【正文】 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 第 8 章 因特網(wǎng)上的音頻 /視頻服務(wù) 第 8 章 因特網(wǎng)上的音頻 /視頻服務(wù) 概述 流式存儲(chǔ)音頻 /視頻 具有元文件的萬維網(wǎng)服務(wù)器 媒體服務(wù)器 實(shí)時(shí)流式協(xié)議 RTSP 交互式音頻 /視頻 IP 電話概述 IP 電話所需要的幾種應(yīng)用協(xié)議 實(shí)時(shí)運(yùn)輸協(xié)議 RTP 實(shí)時(shí)運(yùn)輸控制協(xié)議 RTCP 會(huì)話發(fā)起協(xié)議 SIP 第 8 章 因特網(wǎng)上的音頻 /視頻服務(wù) （續(xù)） 改進(jìn)“盡最大努力交付”的服務(wù) 使因特網(wǎng)提供服務(wù)質(zhì)量 調(diào)度和管制機(jī)制 綜合服務(wù) IntServ 和資源預(yù)留 協(xié)議 RSVP 區(qū)分服務(wù) DiffServ 第 8 章 因特網(wǎng)上的音頻 /視頻服務(wù) （續(xù)） 概述 ? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最初是為傳送數(shù)據(jù)信息設(shè)計(jì)的 。 因特網(wǎng) IP 層提供的 “ 盡最大努力交付 ” 服務(wù) ， 以及每一個(gè)分組獨(dú)立交付的策略 ， 對傳送數(shù)據(jù)信息也是很合適的 。 ? 因特網(wǎng)使用的 TCP 協(xié)議可以很好地解決網(wǎng)絡(luò)不能提供可靠交付這一問題 。 多媒體信息的特點(diǎn) ? 多媒體信息 （ 包括聲音和圖像信息 ） 與不包括聲音和圖像的數(shù)據(jù)信息有很大的區(qū)別 。 ? 多媒體信息的信息量往往很大 。 ? 在傳輸多媒體數(shù)據(jù)時(shí) ， 對時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)均有較高的要求 。 ? 多媒體數(shù)據(jù)往往是 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) (real time data)， 它的含義是：在發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同時(shí) ， 在接收端邊接收 、 邊播放 。 因特網(wǎng)是非等時(shí)的 ? 模擬的多媒體信號(hào)經(jīng)過采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào) ， 再組裝成分組 。 這些分組的發(fā)送速率是 恒定的 （ 等時(shí)的 ） 。 ? 傳統(tǒng)的因特網(wǎng)本身是 非等時(shí)的 。 因此經(jīng)過因特網(wǎng)的分組變成了 非恒定速率 的分組 。 t t 因特網(wǎng) t 模擬信號(hào) t 采樣后的信號(hào) 構(gòu)成分組 恒定速率 非恒定速率 ? 接收端需設(shè)置適當(dāng)大小的緩存。當(dāng)緩存中的分組數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量后再以恒定速率按順序把分組讀出進(jìn)行還原播放。 ? 緩存實(shí)際上就是一個(gè)先進(jìn)先出的隊(duì)列。圖中標(biāo)明的 T 叫做 播放時(shí)延 。 在接收端設(shè)置緩存 t T 緩存（隊(duì)列） 恒定速率 t 非恒定速率 有可能發(fā)生 分組丟失 ? 緩存使所有到達(dá)的分組都經(jīng)受了遲延。 ? 早到達(dá)的分組在緩存中停留的時(shí)間較長，而晚到達(dá)的分組在緩存中停留的時(shí)間則較短。 ? 以非恒定速率到達(dá)的分組，經(jīng)過緩存后再以恒定速率讀出，就能夠在一定程度上消除了時(shí)延的抖動(dòng)。但我們付出的代價(jià)是增加了時(shí)延。 緩存的影響 分組 發(fā)出 1 2 3 4 5 6 t 到達(dá)分組數(shù) 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 t 緩存時(shí)間 緩存時(shí)間 ?再推遲播放時(shí)間 如果網(wǎng)絡(luò)無時(shí)延 ?推遲播放 分組遲到 網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)時(shí)延 分組 1 的時(shí)延 分組 到達(dá) 1 2 3 4 5 6 t 實(shí)際的網(wǎng)絡(luò) 需要解決的問題 ? 在傳送 時(shí)延敏感 (delay sensitive)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，不僅傳輸時(shí)延不能太大，而且時(shí)延抖動(dòng)也必須受到限制。 ? 對于傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，很少量分組的丟失對播放效果的影響并不大（因?yàn)檫@是由人來進(jìn)行主觀評價(jià)的），因而是可以容忍的。 丟失容忍 (loss tolerant)也是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的另一個(gè)重要特點(diǎn)。 需要解決的問題（續(xù)） ? 由于分組的到達(dá)可能不按序，但將分組還原和播放時(shí)又應(yīng)當(dāng)是按序的。因此在發(fā)送多媒體分組時(shí)還應(yīng)當(dāng)給每一個(gè)分組加上 序號(hào) 。這表明還應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的協(xié)議支持才行。 ? 要使接收端能夠?qū)⒐?jié)目中本來就存在的正常的短時(shí)間停頓（如音樂中停頓幾拍）和因某些分組的較大遲延造成的“停頓”區(qū)分開來。這就需要增加一個(gè) 時(shí)間戳 (timestamp)，以便告訴接收端應(yīng)當(dāng)在什么時(shí)間播放哪個(gè)分組。 必須改造現(xiàn)有的因特網(wǎng) ? 大量使用光纜和高速路由器 ， 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)就可以足夠小 ， 在因特網(wǎng)上傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)就不會(huì)有問題 。 ? 把因特網(wǎng)改造為能夠?qū)Χ说蕉说膸拰?shí)現(xiàn) 預(yù)留(reservation)， 把使用無連接協(xié)議的因特網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蜻B接的網(wǎng)絡(luò) 。 ? 部分改動(dòng)因特網(wǎng)的協(xié)議棧所付出的代價(jià)較小 ，而這也能夠使多媒體信息在因特網(wǎng)上的傳輸質(zhì)量得到改進(jìn) 。 目前因特網(wǎng)提供的音頻 /視頻服務(wù)大體上可分為三種類型 ? 流式 (streaming)存儲(chǔ)音頻 /視頻 —— 邊下載邊播放。 ? 流式實(shí)況音頻 /視頻 —— 邊錄制邊發(fā)送 。 ? 交互式音頻 /視頻 —— 實(shí)時(shí)交互式通信。 “邊下載邊播放”中的“下載” ? “邊下載邊播放”結(jié)束后，在用戶的硬盤上沒有留下有關(guān)播放內(nèi)容的任何痕跡。 ? 流媒體 (streaming media)，即流式音頻 /視頻。 ? 流媒體特點(diǎn)就是“邊下載邊播放” (streaming and playing) 。 流式存儲(chǔ)音頻 /視頻 ? 傳統(tǒng)的下載文件方法 萬維網(wǎng) 服務(wù)器 客戶機(jī) 服務(wù)器 媒體 播放器 ? GET: 音頻 /視頻文件 ? RESPONSE ? 音頻 /視頻文件 瀏覽器 傳統(tǒng)的瀏覽器從服務(wù)器 下載音頻 /視頻文件 ? 用戶從客戶機(jī) (client machine)的瀏覽器上用 HTTP 協(xié)議向服務(wù)器請求下載某個(gè)音頻 /視頻文件。 ? 服務(wù)器如有此文件就發(fā)送給瀏覽器。在響應(yīng)報(bào)文中就裝有用戶所要的音頻 /視頻文件。整個(gè)下載過程可能會(huì) 花費(fèi)很長的時(shí)間 。 ? 當(dāng)瀏覽器 完全收下 這個(gè)文件后，就可以傳送給自己機(jī)器上的媒體播放器進(jìn)行解壓縮，然后播放。 具有元文件的萬維網(wǎng)服務(wù)器 ? 元文件 就是一種非常小的文件，它描述或指明其他文件的一些重要信息。 萬維網(wǎng) 服務(wù)器 客戶機(jī) 服務(wù)器 媒體 播放器 ? 元文件 瀏覽器 ? GET: 元文件 ? RESPONSE ? GET: 音頻 /視頻文件 ? RESPONSE 使用元文件下載音頻 /視頻文件 ? 瀏覽器用戶使用 HTTP 的 GET 報(bào)文接入到萬維網(wǎng)服務(wù)器。這個(gè)超鏈指向一個(gè)元文件。這個(gè)元文件有實(shí)際的音頻 /視頻文件的統(tǒng)一資源定位符 URL。 ? 萬維網(wǎng)服務(wù)器把該元文件裝入 HTTP 響應(yīng)報(bào)文的主體，發(fā)回給瀏覽器。 ? 客戶機(jī)瀏覽器調(diào)用相關(guān)的媒體播放器，把提取出的元文件傳送給媒體播放器。 ? 媒體播放器使用元文件中的 URL ，向萬維網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送 HTTP 請求報(bào)文，要求下載音頻 /視頻文件。 ? 萬維網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送 HTTP 響應(yīng)報(bào)文，把該音頻 /視頻文件發(fā)送給媒體播放器。媒體播放器邊下載邊解壓縮邊播放。 媒體服務(wù)器 ? 媒體服務(wù)器 也稱為 流式服務(wù)器 (streaming server) ，它支持流式音頻和視頻的傳送。 ? 媒體播放器與媒體服務(wù)器的關(guān)系是客戶與服務(wù)器的關(guān)系。 ? 媒體播放器不是向萬維網(wǎng)服務(wù)器而是向媒體服務(wù)器請求音頻 /視頻文件。 ? 媒體服務(wù)器和媒體播放器之間采用另外的協(xié)議進(jìn)行交互。 使用媒體服務(wù)器 萬維網(wǎng) 服務(wù)器 媒體 播放器 ? 元文件 瀏覽器 ? GET: 元文件