数字音频编播系统的安全性措施

无锡广电技术中心 钱泓毅 谢科
　　数字音频编播系统集广播节目的 录、编、审、播于一体，贯穿于电台的整个制作、播出过程，为确保广播节目高质量、不间断的播出，系统的安全性应放在首要地位。数字音频编播系统的安全性主要体现在三个方面：（1）网络的安全性，（2）数据的安全性，（3）播出的安全性。无锡广播数字音频编播系统在方案设计和实施过程中，针对以上三个方面，分别采取了多项措施，来确保系统的安全运行。

　　一、网络的安全性

　　数字音频编播系统是由计算机局域网构成，其所有功能的实现都有赖于网络的安全运行，因而网络的安全性至关重要。影响网络的安全因素主要有以下几点：

　　（1） 由于网络带宽及性能的限制，大容量的音频数据的传输可能会引起瓶颈效应，发生网络阻塞，严重时会造成工作站死机。

　　（2） 由于网络设备的不可靠性引起网络传输的时断时续。

　　（3）关键的网络设备（如服务器、主交换机等）发生故障而引起系统的全面瘫痪。

　　对于第一点因素，我们作了充分详实的分析。音频数据流量的大小与网络工作站的数量、类别有很大关系。在试验中我们发现，节目录制、标头及广告录制工作站在节目发送时数据流量几乎占满整个带宽（假设工作站带宽10M），而播出工作站由于我们音频节目播放时数据流量仅为192Kbps，在实际工作中对网络的流量几乎不产生影响。其它类别的工作站如节目审听、节目单编排占用的网络带宽更少。因此我们首先在网络中全部采用交换机来实现带宽的有效共享，防止工作站独占带宽的现象出现，同时对音频网上的工作站作合理的分布，尽量使录制工作站直接与主干交换机相连来保证网络的畅通，防止瓶颈效应。

　　对于第二点因素，我们吸取一期工程的教训，对网络设备（如3COM、北电、HP等）进行充分的了解，以保证我们所购置的产品在设计制造及设备配套上没有任何缺陷。比如服务器的稳定性，交换机在一些特殊应用场合是否有质量或设计上的缺陷，交换机与哪几种网卡匹配较合适等。经过反复比较，服务器选择了美国HP公司的企业级服务器NetServer LH4和群组级服务器NetServer LH3。LH4配有XEON PIII550服务器专用CPU，256M内存，双电源冗余，内置RAID阵列卡和SCSI低压差分接口，可容纳12个服务器专用SCSI硬盘，功能强大，可承担较大的网络负荷。LH3采用PII350CPU，128 M内存，除没有电源冗余外，其余配置与LH4相同。HP公司的服务器非常稳定、可靠，在一期工程建设中，我们采用的LH3单服务器工作方式不间断运行近2年，从未出现网络响应失败或死机现象。交换机我们选择了3COM公司的3900系列、1100系列以及北电公司的450系列，使用证明以上系列交换机在数据流量剧增的情况下，仍能保持稳定可靠的运行。

　　针对第三点因素，首先，我们在网络中采用了双服务器架构。主服务器由企业级服务器NetServer LH4来担任，备服务器采用群组级服务器NetServer LH3，为确保服务器工作的万无一失，我们将两台高性能服务器组成群集方式，通过群集软件来实现服务器的自动切换，以确保网络的安全运行。其次，网络采用双网结构，交换机分别采用3COM公司Super Stack系列的3C39036千兆网交换机和北电网络公司的BayStack 450-24T百兆网交换机，每台服务器内均有2块网卡（1000M或100M以太网卡）和两台主干交换机分别相连。

　　数字音频编播系统中最为关键的工作站是播出站，它的正常与否，直接关系到安全优质播出。为此，我们把四个系列台的主、备播出工作站分别与不同主干交换机相连。这样，当任何一台交换机、服务器出现故障，或是由于网线中断，总有一条网络可以连通，就不至于出现节目停播，同时其它类型工作站也分别与不同主干交换机连接，避免发生系统的全面瘫痪。

　　二、数据的安全性

　　数字音频编播系统在录、编、审、播过程中产生了大量的音频节目，这些音频资源一旦丢失，后果不堪设想，不仅影响播出，而且失去的节目将不可挽回。在网络中，这些存储在磁盘阵列柜中和流动在网络中的音频资源就直接表现为数据。所以，数据的安全极其重要。数据的安全又可分成两种：数据的静态安全和动态安全。

　　所谓数据的静态安全就是指数据的存储安全。数字音频编播系统为发挥数据的最大利用率采用数据集中存储方式，所以必须购置磁盘阵列柜。我们从三个方面来确保静态数据的安全。

　　（1）采用美国EDI公司的丘比特系列SCSI磁盘阵列柜和EDI6000-FFx系列光纤磁盘阵列柜，以确保阵列柜的质量和稳定可靠。

　　（2）磁盘阵列柜内部采用RAID5容错技术，每组硬盘中含有一块纠错盘，当该组有任何一块硬盘出现故障时，该硬盘数据会在其它硬盘中自动恢复。

　　（3）购置两台光纤磁盘阵列柜，一主一备。采用SecondCopy软件定时对阵列柜进行主柜到备柜的自动备份，确保在主阵列柜发生故障时数据不丢失。以后，我们将改用磁带机或其它大容量、低价位的存储体进行备份，以充分发挥光纤磁盘阵列柜应有的效能。
　　数据的动态安全范围比较广，主要是指能确保数据在网络中快速、高效、实时地流动，防止发生数据丢失或网络通道阻塞现象。如果数据在网络传输中丢失的话，那么主持人在录制节目时就会发生声音的丢失，播出站自动播出节目时会产生声音时断时续。而当网络通道阻塞时，录制、发送节目时会出现网络磁盘已满的错误信息，播出站播出节目会突然停止并报网络错误。为了保证数据流的畅通无阻，我们采取了如下措施：

　　（1）采用高性能的光纤磁盘阵列EDI-6000FFx。它具有两个Fibre Channel主机通道，数据传输速率高达100MB/s，柜内使用转速为1万转的铜质光纤接口硬盘。EDI-6000FFx光纤磁盘阵列广泛应用于电视台非线性编辑系统和电视自动播出系统，能满足大量的视频数据流的处理要求，对音频数据的处理则绰绰有余。将该阵列柜应用于数字音频编播系统，彻底消除了服务器与阵列柜之间的瓶颈问题。

　　（2）由于我们在方案中采用了双服务器双阵列柜方式，为了实现在主服务器故障时，备服务器迅速接管主阵列柜，以及在今后系统扩容后仍能进行高性能的数据传输，我们引入了SAN（Storage Area Network）光纤存储网络技术。两台阵列柜通过光纤和SilkWarm2040光纤存储交换机相连，同时两台服务器也与SilkWarm2040进行光纤连接。四个设备就通过光纤存储交换机构成SAN光纤存储网络。音频数据可以在服务器与阵列柜之间、阵列柜与阵列柜之间高速流动，确保数据流的畅通无阻。

　　（3）整个系统全部采用高性能的网络交换机，防止在数据交换时发生瓶颈。

　　（4）数据流量大的录制站和对数据流实时要求高的播出站均采用100M端口到桌面。

　　三、播出的安全性

　　播出是数字音频编播系统的最后一道工序，也是最为关键的一道工序。它的安全与否直接决定了安全优质播出。我们在系统的播出上采取了如下措施：

　　（1）播出工作站有网络播出和本地播出两种状态。在平时正常工作时，播出站选择网络播出，即所有音频文件均通过网络从阵列柜调入进行流式播放。当网络一旦故障时，播出站可以选择本地播出状态，这时播出站调用备份在本地的音频文件播出。播出站在开机和关机时自动运行节目备份程序，把3天内的节目自动备份在播出站本地硬盘上。

　　（2）电台每个频道的播出工作站设主、备播出站各一台，当主播出工作站发生软件或硬件故障，就可以立即起用备播出站工作。

　　（3）由于播出工作站的音频输出占用的是直播调音台一路输入，所以当播出站发生故障时主持人可以拉下该路推子，利用直播室的其它模拟播出设备如卡座、CD等进行播出，当播出站恢复正常后再将播出站推子推上。这样，万一播出工作站出现问题完全可以做到将停播时间控制在30秒以内。

　　四、结束语

　　以上介绍了无锡广播数字音频编播系统在安全性方面采取的诸多措施，实践证明是行之有效的。这些措施不仅保证了系统的安全运行，而且为无锡广播全面实现了录、编、审、播数字化创造了十分有利的条件，提高了运作效率和节目质量，在为广大听众提供更多更好的精神食粮的同时也获得了较好的经济效益。

摘自《广播电视网络技术》2001.11期