终端用户平台终端用户平台终端用户平台计算机局域网/广域网服务器服务器服务器服务器终端用户平台光纤通道网络（交换机、集线器、网桥、互联设备）终端用户平台存储子系统（磁盘阵列、磁带苦、光盘库）图4-1 SAN典型结构图
存储子系统通过光纤集线器、光纤路由器、光纤交换机等不同的连接设备构成光纤通道网络，与服务器、终端用户设备相连。
从逻辑的角度看，一个存储区域网包括存储区域网组件、资源以及它们间的关系、相关性与从属关系；存储区域网的组件间的关系并不受物理连接的限制。 在存储区域网的管理中，逻辑关系起着一个重要的作用。在存储区域网中的重要逻辑关系包括：存储子系统与连接件的逻辑关系；存储子系统间的逻辑关系；服务器系统与存储子系统（包括适配器）的关系；服务器系统与终端用户的组件的关系；存储子系统与终端用户的组件的关系；服务器间的关系。 4.5 机顶盒
4.5.1 机顶盒简介 “机顶盒”，英文名称Set-Top-Box(STB)，顾名思义，这就是一个放在电视机顶上的“盒子”。这个盒子的任务是将接收到的数字电视信号解码，转换成模拟电视机可以接受的模拟信号，在屏幕上形成画面。这是一个连接数字电视信号网络与模拟电视机之间的一个必不可少的设备。
一般数字电视接收机顶盒，它主要由高频调谐选台器、频率合成器、信道解码器（三者组成数字电视高频头）和MPEG-2解压缩器组成。由数字电视网送来的数字电视节目，送至调谐选台器，再经信道解码器，然后经MPEC-2解压缩送出模拟视、音频信号。模拟视频再经模拟信号处理，可输出R、G、B，Y/C和复合视频信号。 4.5.2 机顶盒涉及的标准
由于机顶盒是数字信号的接收设备，因此必须与数字电视广播的信号格式和其编码方式及信道调制方式相对应，也即必须有接收端和发射端共同遵守的协议。我国的有线电视已选定欧洲DVB标准，规定了数字电视系统的信道和信源编码方法。在信源编码上，采用统一的MPEC-2压缩和复用方法，同时制订了统一的信息服务协议。此外，DVB还规定了统一的加扰系统和条件接收公共接口，允许不同的厂商选用不同的条件接收系统。在信道编码上，根据传输介质的不同，采用不同的编码方式。采用CATV的数字电视广播（DVB-C），由于信道质量较好，只采用R-S编码作为信道编码，同时采用16/32/64/256QAM进行调制。 4.6 网络技术 4.6.1 城域网
宽带城域网是为了满足网络接人层带宽大幅度增长的需求而出现的，它主要面向数据和多媒体业务，其地理范围局限于城市内部，这一点非常类似于电话交换网的本地网。它在技术上综合采用广域网技术（如IP Over ATM、IP Over SDH、IP/MPLS、ATM/MPLS）、局域网技术（如l0Mbit/s、100Mbit/s、l000Mbit/s以太网技术、VLAN）和ADSL等。
从技术层面看，它既不是局域网在地理范围上的简单扩大，也不是广域网在规模、地理范围上的缩小，而是两者巧妙、科学、合理的综合应用、融合和交互。宽带城域网在传输媒质上主要采用光纤，而在接人方式上则主要采用以太网、XDSL、DDN、FR、ATM、扩频微波等技术，目前主要向普通用户和集团用户提供Internet高速接人、局域网互连和VPN/VPDN等业务。
目前，在宽带数据通信网络技术选择上出现了ATM和IP[7]两种技术，使宽带数据网络的设计和建设存在两种不同方式，这两种技术均可以构建宽带数据网络，分别称为ATM宽带数据网络和IP宽带数据网络。ATM网络的核心节点设备为ATM交换机，实现信元的高速交换；IP网络核心节点为吉比特路由器。 4.6.2 组播协议
由于IP多媒体宽带网的主要网络应用是提供多种多样的网络视频节目，推荐在全网通过IP组播技术，以确保视频信息能够实时、稳定、高效的传输。在组播模型中，应用向组播组成员发送一次数据包(以组播地址寻址)。组播只向那些需要数据包的主机和网络发送包，因此很好地控制了流量，减少了主机的负担。组播不局限于一个域内，它可以在整个Internet上应用。 组播通信模型
[9]组播技术以分发树为核心，由三个基本要素构成：源发现、接收者发现及拓扑发现。组播路由协议根据组播源信息、接收者信息、网络拓扑（源和接收者间连接关系）信息来构造组播分发树。据此，组播协议分为组播接收者发现协议、组播路由协议、组播源发现协议、组播拓扑分离协议等。 组播协议分类
组播接收者发现协议：IGMP协议是接收者发现协议。IGMP协议运行在主机和路由器之间，用于路由器维护组播组是否有组成员。 组播路由协议：常用的组播路由协议分为PIM-SM协议和PIM-DM协议，它们根据IGMP协议掌握的接收者信息、单播路由协议掌握的拓扑信息来完成源发现和分发树构建功能。
组播源发现协议：MSDP协议属于源发现协议，用于在自治域间传递组播源信息。 各协议角色如下：IGMP协议完成接收者发现；PIM-SM协议完成自治域内的源发现；MSDP协议交换自治域间的源信息；OSPF等单播路由协议完成自治域内拓扑发现；MBGP交换自治域间的拓扑信息；PIM-SM根据这些信息构建组播分发树，藉此完成跨自治域的组播数据转发。组播协议根据网络不同的位置可以分为两大类协议：用于二层网络组员管理的组管理协议和用于路由器之间的组播路由协议。
第五章 互动数字电视项目 5.1 总体架构
考虑到当前和未来的视频播出需求，互动数字电视系统总体结构设计如图所示：
Internet网卫星IRD(QPSK调制器)核心层视频媒体路由器媒体播发器汇聚层FC交换机FC磁带库FC磁带库三层交换机SAN集中存储备份网络接入层上海电信宽带网数据库WEB服务器服务器编目、检索、用户管理、系统管理工作站群节目信息EPG编辑数据广播数据库服务器服务器媒体资产内容管理子系统EPG子系统机顶盒PC-DTV长卡系统和用户认证节目管理和管理服务器服务器节目编辑工作站CA数据库CA应用数据库服务器CA加密服务器数据库WEB服务器服务器播控和SI/EPG工作站膝上型计算机计算机IP-VOD管理子系统CA条件接受子系统NVOD播出管理子系统用户端图5-1 互动数字电视系统总体结构图
媒体资源通过卫星、磁带机或编辑工作站等设备进行采集，经编码后以MPEG-2的格式存储到 SAN系统的FC磁盘阵列中。其他应用系统，如节目上载系统、媒体资源内容管理子系统、EGP子系统、NVOD 存储播出子系统、IP-VOD存储播出子系统、SMS用户管理子系统、CA条件接收子系统等，均以存储系统为核心而集成。存储系统中的高码流视频节目由NVOD 存储播出子系统通过集成ASI矩阵和QAM调制器的媒体路由器和三层IP交换机，将视频节目传送至城域网网络，经过上海电信的IP宽带城域网络的交换机传送到用户端，然后进入用户机顶盒播放。同样，存储的低码流数字视频节目由IP-VOD 存储播出子系统，通过电信宽带网，由用户的PC上网点播。 5.2 Storage 存储子系统
5.2.1 SAN集中存储备份网络方案
Storage存储子系统视频存储播放方案说明：
下图为互动数字电视系统平台的存储和备份SAN局域网方案。
图5-2 存储和备份SAN局域网方案图
该所设计的互动数字电视系统的存储系统，采用SAN存储结构，由应用服务器集群、光纤交换机、FC磁盘阵列中和FC磁带库等核心部件构成。 存储系统内置的1台16口光纤交换机，是互动数字电视系统SAN存储网络的核心，该光纤交换机可提供16个2 Gb FC通道。
系统前端的NVOD视频服务器集群，IP-VOD视频服务器集群，采集、转码、编辑、数据迁移工作站集群，EPG数据广播服务器，卫星接收节目存储服务器及其他应用服务器(在每台服务器上安装有高可用2Gb FC HBA卡)， 通过2Gb光纤通道并行接入光纤交换机，构建成一个高性能全2Gb FC SAN存储网络。
系统前端所有应用服务器集群通过内部以太网交换机和SAN网络实现统一文件系统（UniFS）下的数据共享存储。
FC磁盘阵列中系统可以用4根2Gb光纤接入光纤交换机，ODY 4x4光纤通道RAID控制器是Storage 存储子系统的核心，可提供4X2Gb FC主机通道和4个2Gb FC磁盘通道。
Storage磁盘阵列中构建2个光纤磁盘阵列，详细方式如下： 表5-1 光纤磁盘阵列方式表 存储池 结构 阵列1-在线存储池 用5块146GB光纤磁盘通过RAID5（4+1）构建一个在线存储池。可用容量560GB，含1块热备用磁盘。 阵列2-近线存储池 用6块146GB光纤磁盘通过RAID5（5+1）构建一个近线存储池。可用容量700GB，含1块热备用磁盘。 采用FC磁带库用于节目内容的三级离线备份；FC磁带库采用2Gb光纤通道接入SAN存储网络，可JDSM/IBM TSM进行LAN-Free备份和媒体资产管理。
在该存储网络方案中，全部在线和近线节目数据都集中存放在高性能、大容量的Storage磁盘阵列中，数据库服务器通过SAN的光纤通道网络直接存取数据。而数据备份则可通过SAN网络来实现，所有备份数据被集中存放在三级离线磁带库中。 SAN网络硬件配置如下： 1台 ST3000 存储阵列系统
1台 ODY 16口2Gb 光纤交换机
1台 HP MSL6006 2Gb FC LTO2磁带库 10-12块的ODY 2Gb FC HBA卡 1-2台集群控制服务器 多台视频专用服务器 5.2.2存储管理子系统 存储管理系统需求分析
存储管理子系统需求概述 建设存储系统是用于保存数字电视播出内容、WEB网站发布内容。存储包括数字电视节目，交互应用程序、WEB网站内容等多种内容。每份素材或节目都需要保存两种视频编码格式，节目格式为高码流MPEG-2。 存储系统采用在线、近线、离线分级存储方式:
在线存储采用磁盘阵列，满足播出稳定性强、安全性高的需求。 近线存储采用磁盘阵列，满足读取速率高、资源充分共享的需求。
离线存储系统建议采用磁带库系统，能够存储所有的节目，满足海量存储、长期保存的需求，存储介质（磁带库）的选择考虑了技术发展趋势的影响，保证至少3年内的高可用性（高可靠性）。 存储格式需求
节目需要保存一种视频格式高码流。高码流用于节目的编辑、制作、播出、交换等高质量应用，速率要求如下： 表5-2存储格式需求表 格式 码率 每小时容量 MPEG-2 TS 6Mbps 2.7GB 高码流 存储容量需求
在线系统容量需求分析
根据需求，在线存储应能保存三天播出节目内容，约为192小时。 在线存储容量＝(192h*6)/8*3600=520GB 近线系统容量需求分析
近线存储采用磁盘阵列，满足读取速率高、资源充分共享的需求，存储容量为四天的节目内容（MPEG-2格式），约256小时
近线存储容量＝（256h*6M/8*3600）＝700GB 离线系统容量需求分析
离线存储系统采用磁带方式，满足所有节目存储、长期保存的需求，初期暂不配置相关设备和磁带，但必须考虑到用户以后的扩展。 存储管理软件需求
存储管理软件须有良好的兼容性、扩展性和可操作性，不依赖于特定的操作系统和存储介质，可实现存储空间的有效利用，并可实现分布式存储的有效管理。 存储管理系统设计
根据本存储系统的实际业务需求，使用基于IBM的TSM软件基础上架构的Jetsen存储管理系统，JETSEN存储管理系统是针对数字电视广播行业的存储特点开发的分布式智能通用归档管理软件。JETSEN存储管理软件构建在SAN网上，通过使用光纤通道技术，能够很好地实现对海量媒体数据的快速存储、传输和管理，系统允许系统操作人员以灵活的方法定制迁移策略，使数据的迁移实现智能化和自动化，系统采用分布式的体系结构，由一个存储控制服务器和多个存储节点工作站构成，存储控制能够将系统的任务自动地智能地分发给多个存储节点，从而提高了系统的工作效率。同时，由于JETSEN存储管理软件基于IBM TSM的底层进行开发，可以很好的支持包括IBM的3581、3583、