飞速发展的非线性编辑网络技术

    李建军　许　颖　吕　涛

    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；共享硬盘；Fibre Channel管理软件

    非线性编辑系统是在电视技术的数字化以及计算机技术在存储容量、数据处理速度等方面发展到一定阶段出现的。目前，国内有较多的省、市电视台及节目制作单位已购置了非线性编辑系统，但是编辑记者和技术人员并不满足与目前单机操作的低效率模式，也就是所谓的"非线性岛"模式。他们更关心的是电视节目所需要的素材、节目和资源的共享，把目光更多地投向了适用于广播电视后期制作和播出的多媒体网络技术，也就是可以真正实现非线性工作组共享模式的非线性编辑网络技术。为了让技术人员能够进一步认识非线性编辑网络，有必要对该网络中所涉及的一些相关技术与大家一起进行探讨。

    1 海量硬盘和数据传输率技术的巨大进步

    增加硬盘容量的主要途径是提高面密度，其中影响面密度的因素比较多，主要有存储介质材料、磁头、浮动机构、小信号处理技术及伺服定位技术等。近年来，随着新技术和新材料的应用，硬盘容量得到了突飞猛进的发展，这种发展速度是其他存储设备目前还做不到的。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）。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，如果网络系统中有6套非线性编辑系统共享硬盘和网络通道，则硬盘速度和网络传输速度需大于60Mbps。

    2 网络及管理软件

    通常把Fibre Channel网络简称FC。需要注意的是，这里Fibre Channel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。Fibre Channel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，比如索贝公司,主要采用了两种Fibre Channel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。

    3 网络中传输的介质

    常用的通信介质有：双绞线、同轴电缆和光缆。在视频网络中，通常使用的是双绞线和光缆，双绞线用于10/100Mbps以太网的连接，光缆用于1000Mbps以太网和FC网络中站点与系统的连接。双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线，屏蔽双绞线相对非屏蔽双绞线有更好的防电磁干扰特性和数据安全保障性能。双绞线的传输速度可以达到100Mbps，传输距离一般不超过100m。使用光缆传输数据可以具有更高的带宽和更远的传输距离。使用光缆的数据传输速度可以超过1000Mbps。光纤由光纤结构和光反射传输方式分为单模光纤和多模光纤，不同的光纤其最大传输距离是不一样的，如使用Fibre Channel网络在1000Mbps的带宽要求下，使用多模光纤，最大传输距离一般为500米，而使用单模光纤时，最大传输距离为10公里。当然，单模光纤以及相应的收发设备的价格会贵很多。在100Mbps以太网中，如果传输距离超过100m，传输媒体应使用光缆，而不能使用双绞线，在光缆的两端使用光收发器，再通过较短的双绞线，连接到网卡和Hub或Switch上。使用Fibre Channel网络时，当传输距离超过500m时，需使用单模光纤或由另一个Switch作为中继设备，从而达到延长站点距离的目的。

    4 网络的稳定性和安全性

    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。通常在如下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。（单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;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;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，将采用服务器双机备份方案。（4）网络硬件的安全在网络系统一系列的设备中，包括Hub、Switch、网卡、网络电缆都可能成为系统的安全隐患。如果系统设计和布线合理、生产安装符合规范，加上目前这些产品比较成熟，这方面的安全一般是可以得到保障的。

    结束语

    随着数字视频技术和多媒体技术的发展，非线性编辑网络即将进入一个蓬勃发展的新阶段。这些新技术主要表现在采用新型大容量硬盘，以不压缩的方式在非线性编辑系统中记录和处理素材；统一标准数字接口，可以真正实现从前期拍摄到后期制作到播出，视音频信号一直以数字的形式存在，从而保证了高质量的图像；新的视频总线，提高了视频数据传输速度和工作效率．相信在不远的将来，非线性编辑网络将成为电视节目制作与播出由模拟向数字化发展的一个主流方向

    参考内容

    [1]索贝时代

    [2]慧聪广电商情 http://www.broadcast.sinobnet.com

    [3]雷特视频网http://www.videostar.com

    [4]多媒体技术 HTTP://MULTIMEDIA.ASNC.EDU.CN