下一代IPv6網(wǎng)絡(luò)與多媒體技術(shù)

基于下一代網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模媒體服務(wù)主講人邢衛(wèi)2006年5月26日1第一頁，共四十頁。一、應(yīng)用展望2第二頁，共四十頁。需求強(qiáng)烈、技術(shù)合適媒體服務(wù)滿足人們精神文化生活需求影視娛樂欣賞、新聞傳媒、圖書影像發(fā)行教育培訓(xùn)、醫(yī)療衛(wèi)生、信息服務(wù)等下一代互聯(lián)網(wǎng)適合發(fā)展大規(guī)模遠(yuǎn)程媒體服務(wù)地址空間更大設(shè)計(jì)更安全服務(wù)質(zhì)量保障核心技術(shù)漸已成熟視頻編解碼、大規(guī)模組播、QoS保障數(shù)字版權(quán)管理、認(rèn)證計(jì)費(fèi)、終端播放和機(jī)頂盒3第三頁，共四十頁。發(fā)展迅速、潛力巨大國際公司積極推動網(wǎng)絡(luò)多媒體和流媒體應(yīng)用歐洲：英國電信、意大利FastWeb、法國電信等北美：美國部分電信運(yùn)營商使用有線電視網(wǎng)和電信網(wǎng)相結(jié)合，提供視頻業(yè)務(wù)國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)流媒體業(yè)務(wù)正在穩(wěn)步發(fā)展中國電信準(zhǔn)備IPTV商用中國網(wǎng)通宣稱開通大規(guī)模IPTV業(yè)務(wù)央視開播CCTV網(wǎng)絡(luò)電視新聞與娛樂頻道4第四頁，共四十頁。市場廣泛、意義重大市場需求與應(yīng)用前景廣闊

突破傳統(tǒng)模式：融合流媒體直播、錄播、點(diǎn)播、自主節(jié)目下載等滲透眾多應(yīng)用領(lǐng)域：廣電、電信、娛樂、教育、醫(yī)療、政府等部門遠(yuǎn)程媒體服務(wù)與IPv6互動發(fā)展IPv6支持流媒體發(fā)布所需QoS保證、大規(guī)模組播、安全和多業(yè)務(wù)融合等技術(shù)；大規(guī)模媒體服務(wù)將成為推動IPv6發(fā)展的重要業(yè)務(wù)5第五頁，共四十頁。目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與媒體服務(wù)存在的挑戰(zhàn)目前媒體服務(wù)、流媒體傳輸發(fā)展迅速，但是在現(xiàn)有Internet上存在問題Internet的無連接包轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制主要是為突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的，不適合傳輸連續(xù)媒體流網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i問題突出IPv4帶來的地址空間嚴(yán)重不足、數(shù)據(jù)傳輸缺乏質(zhì)量保證、數(shù)據(jù)安全性難以保證和對組播功能支持有限等問題安全加密、數(shù)字版權(quán)管理的問題6第六頁，共四十頁。IPv6的發(fā)展提出IPv4定義的有限地址空間將被耗盡使用NAT技術(shù)來共享IP地址，造成私有地址網(wǎng)絡(luò)的連接問題妨礙互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展Internet主干網(wǎng)路由器有維護(hù)大型路由表的能力層次路由機(jī)制平面路由機(jī)制需要地址配置簡單化越來越多的設(shè)備使用IP地址地址配置自動化IP層安全需求標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信加密服務(wù)更好的實(shí)時QoS支持的需求IPv4QoS依賴于IPv4服務(wù)類型字段、端口身份論證等只適用于局域網(wǎng)絡(luò)，絕大部分的實(shí)際應(yīng)用設(shè)備都不支持7第七頁，共四十頁。IPv6關(guān)鍵技術(shù)—基礎(chǔ)技術(shù)龐大的地址空間以及層次化實(shí)現(xiàn)128位IP地址，即有2128-1個地址,NAT地址轉(zhuǎn)換技術(shù)將不再需要簡化的報(bào)頭和靈活的擴(kuò)展將包頭開銷降到最低，提高路由處理效率IPv6包頭之后的擴(kuò)展包,僅受到整個IPv6包最大字節(jié)數(shù)的限制網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證與加密全面支持IPSec，提供基于標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案服務(wù)質(zhì)量的滿足允許用戶對通信質(zhì)量提出要求，包括使用IPSec加密的用戶在內(nèi)8第八頁，共四十頁。IPv6關(guān)鍵技術(shù)—基礎(chǔ)技術(shù)對移動性的更好支持支持移動IP地址的自動配置、自動轉(zhuǎn)交、優(yōu)化路由選擇等高效的層次尋址及路由結(jié)構(gòu)大大降低了路由器的尋路和存儲開銷路由器不再做分段工作，分段僅由發(fā)送主機(jī)進(jìn)行增強(qiáng)的組播與流量控制不再有廣播地址，而是使用面向鏈路局部范圍內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的組播地址自動配置，即插即用的連網(wǎng)方式包括全狀態(tài)和無狀態(tài)地址配置方式無狀態(tài)配置方式中，在線主機(jī)自動獲得本地路由器地址前綴等相關(guān)配置ICMPv6路由器請求和路由器發(fā)布報(bào)文用于鄰節(jié)點(diǎn)交互的新協(xié)議替代了ARP請求支持1280字節(jié)不分段數(shù)據(jù)包9第九頁，共四十頁。IPv6帶給網(wǎng)絡(luò)媒體服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)自動配置，即插即用的連網(wǎng)方式簡化了流媒體系統(tǒng)的部署完善用戶管理功能基于IPSec的認(rèn)證與加密技術(shù)保證了有條件接收技術(shù)中相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩愿咝阅艿膫鬏斁W(wǎng)絡(luò)IPv6的簡化報(bào)頭、高效的路由機(jī)制帶來了網(wǎng)絡(luò)性能的提高和組網(wǎng)成本的降低10第十頁，共四十頁。IPv6帶給網(wǎng)絡(luò)媒體服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)服務(wù)質(zhì)量QoS在IPv4的基礎(chǔ)上作了一定的擴(kuò)充對各種多媒體信息根據(jù)緊急性和服務(wù)類別確定數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級定義了專門的QoS域，大大減小rsvp的開銷11第十一頁，共四十頁。基于IPv6的多媒體技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)加強(qiáng)了組播功能實(shí)現(xiàn)基于組播、具有網(wǎng)絡(luò)性能保障的大規(guī)模視頻會議和高清晰度電視廣播的應(yīng)用(高帶寬)取消了廣播使用一個“所有節(jié)點(diǎn)”組播地址來替代IPv4廣播地址使用有限組播地址的替代局部廣播增加了標(biāo)識和范圍字段，防止了組播地址的沖突12第十二頁，共四十頁。國內(nèi)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀我國CERNET2和CNGI-6IX項(xiàng)目初步開展了IPv6組播技術(shù)研究制定CERNET2組播地址分配方案進(jìn)行CERNET2組播路由設(shè)計(jì)開發(fā)IPv6組播監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試基于IPv6的大規(guī)模、強(qiáng)交互組播視頻會議系統(tǒng)開發(fā)具有HDTV和SDTV質(zhì)量的組播視頻廣播系統(tǒng)在CERNET2上進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證，并投入試運(yùn)行和服務(wù)浙江大學(xué)IPv6網(wǎng)絡(luò)2004/12/23

開通IPv6多媒體服務(wù)網(wǎng)站13第十三頁，共四十頁。國外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀韓國電子通信研究院(ETRI)中國臺灣2002年開始的E-Taiwan計(jì)劃絕大多數(shù)ISP都支持IPv6,已有TaNet,TWAREN等實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)HiNet開展IPv6多媒體服務(wù)歐洲6INIT開展的研究中，包含QoS,IPSec,VOIPv6等14第十四頁，共四十頁。二、關(guān)鍵技術(shù)工作媒體服務(wù)系統(tǒng)總體要求和技術(shù)規(guī)范的制定網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)和組網(wǎng)總體方案的制定自主知識產(chǎn)權(quán)的成套設(shè)備與軟件的研究開發(fā)示范網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與業(yè)務(wù)試驗(yàn)15第十五頁，共四十頁?？傮w技術(shù)規(guī)范的研究制定（1）遠(yuǎn)程媒體服務(wù)的范圍和服務(wù)形式流媒體直播、流媒體錄播、流媒體點(diǎn)播、自主節(jié)目下載、互動流媒體節(jié)目及其業(yè)務(wù)設(shè)置、操作管理、結(jié)算形式等等（2）遠(yuǎn)程媒體服務(wù)系統(tǒng)的整體技術(shù)構(gòu)成規(guī)范媒體服務(wù)中心系統(tǒng)、用戶接收終端系統(tǒng)構(gòu)成對連接服務(wù)中心與用戶端系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的功能性能要求

16第十六頁，共四十頁?？傮w技術(shù)規(guī)范的研究制定（3）媒體服務(wù)中心的軟硬件系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范各種業(yè)務(wù)單元設(shè)備的邏輯接口、功能規(guī)范和主要性能指標(biāo)編碼器、流發(fā)送器、數(shù)據(jù)發(fā)送器、節(jié)目單發(fā)送器、授權(quán)發(fā)送器、點(diǎn)播接入器、運(yùn)行控制器等編碼器和流發(fā)送器支持的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)媒體服務(wù)中心系統(tǒng)內(nèi)的所有協(xié)議規(guī)范媒體服務(wù)中心系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯構(gòu)成和物理組網(wǎng)的方案17第十七頁，共四十頁?？傮w技術(shù)規(guī)范的研究制定（4）媒體服務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺技術(shù)規(guī)范主干傳輸網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)規(guī)范，包括接口設(shè)備規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)傳輸方式和性能指標(biāo)（包括QoS保障性指標(biāo)）接入網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)規(guī)范，包括多種接口轉(zhuǎn)換設(shè)備的規(guī)范，接入網(wǎng)絡(luò)的功能和性能指標(biāo)描述網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的技術(shù)規(guī)范，如不同接入網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)融合的多種協(xié)議堆棧結(jié)構(gòu)18第十八頁，共四十頁?？傮w技術(shù)規(guī)范的研究制定（5）媒體服務(wù)系統(tǒng)的用戶接收終端系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范不同用戶終端形式（如計(jì)算機(jī)、機(jī)頂盒＋電視機(jī)）、不同接入形式（如局域網(wǎng)接入、HFC直接接入等）技術(shù)規(guī)范媒體服務(wù)編碼類型，前端可能輸出各種編碼類型和參數(shù)組合終端應(yīng)達(dá)到視覺質(zhì)量指標(biāo)（分辨率、幀率等）19第十九頁，共四十頁。網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)與組網(wǎng)總體方案（1）以CNGI為核心的“樹網(wǎng)混合狀”的新型網(wǎng)絡(luò)概念體系架構(gòu)、適合遠(yuǎn)程媒體服務(wù)“以點(diǎn)到面”廣播發(fā)送為主、雙向交互通信為輔的網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)模型（2）研究IPv6的服務(wù)特點(diǎn)，開發(fā)實(shí)現(xiàn)面向遠(yuǎn)程媒體服務(wù)基本傳輸基本模式（實(shí)時發(fā)布服務(wù)、可靠發(fā)布服務(wù)、實(shí)時互動服務(wù)、可靠互動服務(wù)）（3）提出以IPv6網(wǎng)絡(luò)為核心，融合IPv4、DVB-C等多種接入網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方案，包括：在IPv6基礎(chǔ)上的樹狀邏輯子網(wǎng)與網(wǎng)狀邏輯子網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)；多種接入網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)的融合互聯(lián)的方案20第二十頁，共四十頁。網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)與組網(wǎng)總體方案（4）整個遠(yuǎn)程媒體服務(wù)系統(tǒng)由分布式多級中心構(gòu)成21第二十一頁，共四十頁。服務(wù)中心系統(tǒng)成套軟硬件開發(fā)（1）媒體服務(wù)中心系統(tǒng)內(nèi)各種單元設(shè)備集成和研制開發(fā)集成或研制開發(fā)編碼器、流發(fā)送器、數(shù)據(jù)發(fā)送器、節(jié)目單發(fā)送器、授權(quán)發(fā)送器、流量檢測儀、點(diǎn)播接入器、運(yùn)行控制器等（2）信源管理系統(tǒng)按照信源的物理特性、編碼格式、邏輯特性、播出計(jì)劃等因素制定信源的存儲策略、緩沖存儲策略、分類與檢索策略；開發(fā)信源存儲與檢索子系統(tǒng)、信源緩沖存儲分發(fā)與管理子系統(tǒng)。22第二十二頁，共四十頁。服務(wù)中心系統(tǒng)成套軟硬件開發(fā)（3）資源管理調(diào)度系統(tǒng)管理媒體服務(wù)中心平臺的通道劃分、帶寬劃分、時段劃分等資源分配實(shí)時優(yōu)化調(diào)度，生成推送計(jì)劃表（4）播出網(wǎng)絡(luò)管理與控制系統(tǒng)從推送計(jì)劃表實(shí)時動態(tài)生成節(jié)目單、授權(quán)控制信息、設(shè)備任務(wù)表等信息，管理和控制整個服務(wù)中心系統(tǒng)的各種設(shè)備運(yùn)行（5）用戶管理與計(jì)費(fèi)系統(tǒng)管理系統(tǒng)上的多個運(yùn)營商、多種業(yè)務(wù)和用戶信息支持多用戶、多業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)，支持點(diǎn)播付費(fèi)，以及用戶與運(yùn)營商之間、多個運(yùn)營商之間的結(jié)算23第二十三頁，共四十頁。接入終端設(shè)備與軟件的開發(fā)（1）普通計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程媒體服務(wù)終端應(yīng)用軟件接入方法與軟件（協(xié)議堆棧）集成、整合開發(fā)各類遠(yuǎn)程媒體服務(wù)的界面設(shè)計(jì)研究制定操作系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件的性能保障機(jī)制，優(yōu)先級、線程管理等關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保持各種業(yè)務(wù)模塊的一致性和重用性支持對多種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一的支持保證解碼回放的服務(wù)性能。24第二十四頁，共四十頁。接入終端設(shè)備與軟件的開發(fā)（2）電視機(jī)前置機(jī)頂盒嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)和嵌入式技術(shù)的研究開發(fā)各類標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)（視頻直播、視頻錄播、視頻點(diǎn)播、自主節(jié)目下載、互動流媒體節(jié)目）的用戶操作節(jié)目設(shè)計(jì)，特別是服務(wù)導(dǎo)航界面的設(shè)計(jì)和操作界面（遙控器）設(shè)計(jì)機(jī)頂盒內(nèi)部支持各類業(yè)務(wù)的軟硬件體系結(jié)構(gòu)研究，以及保障實(shí)時視頻業(yè)務(wù)流暢播放的軟硬件機(jī)制支持多種視頻編碼類型的軟硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法的研究擇優(yōu)選擇實(shí)現(xiàn)方案，予以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。25第二十五頁，共四十頁。典型示范系統(tǒng)26第二十六頁，共四十頁。三、我們的工作27第二十七頁，共四十頁。基于IPv6、融合多種接入網(wǎng)絡(luò)

大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)媒體服務(wù)系統(tǒng)完全符合IP標(biāo)準(zhǔn)的融合多種接入網(wǎng)絡(luò)能夠支持大容量媒體組播推送能夠支持實(shí)時信息互動28第二十八頁，共四十頁。系統(tǒng)特點(diǎn)—豐富的多媒體應(yīng)用媒體服務(wù)中心系統(tǒng)能夠向終端系統(tǒng)提供以下主要的服務(wù)形式：視頻直播：服務(wù)中心實(shí)時進(jìn)行視頻的編碼和推送視頻錄播：服務(wù)中心將預(yù)先制作好的視頻節(jié)目以流媒體形式向終端推送視頻點(diǎn)播服務(wù)視頻交互答疑咨詢數(shù)據(jù)文件及目錄的推送和下載信息公告、通知、新聞等多媒體信息發(fā)布29第二十九頁，共四十頁。系統(tǒng)特點(diǎn)—高組播帶寬融合有線電視網(wǎng)與交互式IP網(wǎng)絡(luò)(Internet)充分利用了有線電視基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)天然的組播和高帶寬特性與目前的商業(yè)寬帶互聯(lián)網(wǎng)有機(jī)結(jié)合初步解決了組播應(yīng)用中的帶寬瓶頸30第三十頁，共四十頁。系統(tǒng)特點(diǎn)—多種網(wǎng)絡(luò)融合基于融合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與組網(wǎng)技術(shù)，解決遠(yuǎn)程大規(guī)模接入問題基于廣電SDH網(wǎng)作為IP組播傳輸主干網(wǎng)以商業(yè)寬帶網(wǎng)絡(luò)為IP交互傳輸網(wǎng)集成WiMax與DVB為IP接入網(wǎng)絡(luò)融合IP、WiMax與DVB的組網(wǎng)技術(shù)31第三十一頁，共四十頁。系統(tǒng)研究內(nèi)容研究融合網(wǎng)絡(luò)的傳輸服務(wù)與管理控制技術(shù)高質(zhì)量視音頻組播技術(shù)、高效可靠多媒體信息廣播技術(shù)QoS管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)資源自適應(yīng)調(diào)度與均衡技術(shù)服務(wù)接入控制技術(shù)32第三十二頁，共四十頁。系統(tǒng)研究內(nèi)容研究開發(fā)融合網(wǎng)絡(luò)平臺的服務(wù)與管理系統(tǒng)融合WiMax、IP、DVB的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)系統(tǒng)開發(fā)綜合DVB、WiMax的用戶接入系統(tǒng)開發(fā)融合網(wǎng)絡(luò)平臺的綜合管理與運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)開發(fā)33第三十三頁，共四十頁。已開展的工作1承擔(dān)或完成多個相關(guān)的國家、省、市項(xiàng)目：浙江省信息化科技村鎮(zhèn)建設(shè)和示范（融合互聯(lián)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)的數(shù)字媒體服務(wù)平臺），浙江省科技廳重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，2002年基于有線電視網(wǎng)和Internet網(wǎng)絡(luò)的多媒體綜合信息服務(wù)平臺，杭州市“5112”科技計(jì)劃項(xiàng)目，2002年多層次職業(yè)技術(shù)教育網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)平臺，浙江省科技廳重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，2003年基于IP網(wǎng)絡(luò)的流媒體視頻直播系統(tǒng)，浙江省信息產(chǎn)業(yè)廳軟件產(chǎn)業(yè)基金項(xiàng)目，2003年數(shù)字媒體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用，國家教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃項(xiàng)目，2004年34第三十四頁，共四十頁。已開展的工作2承擔(dān)或完成多個相關(guān)的國家、省、市項(xiàng)目：浙江省農(nóng)村黨員干部現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研究及其應(yīng)用，浙江省科學(xué)技術(shù)廳科技攻關(guān)項(xiàng)目，2004年自適應(yīng)可靠安全的流媒體系統(tǒng)研究與開發(fā)，浙江省科學(xué)技術(shù)廳科技攻關(guān)項(xiàng)目，2004年優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)教育資源網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)，浙江省科學(xué)技術(shù)廳科技攻關(guān)項(xiàng)目，2004年數(shù)字媒體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)的研究，國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，2005年35第三十五頁，共四十頁。已開展的工作3申請相關(guān)發(fā)明專利5項(xiàng)適合數(shù)字媒體發(fā)布業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與傳輸方法，發(fā)明專利，申請?zhí)枺?.X融合IP網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)的接入方法及其設(shè)備，發(fā)明專利，申請?zhí)枺?.7具有多種轉(zhuǎn)換功能的自適應(yīng)視頻轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)，發(fā)明專利，申請?zhí)枺?.9一種融合互聯(lián)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的條件接收系統(tǒng)，發(fā)明專利，申請?zhí)枺?.2融合數(shù)據(jù)、語音、視頻混合編碼的多碼率編解碼及其等時傳輸方法，發(fā)明專利，申請?zhí)枺?.8獲得軟件著作權(quán)4項(xiàng)36第三十六頁，共四十頁。已開展的工作4科技成果鑒定與獲獎成果4項(xiàng)基于有線電視網(wǎng)絡(luò)的多媒體遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)，2001年6月，浙江省科技廳鑒定為國內(nèi)領(lǐng)先水平2002年度浙江省廣播電視局科技創(chuàng)新一等獎，2002年度國家廣播電影電視總局科技創(chuàng)新三等獎并列入04年度國家級火炬計(jì)劃項(xiàng)目浙江省信息化科技村鎮(zhèn)建設(shè)與示范（融合互聯(lián)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)的數(shù)字媒體服務(wù)平臺），2005年1月，浙江省科技廳鑒定為國際先進(jìn)水平多層次職業(yè)技術(shù)教育網(wǎng)絡(luò)平臺，2006年1月，浙江省科技廳鑒定為國內(nèi)領(lǐng)先水平基于有線電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的多媒