非线性编辑网络技术论文

摘要：近年来非线性编辑网络系统在国内县级电视台开始应用，随之而来的是网络的选型问题。本文从网络的组建过程中遇到的问题出发，总结了组建非编网需要注意的各个环节，并做简要介绍。

关键词：非线性编辑网络;光纤通道；磁盘冗余阵列；SCSI技术

近年来，在广播电视行业中谈论最多的就是非线性编辑网络，它可以说是未来一段时间视频技术发展和人们注目的焦点。正是由于它的出现，使得我国电视节目制作与播出系统在由数字化和网络化过渡的过程中起到了积极的推动作用。

非线性编辑网络集成了非线性编辑系统和网络的共同优势，有利于提高全台工作效率，所有网上资源实时共享，同时也为编辑人员的艺术创作开辟了广阔的天地，因而受到视频界的普遍关注。我台在去年由大洋公司承建了一个光纤网与以太网双网结构的非编网络，网络由8个有卡工作站组成。为了让技术人员能够进一步认识非线性编辑网络，现在对组建网络中所涉及的一些相关技术进行探讨。

1FibreChannel连接与SCSI连接

通常把FibreChannel简称FC。FC接口是SCSI接口的基础上发展起来的,在许多方面FC都与传统的SCSI非常类似,它们都是与存储设备的快速接口。然而，FC在一些非常重要的方面增强了SCSI性能的不足，两者对比如下：

⑴速率与连接距离

FC是一个串行接口，也就是说，在某一瞬时，只传输一个bit，这与SCSI是不同的，SCSI传输信息时是多个bit同时传送的。FC的实际速度为1.06Gband/S二进制下,由于所有数据采用“8b/10b”的编码方式，所以FC有效传输速率为106M/S，而这个速度是FastWideSCSI(20M/S)的五倍，是UltraSCSI接口（40M/S）的二点五倍。使其能应用到对速度需求更高的应用领域，包括视频领域。FC可连接距离达到500米，而SCSI可连接距离仅为30米，不利于网络工程的实施。

⑵可靠性

FC被设计用来支持不间断的热插拔设备。也就是说，在环路中，增加设备时不会影响网络中的数据流。这是SCSI所不能支持的。FC还可用双环来增强性能和可靠性，如果在一个环路上出现故障，另一环路使FC网仍保持畅通。同时，由于使用双环将使环路带宽可达到200MB/S。

⑶容量

FC最多可以连接126个设备，如果每个端口连接9G硬盘，则在单环上存贮网络空间达1TB，而SCSI只能支持16个连接。SCSI不利于网络的扩展。

所以说，在SCSI的基础上，FC为了存贮界带来很多新的性能和可靠性。FC可以支持更多的设备，加上集线器和Switch，FC极大开拓了高速存贮器领域。我们在组建非编网的时候，坚定信念地使用了FC网+以太网的双网结构。

2硬盘容量和数据传输率

对于PAL制的视频数据，如果不压缩，其数据率为20MB/S(720×576×2×25)，双通道音频数据率为192KB/S（48×2×2），由此可以计算出在某个压缩比情况下，一定素材量所需要的硬盘空间总和，如某个系统的总的素材量为8小时，在压缩比为4:1时，则总的硬盘空间需要20×3600×8/4=144000MB，即约144GB（由于音频数据相对视频数据很小，通常可以忽略不计）。我们要求的系统存储空间是80小时，在实际运用中，我们采用了146G硬盘12块，其中1块用来热备份，RAID5校验占用146G，所以实际存储空间为1.46T。

视频网络系统所传输的数据量是非常大的，同时，系统要求数据有很好的同步，即每秒严格25帧，因此在编辑回放和采集时，对硬盘的读写速度和网络通道的带宽要求比较苛刻，即要求速度高，而且高速度能够持续稳定。通常，一个非线性编辑系统有两个实时通道，假如系统压缩比为4:1，则该编辑工作站最大占用的带宽为10Mbps。我们要求的是8个有卡工作站，在极限情况下，所有站点同时双通道访问FC，所需FC带宽为80Mbps，而我们采用的FC硬盘陈列提供200Mbps的带宽，完全可以满足高质量素材的实时上载与存储。

3磁盘冗余阵列（RAID）技术

RAID是利用若干台小型硬磁盘驱动器加上控制器按一定的组合条件，而组成的一个大容量、快速响应、高可靠的存储子系统。由于可有多台驱动器并行工作，大大提高了存储容量和数据传输率，而且由于采用了纠错技术，提高了可靠性。硬盘阵列是视频网络系统中非常重要的一个环节，硬盘阵列的容量、速度、稳定性往往决定整个网络的性能。而网络中是运用RAID3还是运用RAID5也是一个值得推敲的问题，在通常情况下，RAID3比较适合大文件类型且安全性要求较高的应用，如视频编辑、硬盘播出机、大型数据库等；而RAID5适合较小文件的应用，如文字、图片、小型数据库等。

RAID3：是把数据分成多个“块”，按照一定的容错算法，存放在N+1个硬盘上，实际数据占用的有效空间为N个硬盘的空间总和，而第N+1个硬盘上存储的数据是校验容错信息，当这N个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时，从其它N+1个硬盘中的数据也可以恢复原始数据，这样，仅使用这N个硬盘也可以带伤继续工作（如采集和回放素材），当更换一个新硬盘后，系统可以重新恢复完整的校验容错信息。但是，当由于在一个硬盘阵列中，多于一个硬盘同时出现故障率的几率很小，所以一般情况下，使用RAID3，安全性是可以得到保障的。

RAID5：RAID5和RAID3的原理非常类似，硬盘的有效使用空间也是一样的，但是它将校验容错信息分散存储在N+1个硬盘上，所以它的安全性要比RAID3要好一些。

而我们考虑到整个系统的安全性，我们选用了RAID5方式。

4FibreChannel网络及管理软件

需要注意的是，这里FibreChannel指光纤通道，并不是仅指光纤光缆。FC不仅试图解决计算机和各种外设（RAID系统等）间的数据传送速度问题，也解决网络间数据传送速度问题。FC的目标是在一定的时间和距离范围内保持高的带宽传输。

FibreChannel管理软件的主要功能是保证共享硬盘阵列的文件和目录信息对网络中所有工作站保持一致，即某个工作站对共享硬盘阵列的文字写入和删除，必须在其他工作站得到及时反映，否则，便失去共享的意义。另外，管理软件也被用来管理共享信息的读写权限控制和支持多种操作系统平台。目前，国内一些非线性编辑网络系统的开发商，主要采用了两种FibreChannel管理软件：Transoft公司的FibreNET和Mercury公司的SANergy。

FibreNET是一种基于共享硬盘卷一级权限控制的管理软件，即在同一时刻，某个共享逻辑卷只能被网络中一个工作站拥有写权限，其他工作站对该卷只读，通过软件切换可实现逻辑卷写权限转移到其他工作站，当一个工作站在其拥有写权限的卷中写入或删除文件时，其他工作站需经过手动或自动定时刷新操作，才可保证文件和目录信息的同步。

SANergy是一种基于共享硬盘中文件一级权限控制的管理软件，即在同一时刻，多个工作站可以往同一个逻辑卷中进行写操作，但同一个文件在同一时刻只能被一个工作站修改，其他工作站对该文件只读。当一个工作站向某个卷中写入或删除文件时，其他工作站会自动同步整个卷的文件和目录信息。使用SANergy的优点是，工作站不用切换卷的写权限，不用进行刷新操作便可同步所有共享硬盘的文件和目录信息。但使用SANergy管理软件要求系统必须是双网结构，即FC网和以太网并存的网络。我们在网络实施的过程中，采用了后一种网管软件。

5网络的稳定性和安全性考虑

⑴机的安全性

指网络中工作站点的安全性。一方面，主机本身的稳定性以及与各种板卡使用的兼容性是个很重要的因素，对此在主机或主板的选型方面会进行很严格和长时间的测试；另一方面，工作站点软件的稳定性，包括各个非线性公司自主开发的编辑软件和网络管理软件，在使用网络功能，如网络文件传输和调用网络素材时，会形成站点安全性的隐患，因此，在软件设计时，需充分考虑网络突发异常的应急处理。再次，考虑网络攻击的避免，采用norton公司的杀毒软件和防火墙，避免工作站遭受攻击。我们选用了大洋公司基于DigisuiteLE板卡的DY3000LE

⑵共享硬盘的安全性

共享素材硬盘是FC网络的核心，共享硬盘的损坏意味着音视频素材的丢失。与共享硬盘阵列安全性相关的因素有阵列的容错功能、阵列控制器的质量、硬盘的质量以及阵列的设计工艺包括电源、风扇、机箱工艺、防震特性等。目前许多硬盘阵列提供备份部件，如备份电源、备份风扇等。在选择硬盘阵列时，需根据其应用场合和资金预算进行综合考虑，如在节目制作网络中，其系统对硬盘的速度、容量要求比较高，可考虑使用非容错硬盘阵列，而在节目播出网络中，考虑更多的是安全性，所以通常会考虑使用容错硬盘阵列。

⑶服务器的数据安全

服务器负责的是网络系统的管理，包括素材、节目、栏目、操作人员权限、生产、文稿等管理以及高压缩比素材存储，所有的数据库都存放在服务器上，所以一旦服务器崩溃，整个系统的管理信息将会丢失。所以，服务器必须选用高性能名牌产品。在安全性要求极高的系统中，利用windowsadvancedserver，采用服务器cluster方案。

⑷播出的安全

播出在电视台是一个非常重要的环节，所以必须高度重视播出的安全性。通过如下的一些措施可以使得播出的安全性得到一定的保障。

把播出系统和编辑制作系统分开，尽量降低制作系统对播出系统的影响。

使用RAID5容错硬盘阵列，提高硬盘的安全性。

使用专业的工控机箱，使得系统的抗震性和散热性得到改善。

采用双机备份方法。使用两台播出机同步播出，或由备播机监控主播机的播出状况，出现故障时，自动切换为备份播出。

采取应急处理措施。在紧急情况下，播出备份应急节目或相应高压缩比素材节目。

6结束语

随着数字视频技术和多媒体技术的发展，非线性编辑网络已经进入一个蓬勃发展的新阶段，新型大容量硬盘、标准数字接口、新型的视频总线、光纤网络的发展将进一步改进非编网络，提高编辑工作效率，非编网络必将成为电视台编辑制作的前进方向；而组建非线性编辑网络的关键就是要根据本台的需求设计出相应的网络组建方案，网络的安全稳定永远是第一位的，网络的性能特性是我们永远追求的，相信只要本着求真务实的工作态度，你也必将能够建成一个完善的非线性编辑网络.