国家科学技术进步奖--大规模网络流媒体服务关键支撑技术

拟推荐2015年度国家科学技术奖候选项目公示内容一、基本情况

奖

励

种

类

序号项目名称完成单位主要完成人

科技进步奖3 大规模网络流媒体服

务关键支撑技术

华中科技大学，深

圳市融创天下科

技有限公司，深圳

市迅雷网络技术

有限公司，UT斯达

康(中国)有限公司

金海,廖小飞,程

斌,陈汉华,马国

强,朱在国，刘智

聪，张俭

二、项目简介

本项目属于计算机网络、分布式系统领域。

网络流媒体技术是重大事件传播、国家软实力输出、非物质遗产传承、网络视听、在线教育、远程医疗等应用的重要支撑，是受众更广、速度更快的无国界新传播媒介。建立自主知识产权的网络流媒体服务的技术体系，具有广阔的市场价值和重要的文化安全意义。

在互联网环境下，网络流媒体服务的构建一直面临着百万/千万级超大规模节点组织和动态自主节点突发行为的挑战；随着移动互联网时代的到来，又带来了接入网络异构抖动和终端环境多样化的新挑战，亟待突破国际前沿共性技术难题：1）用户规模大且动态性强，导致节点难以有效组织；2）数据规模大且终端能力和网络接入异构，造成媒体内容难以高效传输；3）服务请求量大且突发行为复杂，导致服务实时性、连续性难以保证。十余年来，结合行业迫切需求，在基金等项目支持下，通过产学研用联合攻关，形成了以拓扑组织、数据管理、服务调度等为核心的创新性成果，主要创新如下：

1）针对大规模用户节点组织的低效问题：创新性提出了面向直播的树网结合拓扑、面向点播的环形拓扑及面向有线/无线混合环境下的多码率自适应拓扑，实现了大规模异构用户节点高效、可扩展的组织、聚合与快速查询，可支持千万级用户规模，控制开销从O(N)降为O(logN)；

2）针对异构终端和接入网络引发的数据传输低效问题：创新性提出了分片分布式视频云转码机制和面向极低码率区间的高强度视频编码体系；首次提出了面向有线/无线节点的多频道数据协作缓存及其优化机制，实现了移动终端对互联网媒体内容的无缝接入和传输，使得媒体传输的移动网络带宽需求降低40%以上；

3）针对用户突发行为导致的实时性低等问题：建立了流媒体服务调度的实时动态性特征和突发拥塞现象的描述模型，提出了时间相关的事件驱动调度算法、突发拥塞控制算法，在10万

并发用户时拖动延迟降低到2秒，平均播放连续性提高到95%。

基于上述成果，联合研发了大规模流媒体直播系统AnySee、点播系统GridCast、TIVC编码器、迅雷看看、中国移动手机电视等系统和产品。部分成果已通过教育部、湖北省组织的鉴定，获湖北省科技进步一等奖和教育部技术发明一等奖共3项，联合三星电子提出DVB-T国际标准草案1项，授权发明专利48项，SCI收录论文43篇，支撑关键技术的5篇代表性论文引用690次，单篇最高引用371次，出版专著1部，培养全国优博、中国计算机学会优博3人次。

自2005年，成果已在融创天下、迅雷网络、中国移动、三星电子、法国电信、UT斯达康等互联网、移动互联网企业应用，为北京奥运会、4000门国家精品课程的远程教学、500万电大学生的网上教学等重要领域和事件提供网络流媒体服务，累计用户超过5亿。

三、代表性论文专著目录（自然科学奖）

不需要填写。

四、推广应用情况

总体上看，近三年，项目取得了显著的社会和经济影响。包括： (1)成果在互联网和移动互联网领域的以网络流媒体为基础的新型现代服务业中广泛应用，包括了深圳融创天下科技发展有限公司、深圳市迅雷网络技术有限公司等一批企业，提高了我国网络流媒体服务的核心技术竞争能力；(2)获得了48项发明专利授权，参与了DVB-T 的网络电视国际标准的制定工作；(3)项目成果已在"国家精品课程质量工程项目"中应用，通过集成4000门国家精品课程，实现了对课程内容的快速访问和个性化主动服务，使广大教师和学生能够方便、快捷地免费享用优质教育资源，促进高等教育教学质量不断提高；还为500 万的电大学生提供在线远程教学；(4)成果授权应用于三星电子、法国电信等一批企业，推动了工业界的技术发展；(5)毕业博士生、硕士生50 余名，获全国百篇优秀博士论文获得者1人、中国计算机学会优秀博士学位论文奖2人、中国计算机学会优秀博士学位论文提名奖2人，并培养了国家自然科学基金委员会优秀青年基金获得者2人、中组部“万人计划”中的“青年拔尖人才支持计划”入选者1人等青年人才。

五、曾获科技奖励情况

1、大规模网络流媒体服务核心支撑技术，教育部技术发明一等奖，2010年1月，金海,廖小飞,程斌,涂旭平,姚宏,韩宗芬

2、集群网络服务器核心技术研究，教育部技术发明一等奖，2006年1月，金海，韩宗芬，李胜利，廖小飞，易川江，程斌，刘科，庞丽萍，李昕，邹德清，石宣化，张超等

3、集群超级网络服务器聚集技术，湖北省科技进步奖一等奖，2003年5月，金海、韩宗芬、李胜利、廖小飞等

六、主要知识产权证明目录

1、金海，廖小飞，蒋文斌，程斌，张帆，余洋，黄翀，周思炜，对等网络点播系统中的定点数据预取方法，ZL200810046923.5，技术发明专利，中国

2、金海，廖小飞，蒋文斌，刘海坤，熊贤杰，邵颖哲，一种对等网络视频共享系统中分类检索的网络组织方法，ZL200810046630.7，技术发明专利，中国

3、刘智聪，一种调整信息服务器负载的方法、装置及系统，ZL200710301862.8，技术发明专利，中国

4、朱在国，一种基于手机的视频信号转发系统，ZL200610157281.7，技术发明专利，中国

5、马国强，一种在视频图像压缩中对率失真进行优化的方法，ZL200810065439.7，技术发明专利，中国

6、马国强一种用于视频编码的色度均衡方法，ZL200710075914.4，技术发明专利，中国

7、邹胜龙，李想，李金波，胡茂伟，刘子枫，种提供多媒体资源的方法、系统及装置，ZL200810007395.2，技术发明专利，中国

8、基于无结构P2P网络的流媒体点播系统软件V1.0，[简称：GridCast]，登记号2006SR05660，软件著作权，中国

9、P2P直播系统软件V1.0[简称：AnySee]，登记号2007SR05450，软件著作权，中国

10、多源流媒体数据的融合与传输加速系统[简称：CloudMedia]1.0，登记号2011SR073698，软件著作权，中国

七、主要完成单位推广贡献

在过去的几年间，项目完成单位之间紧密合作，分别在对等流媒体的网络拓扑组织技术、大规模分发与服务以及无线网络下的窄带传输和编码技术等方面研发了一系列重要的技术和系统。

华中科技大学的主要贡献：

围绕大规模网络流媒体服务的的迫切需求,从基础理论、关键技术、系统研发等层面开展创新工作,并在互联网、机顶盒等行业开展应用。

1）、提出了面向直播、点播流媒体服务的树网结合和环形网络拓扑组织与检索方法,解决了大规模环境下节点高效组织、聚合与查询的难题,可支持百万级和千万级的用户规模。

2）、提出了视频云转码、多频道协作缓存的媒体数据管理方法,实现了大规模媒体数据的高效分发与共享。

3）、针对调度实时性低等问题,提出了时间相关的调度等方法,实现了面向异构网络环境的大规模用户的高效、实时、高质量的流媒体服务。

4）、研发了大规模网络流媒体直播系统AnySee 及点播系统GridCast,在互联网、机顶盒等多个行业的典型企业获得应用。

5）、参与了DVB-T国际标准草案的起草。

6）、培养了一批博士和硕士研究生。

深圳市融创天下科技有限公司的主要贡献：

围绕移动网络环境中低码率流媒体编码与传输服务的迫切需求,从关键技术、系统研发等层