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数字电影卫星分发系统优化研究国家广电总局电影数字节目管理中心吴宏涛刘翼光徐宏【摘要】数字电影卫星分发系统是一套单点发送、多点接收的数据广播传输系统,根据数字电影发行版的分发需求特点,可支持单播、组播、广播等多元化接收控制,并允许各接收点请求不同的数据内容。发送端采用并发数据发送机制,满足影片数据文件高速、安全、稳定的通过卫星信道传输到接收端。发送端、卫星信道、接收端作为数字电影卫星分发系统的主要组成,有各自的技术特点。考虑到系统的整体结构和数字电影业务需求,在卫星信道一定的情况下,发送端的性能参数将影响整个系统的效率和稳定性。因此,系统优化重点集中在发送端的优化。通过对发送端各子系统的分析,其性能瓶颈集中在影片数据存储系统。本文从提高数据存储系统I/O吞吐性能方面,研究系统优化的具体方法。提出采用SCSI接口RAID0磁盘阵列的存储结构优化方案。并深入研究RAID0模式下数据分块大小的选择对性能的影响。结合理论推导和实验分析找出符合数字电影卫星分发需求的数据分块计算公式。该优化方案已经在数字电影流动放映卫星分发系统中得到了实际应用。【关键词】数字电影卫星分发存储系统优化SCSIRAID0数据块大小优化我国颁布的关于中档和流动放映的两个数字电影技术规范中也没有具体指定传输方式,但是列出了物理媒介、卫星、网络三种可选方式[1][3]。在实际应用中,数字电影发行版分发方式主要采用卫星数据广播传输方式,卫星传输方式有传输距离远、覆盖面积广等技术优势。根据数字电影分发特点,发送端系统需同时为多个接收端提供数据服务。接收端可向发送端系统发出影片数据流文件读取请求。因此,发送端系统必须同时响应多个接收端的数据请求,实现多个影片数据流文件并行传输。多并发数据读取对数据存储系统的性能要求较高,数据存储系统如不能提供长时间高速、稳定的数据之I/O吞吐性能,会影响整个数据分发系统的稳定性和可靠性。因此,在卫星传输带宽足够大的情况下,作为数据源的数据存储系统,其I/O吞吐1、概述数字电影将电影的画面、声音等内容进行数字处理后形成视、音频编码数据流。数据流的形式便于存储和传输,较之胶片拷贝,数字电影不会因为长期反复放映而产生画面声音质量下降,而且可利用各种成熟的信息传输手段快速、高效、低成本地完成影片的分发。好莱坞7大制片商在2005年7月首次发布了数字电影系统规范(DCI规范)110版,此后不断完善,2008年3月发布112版。关于影片的分发技术,只对数据安全性、健壮性、吞吐接口提出要求。并没有对传输的方式具体指定,用户可选择包括物理存储介质传递、卫星传输、光纤传输、VPN传输等多种兼顾技术可靠性和经济性的分发方式[2]。—3—现代电影技术No.3/2009ADVANCEDMOTIONPICTURETECHNOLOGY数字技术表1数据广播协议对比表效率、并发响应速度和稳定性成为整个分发系统的瓶颈。数据存储系统的I/O吞吐性能可以通过磁盘阵列来进行提升,具体优化需要根据具体的磁盘体系结构和数据分块方式来完成。数据被分块存储于不同磁盘,可以平衡各个磁盘的负载,提升I/O吞吐量。数据块大小对I/O吞吐量的实际提升也是有很大的影响的。特别是在多并发数据请求的情况下,不合适的数据块分割方式不仅发挥不出磁盘阵列的全部高速I/O性能,甚至还会影响系统的稳定性。本文第2节主要讨论数字电影卫星分发基本原理,第3节结合基本原理讨论流动放映卫星分发系统的结构,第4节讨论数字电影卫星分发系统的优化方案。首先通过系统的分析找出优化重点,然后讨论数据存储系统的优化重点和优化方案,并通过理论分析和实验数据总结出适合数字电影卫星分发系统特点的数据分块公式。2、数字电影卫星分发技术基本原理电影发行的特点是要在尽量短的时间内,最好是同时,将电影发行版传送到分布在全国,甚至全世界各个地方的院线、影厅。数字电影卫星分发技术采用数据流的形式存储影片,借助卫星数据传输技术,采用一点发送、多点接收的数据广播形式进行电影数据分发。卫星数据传输采用多址传输方式,可在大范围、远距离实现数据传输。与其他传输技术相比,具有带宽高、覆盖面广、传输距离远等特点。数据的安全性、健壮性方面由具体的传输协议来保证。欧洲ETSI(EuropeanTelecommunica2tionsStandardsInstitute,欧洲电信标准协会)所制定的数据广播标准作为数字视频广播系列标准的一部分,在欧洲及世界范围都得到了广泛的应用。它包括ETSITR101202《数字视频广播数据广播规范执行指南》[4]和ETSIEN301192《数字视频广播数据广播规范》[5]。根据这一技术规范,数据传输基础协议是ISO/IEC13818-1[6]中定义的MPEG-2传输流(TS)。数据信息通过MPEG-2传输流数据负载进行传输,针对不同