浅谈新一代高清制作网技术

陈 新

（作者单位：宿州市广播电视台）

浅谈新一代高清制作网技术

陈 新

（作者单位：宿州市广播电视台）

随着万兆以太网技术、数据库技术、存储技术和网络安全技术的发展，新一代的万兆高清综合制作网已经有了新的面貌，逐步支撑起了电视台的业务。本文介绍了万兆以太网技术、数据库技术在新一代万兆高清制作网中的应用，并介绍了基本的制作网网络安全措施。

高清制作网；万兆以太网；数据库技术；网络安全

制作网一直是追随着网络技术的发展而逐步成熟的。近些年，支撑着电视台制作业务的多数是基于千兆以太技术的千兆以太网，或者更为先进的光纤SAN架构双网制作网。随着万兆以太网的发展、搭建成本的降低、其他网络技术的逐步成熟，万兆高清以太制作网正逐步成为主流的制作网架构。

1 万兆以太网更适用于高清制作网

随着网络技术的发展，万兆网络已经不再是新技术，在制作网的高清改造中，随着万兆以太网技术的发展和万兆NAS存储的性能提升，万兆以太制作网已经开始渐渐取代基于SAN存储的光纤双网架构制作网。在视音频行业，尤其是广播电视行业的发展过程中，节目制作技术的发展也已经从物理分辨率为720×576像素的标清格式发展到物理分辨率为1920×1080像素的高清格式，而且物理分辨率为3840×2160像素及以上的超高清电视格式也崭露头角。电视台全面高清化，台里的以千兆以太网络已经不能承载高清视音频数据的业务流程，而基于SAN存储架构的光纤双网制作网，其网络架构的封闭性、极差的扩展性也不能满足电视台全媒体业务的流程发展。电视台在以局域网应用为主的节目制作环境中，基于NAS存储的万兆以太能将能够取代光纤SAN架构的网络架构。

万兆以太网应用于高清制作网有两种工作模式，分别是“万兆核心+千兆接入桌面”和“万兆核心+万兆接入桌面”，后者能够提供更高的站点读写带宽，但成本也相对较高。但与之前的千兆以太网络和SAN架构网络相比，万兆以太制作网有很大的优势[1]。

首先，与SAN架构相比，NAS架构结构更为简单，便于实施和维护。如果原来的网络架构为千兆NAS制作网，将原来的千兆链路升级为万兆的链路，其网络结构是没有变化的，也不需要部署MDC服务器、文件系统等，而且同样使用了光纤链路，继承了光纤链路优秀的带宽优势。

第二，网络兼容性更好。一般电视台中的网络多是百兆以太网或者千兆以太网，涉及网络互联时，万兆以太网技术是可以向下美兼容百兆、千兆以太网的，完全符合电视台的网络继承的发展方向，有利用台里基础网络的无缝统一，同时为台里节省了更多的建设成本和建设时间。

第三，万兆以太网的成本更低。随着万兆以太网技术的不断发展，其不可缺少的基础设备——万兆网卡和万兆交换机的价格也逐渐降低；另外，部署万兆以太制作网，不需要对其他上层的应用系统进行升级，再加上网络架构的简单化，使万兆以太网的建设成本与SAN架构的FC网络相比，优势非常明显。

第四，有利于网络架构的可持续发展。随着以太网络的更新换代，带宽提高，逐渐可以满足高清制作网的需求，从百兆到千兆，千兆到万兆，甚至从万兆到十万兆都是呈几何倍数上升的，现在很多城域网的核心层、汇聚层也在使用万兆以太网。展望今后电视台网络架构的发展趋势，必定要与互联网接轨，所以万兆以太网技术更有利于电视台网络的可持续发展。

虽然现在的万兆以太网络链路的建设成本与千兆网络相比，还是比较高的，但随着技术的发展，价格差距必定会进一步缩小，尤其是万兆网络和万兆以太网卡都会更便宜。综上所述，与FC-SAN相比，基于NAS存储的万兆以太网技术，更适合高清制作网。[2]

2 数据库技术对制作网的影响

非编制作网的正常运行，离不开数据库和存储。制作网的元数据信息需要高性能的数据库来记录和管理，而编辑的视音频素材则需要高性能的存储来存放、读写和管理。随着数据库技术和制作网技术的不断发展，非编制作网也迎来了新时代。

在高清综合制作网中，高清素材码率高、容量大，数据存储规模大，对数据库的性能要求较高，比如：多用户并发性能、操作便捷性、海量数据处理能力等；同时从安全角度考虑，要求数据库具有自动备份和容灾能力。目前，常见的大型关系型数据库有IBM公司开发的DB2数据库、甲骨文公司开发的Oracle数据库、微软公司开发的SQL Server数据库等。

根据很多电视台用户的实用情况来看，在制作网中，这些数据库各自的特点非常明显。

DB2数据库是IBM的产品，运行于各种主流的系统平台，也具有很好的并行性，适用于制作网这种多用户环境，获得了ISO标准安全认证（最高认证级别），具有极强的海量数据处理能力，许多大型企业广泛实用。用户操作起来很简便，同时提供GUI和命令行，在Window和Unix下操作相同，不过总成本很高，而且需要更高的安全保障，需要额外购买插件，所以适用于大型制作网。

Oracle数据库是甲骨文公司的优秀的数据库产品，主要优势是其极强的多用户并发性能，非常稳定，适合多用户并发访问，而且其也获得了ISO标准安全认证（最高认证级别），适合各种主流操作系统平台，包括Unix、Linux、Windows等；具有超强的海量数据处理能力，但同样，价格昂贵，需要更高的安全保障，需要额外购买插件，且操作相对复杂，适用于站点数较多的大型制作网。

微软公司也致力于数据库产品的研发，推出了SQL Server数据库。SQL Server只能运行于Windows操作系统，并没有官网的安全证书，而且海量数据处理能力也一般，但是其结构相对简单，操作便捷，采用了图形界面。最重要的是，与其他两种数据库相比，价格最低廉，不同版本的安全性能都不额外收费，性价比最高，所以对于中小型的万兆高清制作网来说，SQL Server数据库无疑是最合适的选择。

数据库存有制作网所有重要的元数据信息，其安全性是非常重要的。对于数据的安全保护，有几种方法是非常必要的。

首先，数据库服务器的存储硬盘必须实现配置冗余。如果服务器有两块磁盘，可以做Raid1，两块磁盘互为镜像，任意一块硬盘坏掉，都不会影响数据安全；如果是4块硬盘的服务器，就可以通过Raid5冗余机制，四块盘中有一块热备磁盘。

当然，高清制作网必须实现数据库服务器的双机热备，任何一台数据库服务器，系统会自动切换，也不会影响制作网的工作。一般来说，微软的SQL Server数据库、甲骨文的Oracle数据库，都可以使用NEC公司的ExpressCluster 3.1热备软件实现备份，而且为了实现更高的安全性，Oracle数据库还有自己的RAC集群备份机制，在这里不在赘述[3]。全凭设备的备份机制，还是不够的，工作人员还需要做很多工作，比如：定期对数据库服务器进行检修维护，对数据库信息进行定期的手动备份等。

3 制作网安全设计与防毒

对于电视台的业务流程来说，高清制作网是新闻节目和其他节目的生产工厂，其安全性方面的要求是很高的。整个高清制作网的安全规划应该考虑到系统、业务流程的方方面面。

现在多数主流的非线性编辑系统软件，大多都运用在Windows平台。而Windows操作系统近几年内实现了32位到64位的升级，具备了良好的数据并行处理能力和更高的系统稳定性，从基础平台层面提高了制作网的安全性。

网络中的重要核心设备——数据库服务器、存储服务器等，都采用冗余电源机制，而且都可以通过集群软件实现双机热备的机制，实现宕机后能够迅速自动切换，不需要人为干预。其他重要性稍微低一些的服务器，则可以通过冷备机制，如果出现问题可以通过人为操作实现切换，不影响正常的业务流程。所有的服务器硬盘均通过Raid技术实现硬盘的备份，完全做到数据安全。

存储阵列作为节目素材的存放介质，硬盘必须通过Raid技术实现冗余设计。对于大型制作网，可能会用到分布式节点存储系统，节点之间也应该通过镜像机制或者节点间互相备份等手段实现数据备份。链路方面，系统中用到的交换机最好实现主备配置，而且都要预留冗余的端口。

防毒也是一个重要的问题。由于编辑的素材来源非常多，包括外系统互联接收的素材、手动插入移动存储设备导入等，就有可能侵入病毒，导致非编软件报错，素材错误、丢失，严重的话会导致制作系统崩溃[4]。

高清制作网中所有的站点都要通过网络管理员统一管理，通过划分域等办法，实现不同站点权限的限制，而且站点上除了编辑软件和必要的软件，不允许安装其他的软件。

每台站点上的光驱、USB接口的使用都需要严格控制，最好是禁止使用，素材的上载需要通过单独的上载工作站进行，而且上载工作站需要部署杀毒软件。如果是从其他网络传入素材，则需要经过安全网关的隔离，与外网之间需要配置防火墙、网闸等安全设备。

[1]谭锋,邱宇 哲,余晖.南方电视台600高清新闻演播室视频系统设计[J].电视技术,2010(11):60-62.

[2]孙淑芬.N AS-SAN和FC-SAN两种技术对比分析——吉林电视台制作网建设中的选择[J].硅谷,2011(20):15.

[3]牛新庄.DB2 数据库性能调整和优化[M].第2版.北京:清华大学出版社,2009.

[4]蒋云山.非线性 编辑制作网络系统的建设[J].现代电视技术,2013(S1):35-39.