浅谈节目缓存交换系统

一 项目背景

随着电视节目日新月异的发展需求和现代电视技术突飞猛进的变革，全国各家电视台纷纷进行具有一定规模的网络化、数字化系统的建设。中央电视台先后完成了在行业内具有标志地位的项目，如新闻共享系统、音像资料馆系统等等，这些系统的建成对电视节目的生产发挥出愈来愈重要的作用。近几年中央电视台又增加了经济频道综合节目制作系统、体育中心节目制作系统、硬盘播出系统等数字化、网络化的计算机系统等。可以预见，随着这些系统进入成熟运行期，以及今后新技术的推广和使用，数字化的节目载体和网络化的制作环境将极大地改变中央电视台现有的节目生产方式。计算机网络化的节目制作手段、数字化的节目载体形式，以及信息化的流程管理，将取代原来业务形态，成为主流。

目前，中央电视台已建成24套付费频道硬盘播出系统、20 套常规频道硬盘播出系统，若继续以磁带为节目载体，资料管理方式继续是磁带管理，数字化、网络化带来的价值将大幅缩水，必须采用新的管理方式和工艺流程。节目缓存交换系统的建设，不仅将实现节目备播的完全网络化，而且将超越一个自动化备播范畴。节目缓存交换系统将成为全台媒体数据的交换中心，能够使不同种类、不同系统结构、不同时期、不同水平的异构系统实现互联互通。中央电视台SATA系统项目正是在这样的大环境下提出的。

二 SATA技术及其特点

所谓的SATA （即Serial ATA），是Intel公司和APT Technologies, Inc.、 Dell、IBM、Maxtor及Seagate等几家厂商共同制定的新一代硬盘传输接口标准。从字义上来看是一套“序列式”架构，用来与ATA内接磁盘驱动器总线相对应。其传输方式是将许多数据位封装成一组封包，然后以比并行模式快30倍的速度在源与目的地之间来回传送数据封包。

与ATA相比，SATA具有五大技术优势：

* 点对点传输模式保证每块硬盘专用150MB/s 通道，从理论值来看，第一代串行ATA硬盘比传统的并行ATA硬盘的接口传输速率没有多大变化，但从长远来看，第二代串行ATA产品的接口速率就会达到300MB/s，远远超过并行ATA硬盘的接口速率；

* 易于连接，布线简单，且辐射更小，空气流通顺畅，有利于散热；

* 具有热插拔功能。如同USB和IEEE 1394一样，使用极其方便；

* 具有CRC错误检验功能。能够检测SATA 总线两端的资料的完整性；

* 可以连接数量更多的硬盘，不受Master/Slave的限制。

自个人计算机发展的初期，ATA就一直是主要的存储总线，ATA设备之所以在PC市场占据主导地位，得益于速度上的不断提高和成本的相对低廉。目前的ATA标准是并行接口，即一次传输多个数据比特。一边是高速网络的蓬勃发展，一边是目前并行总线架构的制约，于是便出现了当今的网络瓶颈。最终结果是人们逐渐放弃传统的接口，而转向串行连接硬盘。因为，无论在扩展性、可靠性还是在性能方面，串行技术都有优势。

三 节目缓存交换系统介绍

节目缓存交换系统在建设初期主要可起到两个作用：一是节目备播；二是重大活动节目素材暂存。节目备播时，它与网络制作系统、音像资料馆系统、节目生产管理系统、播出系统紧密联系；重大活动节目素材暂存时，它与网络制作系统、体育制作系统、新闻共享系统发生联系，如图1。

SATA系统目前是各个节目生产系统进行数字化、网络化节目报播及入库的中心，是成品节目入库的暂存库，是总编室进行节目备播的重要工具，并将逐渐取代传统的磁带备播方式。同时，SATA系统规划出一部分资源作为其他系统的临时存储空间的扩展。从发展的眼光看，SATA系统将成为各节目生产系统交换数据的一个枢纽。

四 网络系统的异构互联

SATA系统需要连接的中央台所有制作网络系统、播出系统、资料馆系统和节目生产管理系统等都已经在中央电视台里正常运行，同时，这些系统采用的系统架构和网络技术不尽相同，且物理位置比较分散。因此，既要保证网络互连后数据交换的效率和安全，又要保证各系统与SATA系统连接时内部业务不能中断。根据中央台的业务网络系统现状，将台里网络根据不同安全级别逻辑分为了四层：

* 制作外网；

* 制作内网；

* 资源核心层；

* 播出系统层。

考虑电视台播出业务的特殊性，将播出系统安全级别定为最高，原则上它不应与其它业务系统直接连接。网络连接按层次化设计，SATA缓存系统安全级别应属于资源核心层。在设计网络连接时，应与其它系统相应的资源核心层连接，实现视音频节目的传输。SATA缓存系统与播出系统网络连接时要尽量保证隔离广经、体育、资料馆等系统的访问。

SATA系统需要与其他系统互连的设备主要有两类：

* FTP服务器及客户端，用于视音频节目文件交换；

* 各系统的WEB服务器，用于元数据和通讯信息的交换。

每个业务系统连接情况如下：

1. 交换机连接

中央台经济频道网络系统采用单千兆以太网结构，系统分为制作外网和制作内网。考虑两层网络的不同安全级别，两层网络之间通过配置防火墙进行安全隔离。

由于SATA缓存系统与经济频道的节目交换主要是后台设备之间的数据交换，不涉及前台编辑站点。因此，设计SATA系统网络[FS:Page]的交换机只与制作内网交换机连接。这样，既能保证网络传输性能，又能隔离桌面站点对SATA缓存系统的访问，以确保安全，如图2所示。

为了向SATA系统配置输出待播节目，配置FTP客户端来访问SATA缓存系统的FTP服务器， FTP客户端也连接在制作内网核心交换机上，同时也要访问GPFS存储服务节点。部署Webservice服务以实现和SATA缓存系统的元数据、管理数据通讯，Webservice服务部署在经济频道现有应用服务器上。

2. 网关方式

建设时间较早的系统没有将网络分为内网和外网并进行安全隔离。因此，为保证SATA缓存系统只与后台设备连接，隔离桌面站点的访问，采用网关方式，如图3所示。

每个系统有两个对外网络出口，分别为FTP客户端和WEB应用服务器。FTP客户端配置双千兆以太网卡，一边连接SATA系统交换机，一边连接业务网络内部交换机，访问X-SAN存储，FTP客户端将通过此连接完成播出节目（MXF）文件的上传。用于元数据通讯的Webservice服务，可以部署在高清制作网现有的WEB服务器上，也是双网卡配置，跨接SATA系统交换机和高清内部网络，实现各种Webservice应用。另外，为保证播出安全，播出系统只与SATA系统连接并采用网关方式，如图4所示。

SATA系统为播出的节目读取配置专用FTP服务器，播出系统配置FTP客户端，配置双千兆网卡，一边连接SATA系统的以太交换机，一边连接播出系统的内部交换机，使播出读取SATA缓存系统中的节目文件写入播出系统。播出系统的Webservice服务可以部署在中间服务器上，中间服务器也配置双千兆网卡，一边连接SATA系统的FTP服务器，一边连接播出系统的内部交换机，实现与SATA系统的元数据通讯。

五 结束语

SATA系统必须适应与各种系统的连接，而且每一个系统的情况有所不同，必须分别予以考虑。SATA系统设计考虑的原则是：

* 安全性必须优先，包括网络安全，数据安全性，应用安全性，访问安全性等；

* 权衡各方面问题，考虑系统部署维护的经济性；

* 业务系统网络构架服从CCTV整体布局。

SATA系统是目前行业内最为复杂，技术含量最高，规模最大，涉及接入系统最多的互联互通项目，其中所应用的Webservice + FTP的连接方案为异构系统互联提供了标准的、开放性的、多方共赢的模式，完全符合目前许多电视台的实际需要。

全台节目缓存交换系统的提出同时还解决了电视台数字化、自动化节目备播和入库的问题，并开创了新的思路。不久的将来，CCTV全台节目缓存交换系统以及节目生产管理系统，将逐渐实现对节目的“生命周期管理”，帮助各种应用系统良好的协同工作，掌握和控制节目数据的状态。我们有理由相信，全台节目缓存交换系统的建成，会将我台节目生产管理的能力和水平提高到一个新的高度。