摘 要：有线电视数字化整体转换的深入加大了中小电视台面临的竞争压力，IT技术日新月异的发展为收入有限的中小电视台通过全面实现数字化网络化进而提高自身的竞争能力带来了良机，本文从收录、采、编、播、管、存等方面介绍了湖南郴州广播电视中心应用大洋公司的DMS200媒体存储服务器进行数字化网络化建设的设计思路和实施情况。 关键词：有线电视数字化整体转换 中小电视台全台网建设 以太网 iSCSI IP-SAN NAS 低成本 国家《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出：“扩大广播电视覆盖范围；发展数字广播影视；确保安全播出”。国家广电总局要求2008年基本完成省、市城市有线电视整体转换，2010年基本完成县级城市有线电视整体转换，2015年完成全国有线电视整体转换，关闭模拟电视信号。 国家大力推进数字化的政策引领电视产业走上了健康有序的道路,这一举措不仅为中小电视台带来了机遇,更带来了挑战。目前，郴州网络有限公司正在进行城区有线电视数字化整体转换。到2008年整体转换完成后，在郴州广播电视中心各频道有线覆盖范围内，一方面上级媒体的传输完全数字化，播出质量大大提高，另一方面有线电视网络传输的节目套数大大增加（1套模拟电视节目的频带资源可以传6-8套数字电视节目），进一步加大了郴州广播电视中心各频道面对的竞争压力。在这种情况下，实现台内采、编、播业务的数字化以及节目传输和交换的网络化是郴州广播电视中心全面提升自身竞争能力、应对日益激烈的竞争局面的必然选择和唯一出路。 郴州广播电视中心的现状是技术薄弱、资金有限，实力与中央台、省级台相差甚远。所以，在基础建设时首要考虑的是力求在效果和成本方面达到完美平衡，寻找出适合我台的低成本高效益的数字化网络解决方案。 随着IT技术的发展，特别是千兆/万兆以太网技术的成熟、芯片处理能力的提升、iSCSI等运用的普及以及一些新型网络技术的更新和完善，一种面向视音频应用，基于纯以太网的全IP网络架构解决方案应运而生。 这种新型架构就是IP-SAN网络，其最大的特点是：系统内所有客户端工作站和服务器均通过千兆或百兆以太网访问共享的存储池,实现数据的交换和传递。IP-SAN的核心技术在于使用了iSCSI协议，完美模拟了SCSI技术在存储性能上的独特优势，能够提供200MB/S以上的数据访问能力。IP-SAN继承了光纤网络几乎所有的优点，性能也几乎可以达到光纤网络的水平，并且由于IP-SAN采用以太网作为传输介质，大大降低了构建成本。 纵观业界厂商，现阶段应用IP-SAN网络比较多的当属大洋公司，它针对中小型电视台专门推出了“IP-SAN低成本全台数字化解决方案”，满足了中小型电视台数字化、网络化改造的需求，并已在石景山电视台等用户中得到了广泛的应用。 为了深入了解FC(光纤)、IP-SAN（iSCSI）、NAS网络的区别和各自特点，以选用最适合我台、性价比最高的解决方案，我们从下面几个方向做了对比分析（见表1）： 
数据传输方式：同为SAN的IP-SAN及FC都采用Block协议方式，而NAS则采用File协议。相比而言,NAS传递大数据性能受限。 传输速度：就目前的传输速度而言是FC最快、IP-SAN次之，NAS居末。基本上，FC及IP-SAN的Block Protocol会比NAS的File Protocol来得快，这是因为在操作系统的管理上，前者是一个“本地磁盘”，后者则会以“网络磁盘”的名义显示。所以在大量数据的传输上，IP-SAN绝对会比NAS快得多。 资源共享：IP-SAN共享的是存储资源，NAS共享的是数据。 管理架构：通过网络，IP-SAN及FC可有效集中控管多台主机对存储资源的存取及利用，同时速度上也快于网络磁盘的NAS。 成本：与FC相比，以太网络是个十分成熟的架构，而熟悉的人甚多，所以同样采用IP网络架构的IP-SAN及NAS，构建成本低廉、管理容易且维护方便。 传输：原则上，三者都支持长距离的数据传输。FC的理论值可达100公里。透过IP网络的NAS及IP-SAN理论上都没有距离上的限制，但NAS适合小档案的传输，IP-SAN则可以进行大量资料的传递。 可见，与FC、NAS相比，IP-SAN具有最佳的性价比，很适合像我们这种资金有限，但是业务量并不小的中小电视台使用。 为了实际验证和比较这三种网络架构，我们在项目招标前期,对市场上常见的几种不同网络架构的存储产品在性能方面做了比较测试。其中，IP-SAN存储网络产品我们选用了大洋公司的DMS200媒体存储服务器。 存储产品性能的好坏主要取决于两个参数，一是网络延迟率；二是在网络繁忙时，设备本身的性能优劣。我们的测试就是围绕这两方面进行的。 网络延迟率衡量的是产品实时性能方面的优劣。众所周知，PAL制式的视频每秒种包含25帧视频文件，即每秒钟就要传输25个块文件，所以为了保证视频的实时性，每个块文件在网络中的传输时间必须要短于1/25秒（40毫秒）。此测试的目的就在于验证在数据交换频繁的网络环境下，存储产品的网络实时性能。 经测试，结果如表2所示： 
表2 表2中，蓝色代表NAS设备，折线在50-60MB/S带宽的时候，文件块的延迟就达到实时性能的临界点（40ms），明显不适合大数据交互的应用。红色代表FC设备，网络延迟率低，性能很好。绿色代表IP-SAN，其网络延迟与FC基本相似。 除了测试了三种存储产品的网络延迟外，我们还对其在高压状态下的性能进行了测试和比较。经过对测量数据的整理和归纳，我们得出了如下结论，见表3： 
表3 数据表明，DMS200设备的协议转换效率很高，在达到130MB/S带宽吞吐的时候，CPU的占用率依然保持在90%。可见，在高负荷的网络压力下，DMS200仍然可以健康的运行，完全可以满足电视台高峰时期的业务需要。 经过上述的测试，我们对三种网络架构有了更深的理解，实际的测试结果也验证了IP-SAN这种新型的网络架构有极高的性价比。 IP-SAN在消除了对昂贵的光纤网络的依赖的同时，通过大量引入成熟的以太网技术优化了管理和维护方法，大幅度降低了系统的总成本。这为资金有限的郴州广播电视中心全面实现数字化网络化建设提供了基础保证。 郴州广播电视中心以2007年2月国家广播电影电视总局科技司下发的关于电视台数字化网络化建设的指导性文件——《电视台数字化网络化建设白皮书》为指导方针搭建的基于纯以太网架构的全台一体化网络，现已初具规模。 根据《电视台数字化网络化建设白皮书》的分类，电视台网可分成三种构建模式： 集中式 集中构建模式是将台内所有节目资源集中存储与管理，供各用户端直接访问与应用。在这种模式下，电视台网结构以点结构为主，“采、编、播、存、管”各个生产环节都置于该板块中，其功能供所有节目部门共享。 分布式 分布构建模式是由多个相对独立又相互关联的板块共同承担整个电视台的节目生产和内容存储，采用统一的访问控制和跨板块的访问方式，实现各业务板块之间的内容共享和交换。在这种模式下，电视台网结构以串联结构、环型结构、星型结构为主，“采、编、播、存、管”各个生产环节可能在不同的业务板块里重复存在，只是服务的对象不同。 混合式 混合构建模式是集中式和分布式的组合，从而在贯通制播流程、提高生产效率方面都尽可能满足实际的业务需求，在降低系统复杂性和建设成本的同时，又减少网络建设的风险。在这种模式下，电视台网结构以混合结构为主。 从实际出发，郴州广电中心的台网采用了混合构建模式，其中频道的收录、存、管等生产环节采用集中构建模式，采、编、播等生产环节采用分布构建模式，这样的一种网络构建模式符合郴州广电中心节目生产流程，并兼顾先进性、可靠性、安全性、时效性、兼容性、扩展性、开放性、容错性、易维护性、可管理性、智能化和自动化等方面。 1. 存储、管理平台和卫星收录、电视剧审片上载平台采用了集中构建模式（见图1）。 考虑到存储、管理和卫星收录、电视剧审片上载的节目都是面向全台提供给所有频道进行节目制作和播出的素材并对之实行有序管理的环节，这样配置使内容资源集中，有利于统一管理；有利于全台范围内全流程的共享和贯通；方便设备的共享和调配。所以这些部分采用了集中构建模式。在日常工作中，台网的这部分设备除管理平台是由本局（中心）技术设备部负责使用外，其它部分都是由本局（中心）节目部负责使用的。 
图1 工作流程为: （１）卫星节目收录 节目制作单位(频道、部门、栏目)将卫星节目收录申请单通过内部网络传给节目部的编单工作站，收录工作人员审核后进行收录编单(包括卫星频道号、收录起止时间、所存节目的磁盘路径、文件名、内容简介、节目在本地磁盘保存期、所需栏目等信息)，并进行统一的收录控制（包括卫星接收机控制、视音频矩阵控制、收录服务器控制和录像机控制）、信号调度和收录监控。系统自动将所需节目保存到iSCSI磁盘阵列(支持多种编码格式、多种码流的视音频文件输出，可直接收录为指定的压缩编码格式，产生供编辑、检索用的高、低码流文件)，收录工作完成后，节目部工作人员及时将卫星节目收录完成单(包括收录清单的所有信息)通过网络回传给申请单位，随后各节目制作单位(频道、部门、栏目)集中从台网iSCSI磁盘阵列选用相关素材用于日常的节目制作。最后，节目部根据所录节目的价值情况进行有选择地刻盘保存，将超过保存期的节目定期自动清除以释放磁盘空间。 （２）电视剧审片上载 各频道定期将今后一个时期内已审定的电视剧播出安排表通过内部网络传给节目部的编单工作站，审片上载工作人员调出相关节目,边审片边通过收录工作站上载到台网的iSCSI磁盘阵列(同时产生供播出、检索用的高、低码流文件)备播。 （3）存储管理平台 系统中共配置2台MDC/数据库服务器，MDC服务器是SANergy共享文件系统的核心控制器，承担着SAN网络中对共享文件系统进行管理的角色，MDC服务器负责管理和集中控制存储设备，所有的站点读写请求必须要经过MDC服务器的控制许可，才可以对共享存储设备进行操作。MDC服务可以通过Microsoft Windows Server 操作系统的MSCS集群方式实现冗余。 2. 频道内各栏目的自拍素材采集、编辑、制作平台采用分布构建模式（见图2）。 
图2 考虑到各栏目自拍的节目素材主要是面向本栏目使用，即便有要交流共享的,也可通过文件拷贝的方法进行，以减少设备成本。这样配置针对不同的业务模式要求，可提供个性化的服务；对于节目量比较大、生产能力强、时效性要求较高的栏目、频道，系统效率相对较高、建设风险较小；对不同厂家、不同时期、不同技术系统的兼容性好、扩展性好。在日常工作中，台网的这部分是由本局（中心）各频道中的自办栏目负责使用的。 工作流程为： 记者将自拍的节目素材通过摄像机上载到粗编工作站，调用配音工作站的配音文件将该条新闻节目编好并输入所需对白唱词文本文件后拷贝到制作、合成工作站；演播室口播节目通过虚拟演播系统包装后录到口播上载、制作工作站进行进一步的处理，完成后拷贝到制作、合成工作站；制作、合成工作站对拷贝到本地磁盘上的节目进行精编、加上对白唱词、题花、栏目广告，按栏目节目单串好由审片工作站审核后，传到iSCSI磁盘阵列(同时产生供播出、检索用的高、低码流文件)备播。 3. 媒资网络采用了集中构建模式，播控网络采用了分布构建模式（见图3）。 
图3 考虑到媒资和播出网络都需要面向全台为所有频道提供服务，这样配置使内容资源集中，有利于统一管理；有利于全台范围内全流程的共享和贯通；方便设备的共享和调配。在日常工作中，台网的媒资部分是由本局（中心）节目部负责使用，播控部分是由本局（中心）播出部负责使用的。 工作流程为: （1） 媒资网络 a) 上载：录像机输出的视音频信号通过媒资业务工作站上载完成数字化，生成时间上精确同步的高码流文件和低码流文件； b) 上载质量审核：上载的高低码流文件需要进行回放审核，通过质量审查后的节目自动进入下一个环节，如果质量有问题则需要重新上载； 
c) 入库迁移和存储：高码流文件存储在媒资上载缓冲区，系统根据事先设定的迁移策略自动将高码流文件迁移到数据流磁带库中，低码流文件及关键帧信息分别存储在媒资低码流存储区和关键帧存储区内； d) 编目：上载审核通过后，节目相关信息自动写入数据库，利用编目系统可完成对节目详细编目信息的标引和录入； e) 编目审核：编目信息经过审查通过后，该节目即可被用户检索、下载使用； f) 检索：用户可通过全文检索、参数检索等多种检索方式查询节目素材，在检索过程中，低码流视频在检索端可以立刻浏览，系统支持分段回调，可以直接在低码流上标记出需要下载片段的入出点，提交下载申请； g) 下载审核：下载申请一般需要人工审核，审批通过后，系统会通过存储管理软件完成节目的自动回迁，系统也可以配置为不需要审核，下载申请会被直接自动执行； h) 数据回迁：下载申请通过审核后，迁移系统会自动将高码流文件从数据流磁带库回迁到下载缓冲区； i) 下载输出：系统根据用户选择的下载请求，通过下载系统完成节目的下载，或者直接传送到制作或播出系统。 (2)播控网络 
先由总编室编辑好一个总节目单，分别提交节目部、广告部进行素材准备，节目素材准备部门依据节目单设定的时段和时长准备节目，在节目准备完成以后，需要播出的节目素材与节目单一一对应完毕后将节目单提交审核。 节目单审核完成以后，将节目单发送至播控工作站，播控工作站依据节目单控制播出线上各个设备协调工作。在开始播出以后，在播出端还可以根据实际情况临时修改节目单，并在最后的播出日志中记录。 基本结构 播出系统内部上载：这种方式配有专门的上载服务器，安装播出系统的上载软件，上载的素材的元数据直接记录到播控系统的数据库中，便于播控系统的统一管理。一般在独立的播出系统中采用这样的方式。 从其他系统中获取节目素材：如果用户已经实现了前期收录、制作的数字化和文件化，就可以直接将制作好的文件素材迁移到播出系统中，这样就可以省去通过录像带或者AV信号传送带来的节目质量的损失，同时提高效率。 在播出系统中，根据郴州广电中心的实际情况，我们采用从其他系统中获取节目素材来完成素材采集工作。 模块介绍 消息服务器模块：提供节目素材的迁移服务，保证视频服务器和播出近线存储系统之间素材的同步。 节目单编辑模块：节目单编辑工作站负责各个频道播出串联单的制定。 素材管理模块：可以对硬盘节目素材进行同步、迁移、回迁、删除等操作。 播出控制模块：可以对各种型号的录像机、硬盘播出设备、字幕机进行控制，具有定时播出，定时插播，不定时播出，顺序播出，触发，插播等多种灵活的播出方式，并具有多种应急措施。 综上所述，郴州广播电视中心的全台网系统完全基于纯千兆以太网架构构建,网络存储采用了NAS和IP-SAN相结合的混合应用模式，主体网络构架使用IP-SAN。该网经过近一年的使用，一直运行良好，性价比很高，充分体现出了数字化网络化的价值，为郴州广播电视中心的宣传、创收任务的完成做出了巨大的贡献。
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