随着下一代互联网建设的开展和网络运营竞争的加剧，宽带用户的数量直线上升，用户数量的大幅度增加直接推动着宽带网络的应用需求。宽带网络应用已成为竞争的核心，目前已经产生了VOD视频点播、数字电视网络直播、远程医疗/教学、IP电话等多种新型应用。其中，尤以充分体现网络交互特点的多媒体点播业务备受公众、影视公司和网络服务提供商的关注。从国际上看，VOD业务市场已从即时点播的单一形式发展成以流媒体技术为主导，包括音乐、影视在线点播、直播及下载播放在内的多种多媒体点播业务类型。

　　为适应我国宽带产业发展需要，我国下一代互联网CNGI示范工程设立了“CNGI视频多媒体点播系统”项目，研制支持多种业务和商业模式、面向宽带公众用户、提供高质量视频多媒体点播服务，以期实现一个完整的、具有示范意义的、实用的视频多媒体点播系统。由中国科学院声学研究所牵头，上海交通大学、中国科技大学、电信传输研究所、上海文广集团文广互动有限公司、上海电信技术研究院及夏新电子股份有限公司联合承担了该项目，研制一套基于CNGI基础平台的视频多媒体点播应用系统, 并开展项目试验和应用示范。

　　系统架构
　　该系统围绕宽带网视频点播需求和业务开展需要，在继承传统基于分布式内容分发的VOD系统基础上，自主开发宽带运营支撑环境BOSS、分级P2P媒体内容分发与服务机制、数字版权管理DRM和IPv6技术，多标准、多格式的转码技术，及自行研制的视频终端接收设备HMT，显著改进传统的基于分布式内容分发技术的VOD系统体系结构在业务规模上的扩展性能和业务质量，支持内容商、宽带接入商和/或独立业务集成提供商等参与业务提供的各方平等合作，形成合理的商业运营模式。

　　系统架构主要包括媒体处理中心（MPC），业务门户（Service Portal），运营支持系统（BOSS），数字版权管理系统（DRMS），中心媒体服务器（CMS），目录服务器（DS），媒体分发缓存服务器（MDC），边缘媒体服务器（EMS），家庭媒体终端（HMT）。上述主要设备构成了可运营、可管理的CNGI视频多媒体点播系统。

　　分层P2P媒体内容分发与服务机制
　　该系统的一个重要特点是采用了P2P机制。包括如下五类P2P节点：中心媒体服务器（CMS）、目录服务器（DS）、媒体分发缓存服务器（MDC）、边缘媒体服务器（EMS）和家庭媒体终端（HMT），这几种节点构成了两层P2P内容分发网络。

　　其中，CMS、DS、EMS和MDC构成了城域网（广域网）上的P2P媒体内容分发与服务系统，当有任一节点需要数据块时，首先向目录服务器查询，获得该数据块所被存储在的P2P节点地址（EMS、MDC、CMS），该节点再分别向这些节点请求该数据块的不同部分，最后在本地拼接成完整的数据块。每个P2P节点都会定期把自己的存储状态向DS进行报告。

　　EMS和HMT构成了驻地网上的P2P媒体内容分发与服务系统，EMS同时担当驻地网内的DS角色。驻地网上虽然只有一个EMS，但是HMT是非常多的，并且HMT带有硬盘，充当了存储和分发的主力。当某HMT需要媒体数据进行播放时，HMT按照播放顺序依次向EMS查询相关媒体文件数据块的存储位置，EMS返回存储这些数据块的节点（HMT）地址，HMT依次向这些节点请求数据，同时进行播放。为了适应各种媒体文件格式，我们没有采用流化机制，而是以文件块传输的方式进行驻地网内的媒体数据分发服务。这样，无论何种媒体文件格式，HMT只要首先获取该文件格式的元数据，然后顺序获取该文件所分成的数据块，就可以进行播放。

　　分层的P2P媒体内容分发与服务技术能够解决视频服务器和网络传输瓶颈问题，使得用户在点播节目的同时，可以将已收到并存储的节目数据片段提供给需要该内容的其它用户，大大减轻了服务器的传输负担，具有很强的扩展性。

　　关键研发设备

　　媒体处理中心（MPC）
　　MPC位于前端运营商的节目制作中心，是实现CNGI网络媒体服务的前端媒体处理服务器，旨在为媒体内容运营提供适配多种媒体处理标准和性能的多媒体和流媒体处理服务。

　　按逻辑功能划分，媒体处理中心主要包括转码、节目信息标引两部分。转码部分提供不同编码格式与分辨率输入的点播节目到符合CNGI视频多媒体点播系统格式统一要求的转码。同时，转码部分扩展功能为不同性能的异构多媒体终端提供多种图像质量与接入带宽的应用层QoS自匹配编码服务。节目信息标引部分为节目提供商提供一个标引信息输入界面，并根据所输入的标引信息生成相应的标引XML文件，供点播节目的网上发布。

　　MPC-转码：支持SD到CIF的分辨率转换编码，支持MPEG-2到MPEG-4、H.264编码格式转码。转码后的MPEG-4及H.264码流按ISO/IEC 14496-12生成MP4文件。转码部分的自匹配编码模块可根据用户终端的设备描述信息和网络的带宽特性，可将所点播的节目源编码为高性能视频编码标准H.264的数据流。

　　MPC-节目标引：根据节目的标引信息定义定制相应的节目标引操作界面，供节目提供商输入与节目内容相对应的标引信息，并在节目发布时根据所输入的标引信息生成相应的标引XML文件。

　　业务门户系统（SP）
　　业务门户系统主要根据视频节目的内容以及用户订购信息等内容向用户提供个性化门户服务，是一个具有个性化服务能力的业务门户网站。用户通过业务门户的导航进行视频点播操作。

　　业务运营支撑系统（BOSS）
　　视频多媒体点播系统的BOSS不同于一般的小型计费营帐系统，它独立于网络运营商和内容提供商，可以由业务提供商单独完成业务的运营支撑。功能上，不仅包括统一的用户管理、产品管理、计费营帐管理，还包含从业务生成、业务部署、业务提供、业务计费、到业务保障的整个业务生命周期管理和业务资源的有效统一管理。

　　BOSS不仅能够提供统一灵活的管理平台，而且在多媒体业务使用上，能够实现用户接入的统一认证和统一的用户管理。另外BOSS还支持数字版权管理，支持多层次开放的管理体系架构。针对不同的运营规模，BOSS系统可伸缩、可裁减，每个应用业务和系统内核相对独立，即插即用。

　　数字版权管理系统（DRMS）
　　DRMS是实现运营商媒体内容安全分发的支持系统，包括媒体文件加密处理、用户授权管理、客户端解密控制三个部分。影片加密处理负责对影片内容的加密处理；用户授权管理负责对终端点播用户的授权信息管理；客户端解密控制配合授权管理系统，控制影片的解密播放。

　　DRMS的目的是解决现有上下载、播放以及视频点播过程中数字媒体内容的版权管理难题，保证VOD系统提供具有版权管理的在线点播和下载播放业务的安全性，保障数字媒体内容提供者的权益和数字媒体内容消费者对内容合法操作的权益。

　　中心媒体服务器（CMS）
　　中心媒体服务器存储了所有的媒体数据，即保存所有影片的完整数据。从MPC获取处理完毕的媒体数据并存储。以P2P方式为MDC、EMS提供媒体数据上传服务。

　　目录服务器（DS）
　　目录服务器为城域P2P网络中的EMS和MDC提供媒体数据分布信息的发布、查询和更新服务。负责从DRMS获取新增影片的信息，并指挥CMS从MPC获取影片数据，进行媒体数据的部署。

　　DS完成城域网中各节点所拥有的媒体数据分布信息的发布；为城域P2P网络中的节点所需数据提供数据资源信息的更新服务；为城域P2P网络中的节点所需数据提供数据资源信息的定位服务。

　　DS指导城域网内的数据部署。DS按照一定的策略将CMS中的媒体数据分散存储到EMS和MDC中，或者按照一定的策略调整MDC和EMS中的数据状态。

　　媒体分发缓存服务器（MDC）
　　媒体分发缓存服务器存储并管理部分媒体数据，根据DS的指示，增加或删除本地存放的媒体数据。以P2P方式与城域网其他服务器（CMS、EMS、其他MDC）之间进行媒体数据传输。

　　边缘媒体服务器(EMS)
　　边缘媒体服务器（EMS）是本系统中非常重要的一个部分，它同时在城域（广域）网的P2P媒体分发服务和驻地网的P2P媒体分发服务中承担着角色。主要通过目录查询定位技术，获得相关媒体数据的信息，然后利用P2P技术将存储在中心媒体服务器（CMS）和媒体分发缓存（MDC）的数据下载到本地，为家庭媒体终端（HMT）提供点播服务。允许用户先下载后观看，或者边下载边观看。

　　边缘媒体服务器可以划分成EMS-Manager和EMS-Data两部分。EMS-Manager实现与DS、MDC、CMS、HMT和其他EMS等进行信息交互、维护驻地网的媒体数据分布信息、驻地网媒体数据部署和资源定位等功能。EMS-Data实现媒体数据的存储、传输和转发等功能。

　　家庭媒体终端（HMT）
　　家庭媒体终端不仅具有传统媒体终端点播VOD的功能，还可以保存近期所观看过媒体的副本，在获得VOD服务的同时可以提供两路P2P分发服务，与本驻地网其它HMT及EMS组成了驻地网P2P媒体内容分发网络。

　　HMT内置嵌入式浏览器，用户可以很方便地浏览业务门户网站，选择感兴趣的节目进行点播。HMT具有MPEG-4 ASP、MPEG-2 MP@HL、H.264/MPEG-4 AVC Main Profile等多种音视频压缩编码格式的解码功能，支持用户进行前跳、后跳、暂停等操作。

　　>>>  中科院声学所组建国家网络新媒体工程技术研究中心

　　2007年4月，科技部正式批复，同意依托中科院声学所组建国家网络新媒体工程技术研究中心。

　　网络与新媒体技术是声学所的优势学科，专门从事该方面研究的声学所网络与新媒体技术研究中心(DSP中心)，长期以来跟踪国际网络新媒体技术的发展趋势，结合我国新媒体服务的实际需求，在国家“863”计划及中科院创新重大项目的支持下，深入开展了数字媒体、移动多媒体及宽带接入技术领域的研究，旨在提出适合国情的网络新媒体发展技术路线，研发相关的设备及产品，为我国新媒体服务业提供可商业运行的新业务设计和产业化的系统解决方案。

　　声学所网络与新媒体技术研究中心(DSP中心)近年来先后承担完成多项国家“863”计划、中国下一代互联网CNGI示范工程、知识创新工程重大项目，如“宽带信息网运营支撑环境及接入系统的研制”、“网络电视接入系统及终端设备的工程化”、“视频多媒体点播系统”、“有线电视网络IPTV示范应用服务系统研制”等，取得多项科研成果，在宽带IP网络系统技术和应用技术方面申请国家发明专利50余项。取得的科研成果网络电视及增值服务运营系统、嵌入式视频终端、数字版权管理、IP网络管理、宽带业务支撑系统、高清数字电影播放系统等得到广泛应用及推广。

　　2005年，基于DSP中心，中科院开始组建“网络新媒体技术工程研究中心”。

　　点播业务流程设计

　　系统的点播业务流程设计如下：

　　(1) HMT经过BOSS系统认证，接入系统；
　　(2）用户使用遥控器操作，浏览业务门户网站，在业务门户网站为其准备的个性化页面中选择自己感兴趣的节目；
　　(3）用户选中某节目，进行播放；
　　(4）EMS立刻为HMT提供第一个数据块的数据，HMT开始播放；
　　(5）HMT在播放的同时，向EMS查询后续数据块所存储的位置，在获得这些地址后，即启动数据请求进程，进行后续数据的传输，并将数据存储到硬盘，供后面的播放使用；
　　(6) 当播放到第3分钟结束后，HMT提示用户“两分钟后将开始收费，是否继续”；
　　(7）用户如果选择退出，那么就返回业务门户网站页面；
　　(8）如果用户选择继续，则HMT启动授权获取流程，向DRMS系统获取该节目的授权信息；
　　(9）HMT成功获得授权信息后，播放将顺利进行，此时BOSS系统将扣除用户的点播费用；
　　(10）播放过程中，HMT持续向EMS查询后续数据块位置，并下载存储；
　　(11）如果EMS发现驻地网内没有后续数据，则EMS向城域网的DS进行查询，并向城域网的其他P2P节点请求数据，然后把这些数据传输给驻地网的HMT播放；
　　(12）HMT播放结束，返回业务门户页面。

　　综上所述，该系统是在CNGI网络上研发的基于P2P的大规模视频点播系统，由于采用了P2P技术，具有良好的扩展性，可以充分利用接入带宽，提高了数据传输的速率，改进了播放效果。同时自主设计了DRMS系统和BOSS，对内容版权进行了保护，保障了内容提供商的利益，能够开展大规模的运营。系统的各关键设备研制成功，并已在上海交通大学进行了测试和试运行，由于系统设计保证了高码率视频的传输和播放，播放效果受到好评，有望得到应用推广。