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视频网络系统的设计与应用

http://www.51xue.org.cn  2007/5/29 源自:互联网 【字体: 字体颜色

  2、网络的稳定性和安全性
  省、市级以上电视台采用非线性编辑网络,其系统的稳定性、安全性是非常重要的,它直接影响到节目的生产制作和播出。以几个方面的因素对系统的稳定性和安全性有比较大的影响。
  (1)网络结构的安全性
  构建网络整体结构时应严格杜绝单故障崩溃点的存在,对关键节点应考虑热备份,对网络通路应考虑冷备份,并事先估算出单个节点出现故障时,对网络整体工作效率的影响,把这种效率的下降控制在可接受的范围之内。
  (2)服务器的安全性
  服务器是最关键的部件。双网结构非编网要用到3种类型的服务器:元数据控制器MDC是光纤通道FC的文件管理服务器;域控制器是以太网的用户管理服务器;数据库服务器负责音视频数据的管理,也可以根据网络需要把后两种放在一起。对于MDC,我们可以选择对服务器透明度高的智能虚拟存储设备,使得MDC只负责对LUN的映射,便于通过附加的软件实现热备。
  对于域控制器,网络故障时操作系统如WIN2000会使工作站点自动寻找其它域控制器。对于数据库服务器,我们可以采用双机热备方式,两台服务器通过专线相连,备机检测到主机不能正常工作时,自动接管主机的工作。
  (3)存储系统的安全性
  基于存储子系统端的一体化虚拟存储形式,采用专门的软硬件完成独立硬盘阵列的捆绑,在提高存储体访问带宽的同时,对安全性能也有不同程度的改进。
  以美国DataDirect公司的SDD为例,它将独立的控制器、缓存、接口等集成在一起形成与硬盘分离的新型控制器,在网络数据传输通道上,一端与交换机相连,一端与硬盘相连。它的控制器与硬盘的连接采用并行的方式。
  在图5中可以看到,SDD具有多级冗余。每个TIER都做RAID3,并提供热备。当把S2A的双控制器之间内存设为“一致同步”(Cache Coherency)时,可实现两组内存间数据的实时镜像;当一台HSTD或其内存发生故障时,另一台控制器中还保存有最近通过故障控制器写入或读出的数据,并可继续完成写入或读出操作。双HSTD与磁盘子系统的阵列之间是全冗余FC-AL连接,,每一块光纤硬盘都与两台HSTD可靠连接。在连接交换机时,只要将每个HSTD上的一个HOST连到同一交换机上,那么交换机上的主机都可以分别与两台HSTD的主机端口通信,实现全冗余连接S2A还提供了ZONING等一整套数据访问管理,对LUN的底层设置信息访问要提供网管授权的专用用户名和口令,从而提高了系统的安全性。
  (4)用户权限管理的安全性
  建立一套严格可控的用户权限管理制度是系统安全运行的必要保证。目前网络用户权限管理的实现方式主要有两种:一是通过网络操作系统提供的用户管理工具如NT的域用户管理器来限制网络用户的权限;二是利用数据库系统存储网络用户的权限数据,当用户进入编辑系统时调用相关数据实现权限管理。

  三、北京电视台新闻后期制作网

  北京电视台新闻后期制作网是采用MPEG-2与MPEG-4编码的双网结构,核心存储体采用了美国DataDirect公司的S2A-8000系列在线存储体。系统具有良好的扩充性和安全性。针对每个系统安全点包括FC、以太网交换机,MDC服务器、数据库服务器等都进行了热备。
  其中有卡工作站点为Matrox DTV+MAX+SDI,并配备数字录像机兼作上下载工作站。无卡站点包括1台配音工作站和7台预编工作站,其中四台用光纤连接千兆和百兆以太网交换机,接入编辑办公室,使记者在办公室就可以完成文稿写作和节目的粗编。S2A-8000内安装了30片146GB的硬盘,划分为3 个TIER,总容量为4.38TB。考虑实际读写效率和除去冗余约为2.8TB,在线硬盘至少可以存储120小时的高质量素材。
  系统从网络端口、网络带宽和文件格式上都充分考虑了连接数据流磁带机/库、进行媒体资产管理系统连接和管理的可行性。将来在系统扩展时仅需增加磁盘数量和FC交换机数量,而无需对网络架构做任何调整。
  S2A-8000总共可以提供8个激活的2Gb端口,共提供16Gb的总带宽,理论上可以满足320个并发的50Mb数据流。虽然目前只激活了其中的4个端口,只需向厂家购买另外4个端口的Licence,即可全部激活。
  另外,系统配备了DataDirect公司的DirectMon选件。该选件是专门为S2A-6000和S2A-8000开发设计的S2A系统管理控制台,提供了极为方便直观的系统管理,控制和维护功能,用户能够方便地进行系统和硬盘FIRMWARE的升级。进一步提升了S2A-8000的系统可操作性和系统安全性。
  在系统中还内嵌了新闻文稿系统,通过资料集的概念对素材采取了部分的媒体资源管理系统的管理方式,使得素材和文字资源在合理的权限分配下得到充分的共享(注:资料集:网络上编辑的每个节目形成一个资料集,资料集集中了节目相关的所有资源,包括EDL、文稿、素材、字幕)系统中虽然没有完整地配置一个媒体资产管理系统所应该具备的各种硬件和软件,但从存储、带宽、网络架构、数据库结构等方面均已经考虑了系统扩展的可能性。初步配置了一些媒体资产管理系统的功能,包括:基于转场识别和关键帧抽取的初级自动编目软件;对各种元数据的管理和准确的相关性;基于B/S架构下的WEB方式的媒体内容浏览工具,以及基于C/S架构下的嵌入式检索和非线性编辑再利用工具等等。
  对主备MDC服务器而言,配置了IBM的SANergy HA(高可用)软件,以实现MDC服务器的热备份。对主备数据库服务器而言,使用Microsoft的Windows 2000 Advanced Server软件和一台双主机通道的共享型SCSI容错磁盘阵列(用于存储数据库数据);利用SANergy FS实现数据库数据的共享,利用Windows 2000的Cluster功能对两台数据库服务器进备份。配置一台LTO格式的数据流磁带机,定期对数据库中的数据进行备份,进一步保证系统最关键的数据库数据的安全性。
  S2A-8000可以提供存储高可用性保证。
  尽管已经考虑了这么多安全性的手段,但从最极端的情况考虑,即使出现网络全部崩溃,每个有卡工作站所配备的144GB SCSI硬盘,也可以承担应急情况下的节目制作任务;同时,以太网部分也可独立运行,并进行基于以太网的数据传输。
  相对于其它视频编码标准,MPEG-4增加了形状编码、sprite编码、时间空间伸缩编码。试验发现,采用CIF(352x288)25fps MPEG-4编码,700Kbps码率的主观质量已经超过MPEG-2-I帧8Mbps的效果;使用PIII 500单CPU的主机就能进行1路实时编码和2路实时解码(CPU占用为60-70%);随机定位和搜索延迟小于100ms。另外还可作到超实时的MPEG-4转码。
  由于MPEG-4的高压缩效率、时空伸缩性和软件编解码能力,我们首推MPEG-4作为桌面编辑(无卡编辑站点)的低码率压缩格式。此外,MPEG-4还可以作为资料编目检索、远程资料共享和Internet同播的主要压缩格式。对通过Internet进行发布和共享的素材,应该采用更低的分辨率和码率,如QCIF(176x144)15fps 100Mbps等。
  对视频网系统的总体评价可以看到,双网结构的硬件在各个环节的技术都十分成熟,目前网络应用的瓶颈主要体现在网络管理软件和节目编辑软件的成熟与完善上。国外产品虽然软件也不完善,价格不具备优势,但相对来说比较稳定。国产网络产品虽然发展迅速,领域逐步扩大,但在这一点上仍任重道远。

 

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