基于节目制播的E-Net网络系统技术分析
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摘要：近几年以来，各级电视台的网络节目制作与播出逐渐成为主流趋势；但如何实现全台网络制作与播出，已经成为广电局的重要议题；本文分析了节目制播中网络出现的缺失，并对节目制播给出E-Net网络系统的技术分析。
关键词：节目制作与播出；技术分析
中图分类号：G220 文献标识码：A 文章编号：1006-4311(2012)02-0179-02
0 引言
目前国内各级电视台都开始或已经使用非线性编辑制作网络；而传统的节目制作网络包括单双网等相对复杂的结构，需要专业人员进行维护，而且需要基于国外的硬件平台；因此E-Net一体化网络系统能够以简单可靠、成本较低、质量优秀的工作站点组成具有高竞争力的非线性编辑网络系统，为国内各级电视台和各行业用户开辟全新的“部门级”节目制播领域。
1 项目实施过程中出现的节目制播网络问题
1.1国内很多中小型电视台没有规模太大的网络需求，而传统对编方式或非编单机又难以完成统一管理和维护的任务。大型视音频制播网络的站点数通常都在十几个以上，虽然节目生产能力很强，但规模庞大；而国内使用大型网络的中小型电视台很可能会因为节目生产量没有显著提高反而占用过多资源而造成窝工；但如果这类电视台进行节目生产时使用传统的对编或非编机进行，又将面对管理较为分散、设备护难度加大的窘境。
1.2各级电视台、各行业用户中，有一些实力较强的栏目组、制作部门在自己的制作机房搭建小型制作与播出网络的设备。近一段时间来，建立“部门级”网络的需求越来越多。很多行业单位和一些电视台的制作部门、栏目组开始建设相对独立的制作网络系统，以提高自身的节目生产效率和质量；这类网络需要相对简单的构架、极低的培训、维护和管理成本，而以前国内诸多厂家的网络产品，在成本投入、系统结构和软件功能等方面都难以满足用户的实际需求。
1.3国内很多中小型电视台通常难以接受大型网络项目在资金、人员和精力投入方面的压力。目前国内市场上流行的大型网络项目通常需要复杂的光纤，以太网的双网结构，专有的光纤硬盘阵列等等，不仅需要较多的资金投入，还需要较多的专业技术人员，在人员培训、日常管理和维护等方面都会占用较多的精力；对于规模较大、资金雄厚的电视全可以承受，但国内很多中小型电视台就难以承受如此高昂的投入。
2 视音频节目制播网络系统技术分析
非线性视音频节目制作的e-net系统，主要体现在中央处理器和图像处理器及YO卡技术和协同渲染技术等，并在传输与存储上使用千兆以太网架构的网络技术。
2.1 CPU+GPU+I／O板卡技术分析交互界面和文件系统数据存储的功能由计算机CPU负责实现，处理工作如：输入、压缩、解压缩、特技、合成、输出等视音频信号全部通过板卡完成，这是以专用处理板卡为核心的编辑系统处理方式；图1～2描绘了专用版卡的视频采集和双路实时输出过程。
早期的折衷组合平台介于完全专用设备和开放通用设备之间，不足以进行高质量视频数据实时处理，利用处理能力瓶颈的平台进行数据非线性存取，这种结构的编辑系统本身存在缺陷难以被克服：如：硬件板卡所固有的不可升级特性，编辑系统中某板卡一旦选用，系统完全受限于板卡的功能和性能，除了增加系统可选的特技卡或接口卡之外，系统进一步升级的空间没有任何可能。
通用的中央处理器、显卡处理器以及复杂度相对较低的视音频输入输出板卡共同组合完成原来由一片或一套专用版卡所完成的功能：CPU负责完成视频数据的编解码运算，GPU负责实现视频特技及合成运算，基带信号的YO通过YO板卡完成；充分利用可升级软件的灵活特性，在编辑系统实现完全的兼容性和稳定性，达到无限制的软体升级和更换，从而实现功能扩充和性能提升；专业显卡的图像处理能力能够满足双路标准清晰度的视频实时解码运算，实现两层几乎任意的视频合成和处理效果。
2.2千兆以太网的中心存储和传输技术分析带有交换方式的总线技术所构成的存储网络系统凭借其持续稳定的总线带宽特性以及无单点故障的强大安全性，作为中小规模的编辑网络系统，非常适合为中小企业部门级工作组群以及各类学校的教育网络系统所部署；但当网络传输出现数据包冲突，仍然有可能出现传输抖动，在某一时刻带宽突然下降并很快恢复，反映在编辑系统里就是采集或者播放过程中出现丢失帧。为了避免由于这种传输抖动所引起的丢帧发生，在编辑软件中应采用先进的帧缓冲机制与网络传输性能的调整及磁盘阵列等。
2.2.1帧缓冲调整以播放过程为例：开始播放时，当抖动在网络传输时产生会导致带宽降低，于是在工作站端的编辑软件内形成一个缓冲区，缓冲区起到数据缓存的作用，从而保证缓冲区的数据可以持续稳定的进行数据传输直到带宽恢复，因此避免播放时丢失帧；在进行调整播放缓冲区时要根据网络的实际情况来确定大小，并且可以通过改变缓冲区的大小来避免因网络带宽抖动比较严重时发生的上溢。
2.2.2网络传输性能调整在全带宽传输中如果每个以太帧产生一次中断，每秒钟传输81000个以太帧的千兆以太网卡将产生81000个中断；网络传输因高位中断将严重降低数据的传输性能、制约以太网的利用率，誓必造成中断处理程序在中央处理器中多层嵌套执行；因此通过选用支持Interrupt ModeYadon和NAPI技术的服务器级网卡应用于存储服务器中，完成对网卡参数的调整；将降低网卡产生的中断数量，增加网络带宽的利用率，提高CPU的处理能力，从而解决中断带来的系列问题。在千兆以太网传输中通过软件处理TCP／IP数据流将消耗主机的CPU资源，给系统带来巨大开销，增加事务处理的延时；选择可以将四层网络协议处理转移到卡上的TOE(TcPhP Of loading Engine)千兆以太网卡芯片，将有效的降低处理器负载，提高网络效率。
2.2.3硬盘阵列方式调整采用了三种方式作为存储介质的硬盘阵列方式，如：PATA(IDE)、SATA和SCSI接口硬盘；在性能方面，SATA和IDE硬盘与控制器之间是星型点对点连接，而SCSI是共享总线的：在命令队列方面，SATA的TCQ只支持32级队列深度，而SCSI的TCQ支持256级队列深度，但256级队列并不能全部发挥作用；在可靠性方面，PATA和SATA硬盘的MTBF(Mean TimeBetweenFailures，平均无故障时间)一般维持在100-120万小时，而SCSI硬盘的MTBF一般维持在120-140万小时；在容量与成本方面，SCSI硬盘只达到500GB的水平，而PATA和SATA硬盘已经达到1TG，并且PATA和SATA硬盘成本更低；相比之下，采用SATA硬盘的磁盘阵列系统是最佳性价比的选择。
3 结束语
本文探讨了E-Net节目制作与播出一体化网络技术：在文中阐述了节目制播中网络出现的缺失，并对其视音频节目制播网络系统的CPU+GPU+FO板卡与以太网的中心存储和传输技术进行分析，初步显现出紧密耦合的节目制作设备，为各级电视台、各行业用户提供结构精简、成本适中、操作简便的部门级制作与播出工作集群带来便利。
参考文献：
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