数字电视制播技术

1、http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛1北京广播学院北京广播学院张琦张琦http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛2一、电视节目制作网一、电视节目制作网二、二、RAID技术技术三、视频服务器三、视频服务器四、数字电视自动播出系统四、数字电视自动播出系统http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛3（一）节目制作网络中的几个基本概念（一）节目制作网络中的几个基本概念 1 1 通道通道I/OI/O通道和网络是设备间数据传输和通信的基本连接方式。通道和网络是设备间数据传输和通信的基本连接方式。通道提供设备主机间或主机与外围设备间专用的点到通道提供设备主机间或主机与外围

2、设备间专用的点到点连接，其任务就是用最少的时间传送数据。点连接，其任务就是用最少的时间传送数据。目的地的地址是预先确定的，两点间是用实际线路连目的地的地址是预先确定的，两点间是用实际线路连起来的。起来的。通道纠错过程简单，可由硬件完成。通常用于封闭的、通道纠错过程简单，可由硬件完成。通常用于封闭的、有组织的可预知的环境，不需要进行路由选择和地址有组织的可预知的环境，不需要进行路由选择和地址分辨，数据分组中不需携带任何地址和纠错信息。分辨，数据分组中不需携带任何地址和纠错信息。常见的通道标准包括常见的通道标准包括SCSISCSI、HippiHippi、IEEE1394IEEE1394等。单机等。

3、单机非线性编辑系统可非线性编辑系统可视为视为通道的一个例子，存储硬盘通通道的一个例子，存储硬盘通过过SCSISCSI接口与主机相连，传送压缩视频和音频。接口与主机相连，传送压缩视频和音频。 http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛41） SCSI接口接口小型计算机系统接口：小型计算机系统接口：一种总线接口标准，定义了有关硬件设备的物理特性一种总线接口标准，定义了有关硬件设备的物理特性和电特性，和电特性，SCSI硬盘和硬盘和CD-ROM等通过等通过SCSI总线与主总线与主机相连，进行高速率的数据传输。机相连，进行高速率的数据传输。SCSI设备以菊花链形式连接。在链中的第一台和最后设备

4、以菊花链形式连接。在链中的第一台和最后一台设备需要终接。设备间电缆长度不超过一台设备需要终接。设备间电缆长度不超过2米。每台米。每台设备有一个地址号（设备有一个地址号（ID），），用于总线访问优先级分配用于总线访问优先级分配（大数目（大数目=高优先级）。高优先级）。目前目前SCSI总线支持总线支持32bit的数据传输，并具备多线程的数据传输，并具备多线程I/O功能，可以从多个功能，可以从多个SCSI设备中同时存取数据。设备中同时存取数据。SCSI总线上运用了同总线上运用了同 步数据传输技术。步数据传输技术。Narrow总线宽总线宽8bit，Wide总线宽总线宽16bit。Narrow为为50针

5、针接口，可接接口，可接7个设备。个设备。Wide为为68针接口，可接针接口，可接15个设备。个设备。SCSI标准新添标准新添Fast SCSI和和Ultra SCSI ，提高了数据传提高了数据传输速率和数据传输错误恢复能力和系统管理功能。输速率和数据传输错误恢复能力和系统管理功能。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛5Fast SCSI把把SCSI速度从速度从5MHz提高至提高至10MHz，数据传输率数据传输率 加倍到加倍到10MB/s。Ultra SCSI速度提高至速度提高至20MHz，传输率加倍到传输率加倍到20MB/秒。秒。Wide SCSI用第二条数据电缆或用第二条数据

6、电缆或68针数据线来提高总线性针数据线来提高总线性能，数据位宽能，数据位宽16或或32 bit，把把SCSI的性能提升至的性能提升至2倍或倍或4倍。倍。Wide Ultra SCSI用用68针数据线把总线性能提高到针数据线把总线性能提高到40MB/秒秒,后向兼容。后向兼容。SCSI传输率最大可达传输率最大可达40MB/s80 MB/s，广泛广泛用于网络服务器及高档桌面系统。用于网络服务器及高档桌面系统。 种类种类 SCSI Fast SCSI Ultra SCSI Ultra2 SCSI ultra3 SCSI性能性能 Narrow Narrow Wide Narrow Wide Narrow

7、 Wide 总线带宽（总线带宽（bits） 8 8 16 8 16 8 16 16 最大的传输率最大的传输率MB/s 5 10 20 20 40 40 80 160 最多支持设备数目最多支持设备数目 8 8 16 8 16 8 16 16 最大的总线长度最大的总线长度m 6 3 3 1.5 1.5 12 12 12http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛6互联网小型计算机系统接口互联网小型计算机系统接口 iSCSI 。l目的：千兆以太网和目的：千兆以太网和10G以太网出现，基于以太网出现，基于IP建立建立SAN，将，将SCSI技术应用到网络连接上，实技术应用到网络连接上，实现在现在

8、IP网络上运行网络上运行SCSI协议，允许用户通过协议，允许用户通过TCP/IP网络来构建存储区域网（网络来构建存储区域网（IP SAN）。）。与与FC相比，相比，IP的成本低、传输距离长。的成本低、传输距离长。l2003年年2月月11日，日，互联网工程任务组通过互联网工程任务组通过iSCSI（Internet SCSI）标准。）标准。这项由这项由IBM、Cisco共同发起的技术标准。共同发起的技术标准。 http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛7lSCSI、FC和和iSCSI的数据传输率：的数据传输率：时间时间 2001 2002 2003SCSI 160MB/s 320MB/s

9、 320MB/sFC 200MB/s 200MB/s 1000MB/siSCSI 100MB/s 1000MB/s 1000MB/s http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛8liSCSI协议：协议： iSCSI就是将就是将SCSI命令打在命令打在IP包中传送给存储设备，包中传送给存储设备，进行数据块的存取。进行数据块的存取。iSCSI协议定义了在协议定义了在TCP/IP网络发送、接收数据块网络发送、接收数据块级的存储数据的规则和方法。级的存储数据的规则和方法。发送端将发送端将SCSI命令（命令（TCP/IP头、头、iSCSI识别包）和识别包）和数据封装到数据封装到TCP/IP包中

10、再通过网络转发；包中再通过网络转发；接收端收到接收端收到TCP/IP包之后，将其还原为包之后，将其还原为SCSI命令和命令和数据，并执行操作，完成之后将返回的数据，并执行操作，完成之后将返回的SCSI命令命令和数据再封装到和数据再封装到TCP/IP包中，再传送回发送端。包中，再传送回发送端。 http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛9IP存储就是基于存储就是基于IP网络来实现数据块级存网络来实现数据块级存储的方式。储的方式。支持支持iSCSI技术的服务器和存储设备能够直技术的服务器和存储设备能够直接连接到现有的接连接到现有的IP交换机和路由器上，交换机和路由器上，实现了实现了IP存

11、储。存储。iSCSI技术具有易于安装、成本低廉、不受技术具有易于安装、成本低廉、不受地理限制、良好的互操作性、管理方便地理限制、良好的互操作性、管理方便等优势。等优势。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛10iSCSI现在已用于下述中小型存储网络系统：现在已用于下述中小型存储网络系统：1) 主机通过高性能主机通过高性能iSCSI HBA（Host Bus Adapter）连接到连接到IP网络、网络、iSCSI服务器和服务器和iSCSI存储设备，构存储设备，构建建IP SAN ；2) 整合整合FC SAN和和IP SAN，即应用，即应用IP存储交换机存储交换机互联互联FC和和iS

12、CSI设备，再连接到设备，再连接到IP网；网；3) IP SAN通过通过IP广域网连接远程存储设备，实现基广域网连接远程存储设备，实现基于于iSCSI技术的技术的IP SAN的远程备份；的远程备份；4) 用用IP存储交换机整合存储交换机整合iSCSI系统，主要数据中心通系统，主要数据中心通过过IP存储交换机（即是存储路由器），将存储交换机（即是存储路由器），将独立的独立的IP SAN、FC SAN、NAS设备和设备和IP网络系统都整合到网络系统都整合到通用的通用的IP网络平台中，成为高度集成的网络平台中，成为高度集成的IP数据数据SAN。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛11

13、http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛12l提供了现有局域网（提供了现有局域网（LAN）和）和FC SAN设备设备之间的互操作性。之间的互操作性。l上部分是基于上部分是基于iSCSI技术的技术的IP SAN,由服务器、由服务器、HBA、以太网交换、以太网交换 ；l存储路由器互联存储路由器互联IP设备和设备和FC SAN ；liSCSI HBA包括网卡的功能包括网卡的功能;可实现协议转换，将可实现协议转换，将SCSI命令和数据封装到命令和数据封装到TCP/IP包中转发到网络上，或将接受的包中转发到网络上，或将接受的TCP/IP包还原为包还原为SCSI命令和数据并执行。命令和数据并执

14、行。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛13lTCP/IP网络传输数据块的问题至今在技网络传输数据块的问题至今在技术上还没有突破。术上还没有突破。l目前对于大容量、高速块级数据存取，目前对于大容量、高速块级数据存取，FC还是首选。还是首选。lBrocade、Intel、Cisco等将促进等将促进F C与与 iSCSI技术融合。技术融合。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛14光纤通道目前是建立光纤通道目前是建立SAN架构的唯一选择，但大多架构的唯一选择，但大多数数FC SAN管理解决方案都需要一个独立的以太管理解决方案都需要一个独立的以太网连接，传递管理指令。网

15、连接，传递管理指令。将来可能会用将来可能会用G/10G以太网或以太网或InfiniBand架构（简称架构（简称IBA）来实现）来实现SAN。l对数据存储技术发展进程的预测，对数据存储技术发展进程的预测，10G以太网交以太网交换机与换机与Infiniband交换机将在交换机将在2004年同时问世。年同时问世。l InfiniBand贸易协会（贸易协会（ITA）提出的服务器结构）提出的服务器结构（fabric）体系规范，旨在把）体系规范，旨在把I/O总线体系结构从总线体系结构从服务器和服务器和PC中中“分离分离”出来。出来。l Infiniband规范体系结构（简称规范体系结构（简称IBA）包含）

16、包含内容很丰富。内容很丰富。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛15lInfiniband 将处理计算、存储将处理计算、存储I/O、网络、网络I/O等功等功能完全分开，实现以网络为中心的架构。能完全分开，实现以网络为中心的架构。l下图是基于下图是基于IBA（Infiniband）的）的SAN结构，也是结构，也是基于基于IBA架构的计算机体系结构。架构的计算机体系结构。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛16l计算机服务器体系结构网络化的发展进程本来是计算机服务器体系结构网络化的发展进程本来是数据存储、计算处理和数据存储、计算处理和I/O合为一体的，现在数据合为一

17、体的，现在数据存储部分已经分出来，未来将数据存储、计算处存储部分已经分出来，未来将数据存储、计算处理、理、I/O吞吐三足鼎立的架构，这就是真正的服务吞吐三足鼎立的架构，这就是真正的服务器网络化体系结构。器网络化体系结构。l这种架构可以非常灵活的根据需要来定制系统。这种架构可以非常灵活的根据需要来定制系统。对计算能力要求高，就将计算处理节点的配置得对计算能力要求高，就将计算处理节点的配置得高；通过对存储节点进行定制可成为海量存储专高；通过对存储节点进行定制可成为海量存储专用系统。用系统。l目前和目前和Infiniband竞争的网络互连标准是竞争的网络互连标准是PCI-X，G/10G位以太网，位以

18、太网，F C等。在数据存储解决方案中等。在数据存储解决方案中将遇到将遇到G/10G位以太网技术的挑战。位以太网技术的挑战。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛17http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛18http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛192） Hippi（高性能并行接口）高性能并行接口）lHP公司为连接超级计算机和工作站开发的，定公司为连接超级计算机和工作站开发的，定义了在义了在CPU之间、之间、CPU到磁盘阵列或其它外设到磁盘阵列或其它外设传送数据的通道。传送数据的通道。lHippi是点对点连接，支持带有错误检测（但不是点对点连接，支持带有

19、错误检测（但不改正）打包传送的发送序列。改正）打包传送的发送序列。l通常用于客户机通常用于客户机-服务器结构的网络中，作为服服务器结构的网络中，作为服务器间或服务器与存储体的连接。务器间或服务器与存储体的连接。l通道通道I/O技术的优点：技术的优点：低维护管理量、低延迟时间、高速度、高可靠性，低维护管理量、低延迟时间、高速度、高可靠性，但配置结构不灵活，无法满足增长的设备连接和但配置结构不灵活，无法满足增长的设备连接和远程互联的需求，所能完成的任务比网络小得多。远程互联的需求，所能完成的任务比网络小得多。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛20 传统的局域网络是通过公共传输媒介

20、互连的分布传统的局域网络是通过公共传输媒介互连的分布式节点的集合，用自己的协议支持这些节点之间的式节点的集合，用自己的协议支持这些节点之间的相互联络。通过共享媒介（电缆或光纤）在一个节相互联络。通过共享媒介（电缆或光纤）在一个节点跟另一个节点之间传输数据和地址信息。点跟另一个节点之间传输数据和地址信息。 用于无法预知的环境，要将地址信息打入包内按用于无法预知的环境，要将地址信息打入包内按规定路线发送，完成网络传输。规定路线发送，完成网络传输。 软件开销较大，数据包有很大的前缀，管理节点软件开销较大，数据包有很大的前缀，管理节点之间的网络协议和数据传输，限制了系统带宽。之间的网络协议和数据传输，

21、限制了系统带宽。 每个设备（节点）都将竞争传输媒介，使数据包每个设备（节点）都将竞争传输媒介，使数据包互相抵触，导致长时间延迟和传输可靠性下降。互相抵触，导致长时间延迟和传输可靠性下降。 每个节点必须能在网络中识别错误状况并提供纠每个节点必须能在网络中识别错误状况并提供纠错。错。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛21网络协议包括：以太网、网络协议包括：以太网、令牌环网和令牌环网和FDDI协协议、议、IP协议、协议、ATM协议等。协议等。以太网技术属广播型以太网技术属广播型“共享共享”式网络，采用式网络，采用CSMACD访问方式，即访问方式，即载波监听多路访问载波监听多路访问及

22、冲突检测方式及冲突检测方式。在局域网上的每个站都在监。在局域网上的每个站都在监听，一个要发送数据的站如果发现总线在使用听，一个要发送数据的站如果发现总线在使用中，就会推迟发送，等待介质上出现空闲中，就会推迟发送，等待介质上出现空闲期，该站点要延迟一段时间。当网上用户很多时，期，该站点要延迟一段时间。当网上用户很多时，信号碰撞的概率会急剧加大，故传输速率下降。信号碰撞的概率会急剧加大，故传输速率下降。网络的优点：连接距离远，配置灵活，支持多网络的优点：连接距离远，配置灵活，支持多种协议，由于其与连接无关的特性，使管理开种协议，由于其与连接无关的特性，使管理开销增大，节点间竞争传输媒介而导致传输效

23、率销增大，节点间竞争传输媒介而导致传输效率下降。下降。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛22 Fibre Channel是是90年代初年代初IT领域提出的高速传输机制，领域提出的高速传输机制，于于1994年经年经ANSI（美国国家标准化组织）进行标准化。美国国家标准化组织）进行标准化。光纤通道综合了网络的某些特性（如灵活的连接、远程光纤通道综合了网络的某些特性（如灵活的连接、远程通信和多路协议）以及通道的简洁性和高度可靠性，更通信和多路协议）以及通道的简洁性和高度可靠性，更象是一种通道象是一种通道/网络的混合体。网络的混合体。 光纤通道根据不同传输介质，可提供光纤通道根据不同

24、传输介质，可提供266Mb/s到到4Gb/s的的传输带宽。可以使用分层协议将数据帧从发送端传输到传输带宽。可以使用分层协议将数据帧从发送端传输到接收端。数据帧携带的数据可以是视音频数据，也可以接收端。数据帧携带的数据可以是视音频数据，也可以是其它协议，如是其它协议，如SCSI或或Internet协议。协议。 最大特点是将网络和设备的通讯协议与传输物理介质分最大特点是将网络和设备的通讯协议与传输物理介质分开，这样就支持在同一物理连接上同时传送多种协议。开，这样就支持在同一物理连接上同时传送多种协议。FC象一个大型运输队（数据帧长度较大），可以直接运象一个大型运输队（数据帧长度较大），可以直接运输

25、数据，也可以将数据按不同协议打包后运输。输数据，也可以将数据按不同协议打包后运输。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛23l FC-0(物理接口和媒物理接口和媒介介)l定义物理端口特性，定义物理端口特性，包 括 介 质 和 连 接 器包 括 介 质 和 连 接 器（驱动器、接收机、（驱动器、接收机、发送机等）的物理特发送机等）的物理特性、电气特性、光特性、电气特性、光特性、传输速率等。性、传输速率等。l物理介质有光纤、双物理介质有光纤、双绞线和同轴电缆。速绞线和同轴电缆。速度 为度 为 2 6 6 M b / s 和和1062Mb/s。光纤通道结构光纤通道结构http:/ 电子

26、发烧友 http:/ 电子技术论坛24 FC-1(FC-1(传输协议传输协议) )FC-1FC-1规定了规定了8 8B/10BB/10B的传输编码的传输编码/ /解码方式和传输协议，包括串解码方式和传输协议，包括串行编码、解码规则、特殊字符和错误控制。传输码字应直流行编码、解码规则、特殊字符和错误控制。传输码字应直流平衡、有足够跳变保证时钟恢复。平衡、有足够跳变保证时钟恢复。FC-2(FC-2(帧协议帧协议) )FC- 2FC- 2层定义传输机制，包括帧定位（含同步信息）、帧头内层定义传输机制，包括帧定位（含同步信息）、帧头内容、使用规则以及流量控制等。数据帧（见下表）长度可变，容、使用规则以

27、及流量控制等。数据帧（见下表）长度可变，最多达到最多达到2 2KBKB，可扩展地址，非常适合于大容量数据的传输。可扩展地址，非常适合于大容量数据的传输。l帧头内容包括控制信息、源地址、目的地址、传输序列标识帧头内容包括控制信息、源地址、目的地址、传输序列标识和交换设备标识等。光纤通道依赖数据帧头的内容来引发操作，和交换设备标识等。光纤通道依赖数据帧头的内容来引发操作，如把到达的数据发送到一个正确的缓冲区里如把到达的数据发送到一个正确的缓冲区里FC-0、FC-1和和FC-2构成光纤通道物理层（构成光纤通道物理层（FC-PH）标准标准 。4 4字节字节2424字节字节 2112 2112字节净荷字

28、节净荷 4 4字节字节4 4字节字节SOF(帧起始)帧头64B可选帧头 2048B净荷 CRC误码检测EOF(帧结束)http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛25l FC-3FC-3( (公共服务公共服务) )提供高级特性的公共服务，例如条块化、搜索组和多路提供高级特性的公共服务，例如条块化、搜索组和多路播放等。条块化的目的是为了利用多个端口在多个连接播放等。条块化的目的是为了利用多个端口在多个连接上并行传输，这样传输带宽能扩展到相应的倍数。上并行传输，这样传输带宽能扩展到相应的倍数。l l FC-4FC-4(ULP(ULP映射映射) )是光纤通道标准中定义的最高等级，固定了光纤通

29、道的是光纤通道标准中定义的最高等级，固定了光纤通道的底层跟高层协议底层跟高层协议( (ULP)ULP)之间的映射关系和现行标准的应用之间的映射关系和现行标准的应用接口，这里的现行标准包括现有的所有通道标准和网络接口，这里的现行标准包括现有的所有通道标准和网络协议，如协议，如SCSISCSI接口和接口和IPIP、ATMATM等。等。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛26 点对点拓扑结构点对点拓扑结构: : 将两个器件直接联接，提供对通道全部功能的实时访问，将两个器件直接联接，提供对通道全部功能的实时访问，可用于单个工作站与磁盘阵列或其它工作站之间。可用于单个工作站与磁盘阵列或其

30、它工作站之间。光纤通道仲裁环（光纤通道仲裁环（FC-ALFC-AL） 仲裁环路允许多台设备连接在光纤通道网络上的环路里，仲裁环路允许多台设备连接在光纤通道网络上的环路里，共享带宽，每个设备都要占用一个仲裁环物理地址。设备共享带宽，每个设备都要占用一个仲裁环物理地址。设备端口包含收端口包含收/ /发机发机, ,仲裁用来建立点对点的通信。所有端口仲裁用来建立点对点的通信。所有端口都相当于中继器，将信号进行中继放大。当某一端口识别都相当于中继器，将信号进行中继放大。当某一端口识别出不是该端口要接收的数据时，可让其它端口的数据通过。出不是该端口要接收的数据时，可让其它端口的数据通过。 节点节点1 节点

31、节点2 点对点结构点对点结构http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛27一旦一个传输请求被考虑，收发点占有整个环的带宽，直到传一旦一个传输请求被考虑，收发点占有整个环的带宽，直到传送结束。当两个端口释放环路的控制时，另一个点对点连接送结束。当两个端口释放环路的控制时，另一个点对点连接才可以建立。才可以建立。 仲裁环结构仲裁环结构设备也可采用集线器连接到设备也可采用集线器连接到FC-ALFC-AL上。上。HubHub 是一个多接口的光纤是一个多接口的光纤环，连接到环，连接到HubHub的设备共享的设备共享100100MB/sMB/s带宽。一般的带宽。一般的FCFC集线器具集线器具有有

32、8 8到到1616个端口，设备连接到这些接口上，故障时可以旁通。个端口，设备连接到这些接口上，故障时可以旁通。 FC-AL FC-AL的缺点的缺点: : 见下页图见下页图仲裁环连接的设备数有限仲裁环连接的设备数有限, , 实际连接设备数取决于视频压缩率实际连接设备数取决于视频压缩率和对实时性的要求；和对实时性的要求；任一个节点开任一个节点开/ /关机时关机时，网络资源网络资源要要重重新分配。这对正在实时播放的站点会产生影响，造成瞬间停新分配。这对正在实时播放的站点会产生影响，造成瞬间停播。因此播。因此FC-ALFC-AL常用于制作设备联网，不考虑播出。常用于制作设备联网，不考虑播出。 节点节点

33、4 节点节点5 节点节点6 节点节点3 节点节点2 节点节点1http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛28DASSASSAS集线器集线器 单连接站点（单连接站点（SASSAS）通过集线器连接到主环上通过集线器连接到主环上。 集线器直接连接到主环和从环上，以保证任何单连接站点集线器直接连接到主环和从环上，以保证任何单连接站点的出错或掉电不会破坏整个环路。的出错或掉电不会破坏整个环路。 双连接站点（双连接站点（DASDAS）有两个端口（有两个端口（A A和和B B）分别与主环和从分别与主环和从环连接。环连接。若若双连接站点的设备与主环或从环的连接中断或双连接站点的设备与主环或从环的连接

34、中断或掉电，将影响这个环路的工作掉电，将影响这个环路的工作。返回14http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛29l采用仲裁环方式的制作网结构采用仲裁环方式的制作网结构非 线 性编 辑 工作站非 线 性编 辑 工作站非 线 性编 辑 工作站录像机集线器仲裁环非 线 性编 辑 工作站在仲裁环结构中，所有的客户端和中央存储器以光纤在仲裁环结构中，所有的客户端和中央存储器以光纤HubHub连连接。此结构要求客户端数量不多于五台，其优势在于价格接。此结构要求客户端数量不多于五台，其优势在于价格较低，缺点是客户端通过较低，缺点是客户端通过HubHub分享服务带宽，只适合小系统。分享服务带宽，只

35、适合小系统。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛30FC集线器http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛31光纤通道的交叉开关型结构光纤通道的交叉开关型结构 FabricFabric 适合工作在较大的物理区域，原理类似于电话交换机的转换，适合工作在较大的物理区域，原理类似于电话交换机的转换，利用利用FabricFabric提供设备端口之间的多路径传输。这种拓扑在一提供设备端口之间的多路径传输。这种拓扑在一帧数据头嵌入目的地标识符，把数据帧通过光纤转换器传输帧数据头嵌入目的地标识符，把数据帧通过光纤转换器传输到指定目标的端口上，往光纤转换器上添加站点不会降低点到指定目标

36、的端口上，往光纤转换器上添加站点不会降低点对点通道的频带宽度。对点通道的频带宽度。FabricFabric自身就能负责差错校验。如果自身就能负责差错校验。如果发生传输错误，由发生传输错误，由FabricFabric负责重新路由连接，确保高速通讯。负责重新路由连接，确保高速通讯。 一旦在两个节点间建立起连接，就可以看作是一个高速通道。一旦在两个节点间建立起连接，就可以看作是一个高速通道。通常使用通常使用FC SwitchFC Switch（交换机）交换机）来构造交叉开关型网络。典来构造交叉开关型网络。典型的型的FCFC交换机可提供交换机可提供8 8到到1616个端口，每个端口均可提供独占个端口，

37、每个端口均可提供独占 的的100100MB/sMB/s带宽。带宽。 节点节点2 节点节点2 节点节点1 节点节点1 Fabric 交叉开关型结构交叉开关型结构http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛32 Fabric Fabric采用一个主动的智能互联方式进行设备之间的连接，采用一个主动的智能互联方式进行设备之间的连接，与电话交换机功能相似，与电话交换机功能相似，光纤通道在设备之间建立临时连接光纤通道在设备之间建立临时连接时，利用唯一的地址标识把内部处理器与远达时，利用唯一的地址标识把内部处理器与远达10公里外的外公里外的外围设备连接起来，围设备连接起来，如图如图。Fabric负责

38、对每个端口连接的网络负责对每个端口连接的网络发送数据和错误恢复等管理工作。发送数据和错误恢复等管理工作。 点对点连接端口叫点对点连接端口叫N端口端口，每个，每个N端口都有一个接收器和一端口都有一个接收器和一个发送器，并分配一个唯一的地址个发送器，并分配一个唯一的地址N端口地址标识端口地址标识。N端口端口通过一对光纤、双绞线或同轴电缆互相连接，信息可以在两通过一对光纤、双绞线或同轴电缆互相连接，信息可以在两个端口之间同时双向流动。个端口之间同时双向流动。 端口管理设备与端口管理设备与Fabric之间的点对点连接。呼叫端口在实际之间的点对点连接。呼叫端口在实际数据前面的加一个目的地的地址标识号码，

39、如同电话拨一个数据前面的加一个目的地的地址标识号码，如同电话拨一个电话号码。电话号码。 FabricFabric上的端口称为上的端口称为F F端口端口。F F端口根据地址信息把来自源端口根据地址信息把来自源N N 端口的数据发送给目标端口的数据发送给目标N N 端口。端口。 FabricFabric上连接的节点都可以上连接的节点都可以通过通过F F端口进行通信端口进行通信 http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛33返回http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛34http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛35l 光纤通道用分层协议将数据帧从发送端传输到接收端。

40、光纤通道用分层协议将数据帧从发送端传输到接收端。数据帧携带的数据可以是原始数据，也可以是其它的数据帧携带的数据可以是原始数据，也可以是其它的协议，即协议，即光纤通道能通过单一媒体和相同的硬件连接光纤通道能通过单一媒体和相同的硬件连接许多其它的通道和网络协议，如许多其它的通道和网络协议，如FDDIFDDI、ATMATM、以太网、以太网、HIPPIHIPPI、SCSISCSI和和IPIIPI。l光纤通道这一光纤通道这一通用通用特性的实现方法是，在发送方（如特性的实现方法是，在发送方（如计算机或磁盘阵列）缓存中设置数据传输方式，而在计算机或磁盘阵列）缓存中设置数据传输方式，而在接收方设置接收缓存。光

41、纤通道不管这些数据的内容接收方设置接收缓存。光纤通道不管这些数据的内容和它的格式，把一个缓存里的东西传送到另一个，绕和它的格式，把一个缓存里的东西传送到另一个，绕开众多的协议规定。开众多的协议规定。l光纤通道可以看作一种传输机构，用户能把要传的东光纤通道可以看作一种传输机构，用户能把要传的东西（西（SCSISCSI命令、命令、ATMATM命令等）放入包内，输送至所要求命令等）放入包内，输送至所要求的地方。利用这种缓存，的地方。利用这种缓存，FCFC的设备可以通过点对点连的设备可以通过点对点连接同时与所有其它终端进行数据交换。接同时与所有其它终端进行数据交换。 http:/ 电子发烧友 http

42、:/ 电子技术论坛36存储系统是服务器的一部分存储系统是服务器的一部分，服务器不仅承担工作站的，服务器不仅承担工作站的应应用程序服务，用程序服务，还要承担还要承担文件服务。文件服务。即执行用户的应用程即执行用户的应用程序和共享数据的管理、接收和发送均由同一服务器处理。序和共享数据的管理、接收和发送均由同一服务器处理。服务器执行客户机的资料请求，读取资料，并通过网络以服务器执行客户机的资料请求，读取资料，并通过网络以小数据包向客户机仲裁、分发文件和数据。这种存储系小数据包向客户机仲裁、分发文件和数据。这种存储系统，用户数量增加或服务器正在服务时，响应变慢。网统，用户数量增加或服务器正在服务时，响

43、应变慢。网络带宽够时，服务器成为瓶颈。络带宽够时，服务器成为瓶颈。存储器和服务器紧密连接也使应用受到限制。存储器和服务器紧密连接也使应用受到限制。 服务器服务器 LAN 工作站工作站 工作站工作站 工作站工作站以服务器为中心以服务器为中心的存储体系的存储体系 http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛37数据存储采用专用的数据存储采用专用的文件服务器文件服务器（称（称NAS服务器）管理文件服务器）管理文件存储系统，提供硬盘共享，支持多个存储系统，提供硬盘共享，支持多个I/O节点和网络接口，节点和网络接口，扩大了访问带宽。扩大了访问带宽。应用服务器具有执行用户应用程序的功能，控制用户请

44、求共应用服务器具有执行用户应用程序的功能，控制用户请求共享数据的操作。它将享数据的操作。它将NAS视为网络文件系统，通过网络视为网络文件系统，通过网络访问文件存储系统。访问文件存储系统。NAS采用采用UDP/IP或或TCP/IP协议提供标准化协议提供标准化访问服务，能够在异构访问服务，能够在异构服务器服务器（Windows和和UNIX）间共享数据。间共享数据。由于协议层开销较大，由于协议层开销较大，对系统吞吐率没有明显对系统吞吐率没有明显提高提高。NAS存储网络存储网络 应用服务器应用服务器工作站工作站 LANNAS服务器服务器工作站工作站工作站工作站http:/ 电子发烧友 http:/ 电

45、子技术论坛38（3）存储区域网存储区域网SAN (Storage AreaNetwork)SAN结构特点是，网络中的工作站节点与存储器直接连结构特点是，网络中的工作站节点与存储器直接连接，访问速度快。接，访问速度快。v光纤通道存储区域网（光纤通道存储区域网（FC-SAN）体系结构体系结构通过光纤通道使网络中的设备都直接与中心存储体相连，通过光纤通道使网络中的设备都直接与中心存储体相连，具有高速存取和共享存储体等特点具有高速存取和共享存储体等特点。采用采用FC可避免大流可避免大流量数据传输时发生阻塞和冲突，非常适合高速和不间断量数据传输时发生阻塞和冲突，非常适合高速和不间断视频数据流的传送。用户

46、能在网上任一工作站访问共享视频数据流的传送。用户能在网上任一工作站访问共享存储体得到素材，避免了服务器方式的瓶颈效应。存储体得到素材，避免了服务器方式的瓶颈效应。FC-SAN结构结构 工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站 FC集线器或交换机集线器或交换机文件管理文件管理http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛39vFC的的Hub或或Switch不限制使用某种特定的接口和传输介不限制使用某种特定的接口和传输介质，可以选配不同的接口模块来连接不同传输介质。质，可以选配不同的接口模块来连接不同传输介质。v在在FC网中，有光纤和铜缆两种介质。铜缆可传输网中，有光纤和铜缆两种介质

47、。铜缆可传输30米，米，光缆可传输光缆可传输500米。由于硬盘阵列通常与米。由于硬盘阵列通常与Switch放在相邻放在相邻的位置，所以的位置，所以Switch和硬盘阵列间用铜缆连接，和硬盘阵列间用铜缆连接，Switch和工作站之间使用光缆连接。和工作站之间使用光缆连接。vSAN由以下四部分组成：由以下四部分组成：l存储系统：可以是磁盘阵列、光盘或数据磁带。一般采存储系统：可以是磁盘阵列、光盘或数据磁带。一般采用磁盘阵列。用磁盘阵列。l硬件连接件：包括硬件连接件：包括SAN体系结构中的互连线路，如光缆、体系结构中的互连线路，如光缆、电缆、光纤通道交换机、光纤通道集线器和主机总线适电缆、光纤通道交

48、换机、光纤通道集线器和主机总线适配器等。配器等。l要达到高性能的要达到高性能的SAN操作，必须对控制光纤通道网络设操作，必须对控制光纤通道网络设备软件系统进行工程设计，使各类硬件在网上协调、安备软件系统进行工程设计，使各类硬件在网上协调、安全、可靠地传递信息。全、可靠地传递信息。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛40v 管理软件：系统的管理软件很重要，它将存储系统与管理软件：系统的管理软件很重要，它将存储系统与网络连接设备有机而智能地连接在一起。网络连接设备有机而智能地连接在一起。SAN上的网络管上的网络管理工作主要包括视频数据库的管理和视频网络设备（包括理工作主要包括视频数

49、据库的管理和视频网络设备（包括存储设备）的管理；异种操作系统数据文件的映射和不同存储设备）的管理；异种操作系统数据文件的映射和不同视频格式数据文件的交换，所有这些管理工作是由视频格式数据文件的交换，所有这些管理工作是由SAN操操作系统来完成的。作系统来完成的。vSAN管理软件既要管理硬盘阵列，又要对光纤通道、硬管理软件既要管理硬盘阵列，又要对光纤通道、硬件和文件系统进行统一管理，目前使用较多的是件和文件系统进行统一管理，目前使用较多的是SANergy管理系统。管理系统。v 文件系统：为整个系统提供一种共同的语言，提供存储文件系统：为整个系统提供一种共同的语言，提供存储区域网上所有设备实现互相通

50、讯的方法以及共同遵循的操区域网上所有设备实现互相通讯的方法以及共同遵循的操作协议，防止相互冲突，并保证数据可靠安全地运行。作协议，防止相互冲突，并保证数据可靠安全地运行。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛41 l人们开始考虑基于人们开始考虑基于IP来建立来建立SAN。与与FC相比，相比，IP的成的成本低、传输距离长；人们对本低、传输距离长；人们对IP技术熟悉，维护经验丰技术熟悉，维护经验丰富。富。IP网无处不在，如果存储中心也采用网无处不在，如果存储中心也采用IP网，则便网，则便于扩展连接到外部于扩展连接到外部IP网络。采用网络。采用IP存储可能只需花费存储可能只需花费FC数

51、据中心的数据中心的1/4到到1/2 。l iSCSI，将存储和将存储和IP网络相结合。网络相结合。 liSCSI将将SCSI命令打在命令打在IP包中传送给存储设备，进行包中传送给存储设备，进行数据块的存取。数据块的存取。 基于基于iSCSI的的SAN结构结构http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛42时间时间SCSIFCiSCSI2001160MB/s200MB/s100MB/s2002320MB/s200MB/s1000MB/s2003320MB/s1000MB/s1000MB/sSCSI、FC和和iSCSI的数据传输率的数据传输率http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术

52、论坛43节目制作网，节目制作网，以非线性编辑为中心，在非线性编辑工作以非线性编辑为中心，在非线性编辑工作站内集计算机、硬盘记录和播放、视音频信号采集压缩站内集计算机、硬盘记录和播放、视音频信号采集压缩和解压、特技切换、字幕叠加、编辑控制等为一体，所和解压、特技切换、字幕叠加、编辑控制等为一体，所有的编辑工作站可共享一个硬盘塔或服务器内的素材，有的编辑工作站可共享一个硬盘塔或服务器内的素材，共同编辑一个节目。各种工作站、服务器、硬盘塔通过共同编辑一个节目。各种工作站、服务器、硬盘塔通过网络连接起来，构成节目制作网。网络连接起来，构成节目制作网。FC-SAN缺点：缺点：一是造价较高，交换机端口有限

53、。大中型制作网需要的实一是造价较高，交换机端口有限。大中型制作网需要的实时通道数可能超过时通道数可能超过16个；个；二是二是FC-SAN在数据库管理、数据控制和各工作站之间的在数据库管理、数据控制和各工作站之间的通讯、普通文件交换方面很不方便。通讯、普通文件交换方面很不方便。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛44目前主要应用目前主要应用双网结构双网结构：以存储体为中心、以光纤通道为：以存储体为中心、以光纤通道为骨干的骨干的FC-SAN结构结构和将不同操作平台的非线性编辑工作站和将不同操作平台的非线性编辑工作站联接起来的联接起来的以太网以太网相结合。相结合。FC组网多采用组网多

54、采用Fabric拓扑结构，拓扑结构，交换机的每个端口支持高达交换机的每个端口支持高达100MB/s的存取速度，保障稳定的存取速度，保障稳定高速的数据传输。高速的数据传输。FC网完成低压缩比素材的实时传输与共享，千兆以太网完网完成低压缩比素材的实时传输与共享，千兆以太网完成高压缩比素材的传输与管理。成高压缩比素材的传输与管理。外来信号通过上载工作站实现双压缩比采集。外来信号通过上载工作站实现双压缩比采集。以太网络上以太网络上的编辑工作站对素材编辑产生的编辑工作站对素材编辑产生EDLEDL表。各个工作站可协同编表。各个工作站可协同编辑完成节目的特技实现和字幕叠加等。最后的节目文件不辑完成节目的特技

55、实现和字幕叠加等。最后的节目文件不包括素材本身，容量很小（一般只有几十包括素材本身，容量很小（一般只有几十K K左右），左右），FCFC网上网上连接的高档工作站可实时地得到节目文件，将素材存放的连接的高档工作站可实时地得到节目文件，将素材存放的路径替换为路径替换为FCFC光纤网络存储体的路径，即可完成广播级节光纤网络存储体的路径，即可完成广播级节目的合成下载。目的合成下载。可用以太网交换机级联方式可用以太网交换机级联方式增加增加I/OI/O口。口。如，一个如，一个7 7口的千口的千兆以太网交换机和一个兆以太网交换机和一个2424口的百兆以太网交换机级联。口的百兆以太网交换机级联。http:/

56、电子发烧友 http:/ 电子技术论坛45http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛46l文件允许把所有相关数据（元数据和音频数据等）打包在文件允许把所有相关数据（元数据和音频数据等）打包在一起传。文件格式主要有一起传。文件格式主要有MXFXF、GXFGXF和和AAFAAF。lMXF是是Pro-Pro-MPEG组织制定，解决节目制作系统设备间的组织制定，解决节目制作系统设备间的节目素材交换；节目素材交换； MXF 文件具有流式特点，允许传送时浏文件具有流式特点，允许传送时浏览文件视音频内容，可用于存储含有览文件视音频内容，可用于存储含有Metadataetadata的节目和素的节目和

57、素材，能支持多种压缩格式（材，能支持多种压缩格式（MPEGPEG、DVDV、非压缩），可用于非压缩），可用于存储含有简单编辑信息的存储含有简单编辑信息的EDLEDL及其工作的素材。及其工作的素材。lMXF 即能用即能用IPIP网络传输，还能使用网络传输，还能使用SDTISDTI作为传输接口作为传输接口 。oGXFGXF也是也是Pro-Pro-MPEGMPEG组织制定的，可利于数据磁带存储素材。组织制定的，可利于数据磁带存储素材。lMXF 和和GXFGXF文件既能用多种介质传输，又能边传输边处理，文件既能用多种介质传输，又能边传输边处理，兼顾了计算机系统数据文件和信号流二者的优点，对于解兼顾了计

58、算机系统数据文件和信号流二者的优点，对于解决制作系统中节目和素材的传输效率大有益处。决制作系统中节目和素材的传输效率大有益处。 lAAFAAF文件格式对非线性编辑系统更有意义文件格式对非线性编辑系统更有意义 ，可以描述复杂，可以描述复杂的编辑信息，如合成、特技效果等，的编辑信息，如合成、特技效果等， 它能包含生成一个节它能包含生成一个节目所需的所有素材和元数据。目所需的所有素材和元数据。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛47RAID简称磁盘阵列，把多块独立硬盘按不同方式组合起来简称磁盘阵列，把多块独立硬盘按不同方式组合起来形成一个硬盘组。硬盘阵列就是多个形成一个硬盘组。硬盘阵

59、列就是多个硬盘驱动器硬盘驱动器的集合，的集合，将多个硬盘驱动器按照一定的方案组合在一起协同工作，将多个硬盘驱动器按照一定的方案组合在一起协同工作，使用起来如同一个单独的磁盘，但比单个硬盘具有更大存使用起来如同一个单独的磁盘，但比单个硬盘具有更大存储量、更高速度和更好的稳定性，并提供数据冗余技术，储量、更高速度和更好的稳定性，并提供数据冗余技术，发生数据损坏时可利用冗余信息恢复损坏数据。发生数据损坏时可利用冗余信息恢复损坏数据。RAID写操作包括校验计算：写操作包括校验计算：l将新数据写入目标数据盘将新数据写入目标数据盘 ，从现存数据生成校验数据写入从现存数据生成校验数据写入校验盘校验盘 ；l系

60、统通过系统通过RAID控制器管理阵列中数据的存取。控制器管理阵列中数据的存取。RAID在阵在阵列中内置了列中内置了RAID控制器和数据缓存，有独立的电源和机箱，控制器和数据缓存，有独立的电源和机箱，并用控制器硬件实现带区划分，因此并用控制器硬件实现带区划分，因此RAID功能完全在阵列功能完全在阵列内部完成，无需主机参与。内部完成，无需主机参与。http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛48l组成磁盘阵列的不同方式称为组成磁盘阵列的不同方式称为RAID级。常用的级：级。常用的级：RAID 0、RAID 1、RAID 3、RAID 5。还有还有10、30、50等。等。1 RAID0- D