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摘要 从实用与简约的角度出发，设计一种基于NAS存储技术和1000Base-T技术标准的存储网络，以便于素材的共享与管理。
关键词 数字视频；存储网络；NAS；1000Base-T
中图分类号TP302.1 文献标识码 A 文章编号 1671-489X（2008）10-0074-03
Design of University Digital Video Editing Storage Network//Xie Hongjun，Wu Jianjun
Abstract The storage network is an important part of digital video editing network systems.In this paper，starting from practical and brief angle,a storage network based on NAS storage technology and 1000Base-T technical standard is designed.
Key words digital video；storage network；NAS；1000Base-T
Author’s address Huanghuai College,Zhumadian,Henan 463000
1 引 言
当前，信息技术飞速发展，数字传媒业越来越重视视频运用，数字视频编辑人才需求日益剧增，许多高校开设了数字影视编辑制作类的课程，数字视频编辑网络正是这些课程实践环节的保障，而存储网络是视频编辑网络中的核心之一，是实现资源存储与共享的重要保障。
目前，国内外数字视频编辑网络的研究大多采用较先进的技术和昂贵的设备，而普通高校的应用是仅限于数字视频编辑课程的实践教学，没必要上功能繁杂和昂贵的大型系统。另外，高校经费短缺，存储网络也是系统中占用资金较多的一部分。
本文从网络存储系统需求、网络传输技术的选择、存储技术的选择、网络架构等方面进行探讨，提出了一种数字视频编辑网络存储的简约化解决方案，以期在发挥单体化的数字视频编辑技术优势的基础上，通过多工作站的网络化存储，实现资源共享，进一步发挥网络存储的优势，提高编辑工作效率。
2 设计目标与技术选择
设有两个平行教学班，每班40人，每班分两组上机，建一个22个网络用户的编辑机房，其中无卡工作站（学生机） 20台，上载工作站（有卡工作站）1台，教师机1台。存储网络系统的功能需求：1）素材的网络存储和实时下载功能。每台工作站都能实时的读取素材库中的WMV格式的视频素材和其它素材，具有22个用户同时进行正常访问的工作带宽；2）每种素材同时使用Mpeg-2、WMV两种格式高低不同的码率，若每位用户存储45分钟视频，应具有80个用户专用的素材存储空间。
2.1 网络带宽的选择视频编辑使用的素材主要是动态的视频，对于视频流的传输，传输网络必须具有较高的数据传输带宽。在高校视频编辑学习中，通常采用压缩率较高的视频格式，比如Mpeg-1、Mpeg-2、Mpeg-4、WMV等格式。这样做的好处是减小视频素材的数据量，从而降低了网络的带宽要求。数字视频编辑网常采用高低两种压缩比的双路采集功能，即视频素材按2个压缩比同步进行采集，一路采用低压缩比进行采集，另一路采用高压缩比。高压缩比素材用于粗编（低分辨率编辑），这是学生学习过程中常用的一种编辑方式；低压缩比素材用于精编合成（输出最终作品）。低压缩比素材使用Mpeg-2格式，其典型数据码率为8 Mbit/s；高压缩比素材采用的WMV格式素材，其典型数据码率只有2 Mbit/s。本设计为22个网络用户的系统，在8 Mbit/s的数据率时，22台机器同时工作时，并发数据流为176 Mbit/s。若采用两层实时编辑，数据率为16 Mbit/s，并发数据流为352 Mbit/s，实际应用中应留有一定的冗余。因此，连接素材库等设备的主干网须使用千兆网络才能适应系统要求，而单台无卡编辑工作站使用百兆网络即可满足要求。
2.2网络传输技术标准与传输媒介的选择在千兆网媒介的选择上，IEEE802.3协议族规范了4种媒介可以承载千兆以太网的传输，表１列出了信号在这4种媒质中的传输距离[1]。
从表中可以看出，1000BASE-SX标准和1000BASE-LX标准依赖光纤介质，由于价格较高，不宜采用。1000BASE-CX标准使用的是铜缆，采用9芯D型连接器连接，最大传输距离只有25米。
1000Base-T以太网标准是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术，最长有效距离可以达到100米。1000BASE-T接口已成为各大网络设备供应商的必备接口，1000BASE-T双绞线收发模块已被广泛应用在千兆以太网中。1000BASE-T双绞线收发模块能在现有的第5类双绞线中实现千兆位的传输，将传统的十兆、百兆位以太网连接平滑升级到千兆位以太网，大大降低了以太网升级成本。1000BASE-T技术以其简单和低廉的升级方式而倍受广大网络用户的青睐，也非常适合本系统使用。
2.3 素材存储器容量的选择视频素材采用Mpeg-2 格式，码流8 Mb/S视频质量，25帧/s，分辨率720×576，24 Bit的图像，质量达到了广播级标准，45分钟节目的数据量在2.64 GB 左右。若按照两个教学班80人计算，存储作品的磁盘容量为210 GB；同时采集WMV格式的低码率素材，码流2 Mb/S的视频质量，存储作品的磁盘容量为52.5 GB。存放素材的容量应大于2倍的作品容量。这样，磁盘总容量=210 52.5 2×210=682.5 GB。所以本系统的素材存储容量选择1 TB，留有一定冗余，以作他用。
2.4 几种网络存储技术的比较网络存储方案是对网络存储器进行管理和使用的技术方案。简单来说，网络存储就是将存储设备直接连接到网络上。网络存储技术就是对这种直接连接到网上的硬盘进行组织与管理，形成网络存储系统，并管理和控制网络硬盘的使用。
目前主流的数字视频编辑网络存储构架包括有NAS（Network Attached Storage，网络附加存储）方案、SAN（Storage Area Network，存储区域网）方案和 SCSI 数据链方案。
SCSI数据链则是利用SCSI冗余硬盘阵列的两个输出接口分别连接一台编辑工作站，从而实现数据共享。但是该方案存在明显缺陷：其一，规模仅限于两台编辑工作站的数据共享；其二，距离上受到SCSI传输规范的限制，一般不能超过2～3 米；其三，各台编辑工作站上都必须安装SCSI阵列卡，成本较高。
SAN方案使用以太网外加RAID阵列连接光纤通道（Fiber Channel）构建的。SAN提供无限的扩展能力和高速的数据处理能力与连接速度。目前，国内外高效的数字视频编辑网络技术倾向是采用光通道网络的SAN，它是能满足多路视频并发的高性能接口技术，标称数据传输速率达 1 000 Mb/ s。但SAN 技术本身也有很多不足，一方面，SAN 技术需要远远超过 NAS 方案；另一方面，SAN 技术还要依赖光纤通道，成本较高。
关键词 数字视频；存储网络；NAS；1000Base-T
中图分类号TP302.1 文献标识码 A 文章编号 1671-489X（2008）10-0074-03
Design of University Digital Video Editing Storage Network//Xie Hongjun，Wu Jianjun
Abstract The storage network is an important part of digital video editing network systems.In this paper，starting from practical and brief angle,a storage network based on NAS storage technology and 1000Base-T technical standard is designed.
Key words digital video；storage network；NAS；1000Base-T
Author’s address Huanghuai College,Zhumadian,Henan 463000
1 引 言
当前，信息技术飞速发展，数字传媒业越来越重视视频运用，数字视频编辑人才需求日益剧增，许多高校开设了数字影视编辑制作类的课程，数字视频编辑网络正是这些课程实践环节的保障，而存储网络是视频编辑网络中的核心之一，是实现资源存储与共享的重要保障。
目前，国内外数字视频编辑网络的研究大多采用较先进的技术和昂贵的设备，而普通高校的应用是仅限于数字视频编辑课程的实践教学，没必要上功能繁杂和昂贵的大型系统。另外，高校经费短缺，存储网络也是系统中占用资金较多的一部分。
本文从网络存储系统需求、网络传输技术的选择、存储技术的选择、网络架构等方面进行探讨，提出了一种数字视频编辑网络存储的简约化解决方案，以期在发挥单体化的数字视频编辑技术优势的基础上，通过多工作站的网络化存储，实现资源共享，进一步发挥网络存储的优势，提高编辑工作效率。
2 设计目标与技术选择
设有两个平行教学班，每班40人，每班分两组上机，建一个22个网络用户的编辑机房，其中无卡工作站（学生机） 20台，上载工作站（有卡工作站）1台，教师机1台。存储网络系统的功能需求：1）素材的网络存储和实时下载功能。每台工作站都能实时的读取素材库中的WMV格式的视频素材和其它素材，具有22个用户同时进行正常访问的工作带宽；2）每种素材同时使用Mpeg-2、WMV两种格式高低不同的码率，若每位用户存储45分钟视频，应具有80个用户专用的素材存储空间。
2.1 网络带宽的选择视频编辑使用的素材主要是动态的视频，对于视频流的传输，传输网络必须具有较高的数据传输带宽。在高校视频编辑学习中，通常采用压缩率较高的视频格式，比如Mpeg-1、Mpeg-2、Mpeg-4、WMV等格式。这样做的好处是减小视频素材的数据量，从而降低了网络的带宽要求。数字视频编辑网常采用高低两种压缩比的双路采集功能，即视频素材按2个压缩比同步进行采集，一路采用低压缩比进行采集，另一路采用高压缩比。高压缩比素材用于粗编（低分辨率编辑），这是学生学习过程中常用的一种编辑方式；低压缩比素材用于精编合成（输出最终作品）。低压缩比素材使用Mpeg-2格式，其典型数据码率为8 Mbit/s；高压缩比素材采用的WMV格式素材，其典型数据码率只有2 Mbit/s。本设计为22个网络用户的系统，在8 Mbit/s的数据率时，22台机器同时工作时，并发数据流为176 Mbit/s。若采用两层实时编辑，数据率为16 Mbit/s，并发数据流为352 Mbit/s，实际应用中应留有一定的冗余。因此，连接素材库等设备的主干网须使用千兆网络才能适应系统要求，而单台无卡编辑工作站使用百兆网络即可满足要求。
2.2网络传输技术标准与传输媒介的选择在千兆网媒介的选择上，IEEE802.3协议族规范了4种媒介可以承载千兆以太网的传输，表１列出了信号在这4种媒质中的传输距离[1]。
从表中可以看出，1000BASE-SX标准和1000BASE-LX标准依赖光纤介质，由于价格较高，不宜采用。1000BASE-CX标准使用的是铜缆，采用9芯D型连接器连接，最大传输距离只有25米。
1000Base-T以太网标准是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术，最长有效距离可以达到100米。1000BASE-T接口已成为各大网络设备供应商的必备接口，1000BASE-T双绞线收发模块已被广泛应用在千兆以太网中。1000BASE-T双绞线收发模块能在现有的第5类双绞线中实现千兆位的传输，将传统的十兆、百兆位以太网连接平滑升级到千兆位以太网，大大降低了以太网升级成本。1000BASE-T技术以其简单和低廉的升级方式而倍受广大网络用户的青睐，也非常适合本系统使用。
2.3 素材存储器容量的选择视频素材采用Mpeg-2 格式，码流8 Mb/S视频质量，25帧/s，分辨率720×576，24 Bit的图像，质量达到了广播级标准，45分钟节目的数据量在2.64 GB 左右。若按照两个教学班80人计算，存储作品的磁盘容量为210 GB；同时采集WMV格式的低码率素材，码流2 Mb/S的视频质量，存储作品的磁盘容量为52.5 GB。存放素材的容量应大于2倍的作品容量。这样，磁盘总容量=210 52.5 2×210=682.5 GB。所以本系统的素材存储容量选择1 TB，留有一定冗余，以作他用。
2.4 几种网络存储技术的比较网络存储方案是对网络存储器进行管理和使用的技术方案。简单来说，网络存储就是将存储设备直接连接到网络上。网络存储技术就是对这种直接连接到网上的硬盘进行组织与管理，形成网络存储系统，并管理和控制网络硬盘的使用。
目前主流的数字视频编辑网络存储构架包括有NAS（Network Attached Storage，网络附加存储）方案、SAN（Storage Area Network，存储区域网）方案和 SCSI 数据链方案。
SCSI数据链则是利用SCSI冗余硬盘阵列的两个输出接口分别连接一台编辑工作站，从而实现数据共享。但是该方案存在明显缺陷：其一，规模仅限于两台编辑工作站的数据共享；其二，距离上受到SCSI传输规范的限制，一般不能超过2～3 米；其三，各台编辑工作站上都必须安装SCSI阵列卡，成本较高。
SAN方案使用以太网外加RAID阵列连接光纤通道（Fiber Channel）构建的。SAN提供无限的扩展能力和高速的数据处理能力与连接速度。目前，国内外高效的数字视频编辑网络技术倾向是采用光通道网络的SAN，它是能满足多路视频并发的高性能接口技术，标称数据传输速率达 1 000 Mb/ s。但SAN 技术本身也有很多不足，一方面，SAN 技术需要远远超过 NAS 方案；另一方面，SAN 技术还要依赖光纤通道，成本较高。