嘉定區(qū)廣播電視臺高清制作網(wǎng)的設(shè)計與實現(xiàn)

沈嘉麟 上海市嘉定區(qū)廣播電視臺

嘉定區(qū)廣播電視臺于2004年在電視節(jié)目制作方面推行數(shù)字化改造，引入非線性編輯軟件進(jìn)行日常節(jié)目的制作，極大的提高了節(jié)目制作的效率。隨著臺里節(jié)目制作量的增加，原有的站點和存儲空間已經(jīng)無法滿足需求了，于是在2008年又對非編網(wǎng)進(jìn)行了全面的升級，并且加入了媒資系統(tǒng)，實現(xiàn)兩個系統(tǒng)的互聯(lián)互通，大大提高了節(jié)目素材存取的效率。隨后廣電總局和上海市文化廣播影視管理局先后發(fā)文，要求各級廣播電視機(jī)構(gòu)要全面推進(jìn)高清電視發(fā)展，加強(qiáng)高清節(jié)目制播體系建設(shè)，加強(qiáng)高清編導(dǎo)、制作、攝錄、技術(shù)等人才培訓(xùn)。因此經(jīng)過幾年的調(diào)研和準(zhǔn)備，嘉定臺于2014年下半年開始了高清制作網(wǎng)升級改造項目。

一、系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

嘉定臺決定建設(shè)一個成熟、安全、穩(wěn)定的非線性編輯網(wǎng)絡(luò)，提高臺內(nèi)節(jié)目制作效率，提升節(jié)目質(zhì)量。系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)：建設(shè)一個支持全高清視頻文件的系統(tǒng)，具有素材的上下載、文件導(dǎo)入導(dǎo)出、視音頻編輯制作、文稿編輯功能的新聞非編制作網(wǎng)絡(luò)；該系統(tǒng)應(yīng)包含媒資系統(tǒng)，擁有編目功能，能夠?qū)崿F(xiàn)高清素材的管理、存儲和調(diào)用；同時要兼容早期的標(biāo)清媒資系統(tǒng)，可以導(dǎo)入原來標(biāo)清媒資系統(tǒng)中存儲的素材和編目信息，在節(jié)目制作時能夠查詢和調(diào)用；具有較高的網(wǎng)絡(luò)安全性，在辦公網(wǎng)可以實現(xiàn)文稿的撰寫、編輯和審核功能；存儲系統(tǒng)應(yīng)具有極高的安全性、穩(wěn)定性和充足的存儲空間。整個系統(tǒng)的設(shè)計和設(shè)備應(yīng)符合國家制定的相關(guān)高標(biāo)清數(shù)字電視規(guī)范。

二、系統(tǒng)設(shè)計

(一)系統(tǒng)架構(gòu)

嘉定臺的標(biāo)清系統(tǒng)一直是采用FC+以太網(wǎng)的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因此高清系統(tǒng)也沿用了這個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，整個網(wǎng)絡(luò)由服務(wù)器、在線存儲、近線存儲和工作站組成。其中，F(xiàn)C網(wǎng)絡(luò)主要用于系統(tǒng)中高碼率素材的訪問和傳輸，而以太網(wǎng)主要用于用戶管理和控制信息的交換，支持各節(jié)點之間的通信和提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)。

(二)系統(tǒng)需求

(1)網(wǎng)絡(luò)帶寬

嘉定臺新聞拍攝采用的攝像機(jī)是SONY的PDW-680，存儲在專業(yè)藍(lán)光盤上，采用50Mb碼率。拍攝完成直接通過U2導(dǎo)入到非編中進(jìn)行編輯，同時非編的采集也使用50 Mb碼率。那么非編中每一個視頻軌的碼率也是50Mb。根據(jù)節(jié)目制作量的需求，整個高清非編網(wǎng)絡(luò)共設(shè)計站點15個(包括配音站)，平均每個站點按照3軌實時編輯來計算，那么整個網(wǎng)絡(luò)需要的帶寬為15×3×50Mb=2.25Gb。根據(jù)以往的經(jīng)驗，一般實際使用帶寬是極限帶寬的70%左右，加上預(yù)留的余量，因此整個系統(tǒng)需要提供約3Gb以上的帶寬，才能滿足系統(tǒng)滿負(fù)荷運載的情況。

(2)存儲容量

這個系統(tǒng)中的存儲分為2個部分，一個是在線存儲，準(zhǔn)備采用FC高速存儲設(shè)備，用于高清非編網(wǎng)日常節(jié)目的制作。素材時長按照1：10的成片比來計算制作成片所需要素材的存儲空間，嘉定臺的新聞節(jié)目總時長為15分鐘，要求在線保存2周，共14期。在高清非編制作網(wǎng)中高清視頻素材的碼率為50Mbps，音頻為1.5Mbps，每個小時占用的存儲空間約為25G，故新聞節(jié)目所需的存儲空間約為(15+150)×14/60(小時)× 25(G)≈0.96T。其他節(jié)目平均每期30分鐘，每周3期，要求在線保存1個月，所需存儲空間約為(30+300)×12/60(小時)× 25(G)≈1.65T。而要保證盤陣的正常運轉(zhuǎn)，一般需要預(yù)留25%的空間，加上運行中間會有一部分損耗，實際使用的空間約為總空間的90%左右，因此在線存儲實際需要的空間為2.6T÷0.9(有效空間)÷0.75(預(yù)留空間)≈4T。第二個為近線存儲，用于存儲媒資的相關(guān)素材，對于帶寬的需求相對較低，因此采用了NAS的存儲設(shè)備。嘉定臺每天的新聞是保存一版無字幕的成片，設(shè)計使用10年，那么每年所需要的存儲空間為15/60(小時)×25(G)×365(天)≈2.3T×10=23T。加上原有媒資15T的素材，滿足需求的存儲空間至少為(23+15)÷0.9(有效空間)÷0.75(預(yù)留空間)≈56T。

(三)媒資系統(tǒng)

嘉定臺的高清媒資系統(tǒng)需要存儲歷年來的所有視音頻資料，用于支撐高清節(jié)目的制作。該系統(tǒng)要能實現(xiàn)日常素材的存取，能遵循《國家廣播電視音像資料編目規(guī)范》按需求對節(jié)目素材進(jìn)行編目，要實現(xiàn)多種條件的查詢，有獨立的管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)。由于要兼容歷年的標(biāo)清素材，因此該系統(tǒng)還需要有轉(zhuǎn)碼的功能，可以在高清制作系統(tǒng)調(diào)用標(biāo)清的素材時自動進(jìn)行上變換的轉(zhuǎn)碼，順利完成素材的調(diào)用。同時轉(zhuǎn)碼功能在存儲日常的節(jié)目素材時，也要能自動生成相應(yīng)素材的低碼流版本，用于可視化檢索。

(四)系統(tǒng)互聯(lián)

嘉定臺高清制作系統(tǒng)和媒資系統(tǒng)的互聯(lián)也是沿用了標(biāo)清時代的面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)SOA(Serverice-Oriented Architecture)，將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化成一組互相連接的服務(wù)，在需要時選取其中的一部分進(jìn)行組合，完成特定的任務(wù)。這種架構(gòu)主要由ESB企業(yè)服務(wù)總線和EMB企業(yè)媒體總線組成，其中ESB完成系統(tǒng)交互的接口和調(diào)度管理者，而EMB是媒體數(shù)據(jù)的遷移、轉(zhuǎn)換的執(zhí)行者。前者發(fā)指令，后者實現(xiàn)數(shù)據(jù)搬遷。

(五)文稿系統(tǒng)

文稿系統(tǒng)是嘉定臺此次新增的一個子系統(tǒng)，根據(jù)我臺的節(jié)目制作流程，需要實現(xiàn)文稿的編輯和多級審核功能，串聯(lián)單的編輯以及相關(guān)查詢功能。系統(tǒng)應(yīng)采用BS架構(gòu)并能通過網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備實現(xiàn)在辦公網(wǎng)訪問該系統(tǒng)。

(六)系統(tǒng)安全

要保障整個系統(tǒng)的安全，主要是包括以下三個方面：

(1)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的安全

嘉定臺的高清非編網(wǎng)絡(luò)采用的是FC+以太網(wǎng)的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因此在系統(tǒng)中要配備兩臺光纖交換，交換機(jī)之間進(jìn)行級聯(lián)，當(dāng)一臺發(fā)生故障時也不會影響全部的設(shè)備，可以手動將光纖接到正常工作的交換機(jī)上繼續(xù)運行。同理，在以太網(wǎng)中也采用了相似的方法，級聯(lián)了多臺以太網(wǎng)交換機(jī)來保障整個網(wǎng)絡(luò)的安全。所有的交換機(jī)均要采用雙電源供電，杜絕電源故障引起的網(wǎng)絡(luò)問題。系統(tǒng)中的關(guān)鍵服務(wù)器和重要設(shè)備都要采用主備機(jī)的配置，避免中心服務(wù)的中斷。所有的存儲設(shè)備都應(yīng)有較高的冗余機(jī)制，保證在部分硬盤損壞的情況下還能正常工作。

(2)重要數(shù)據(jù)安全

高清非編網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)安全主要是指數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)安全和系統(tǒng)中視音頻文件的安全。數(shù)據(jù)庫的備份機(jī)制需要采用熱備和冷備相結(jié)合的方式，通過數(shù)據(jù)庫軟件每天定時進(jìn)行備份，然后再結(jié)合人工的檢查，進(jìn)行異地的冷備份。當(dāng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器出現(xiàn)故障時，熱備份可以直接接管相關(guān)業(yè)務(wù)，或者也可以將冷備份直接恢復(fù)到備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，然后啟用備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行接管。

視音頻文件是存儲在磁盤陣列上的，對于近線的存儲陣列，需要配置主備機(jī)，定時進(jìn)行雙機(jī)的同步，能夠極大的保證數(shù)據(jù)的安全性；而對于在線存儲的光纖盤陣，雖說也是雙電源、雙控制器，但是發(fā)生故障時仍然可能影響到當(dāng)天節(jié)目的制作，因此通過可以通過第三方軟件定時備份部分素材，確保當(dāng)天節(jié)目制作的安全。

(3)計算機(jī)病毒的防治

隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，廣電行業(yè)也越來越多的使用數(shù)據(jù)文件來交換節(jié)目，因此嘉定臺的高清制作系統(tǒng)也需要有數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入導(dǎo)出的接口。使用數(shù)據(jù)文件，就離不開移動存儲，同時帶來的也是病毒、蠕蟲等安全隱患，因此要在系統(tǒng)中專門設(shè)立了導(dǎo)入導(dǎo)出的工作站，設(shè)置相對安全的策略，杜絕計算機(jī)病毒的轉(zhuǎn)播。使用網(wǎng)閘并開放特定的端口，用于文稿系統(tǒng)和辦公網(wǎng)的互聯(lián)和訪問。同時關(guān)閉所有工作站上的光驅(qū)和無用的USB接口，杜絕私自使用移動存儲設(shè)備。

三、系統(tǒng)的具體實施

確定好系統(tǒng)的需求以后嘉定臺進(jìn)行了多次考察學(xué)習(xí)，與多家非編廠商也進(jìn)行了多次的技術(shù)交流和研討，結(jié)合我臺的實際情況，最終確定了我臺高清非編制作網(wǎng)的方案，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1：

在線存儲采用主盤陣+擴(kuò)展柜的方式，中間通過SAS線進(jìn)行連接。每一個盤柜分為一個區(qū)，采用RAID6+1的冗余機(jī)制，單個盤陣柜同時壞2塊硬盤數(shù)據(jù)不受影響，共配置了44塊900G的SAS硬盤，有效容量為27T。配置冗余控制器，每個控制器配置4個8Gbps光纖接口，總帶寬達(dá)到32Gbps，完全可以滿足我臺的實際需要。NAS盤陣采用類似的結(jié)構(gòu)和冗余方式。共配置了48塊3T的SATA硬盤，單個NAS盤陣的總?cè)萘窟_(dá)到了103T。數(shù)據(jù)庫和MDC服務(wù)器采用雙機(jī)熱備份，操作系統(tǒng)均采用Windows Server2008 R2中文標(biāo)準(zhǔn)版，數(shù)據(jù)庫采用Microsoft 的SQL 2012。最后未使用第三方軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的熱備，而是采用定時備份加異地備份的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)安全的保障。工作站均采用知名品牌的工作站，安裝Windows7 64位專業(yè)版操作系統(tǒng)，配置4Gbps的光纖接口，部分搭載廣播級視頻處理板卡，連接藍(lán)光錄像機(jī)，可以輸入輸出基帶信號。核心網(wǎng)絡(luò)分別采用2臺48口的光纖交換和3臺24口的以太網(wǎng)交換機(jī)，交換機(jī)之間進(jìn)行級聯(lián)以保障網(wǎng)絡(luò)安全。辦公網(wǎng)和文稿系統(tǒng)之間通過網(wǎng)閘進(jìn)行連接，共配置了兩臺相同的網(wǎng)閘，一臺作為冷備份。網(wǎng)閘配置了較高的安全策略，只開放固定端口進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，保障了訪問的安全性。還配置了一個USB網(wǎng)關(guān)，用于導(dǎo)入和導(dǎo)出制作網(wǎng)中的視頻文件。

圖1

四、總結(jié)

經(jīng)過半年多的安裝、調(diào)試和最終的測試、驗收，這個高清非編網(wǎng)絡(luò)于2015年正式投入使用。由于此前已經(jīng)完成了高清攝錄設(shè)備和高清演播室的升級工作，我臺非常順利的從標(biāo)清制作過渡到了全高清制作的階段，有效提升了我臺的節(jié)目制作的效率和質(zhì)量。