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1、实时多媒体业务性能监测分析系统1）涉及技术的国内外现状分析2010年7月2日，经国务院三网融合工作协调小组审议批准，确定了第一批三网融合 试点地区（城市）名单，这标志着三网融合试点工作正式启动，实时多媒体业务将更 为广泛地流行。现在，实时多媒体技术已经用于互联网多媒体新闻发布、在线直播、 网络广告、电子商务、视频点播、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等 互联网的信息服务的方方面面。多媒体技术的应用将为网络信息交流带来革命性的变 化，将对人们的工作和生活产生深远影响。实时多媒体业务对网络的时延、抖动以及 丢包率等性能指标都有较高的要求，即有较高的服务质量QoS （Quality of
2、Service ） 需求。为了实现实时多媒体传 输的高性能、高稳定和可管理等特性，就需要了解传输 网络及业务的各种性能，包括丢包率、网络排队延迟、网络可用带宽等。因此，实时 多媒体业务监测及其关键技术的研究对于保证实时多媒体传输的工作可靠和高效运行 有着非常重要的意义。目前市场上有一些IP网络性能测量产品，但大部分仅限于对网络层的性能指 标进行 测量，测量结果为网络或链路的性能，对具体业务，尤其是实时多媒体 业务的性能， 缺乏有效测量手段。用户和网络运营商更关注的是某具体业务的性能，而网络或链路 的性能并不能完全代表具体业务的性能，因而难以准确发现性能瓶颈或定位故障原因。 目前在IPTV以及V
3、oIP测量领域处于领先地位的公司是Telchemy、IXIA、IneoQuest,都是国外公司，国内公司的类似产品很少。本 项目基于课题组已授权的专利发明“基于实时传输协议的端到端网络测量方法和前 期承担国家863计划项目、国家发改委CNGI项目的丰富技术积累和成 果，结合合作 单位北京泛网信息技术有限公司丰富的产业化经验，设计并研制“实时多媒体业务性能测量分析系统”。该系统能提供针对实时多媒体业务（IPTV、VoIP、视频会议应用等）的性能测量，并对测量的多媒体业务的性能数据 进行分析，以便对业务设计指标进行验证、定位性能瓶颈、查找故障原因等，为多媒 体业务的部署、开通、运行提供帮助，帮助各
4、大电信运营商和网络运营商对IP通信网 络进行高质量建设和运维，促进网络建设更好地服务于人们的工作和生活，进而促进 社会经济发展。2）涉及技术的产业链分析网络的服务质量是电信运营商核心竞争力的关键组成部分。该系统能给多媒体业务提供商和运营商带来如下好处，其间接经济效益无法估算：推动实时多媒体业务部署和发展通过使用先进的实时多媒体应用监测分析系统对多媒体业务（IPTV、VOIP和视 频会议应用等）的性能进行分析，并与网络层的性能测量指标相结合，能够提 供性能 瓶颈、故障的辅助定位及分析，能为运营商在多媒体业务的部署、开通、运行时提供 帮助，从而进一步促进多媒体业务提供商的发展。增加网络提供商效益通
5、过先进的实时多媒体应用监测分析系统，可以方便客户对实时多媒体应用使用网络 资源及其性能情况进行全方位的分析与了解，确保电信公司提供的网络服务能够满足 客户的需求。该系统使得运营公司能了解客户的网络和实时多媒体应用实际运行情况， 并根据这些信息向用户推荐合理的网络资源，比如当客户租用的资源不足时，电信公 司可以向用户提出合理化建议，让客户定购更多的网络资源。这些都是增加电信收益 的有力手段；降低运营者成本通过实时多媒体应用监测分析系统，可以了解影响网络和多媒体业务性能的瓶颈区域 和瓶颈链路的位置，这样，在进行网络扩容时，不需要对网络整体进行大规模扩建， 而仅需逐步对影响网络和业务性能的瓶颈区域和
6、链路进行扩容改 造，从而减少了电信 运营商的网络投资，降低了扩容成本。另外，通过实时多媒体应用监测分析系统，可以在网络和业务发生性能恶化时，及时 地通知网络运维人员，并给出相应的故障可能和处理意见，电信运营商能够迅速地做 出响应，提高故障处理效率，降低运维成本，减少没有必要的信誉和业务损失。电信市场正在成为一个激烈竞争的市场，电信市场在最近十多年以来发生的巨大变化， 呈现出一些新的特点：运营网络融合；业务融合；电信市场的开放，大量新运营商的 出现等。在不断变化的网络技术和多厂商的网络基础设施的现实条件下，电信运营商 要获得并保持市场份额，必须能够灵活地满足网络运营的要求，实现对多业务、多厂 商
7、、多技术的运维操作功能；赶在竞争对手之前不断地推出新业务；提高工作效率， 降低工作成本。本技术转化产品能满足网络运营商的在实时多媒体业务方面的需求, 而且能提高通信用户的服务质量，节约社会成本，从而发挥其巨大的社会效益。3) 市场分析(说明市场容量)本系统的核心技术基于已授权专利，市场受技术壁垒保护。本研究成果转化产品的主要客户是电信运营商和专网用户，作为产业化过程中最重要的市场规模预测，分析如下：国内市场主要集中在网络运营商NP,包括中国电信、中国移动、中国联通，这些电信 运营商的网络延伸到整个国家的每一个省市。一个省电信运营商的实时多媒体应用监 测分析系统相关投入按照50万计算，30个省份
8、，约有1.5亿的市 场规模。除了每个 省中心部署之外，在人口和业务比较多的市级运营商处也有相应的部署，比如广东省， 网络规模非常庞大，因此还需要在市一级的网络进行部署。此外实时多媒体应用监测 分析系统还可以作为现有IP网网络管理系统的系统扩展部分，总市场规模约2亿左右。按5%勺市场占有率计算，直接经济 效益 为1000万元。4) 涉及技术的前期/现有基础申请人所在的北京邮电大学网络技术研究院网络与交换技术国家重点实验室宽带网研 究中心是北京邮电大学国家重点实验室的六个研究中心之一，也是北京 邮电大学国家 st 2111程“互联网性能与服务质量研究方向的建设依托单位。自90年代初起一直从事宽带通
9、信网与互联网领域的基本理论和应用技术的研究与开发工作，在网络 体系结构、QoS控制与管理策略、无线局域网QoS性能分析和改进、互联网流量控 制和拥塞控制机制和算法、组播路由算法和协议的改进等方面进行了大量深入的研究 工作，形成了自己的特色，其中，下一代互联网服务质量基础理论及方法成果还获2004 年度中国通信学会科学技术奖二等奖。近年来，宽带网研究中心在下一代互联网的体系结构和服务质量基础理论方面中进行 了深入细致的研究，长期从事IP网络的基础研究和开发工作，取得了一批重要的研究 成果，进来近年来中心承担的主要研究项目有：国家自然科学基金网络与信息安全重大研究计划重点项目“移动互联网服务质 量
10、控制 工程学的研究(No. 90204003 ),经费 50 万元，(2003 2005)。国家八六三重大项目“电信级统一 IP QoS体系架构和实施方案的研究 (2003AA121220)，通过 863 主题专家组验收(Ab),经费 200 万元，(2003 2004) o 教育部优秀青年教师资助计划“新一代互联网SLA管理和QoS控制的闭坏体系研究”,经费10万元，(2003 2004) o国家发改委CNGI项目“ CNGIQos机制和组网关键技术及实施方案的研究及应用 试验(CNGI-04-13-1T),5，经费 1200 万元，(2005 2006)国家863计划项目新一代互联网测量体
11、系结构和测量关键技术的研究”(2002AA103063,经费 30 万元，(2002 2004);国家 863 课题 “ 3Tnet 业务监测” (2002AA103011-10, 2005-2007, 30 万。国家发改委CNGI项目“面向下一代互联网的网络测量分析平台和工具开发及应用实 验”子课题(CNGI-04-8-1D), 2005-2006, 100 万。国家863课题“面向自组织网络的安全接入、认证、服务质量控制和监测技术”(2006AA01Z235, 2006-2009, 85 万。国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“新一代互联网体系结构理论研究 项目之 新一代互联网服务
12、模型和服务管理理论课题(2003CB314806) 55 ,经费200 余万元，(20032008)。国家自然科学基金项目“新一代移动互联网激励一致性的自适应QoS机制研究(No.60472067),经费 23 万元,(2005 2007 ) o国家863计划项目“广义上下文感知的自治化网络体系结构模型的研究”(2007AA01Z206,经费 100 万元，(2007 2009);国家863计划项目“支持泛在、异构的移动性管理技术(2006AA01Z229,经费 100 万元，(2006 2008 );国家863计划项目可扩展认知网络的服务质量保障关键技术研究”(2009AA01Z210,申请
13、经费 80 万元,(2009 2010);国家863计划项目身份与位置分离的新型路由关键技术与实验系统”(2009AA01Z250,申请经费 400 万元，(2009 2010);国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“异构接入的非连接网络实时服务 质量研究5，(2009CB320504,经费 276 万元，(2009 2011 ); 通过上述项目的长期研究工作，我们在网络体系结构模型分析、网络或服务自适应感 知和控制管理、互联网QoS IP业务网管、IP测量、IP安全等技术方面 取得了一些可 喜的成果，具有很强的研究基础和开发实力，积累了宝贵的前期 基础和试验经验，具 备从事技术转化产品
14、的开发和产业化能力。主要要达到的技术指标在本成果转化课题中，将通过对典型多媒体业务（VoIP、IPTV）的研究，开发反映各自业务性能的测量指标及其相应的测量方法，其中:VOIP业务包括：VoIP单向网络时延；VoIP单向时延抖动最大值；VoIP单向RFC1889时延抖动；VoIP单向丢包率；VoIP单向连续最大丢包数等；IPTV业务包括：IPTV单向网络时延；IPTV单向RFC1889时延抖动；IPTV单向丢包率；IPTV单向连续最大丢包数。后续工作测试和测量是网络运营和设备研制的重要组成部分。随着近年来IP网上实时多媒体业 务的迅速发展，为了保证下一代网和核心承载平台IP网的健康、可靠和高效
15、运行，迫 切需要实时多媒体业务性能测量工具。本项目研究网络和实时多媒体业务测量技术、 测量体系结构及其协议，并在此基础上开发实时多媒体业务性能测量系统，以满足服 务提供商和网管人员对网络和业务性能进行实时检测与预报、对故障进行诊断和定位 （51 ctb 口 Jo本项目目标是开发一种开放式、易扩展的实时多媒体应用监测分析系统。该系统能实现测量任务分发、任务调度、测量结果汇总等功能。由于要提供实时多媒体业务的监 测分析功能，因此要求系统具有很高的实用性，系统特点如下：测量准确、可靠，健 壮性好，测量速度快，对网络产生的负荷小。可实时监测和分析实时多媒体业务真实 的性能情况。测量结果展现方式丰富多样
16、，包括区域图、折线图、点图以及表格，生动而直 观。对 于历史数据能以多种时间单位的曲线图方式表现业务及网络性能情况。支持用户端的 浏览器模式，降低培训和维护成本。执行测量时，配置应简单，测量Age nt的布署不 受地域的限制。系统总体结构图如图1所示：图1 ：实时多媒体应用监测分析系统总体结构图其中，针对IPTV应用，系统中将存在服务器端测量代理和客户端测量代理，服务器端 测量代理运行于媒体服务器中，客户端测量代理运行于业务端系统中；VoIP应用中每 个端系统都运行客户端测量代理。本项目主要研发内容如下：定义实时多媒体应用性能评估方法重点解决实时多媒体应用性能指标的定义以及如何运用性能测量结果的问题。本项目
