）如果符合節目內容播出要求，領導審核通過后，后臺自動完成高碼率文件的合成打包工作。

iPad等相關移動設備通過Web頁面，輸入相應的用戶權限訪問審片系統，進行相關待審節目的審核工作。移動審片提高了領導審片的效率。其工作流程是：工作站把已經完成的節目打包到流媒體轉碼服務器，流媒體轉碼服務器開始轉碼，待全部轉為低碼流后，發布到移動審片服務器，iPad終端就可以進行審片。

3 高清非編網絡優勢

3.1 系統可擴展性

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，幾乎可以支持業界所有平臺。蘋果公司在Xsan軟件的設計上秉承了其一貫風格，優秀的用戶界面設計簡化了用戶的操作及監控方式，在一個界面中全部體現。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支持的用戶數量、卷的數量及容量與傳統的Stornext沒有差別，所以在文件系統上已經可以滿足全高清制作。

根據我臺對高清非編制作網絡系統的要求，高清非編制作網絡系統是全高清、全文件化、全網絡化的電視節目網絡化后期制作系統。這些設備將建立在高性能的SAN存儲網絡上，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。

在建設過程中，光纖交換機和以太網交換機都留有冗余端口，中心制作存儲也采用Vmirror實現主備存儲，1∶1實時鏡像備份，在保障數據安全存儲的同時，保證了系統的帶寬。基于以上條件，如將來需要對帶寬或存儲容量進行擴展，可以通過增加磁盤陣列的方式提供橫向存儲帶寬，可以通過增加基礎控制柜或擴展柜進行容量擴展。

3.2 系統高穩定性

本次非編網絡采用冗余鏈路的熱備方式，極大地提高了網絡的穩定性。另外還可以單機制作上載，確保可以安全播出。在所有環節里，磁盤陣列是比較容易損壞或者遭到攻擊的，嚴重情況下可能導致節目素材的全部丟失。在這種情況下，技術人員需要保持冷靜的頭腦，采取應急處理方案，用以太網實現互聯互通，及時進行單機制作。平日節目生產過程中，記者在采集制作節目素材時，保留一份在本地的磁盤上，等待節目播出完畢，方可刪除過期的素材。

3.3 系統可轉換性

在使用過程中，經常需要把高清節目轉換成標清節目。本建設采用的一種方法是通過電氣的轉換實現：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高清節目到標清節目的轉換，盡可能地減少損耗，保持畫面質量。

4 總結

本次建設的高標清網絡是一個采用64位操作系統、64位編解碼輸入輸出，且具備高穩定性、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絡。它能滿足24個編輯站點，每個編輯站點采用4層數字高清100 Mbit/s碼流節目同時實時傳輸、編輯。它領先全國水平，能夠滿足未來幾年內高清節目的生產制作，將對金華臺電視節目的全數字化進程發揮更大的功效。

[1]周譯波.低成本分布非編網絡的構建及其優缺點[J].現代電視技術，2007（8）：58－60.

[2]朱紅天.高清非編系統的技術選擇要點[J].電視字幕·特技與動畫，2005（10）：23－24.

[3]徐威.數字電視網絡制播技術[M].北京：中國廣播電視出版社，2008.

[4]徐元凱，賈長青.Vmirror磁盤鏡像系統在蘋果非編網中的應用[J].電視技術，2011，35（18）：72－74.

[5]張俊峰.廣西電視臺高清非編網的實施[J].電視技術，2010，34（11）：64－67.