非線性編輯網絡技術論文

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摘要：近年來非線性編輯網絡系統在國內縣級電視臺開始應用，隨之而來的是網絡的選型問題。本文從網絡的組建過程中遇到的問題出發，總結了組建非編網需要注意的各個環節，并做簡要介紹。

關鍵詞：非線性編輯網絡;光纖通道；磁盤冗余陣列；SCSI技術

近年來，在廣播電視行業中談論最多的就是非線性編輯網絡，它可以說是未來一段時間視頻技術發展和人們注目的焦點。正是由于它的出現，使得我國電視節目制作與播出系統在由數字化和網絡化過渡的過程中起到了積極的推動作用。

非線性編輯網絡集成了非線性編輯系統和網絡的共同優勢，有利于提高全臺工作效率，所有網上資源實時共享，同時也為編輯人員的藝術創作開辟了廣闊的天地，因而受到視頻界的普遍關注。我臺在去年由大洋公司承建了一個光纖網與以太網雙網結構的非編網絡，網絡由8個有卡工作站組成。為了讓技術人員能夠進一步認識非線性編輯網絡，現在對組建網絡中所涉及的一些相關技術進行探討。

1FibreChannel連接與SCSI連接

通常把FibreChannel簡稱FC。FC接口是SCSI接口的基礎上發展起來的,在許多方面FC都與傳統的SCSI非常類似,它們都是與存儲設備的快速接口。然而，FC在一些非常重要的方面增強了SCSI性能的不足，兩者對比如下：

⑴速率與連接距離

FC是一個串行接口，也就是說，在某一瞬時，只傳輸一個bit，這與SCSI是不同的，SCSI傳輸信息時是多個bit同時傳送的。FC的實際速度為1.06Gband/S二進制下,由于所有數據采用“8b/10b”的編碼方式，所以FC有效傳輸速率為106M/S，而這個速度是FastWideSCSI(20M/S)的五倍，是UltraSCSI接口（40M/S）的二點五倍。使其能應用到對速度需求更高的應用領域，包括視頻領域。FC可連接距離達到500米，而SCSI可連接距離僅為30米，不利于網絡工程的實施。

⑵可靠性

FC被設計用來支持不間斷的熱插拔設備。也就是說，在環路中，增加設備時不會影響網絡中的數據流。這是SCSI所不能支持的。FC還可用雙環來增強性能和可靠性，如果在一個環路上出現故障，另一環路使FC網仍保持暢通。同時，由于使用雙環將使環路帶寬可達到200MB/S。

⑶容量

FC最多可以連接126個設備，如果每個端口連接9G硬盤，則在單環上存貯網絡空間達1TB，而SCSI只能支持16個連接。SCSI不利于網絡的擴展。

所以說，在SCSI的基礎上，FC為了存貯界帶來很多新的性能和可靠性。FC可以支持更多的設備，加上集線器和Switch，FC極大開拓了高速存貯器領域。我們在組建非編網的時候，堅定信念地使用了FC網+以太網的雙網結構。

2硬盤容量和數據傳輸率

對于PAL制的視頻數據，如果不壓縮，其數據率為20MB/S(720×576×2×25)，雙通道音頻數據率為192KB/S（48×2×2），由此可以計算出在某個壓縮比情況下，一定素材量所需要的硬盤空間總和，如某個系統的總的素材量為8小時，在壓縮比為4:1時，則總的硬盤空間需要20×3600×8/4=144000MB，即約144GB（由于音頻數據相對視頻數據很小，通常可以忽略不計）。我們要求的系統存儲空間是80小時，在實際運用中，我們采用了146G硬盤12塊，其中1塊用來熱備份，RAID5校驗占用146G，所以實際存儲空間為1.46T。

視頻網絡系統所傳輸的數據量是非常大的，同時，系統要求數據有很好的同步，即每秒嚴格25幀，因此在編輯回放和采集時，對硬盤的讀寫速度和網絡通道的帶寬要求比較苛刻，即要求速度高，而且高速度能夠持續穩定。通常，一個非線性編輯系統有兩個實時通道，假如系統壓縮比為4:1，則該編輯工作站最大占用的帶寬為10Mbps。我們要求的是8個有卡工作站，在極限情況下，所有站點同時雙通道訪問FC，所需FC帶寬為80Mbps，而我們采用的FC硬盤陳列提供200Mbps的帶寬，完全可以滿足高質量素材的實時上載與存儲。

3磁盤冗余陣列（RAID）技術

RAID是利用若干臺小型硬磁盤驅動器加上控制器按一定的組合條件，而組成的一個大容量、快速響應、高可靠的存儲子系統。由于可有多臺驅動器并行工作，大大提高了存儲容量和數據傳輸率，而且由于采用了糾錯技術，提高了可靠性。硬盤陣列是視頻網絡系統中非常重要的一個環節，硬盤陣列的容量、速度、穩定性往往決定整個網絡的性能。而網絡中是運用RAID3還是運用RAID5也是一個值得推敲的問題，在通常情況下，RAID3比較適合大文件類型且安全性要求較高的應用，如視頻編輯、硬盤播出機、大型數據庫等；而RAID5適合較小文件的應用，如文字、圖片、小型數據庫等。

RAID3：是把數據分成多個“塊”，按照一定的容錯算法，存放在N+1個硬盤上，實際數據占用的有效空間為N個硬盤的空間總和，而第N+1個硬盤上存儲的數據是校驗容錯信息，當這N個硬盤中的其中一個硬盤出現故障時，從其它N+1個硬盤中的數據也可以恢復原始數據，這樣，僅使用這N個硬盤也可以帶傷繼續工作（如采集和回放素材），當更換一個新硬盤后，系統可以重新恢復完整的校驗容錯信息。但是，當由于在一個硬盤陣列中，多于一個硬盤同時出現故障率的幾率很小，所以一般情況下，使用RAID3，安全性是可以得到保障的。

RAID5：RAID5和RAID3的原理非常類似，硬盤的有效使用空間也是一樣的，但是它將校驗容錯信息分散存儲在N+1個硬盤上，所以它的安全性要比RAID3要好一些。

而我們考慮到整個系統的安全性，我們選用了RAID5方式。

4FibreChannel網絡及管理軟件

需要注意的是，這里FibreChannel指光纖通道，并不是僅指光纖光纜。FC不僅試圖解決計算機和各種外設（RAID系統等）間的數據傳送速度問題，也解決網絡間數據傳送速度問題。FC的目標是在一定的時間和距離范圍內保持高的帶寬傳輸。

FibreChannel管理軟件的主要功能是保證共享硬盤陣列的文件和目錄信息對網絡中所有工作站保持一致，即某個工作站對共享硬盤陣列的文字寫入和刪除，必須在其他工作站得到及時反映，否則，便失去共享的意義。另外，管理軟件也被用來管理共享信息的讀寫權限控制和支持多種操作系統平臺。目前，國內一些非線性編輯網絡系統的開發商，主要采用了兩種FibreChannel管理軟件：Transoft公司的FibreNET和Mercury公司的SANergy。

FibreNET是一種基于共享硬盤卷一級權限控制的管理軟件，即在同一時刻，某個共享邏輯卷只能被網絡中一個工作站擁有寫權限，其他工作站對該卷只讀，通過軟件切換可實現邏輯卷寫權限轉移到其他工作站，當一個工作站在其擁有寫權限的卷中寫入或刪除文件時，其他工作站需經過手動或自動定時刷新操作，才可保證文件和目錄信息的同步。

SANergy是一種基于共享硬盤中文件一級權限控制的管理軟件，即在同一時刻，多個工作站可以往同一個邏輯卷中進行寫操作，但同一個文件在同一時刻只能被一個工作站修改，其他工作站對該文件只讀。當一個工作站向某個卷中寫入或刪除文件時，其他工作站會自動同步整個卷的文件和目錄信息。使用SANergy的優點是，工作站不用切換卷的寫權限，不用進行刷新操作便可同步所有共享硬盤的文件和目錄信息。但使用SANergy管理軟件要求系統必須是雙網結構，即FC網和以太網并存的網絡。我們在網絡實施的過程中，采用了后一種網管軟件。

5網絡的穩定性和安全性考慮

⑴機的安全性

指網絡中工作站點的安全性。一方面，主機本身的穩定性以及與各種板卡使用的兼容性是個很重要的因素，對此在主機或主板的選型方面會進行很嚴格和長時間的測試；另一方面，工作站點軟件的穩定性，包括各個非線性公司自主開發的編輯軟件和網絡管理軟件，在使用網絡功能，如網絡文件傳輸和調用網絡素材時，會形成站點安全性的隱患，因此，在軟件設計時，需充分考慮網絡突發異常的應急處理。再次，考慮網絡攻擊的避免，采用norton公司的殺毒軟件和防火墻，避免工作站遭受攻擊。我們選用了大洋公司基于DigisuiteLE板卡的DY3000LE

⑵共享硬盤的安全性

共享素材硬盤是FC網絡的核心，共享硬盤的損壞意味著音視頻素材的丟失。與共享硬盤陣列安全性相關的因素有陣列的容錯功能、陣列控制器的質量、硬盤的質量以及陣列的設計工藝包括電源、風扇、機箱工藝、防震特性等。目前許多硬盤陣列提供備份部件，如備份電源、備份風扇等。在選擇硬盤陣列時，需根據其應用場合和資金預算進行綜合考慮，如在節目制作網絡中，其系統對硬盤的速度、容量要求比較高，可考慮使用非容錯硬盤陣列，而在節目播出網絡中，考慮更多的是安全性，所以通常會考慮使用容錯硬盤陣列。

⑶服務器的數據安全

服務器負責的是網絡系統的管理，包括素材、節目、欄目、操作人員權限、生產、文稿等管理以及高壓縮比素材存儲，所有的數據庫都存放在服務器上，所以一旦服務器崩潰，整個系統的管理信息將會丟失。所以，服務器必須選用高性能名牌產品。在安全性要求極高的系統中，利用windowsadvancedserver，采用服務器cluster方案。

⑷播出的安全

播出在電視臺是一個非常重要的環節，所以必須高度重視播出的安全性。通過如下的一些措施可以使得播出的安全性得到一定的保障。

把播出系統和編輯制作系統分開，盡量降低制作系統對播出系統的影響。

使用RAID5容錯硬盤陣列，提高硬盤的安全性。

使用專業的工控機箱，使得系統的抗震性和散熱性得到改善。

采用雙機備份方法。使用兩臺播出機同步播出，或由備播機監控主播機的播出狀況，出現故障時，自動切換為備份播出。

采取應急處理措施。在緊急情況下，播出備份應急節目或相應高壓縮比素材節目。

6結束語

隨著數字視頻技術和多媒體技術的發展，非線性編輯網絡已經進入一個蓬勃發展的新階段，新型大容量硬盤、標準數字接口、新型的視頻總線、光纖網絡的發展將進一步改進非編網絡，提高編輯工作效率，非編網絡必將成為電視臺編輯制作的前進方向；而組建非線性編輯網絡的關鍵就是要根據本臺的需求設計出相應的網絡組建方案，網絡的安全穩定永遠是第一位的，網絡的性能特性是我們永遠追求的，相信只要本著求真務實的工作態度，你也必將能夠建成一個完善的非線性編輯網絡.