厦门卫视非编网络的设计与实施

厦门卫视非编网络的设计与实施 厦门卫视非编网络的设计与实施 厦门卫视非编网络的设计与实施 王聪斌福建省厦门广电集团 摘 要 峡快报》等栏目要求体现新闻的短、平、快,对新闻的时效 性要求较高,而《闽南通》、《娱乐斗阵行》、《看戏》、《今日 厦门卫视网络建设的目标是利用网络资源和存储技术和 大代志》等栏目则对包装功能提出一定的要求,这些栏目的 先进的网络视频技术,建立一个数字化、网络化、自动化、高 大量素材必须从卫星收录中获得,因而我们将网络定位为以 效率的节目制作平台,在设计上采用了比较成熟的FC和以太 收录为主的新闻包装制播网,要求网络的整体性能要高,系 网并行工作的双网双码率结构。文章从网络存储与管理、网 络收录、网络制作与播出和网络安全等几方面系统的介绍了 统设计中应考虑完善的应急和备份措施,要有较高的可 厦门卫视非编网络的设计与实施。 靠性和较强的扩展性,并融入最新技术。 基于以上情况,网络结构的设计采用了比较成熟的 FC ,Fibre Channel,和以太网并行工作的双网双码率结构,其中 关键词 FC网络用于构建一个高速集中共享的网络,供有卡工作站实 中心存储 MDC 数据库 网络收录 网络安全 时访问高码率的音视频素材,以太网络用于整个系统的管理 和文稿、配音、审片等工作站访问低码率的素材。网络系统 厦门电视台厦门卫视于 2005 年 2 月 1 日开播,是广电总 局,亚洲,长城卫星平台的重要组成部分。厦门卫视非编网 在素材的压缩格式上不做限制,可以应用多种格式,网络的 络是一个具有信号收录、素材共享、文稿编辑、视音频制作 基本硬件可以同时接入市场上主流的厂商开发的硬件平台, 播出、远程回传和审片以及媒体资产管理的全数字化的智能 不同硬件平台间素材可以无缝共享。 网络中对关键设备及服务器均实现冗余备份,确保单点 非编网络系统,它既能支持厦门电视台厦门卫视的运转,承 故障不会对网络造成太大影响,同时要求在现有网络系统结 担全部的节目生产任务,又能实现素材的归档、发布和共享。 现从以下几个方面论述网络系统的设计和实施过程。 构基本不变、设备无须替换的情况下具有大规模扩展的能力。 一 网络定位和结构二 网络存储与管理 1. 中心存储 网络建设的目标是充分利用网络资源和存储技术,利用 先进的网络视频技术,建立一个数字化、网络化、自动化、高 中心存储是节目共享的基础,在线存储体采用美国 效率的节目制作平台,利用现有成熟、安全、稳定的非线性 DataDirect 公司的 S2A8500 磁盘阵列,S2A 8500 是 DataDirect 编辑网络取代传统的线性对编,并能满足各种新的业务需要。 公司提出的 SAN Appliance,存域网络设备,概念的产品。我 通过对厦门卫视栏目的分析,《海峡报道》、《第一反应》、《海 们在 S2A 的设计中,配置 7TB 的有效容量,4 个激活的端口, 空间作为主备 MDC 服务器的共享数据盘。切换过程中,热 备切换时间小于 60 秒,客户端工作站无须重起,网络能够 正常运行。 收录站点 50Mbps 的码率 12 75 0 此外,MDC 服务器还作为整个以太网络的主备域控制 有卡工作站 15 93.75 187.5 按照最大 50Mbps 的码率器,使用 Windows2000 Advanced Server 提供的域用户管理 3 18.75 18.75 转码工作站按照实时转码的器建立不同的登录用户,并利用系统策略编辑器设置不同用 情况计算户或用户组的权限,对网络进行管理。 合计 187.5 206.25 800MB/s 带宽,在 50M 码率的情况下提供 300 小时以上在线 3. FC 交换机的接入 支持能力。 系统配置 Brocade3900 FC 交换机,两台光纤交换机均 根据上面的估算,系统要求具有 393.75MB/s 的总带宽, 与中央存储系统 S2A8500 每个控制器的主机端口相连,并 我们在 S2A 的设计中,提供 4 个激活的端口,这样,总的带 且也均连接在线备份存储体的控制器主机端口。同时再分别 宽达到 800MB/s,远远超过系统要求的带宽。 连接主备 MDC 服务器,所有 FC 接入的客户端站点分别连 接到两台 FC 交换机上。由于 MDC 服务器已经做了高可用,虽然我们在系统设计过程中,配置了高安全性能的 S2A 这样的连接方式保证单台 FC 交换机故障时,客户端对中央 存储产品,并且配置双控制器、冗余电源、冗余风扇。但是 存储系统访问仍能够正常进行,只有联入故障交换机的客户 考虑到新闻系统对于安全性的极高要求,我们在提供高安全 端站点工作受影响,但整个网络还能够正常的运转,避免网 性的 S2A8500 系统的同时,还考虑到了对于整个中心存储系 统的应急备份——配置一个 2TB 的 S2A3000 作为网络的备份 络单点故障引起的网络瘫痪。 存储体,对 S2A8500 中近三天的素材、成品节目进行实时备 份,当意外发生时,系统有卡、无卡工作站读写备份存储体, 完成节目制作。在通常情况下,此存储体还可用作为媒资管 理的在线存储体。 2. MDC 服务器 作为整个 FC 网络硬盘共享的核心部件 MDC,Meta Data Controller,,管理数据共享,所有工作站对共享硬盘阵列的共 享访问都要经过 MDC 的统 一管理。为了排除MDC服务 器损坏导致的网络单点故 障,我们配置了两台MDC服 务器,采用 HP 380G4 服务 器,主备MDC服务器上运行 FC 管理软件和 Sanergy MSCS软件 ,当一台MDC服 务器宕机时,另外一台MDC 4. 以太网交换系统 可以自动接管共享管理的服务,并向所有连到与该 MDC 相 关磁盘的站点发出信息,更改磁盘与 MDC 间的映射关系,编 以太网交换机采用核心 - 边缘结合的结构,核心交换机 辑站点无需重启机器就可实现 MDC 移交。 采用 Cisco 3750-24 系列 2 台,24 个千兆端口,边缘交换机采 利用 MSCS 方式实现的 MDC 热备份需要服务器之间存 用同系列的 3550-24,提供 2 个千兆端口和 24 个百兆端口。结 在共享的数据盘,由于主备 MDC 服务器均能够直接访问 构如图 2 所示,核心交换机与边缘交换机之间采用交叉连接 S2A8500,因此本系统中,通过 Sanergy 集群软件实现 MDC 的方式。由于已经采用了核心 - 边缘的组网方式,使系统已 经有了较高的冗余和扩展性。 高可用、热备切换。在 S2A8500 中开辟一块 200MB 的共用 盘可自动实现在线替换,进行数 据重建,数据不受影响,具有较高 的安全性。 6. 数据库 数据库是网络管理的核心, 为了保障网络安全,提高数据处 理能力,网络数据库采用 Oracle 9i 并行数据库及其 RAC 集群软 件,数据库服务器采用与Windows 异构的UNIX操作平台,配置两台 双 CPU 的 Sun Fire V480,为网络 提供非常优秀的计算能力,特别 适合于关键数据处理,具备容易 使用的安装及管理工具,高效能 的文件档案系统、资料管理功能、以及与 PC 及大型主机的完 整连网能力。为了提高数据库服务器运行效能,网络对服务 5. NAS 在线存储系统 器共享数据进行保护,通过 Vertias 分卷管理对两台服务器做 低码流素材一般不用于播出,存储不需要与高码流素材 Cluster,配置两台SUN 3310硬盘阵列作为服务器的共享数据 一样的安全级别,且易从近线磁带库中恢复。因此系统中我 阵列,阵列之间实时数据镜像,实现数据保护。 们采用了基于 NAS 技术,Network Attached Storage,网络附 加存储,的媒体存储方案,配置一台 DMS100,Dayang me- 基于Sun硬件平台的Oracle数据库具有更可靠的安全性, dia storage,1.92TB 的大洋媒体存储服务器用于低码流数据 更强大的数据库存储能力,两台服务器心跳连接,配合Oracle 的 RAC 集群,双机并行,自动切换,其 RAC Oracle 数据库 的存储和在线检索。通过千兆以太网,我们将 DMS100 和终 在有一台服务器宕机后,用户基本感觉不到有任何变化。 端工作站连接起来,得到了最大限度的网络安全性、可靠性 和易用性。 网络系统中客户端访问数据库均采用三层数据访问方式, 对数据库进行有效保护,同时每天对数据库数据定时自动备 在节目上载过程中,将与高码流节目镜像的低码流素 份。此外,在系统中另外增加一台 Sun SPARC F280 备份验 材文件存储在低成本的 NAS 存储体 DMS100 中,无卡工作 证测试机,对每次 Oracle 数据库备份数据进行恢复验证,确 站、新闻文稿工作站、编目检索工作站通过千兆以太网调 保备份的有效性,在生产机,Oracle 9i RAC,不能正常工作 用 NAS 存储体中的低码流节目进行节目的网络编辑、低码 时,由于软件升级、软件故障、硬件故障等原因,,可临时作 流编目、检索。随着新闻素材增大,当节目播出到一定时间 为生产替代机,从而减少业务中断时间,同时此设备也可作 之后,原始素材将迁移到近线磁带库中存储,同时删除在 为网管人员学习训练的机器,提高网管人员的操作水平及技 线中心存储体 S2A 中的高码流节目。而为了检索应用,系 能,减少因误操作造成的系统停机。 统应该保存所有的低码流素材。因此通过成本投入相对较 低的 NAS 存储体完成低码流节目的存储以及低码流节目网 7. 网络管理 络发布。 网络管理软件采用 Dayang net 2.0 管理软件,具备完善 DMS100 存储体 提供了高速视频流服 的网络管理功能。可以根据用户需求定制网络工作,能 务,支持Raid0/1/4/5等 实现基于个人的用户管理、设备管理、素材管理、日志管理、 Raid 模式,我们选择 存储空间管理、统计计费管理等功能。系统配有相应的管理 服务软件,网管监控服务软件,安全和故障管理软件,具备 Raid5 和 Hot-Spare 热 完善的权限管理功能,结合网络操作系统的安全策略,保障 备盘的方式,即当单 网络系统素材和数据的安全。 盘出现故障时,热备 件,收录控制服务器自动把形成的文件传输到共享硬盘阵列, 同时把相应的编目信息存储到数据库中。收录控制工作站通 过以太网连接与网络站点建立通信,并对切换矩阵进行切换 控制。控制接口采用 4-2-2 接口。 四 网络制作与播出 网络的编辑制作主要由 15 台有卡工作站和 15 台无卡工 作站、2 台配音工作站以及 6 个文稿系统组成,其中 15 台有 卡工作站包括 8 台精编包装工作站、4 台上下载工作站、1 台 音频工作站、2 台演播室上传工作站。 1. 视音频编辑 精编工作站、上下载工作站和无卡工作站共同承担网络 的视音频制作任务,精编工作站、上下载工作站等有卡站点 通过光纤网调用 S2A8500 中的节目进行网络编辑,无卡站点 则通过以太网络调用 DMS100 中的低质量 MPEG-4 进行网络 编辑、简单字幕和特技编辑。考虑到厦门卫视的录像机为 此外,系统配置一台专用的防病毒监控工作站,安装防 病毒软件,用于日常的病毒监控,并对外来文件入网的检查 DVCPRO,我们将网络编辑得压缩格式由 MPEG I 帧改为 提供了必要的手段。考虑到实际的需求,在工作站中开辟一 DV50,以尽量减小素材上下载过程中的编码转换。 个杀毒区,专门用于外来的文件交换。 有卡编辑站点的视频板卡均采用 Pinnacle 公司的以存储 器为核心的 Targa3000 板卡,配合 K2 三维卡,具有更强的特 效生成功能和更高的实时性。根据海峡网络的应用特点,有 三 网络收录 卡编辑站点的计算机平台均选择双 XEON 3.0G CPU 和 2GB 内存,突出的硬件平台能够提高节目的制作效率和系统的稳 网络收录是把来自卫星、光纤回传、微波等信号通过一 定的手段集中收录到系统的共享存储系统中,它是网络与外 定性。此外,在有卡站点上均配置了 4 144G 的单机素材硬 ×部联接的重要接口。厦门卫视非编网络以收录为主,卫星收 盘,为非编网络的单机备份手段提供必要的条件。 录是其获取节目素材的重要手段,因而系统对卫星收录的性 能要求较高。系统配置了 12 台收录服务器,其中 8 台为 TS 流 2. 文稿系统 的 I/O 卡,,2 台主备收录控制工作站,2 台主备编单工作站, 厦门卫视的文稿系统是通过对大洋 Newsmanage 文稿软 每天完成近百个小时的收录工作量。 件的定制而形成的,文稿内嵌于非编软件中,网络的编辑站 点均具备文稿编辑功能。新闻条目编辑完成后,通过定稿、定收录服务器采用大洋 Vips2000 服务器,双 XEON 3.06G 片审核,编入串联单,审核后供播出使用。文稿使用的流程 CPU、2G 内存,配置 4 36G 本地 SCSI 素材盘,在收录过 × 中视音频和文稿可以同屏编辑,软件具有版本跟踪和文字修 程中,每隔一个时间间隔,例如 10 分钟,会形成一个素材文 改的痕迹跟踪,支持模糊查询, 可与大洋其他软件无缝连接,如 非线性编辑、配音和演播室播控 较差 视频板卡硬件直接压缩生成高低码流文件,无需任何转码环节, 与编辑工作站相同低软件等,实现素材和编辑结果的 容易实现,但板卡底层驱动与软件结合不够好视频板卡的收录工作站 共享。 视频服务器相对独立,在与制作网络的硬件连接、文件格式的转码、 最好专业的视频服务器收录很高 低码率数据的生成以及自动编目数据的产生等方面较难实现 I/O 板卡服务器收录好低I/O 板块功能单一,与非编软及结合较好,稳定性高。高低码流文件3. P2 卡上载 的生成全部靠服务器后台转码实现,容易实现,对服务器硬件 为了解决网络自采素材上载配置要求较高。 闻的远程回传,其上的非编软件内嵌了远程传输模块,P2 卡 可直接插在计算机的 PCMCIA 插槽,并被自动识别,可进行 及时的现场编辑或网络传输,方便远程回传的应用。远程节 目传输除了视音频内容外,也支持远程文字稿件的入库和远 程新闻稿件的编辑、查询,通过专用的 VPN 专线,还可实现 低码流的远程审片功能。 的时间瓶颈,厦门卫视的前期设备配置了 10 台 P2 摄像机 AJ- SPX900 和 6 个 P2 卡驱动器,编辑记者可通过驱动器将 P2 卡 上记录的MXF格式的素材文件倍速上载到非编网络,实现素 6. 演播室播出 材的快速上载,提高编辑的效率。MXF 是 SMPTE 承认的一 非编网络的演播室播出,可以采用的播出方式与网络收 项业界标准,主要用于视音频数据的交换,是一种通用的内 录的情况类似,有三种方式,播出工作站播出或视频服务器 容交换文件格式。其上携带与视音频相关的一些元数据,可 播出或服务器， I/O 板卡，软解码方式播出。在这几种方式 的选择上,我们侧重从节目播出的稳定性和减小网络对播出 为今后的媒资应用提供便利。 的影响等方面来考虑,因此在实际的应用中采用视频服务器 的播出方式。 4. 配音与音频工作站 主备视频服务器采用 Pinnacle MSS8000,每台服务器 2 台配音工作站配置 Digigram 专业音频卡,能够实现高 配置 3 块视音频编解码板,用于输入、输出和监看,,10 个 效率电视节目配音,通过以太网存储在 NAS 盘阵中,配音方 式可后期配音,根据画面配声音,,也可前期配音,直接采集120G 硬盘,可存储 220 小时的节目量。新闻节目制作完成 声音,,配音音量实时可调。可直接对声音进行打点、预听、 并通过审核后,为上传工作站调用,上传工作站通过 SDI 接 逐帧编辑,配音软件结合文稿系统,可实现无纸化配音。 口以 1:1 的时间将节目上传到视频服务器硬盘,上传的数据 配置 DTV ， Merging 音频卡的音频工作站能够完成复杂 信息则通过以太网传送给播出控制工作站,播出控制工作 站读取播出串联单,通过422协议控制播出服务器进行节目 音频特效制作、高质量后期音频配音等,从而实现非编系统 播出。采用视频服务器,播出的稳定性较高,不会受到网络 与音频工作站连通和融合。 的影响,但上传时间、上传后节目无法修改等问题,限制了 新闻的时效性。 5. 远程回传 在演播室播出的实际应用中,出于安全性的考虑,播出设 为方便新闻节目的远程回传,系统中配置一台FTP服务 备都是主备冗余,互为镜像,同步播出。在系统中,常常将上 器和三台转码服务器,远程制作完成的节目可以输出 MPEG-2 或流媒体等格式,通过 Internet 进行将节目的传送传工作站的输出接入切换台,用于播出的应急或临时插播,但 FTP 服务器,再通过转码进行二次编辑制作。FTP 服务器与 这样对板卡的压力是非常大的,需要实时合成2路视频的切换、 Internet 网络通过 Cisco PIX 515e 网络防火墙进行隔离。 特技合成以及字幕等,播出稳定性较差。现代新闻对于时效性 要求越来越高,笔者认为,服务器， I/O 板卡，软解码方式播 系统配置 5 台笔记本非编,Sony vaio 迅驰 1.6,用于新 出技术的将在演播室播出上得到更 多的应用,当然,解决上载和播出 得瓶颈,最好得解决方法是“全程 文件化”,也就是从上载到编辑到 播出得整个流程均用标准统一的文 件交换格式来实现,基于这种思 路,有些厂商已经开始基于标准文 件交换格式,如MXF,视频服务器 的开发研制。此外,演播室内还配 置一台回采工作站,回采工作站采 集的新闻节目,可以重新编辑使用 或进行媒资存储。 互备份问题,网络的安全管理等。 在网络的安全管理我们主要采取 以下措施, ? 加强对操作人员的使用培 训,制定较为严格的《网络机房管 理规定》、《非编设备操作规程》、 《非编网络使用注意事项》等管理 规定。在网络系统中,将操作系统 安全策略与数据库设定的用户权 限有机的结合起来,严格限制不 同用户的不同权限。 ? 将非线性节目制作网络独 立出来,不与任何其他网络相连。 虽然将办公自动化网络和非线性 新闻节目制作网络相连是一个很 不错的想法,记者在任何地方都可以通过Internet编辑节目更 五 网络的媒资管理 加令人向往,但是出于安全播出是第一位的考虑,还是对两 个网络进行物理隔断,在需要远程回传时网络的 FTP 才临时 媒资管理是未来用户网络系统的核心,本系统可以实现 通过防火墙与 Internet 网相连接。 媒体资产管理的简单运用,通过大洋存储管理软件,利用转 ? 加强物理安全管理,屏蔽非编设备的光驱、软驱和 场识别技术,可实现对素材的编目、归档、检索、回迁再利 USB 接口,不允许记者或其他人员安装使用与网络无关的软 用的需求。系统配置了 4 台编目检索工作站和相应的迁移管 件,任何用户想要导入或导出数据都必须经过网络值班人员, 理服务器和 IBM 3584 磁带库,可满足近 130T 的近线存储和 对交换的数据格式也进行相应得限制。在网络中设立专门杀检索要求。 毒区,定期到互联网上升级杀毒软件的病毒库。 系统设计将新闻共享编辑网络与媒体资产管理有机融合, ? 每天对数据库数据定时自动备份。在系统中另外增加一 新闻网络中的素材能够迁移至磁带库中存储,也可以回迁至网 台 Oracle 备份验证测试机,可以对 Oracle 数据库备份数据进行 络中进行素材再编辑、再利用。素材迁移时,软件先对需要迁 恢复验证,备份机也可以在主机发生问题的时候接管服务。 移的节目判断管理,是否为单一素材,该素材是否已经被迁移 ? 加强对共享硬盘空间的管理。制定了网络素材删除规 至带库,若被迁移节目为一个故事板而非单一素材,则需要用 定,要求节目编辑人员要认真做好重要素材的备份工作,而 户判断是否迁移故事板中所有字幕、视频、音频、特技素材, 网络值班人员则根据素材建立时间定期对过期素材进行删除, 还是迁移部分,判断迁移命令执行后,系统根据命令结果,自 确保系统有足够的存储空间。 动调用迁移管理程序,制定迁移策略同时控制磁带库。数据回 ? 建立非编单机备份手段,在非编单机上配置本地素材 迁时,媒资网将近线系统中的高码率素材 / 节目回迁到磁盘阵 盘,通过千兆以太网的数据拷贝以及单机上数据源 ODBC 的 列的相应区域,如果需要转码,则先进行转码。通过调用插件, 切换,将网络素材导入导非编单机进行节目制作,以确保在 将数据库中的元数据调出,从而完成数据回迁。 网络故障时能在单机工作站进行应急的节目制作。 厦门卫视非编网是在时间较为紧迫的情况下搭建起来的, 六 网络安全管理 在网络建设的初期,很多设备没有到货,只能借用了临时的 替代品,包括数据库软件都是先采用 SQL,再过渡到 Oracle, 安全是网络管理的重点,系统在整体安全性方面给与了 视频板卡先采用 DTV,在过渡到 TARGA3000 等等,经过这 充分的考虑,特别是在服务器、播出环节、网络链路等,采 半年的运行,系统已逐步升级和完善。通过网络的运行使用, 用了对称的结构和备份措施,保证系统不存在单点故障。但 我们也将在管理方面探索适合厦门电视台的经验,为未来的 网络安全中还有很多地方值得我们注意,比如设备之间的相 全台网奠定基础。