浙江大学基于IPv6的高清视频应用

时间:2009-02-21   来源:   网友评论:0   人气: 791 作者:

大家都熟悉标准清晰度(SD)模拟电视,这是我们所了解并且几十年来一直使用的电视。标清电视先扫描静止画面的奇数行,然后扫描同一幅图像信息的偶数行。这样一来,两幅画面会同时显示在显示器上,这种奇/偶扫描模式被称为隔行扫描,该技术被开发用于节约传输宽带。标清通常采用的分辨率被称为480i,提供由240线不同信息组成的画面。用于家用标清的宽带需求一般为45~90Mbit/s。对于小型视频显示器(小于27英寸),标清电视看上去相当清晰、流畅。但是,如果屏幕超过27英寸,480i格式的图像质量会有明显的下降。为了解决这个问题,逐行扫描开始替代隔行扫描,将480线图像信息行合并为一个帧,然后采用图像自动修正,大大提高了在大屏幕上的画面质量。我们把这种标清分辨率称为480p。


  真正的高清视频显示图像分辨率至少为1080i或者720p,低于它的分辨率则不是真正的高清晰度。高清格式提供的图像信息量比任何标清格式都要多。如果将屏幕分辨率转换为像素,可以清楚地看到高清格式可以提供比480i格式高出至少4倍以上的图像信息量。目前高清视频一般有3种格式,分别为1080i、720p和1080p。

  网络架构

  目前高清视频传输由于压缩编解码方式的不同,对网络带宽的具体要求也不一样。如采用业界性能最好的H.264的压缩编码方式,对于720p的高清质量而言,一般也需要2M~4Mbps的物理带宽,因此在现有的Internet网络环境中,实现对高清视频传输的带宽确保,几乎不太可能。


  为了有效实现高清视频等的特殊应用需求,浙江大学近年来积极开展基于IPv6协议的高性能专网建设,力争通过丰富的物理带宽链路和QoS的高质量保证为可靠传输提供保证。


  目前该专网环境已经基本构建,如图1。整网采用2层架构,核心采用当前业界最先进核心交换机产品,分别连接浙江大学紫金港和玉泉校区,构成万兆核心环。该核心设备具备250G的背板交换能力,当100G技术成熟后,能够顺利升级到10万兆的网络环境。接入层采用万兆上联,千兆下联,保证用户千兆IPv6到桌面。目前专网主要连接了我校的多个重点实验室、会议室以及重要的机关部门,从而为学校科学研究和高性能网络服务提供了一个很好的网络平台。

 

图1 浙江大学IPv6专网结构示意
 

该网络为了有效保证各项网络业务的服务质量,整网采用严格的Differ-serv控制,区分服务将Diff-Serv 域划分为不同的DS域,Diff- Serv域由边界节点ER( Edge Router) 和内部节点IR( Interior Router) 组成。边界节点具有对业务流的分类、整形、标记和调度等功能。它将根据TCA协议( traffic condition agreement,TCA ) 对入域流或出域流进行调节, 以确保入域流或出域流符合TCA 中所规定的要求,并标记业务流的DSCP 值。内部节点IR 则根据数据包的DSCP值确定对应的每一跳行为,对数据包进行转发。
  目前我校在专网范围内,针对流媒体、视频会议、RTP传输和普通数据流类型的不同分别定义了多种区分服务,通过这种严格的视频传输QoS控制,为各类基于IPv6的高清网络视频传输提供了服务质量的保证,如图2。

 

 

图2  区分服务结构

  各种高清视频应用

  高清直播系统
  浙江大学目前在IPv6专网环境中已经构建了高清视频直播服务,其中高清现场直播系统的构建充分利用了Media Server 系统予以构建,而高清电视视频直播的构建则采用了开源VLC系统予以实现。
  1.IPv6高清现场直播服务的建设
  我校在高清现场直播系统的构建中,为了节省高清摄像机的经费投入,充分结合了高清视频会议系统的建设(该建设见后续内容),利用了Tandberg公司的高清视频会议终端Edge 95 MXP产品。该产品是目前业界能较好支持IPv6高清视频传输的会议终端之一,它具有一个高清的主摄像机,可以提供720p的高清拍摄分辨率,同时该摄像机具备一个HDMI口,可以进行高清视频信号的外接采集。因此完全可以利用该高清摄像机进行高质量的现场视频直播。


 

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