金华电视台全高清苹果非编网建设方案

贾长青

（金华广播电视总台 技术中心，浙江 金华 321000）

1 高清非编网络

随着技术的发展和观众的需求，浙江金华广播电视总台开始建设全高清苹果非编网络，以便高质高量地完成节目生产。2009年，金华台已建设了苹果非编网络作为标清节目的生产使用，期间该网络运行稳定、问题出现少，管理方便，投入产出比优良。基于上次的经验，金华台又新建了全高清苹果非编网，把更多的新技术融入进去，大大增强了可扩展性、高稳定性等优越性能，大大提高了节目生产的效率和质量[1]。建设方案拓扑图如图1所示。

2 高清非编网络技术要点[2]

2.1 工作站

采用Final Cut Studio软件进行视音频的采编、包装和创作，其中：Final Cut Pro用来采编节目素材；motion用于动画制作；color用于素材调色，兼容常见音视频格式和上下载格式。工作站使用Mac Pro，其中包括14台无卡工作站和10台有卡工作站。在单机上增加大容量磁盘，一旦整个网络出现大故障无法工作且一时无法排除时，可使用单机进行节目生产制作，从而切实地保障了安全播出。工作站的内存和磁盘都留有扩展口，为以后工作站的扩展打下基础。

工作站采用AJA KONA 3G广播级高标清采集卡：双路SDI输入输出接口；支持基于硬件的上/下变换；全面无缝支持蓝光高清、P2高清以及高清录像机的上下载，能够满足各种节目生产制作的上下载需求。在采集上载的过程中，还可在采集卡同步输出信号的同时，利用高清监视器对节目内容及质量进行检查。有卡高清编辑工作站采用Mac Pro工作站的高端配置，除了采集的工作，还可承担高清节目粗编、精编、特效制作、字幕制作等后期制作功能[3]。

采用捷成世纪公司的FreeCG字幕软件，编辑字幕方便快捷；也可使用motion动画软件实现各种动态字幕的制作，效果炫目华丽；另外尚有苹果版的After Effects，PhotoShop，MAYA等平面设计软件，满足多元化的节目创作和制作需求。

2.2 存储网络

光纤网络采用Xsan的存储架构，使用冗余链路的方式进行冗余热备份。FC与以太网融合的双网结构，在拓扑架构上有效地避免了单节点故障所导致的网络崩溃，也能满足对音视频制作带宽的需求。高清制作网中央存储对存储容量的计算，将参考台内提出的下列需求，如表1所示。

表1 高清制作网中央存储对存储容量的计算

1）高清制作网高清节目制作为24台，每台完成10 min的节目产出；

2）节目制作编码以高清100 Mbit/s计算；

3）上载素材片比为10∶1，在线保留时间为15天；

4）各栏目常用素材（片头、片花、公用素材）保留数量接近一天的成品量；

5）特技生成的总量与1倍片比相当；

6）1h高清节目容量为3600 s×12.5 Mbyte/s＝44 Gbyte。

在中央存储平台上，配置6台PROMISE磁盘阵列控制器盘箱，采用主备镜像方式部署设计，每组3台磁盘阵列，两组磁盘阵列按同样方式进行划分。存储卷采用3台PROMISE磁盘阵列控制器盘箱，共划分为2个LUN，每个LUN采用RAID5加热备方式，由11块数据盘与1块Hotspare盘构成（其中两块硬盘用于RAID1镜像，作为metedata使用）。高清非编制作网络系统存储区Data由2个pool构成，每个pool由同一控制器盘箱的4个LUN组成。

PROMISE磁盘阵列每个控制器盘箱共24块硬盘，划分为2个LUN，一共3套共划分出6个LUN，采用600 Gbyte容量的SAS硬盘，经过镜像后的有效容量为6 Tbyte。这样有效的存储容量共6 Tbyte×6=36 Tbyte，完全满足高清非编制作网络系统的30 Tbyte的存储容量需求。

在带宽方面，高清制作网存储带宽需求主要分为系统内部带宽与文件交互占用带宽。

高清制作网内部读写操作占用带宽：高清编辑工作站24台，每台工作站4轨压缩高清实时编辑；全媒体输出服务器，按照1∶2的转码效率，每台大概占用2倍的100 Mbit/s码率；编辑码率暂时按照高清码率DVCPRO⁃HD 100 Mbit/s计算，计算公式：带宽＝设备数量×编辑轨道数×编辑码率/（8 bit/byte），如表2所示。

表2 高清制作网存储带宽需求

在测试中，每组PROMISE磁盘阵列可以提供可持续的实时读写带宽800 Mbyte/s，此次共部署6台PROMISE磁盘阵列，采用2组方式进行部署，一共可以提供大约1.6 Gbyte/s的混合读写带宽，完全满足此次对于1.2 Gbyte/s带宽的系统需求。极限并发数可以提供128轨高清视频（100 Mbit/s），按照每台4层，可以支持32台编辑工作站同时进行工作。

单台PROMISE可以提供可持续的实时读写带宽为500～600 Mbyte/s的稳定带宽，以每组3台PROMISE盘阵堆叠计算，可提供1.3 Gbyte/s的混合读写带宽，大于此次对于1.2 Gbyte/s带宽的系统需求，以保证单点故障下全网用户正常工作带宽。

20口8 Gbit/s光纤交换机和48口CISCO 3750G 1000 Mbit/s以太网交换机均使用堆叠的方式来增强网络性能。采用存储镜像设备Vmirror（Vmirror同步服务器/Vpath多信道路径管理和切换系统）进行实时镜像备份[4]，双引擎装置带8个8 Gbit/s光纤口。其链路的搭建方式如图2所示。

其中有2台Vmirror，分别为VE1和VE2，每台Vmir⁃ror有2个模块，每个模块之间是相互独立的。一共6台光纤交换机，采用3台－3台方式进行堆叠，形成Qlogic1和Qlogic2，每3台堆叠成为一个大型的交换机。在对堆叠后的光纤交换机划分zone后，两边的zone是对称的，通过Vmirror和磁盘阵列进行连接。

从图2中可以看出，无论是哪个单点出现了故障，都不会影响到整个网络的正常使用，能够保证至少有1个通道的完整，从而保证了所有工作站节目生产的正常工作，而且在冗余状态下读取带宽达到1.2 Gbyte/s以上。其中光纤网络专门传输高清素材数据，以太网络传输系统管理数据信息和用户信息等。

2.3 服务管理平台

使用Xserver服务器作为磁盘阵列的存储管理和系统管理服务器，同时也采用主备冗余的方式，其中MDC作为主管理服务器，LDAP作为备管理服务器,使用Stornext作为苹果的Xsan集群文件系统软件。

另外，随着互联网的发展和实现第一现场的真实快捷，以及兄弟媒体单位之间的节目交流的愈发频繁，各种设备拍摄的视频格式都将进入非编网络。为了方便外来素材的输入输出，统一节目素材的视音频格式，使用了全媒体转码服务器，转码服务器采用分布式构架集群工作方式实现高性能、高稳定的转码。媒体转码软件能够把制作系统生产的视频内容转码成需要的视频格式和码率，以方便提供给其他业务平台直接使用，如iPad移动终端的审片，从而实现了全媒体的支持。转码可通过后台调度进行集群转码，也可通过部署单独的转码服务器进行单机转码。本次采用的是单机转码方式。当前主要的新媒体业务平台包括网络电视、视频网站、IPTV、手机电视等，需求的视频文件格式包括WMV，FLV，MP4，3GP，TS，MPG等。转码支持如下格式：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，以及音频压缩、非压缩格式MP2，MP3，WAV，WMA等。

在网络管理方面，采用B/S页面方式进行集中管理，在网络管理软件中可以实时了解网络中各工作终端的运行状态。整个管理系统主要由JDVN网络管理系统组成，负责完成系统内的工作流管理、节目管理、用户管理、权限管理、素材管理、存储管理、资源管理、日志管理[5]等工作。其中转码服务器和Web数据库服务器均采用Dell PowerEdge R710。

2.4 安全交换平台

为了实现与互联网等外网的连接，建设一个安全且相对方便，能拷贝外来文件如网络视频文件、图片、音乐等内容的高安全区，以隔离外来的病毒和网络攻击，实现FTP传送，本建设使用网闸作为隔离系统。通过内网防杀病毒服务器、外网FTP收录服务器及网闸可保障非编系统的安全性。通过网闸与现有的媒体资产管理系统相连接，由非编导出素材，实现直接编目入库，使得历史素材可重复利用。同时在Windows的操作平台上均使用卡巴斯基作为防病毒软件。

2.5 移动审片

移动审片系统采用B/S运行方式，审核人员在浏览器上完成所有的工作，客户端不需要进行特殊配置，只需iPad或其他移动设备。这样可以减少部署配置难度，减少操作人员熟悉软件界面的时间，有利于软件的快速实施和使用。

1）具有相关权限的用户，通过iPad等移动终端登录到移动审片系统中，可以通过B/S方式进行节目内容的审核，审核过程中可以直接浏览待审节目的低码率文件。

2）对内容进行审核：

（1）如果不符合节目内容播出要求，反馈领导审核不通过的意见与建议，由编导对节目内容进行修改，然后重新提交内容审核；

（2）如果符合节目内容播出要求，领导审核通过后，后台自动完成高码率文件的合成打包工作。

iPad等相关移动设备通过Web页面，输入相应的用户权限访问审片系统，进行相关待审节目的审核工作。移动审片提高了领导审片的效率。其工作流程是：工作站把已经完成的节目打包到流媒体转码服务器，流媒体转码服务器开始转码，待全部转为低码流后，发布到移动审片服务器，iPad终端就可以进行审片。

3 高清非编网络优势

3.1 系统可扩展性

由于金华台采用基于FC SAN的解决方案，Stornext的苹果版本与Stornext无任何差别，几乎可以支持业界所有平台。苹果公司在Xsan软件的设计上秉承了其一贯风格，优秀的用户界面设计简化了用户的操作及监控方式，在一个界面中全部体现。较Stornext在其他平台上基于命令行的管理方式或每个功能独立的管理方式，有极大的提升。Xsan支持的用户数量、卷的数量及容量与传统的Stornext没有差别，所以在文件系统上已经可以满足全高清制作。

根据我台对高清非编制作网络系统的要求，高清非编制作网络系统是全高清、全文件化、全网络化的电视节目网络化后期制作系统。这些设备将建立在高性能的SAN存储网络上，新版本的Xsan对于卷及带宽的支持与扩展能力还有很大的空间。

在建设过程中，光纤交换机和以太网交换机都留有冗余端口，中心制作存储也采用Vmirror实现主备存储，1∶1实时镜像备份，在保障数据安全存储的同时，保证了系统的带宽。基于以上条件，如将来需要对带宽或存储容量进行扩展，可以通过增加磁盘阵列的方式提供横向存储带宽，可以通过增加基础控制柜或扩展柜进行容量扩展。

3.2 系统高稳定性

本次非编网络采用冗余链路的热备方式，极大地提高了网络的稳定性。另外还可以单机制作上载，确保可以安全播出。在所有环节里，磁盘阵列是比较容易损坏或者遭到攻击的，严重情况下可能导致节目素材的全部丢失。在这种情况下，技术人员需要保持冷静的头脑，采取应急处理方案，用以太网实现互联互通，及时进行单机制作。平日节目生产过程中，记者在采集制作节目素材时，保留一份在本地的磁盘上，等待节目播出完毕，方可删除过期的素材。

3.3 系统可转换性

在使用过程中，经常需要把高清节目转换成标清节目。本建设采用的一种方法是通过电气的转换实现：使用两台有卡工作站，通过SDI线连接起来，一台用于工作站播放，另一台用于工作站采集，这样能较完美地实现高清节目到标清节目的转换，尽可能地减少损耗，保持画面质量。

4 总结

本次建设的高标清网络是一个采用64位操作系统、64位编解码输入输出，且具备高稳定性、高安全性、高可用性、开放性、高容错性以及高扩展性的高清非编网络。它能满足24个编辑站点，每个编辑站点采用4层数字高清100 Mbit/s码流节目同时实时传输、编辑。它领先全国水平，能够满足未来几年内高清节目的生产制作，将对金华台电视节目的全数字化进程发挥更大的功效。

[1]周译波.低成本分布非编网络的构建及其优缺点[J].现代电视技术，2007（8）：58－60.

[2]朱红天.高清非编系统的技术选择要点[J].电视字幕·特技与动画，2005（10）：23－24.

[3]徐威.数字电视网络制播技术[M].北京：中国广播电视出版社，2008.

[4]徐元凯，贾长青.Vmirror磁盘镜像系统在苹果非编网中的应用[J].电视技术，2011，35（18）：72－74.

[5]张俊峰.广西电视台高清非编网的实施[J].电视技术，2010，34（11）：64－67.