【正文】 h time) (time dependency) (bidirectional symmetry),信道的對稱性 ? (時變吞吐 ) 多媒體傳輸按特點分類為： （ 1） . 恒定比特率傳輸 (constant bitrate traffic) ? CDROM應用，以恒定比特率產(chǎn)生輸出。 當網(wǎng)絡極度擁塞時 ， 這個參數(shù)有時比端到端延遲更能描述網(wǎng)絡性能 。 （ 3） .網(wǎng)絡延遲 (work delay)：由轉(zhuǎn)送延遲及傳輸延遲組件組成 。 該參數(shù)僅僅與所經(jīng)過的距離有關(guān) ， 同時在使衛(wèi)星鏈路時該參數(shù)意義重大 。 ?分組差錯率 (PER):出錯或損壞的平均 packet數(shù)與所傳輸?shù)膒acket總數(shù)之比。相關(guān)的主要開銷有： ? 多站點方式中，信息是從中心源站點傳送給多個接收者 ? 監(jiān)控場合 (Monitoring Scenario)，其中從多個源點來的信息被傳送給同一個接收者。 ? 單站點方式的應用涉及客戶 /服務應用系統(tǒng)，諸如 ?電子購物 ?在線 (電子 )銀行 ?點播電視 (videoondemand) ?多媒體電子郵件之類的應用 ?…… 多站點傳送方式 ? 一對多的 遠程教學 (distance learning)或電視報告會 ? 多對多的 電視會議 ? 多對手通信模式 ，稱作 MIM(Multiparty Interactive Multimedia)即群體交互式多媒體。多媒體信息的傳輸對網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施提出了較高的要求 ? 學習重點： – 分布式多媒體應用對通信網(wǎng)絡的需求 – 多媒體通信的服務質(zhì)量－ QOS – 多媒體通信網(wǎng)絡環(huán)境 – 多媒體通信協(xié)議 ,IPv6 、 RTP、 RTCP、 RTSP、 RSVP等 – 因特網(wǎng)的改造方案 – 流媒體技術(shù) – 組播技術(shù) – 下一代網(wǎng)絡 NGN及軟交換 ? 多媒體網(wǎng)絡需求和性能 ? 高網(wǎng)絡帶寬 ? 低傳輸延遲 ? 網(wǎng)絡帶寬穩(wěn)定 ? 對傳輸可靠性要求相對較低 ? 支持組播技術(shù) ? 支持服務質(zhì)量（ Quality of Service）機制 ? 近年來，數(shù)字化和網(wǎng)絡化技術(shù)都日益向分布式信息領(lǐng)域發(fā)展，如圖所示列舉了幾個這方面的例子。 自然的 自然的 電子的 電子的 網(wǎng)絡化 網(wǎng)絡化 內(nèi)容 數(shù)字 網(wǎng)絡 辦公室工作方式 戶外游戲 圖書館檢索 商店購物 家庭 PC 工作方式 電子游戲 CD 檢索 CD 購物 遠程工作臺合作方式 多對手交互式游戲 在線服務形式的檢索 因特網(wǎng)上購物方式 ? 對等 (peertopeer)及不 對等 (multipeer)通信 多媒體通信涉及兩種基本模式： ? 單站點傳送： 有兩個對等通信方，或稱對手 (peers)，因而把這種通信方式稱作是一對一的。 ? CSCW即計算機支持的協(xié)同工作 (Computer Supported Collaborative Work)。 ? 動態(tài)交互的應用實例： ?多媒體電視會議 ?CSCW ?Virtual Cafe(虛擬咖啡廳 ) CSCW與 Virtual Cafe的不同在于 ， 對 CSCW的訪 問是受控制 ， 而 Virtral Cafe則不同 。 約 3%開銷用于 SONET ?幀差錯率 (適用于 ATM網(wǎng)絡 ):出錯幀數(shù)與所傳輸?shù)目値瑪?shù)之比。 （ 2） .(塊 )傳輸延遲 (transmission delay)：定義成端到端之間傳輸一個數(shù)據(jù)塊所需的時間 。 （ 4） .接口延遲 (interface delay)：定義成發(fā)送方開始準備發(fā)送數(shù)據(jù)塊和網(wǎng)絡準備傳輸該數(shù)據(jù)塊這段時間內(nèi)出現(xiàn)的延遲 。 (delay jitter)或 延遲抖動 (delay variation) ? 延遲波動： 如果網(wǎng)絡能在相同的執(zhí)行時間內(nèi)傳送所有這些數(shù)據(jù)塊，而各數(shù)據(jù)塊不能在相同的延遲后到達目的地。 ? 一些涉及 CBR數(shù)據(jù)流的實時應用，也必須按恒定比特率來傳送這些數(shù)據(jù)流。這種突變傳輸?shù)奶攸c是在相對空閑的隨機時段中散布著突變數(shù)據(jù)。而在一運動的視頻畫面里，壓縮算法將為各幀產(chǎn)生新數(shù)據(jù)用來表示物體的運動。 – 視頻會議經(jīng)驗表明，為了使會議參加者不受影響，延遲最多只能為 150ms。 ? 多媒體傳輸?shù)木W(wǎng)絡需求 ?高傳輸帶寬需求 ?大存儲帶寬的需求 ?流 (量 )需求 兩個視頻壓縮標準 : ISO MPEG吞吐量定在 80Mbps之間 ITU 64kbps到 2Mbps之間 多媒體應用的吞吐量需求大約在 (單工通信 )： 音頻和視頻合用 廣域傳輸開銷， H. 261使用 6 64kbps，即 384kbps的吞吐能力 ? 2. 可靠性 (reliability， 差錯控制 )需求 ? 容許錯誤存在的原因是源于人類感知能力的局限。 具有延遲上限的通信屬于同步通信的范疇。 ? 服務質(zhì)量 (Quality of Service， Qos)用來衡 量涉及多媒體應用時網(wǎng)絡的工作質(zhì)量。 多媒體對象 最大延遲/ms 最大延遲抖動 /ms 平均吞吐量Mb/s 可接受的比特差錯率 語音 10 101 視頻（ TV） 10 100 102 壓縮視頻 1 2? 10 106 數(shù)據(jù) 1 1? 100 0 實時數(shù)據(jù) 10 0 圖像 1 2? 10 109 2. 常見媒體的 QoS參數(shù)要求 ? 資源預訂和規(guī)劃 如果某個應用事先“知道”它需要從網(wǎng)絡獲得哪些資源，比如要求某種具體的帶寬分布，那么網(wǎng)絡和應用就可以為此作相應的預訂。這種功能稱作是進入控制。這些承諾無論是統(tǒng)計來的或是無條件的，取決于用戶與網(wǎng)絡間的協(xié)商。 – 還可以利用分層壓縮法將重要信息，如運動矢量，DCT的低頻分量或基本的信息，用高質(zhì)量的信道傳輸，標以高優(yōu)先級別。 ? TCP/IP 四層協(xié)議 應用層 運輸層 網(wǎng)際層 網(wǎng)絡 接口層 主機 A 主機 B 路由器 網(wǎng)絡 2 網(wǎng)絡 1 應用層 運輸層 網(wǎng)際層 網(wǎng)絡 接口層 網(wǎng)際層 網(wǎng)絡 接口層 4 3 2 1 TCP/IP 事實上的國際標準 。 (2)1990年 —2023年 ， 高速局域網(wǎng) (100Mbps)， 窄帶 ISDN光纖網(wǎng)絡 ， 提供瀏覽 、 圖形 、 聲音 、 電子郵件和靜止圖像傳送 。 ? – 千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟開發(fā)的 1000Mbps以太網(wǎng)技術(shù) ， 已作為 IEEE ， 千兆以太網(wǎng)技術(shù)顯著地提高了網(wǎng)絡的可用帶寬 ， 可用在任何規(guī)模的局域網(wǎng)的通信中 。在大負載情況下，它對各應用的訪問延遲或可用帶寬不加控制。 IEEE已將 FDDI確定為 IEEE 。 – 由于它專用于數(shù)據(jù)傳輸， 不能為不同媒體選擇不同協(xié)議、不能動態(tài)分配帶寬， 所以對多媒體通信支持有局限性。 ? 4. ATM – 基于分組交換的異步傳輸模 （ Asynchronous Transfer mode, ATM） ATM網(wǎng)為多媒體流提供了足夠的帶寬。再通過 IP v RSVP和區(qū)分服務等協(xié)議協(xié)調(diào)網(wǎng)絡資源，提供 QoS保證和特性化服務，以滿足應用對網(wǎng)絡服務質(zhì)量的需求。 幀中繼實質(zhì)上是由 ：它一方面繼承了 ， 如提供統(tǒng)計復用功能 、 永久虛電路 、 交換虛電路等；另一方面又改進了 。 隨著分布多媒體廣泛應用，對網(wǎng)絡支持多媒體通信的能力提出越來越高的要求，原來的協(xié)議顯示出明顯的不足 ,近幾年來提出一些基于 TCP/IP的多媒體通信協(xié)議 ? 2. ST Ⅱ 協(xié)議 ST Ⅱ 協(xié)議是面向發(fā)送方的 ， 由發(fā)送方規(guī)定 QoS和接收組 。 ? 3. RSVP協(xié)議 （ Resource reSerVation Protocol）是 一種基于網(wǎng)絡資源保留的多媒體通信協(xié)議，通過建立連接，為特定的媒體保留資源，提供 QoS服務。 ? 因特網(wǎng)的演進 ? 計算機網(wǎng)絡最初是為傳送數(shù)據(jù)信息設(shè)計的 。 ? 因特網(wǎng)是非等時的 ? 模擬的多媒體信號經(jīng)過采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號 ， 再組裝成分組 。 t t 因特網(wǎng) t 模擬信號 t 采樣后的信號 構(gòu)成分組 恒定速率 非恒定速率 ? ? 多媒體數(shù)據(jù)往往是 實時數(shù)據(jù) (real time data)，它的含義是：在發(fā)送實時數(shù)據(jù)的同時，在接收端邊接收邊播放。圖中標明的 T 叫做 播放時延 。 ? 以非恒定速率到達的分組，經(jīng)過緩存后再以恒定速率讀出，能夠在一定程度上消除了時延的抖動。 丟失容忍 (loss tolerant)也是實時數(shù)據(jù)的另一個重要特點 。 ? 針對分組丟失可以采用冗余糾錯技術(shù)、交錯傳輸技術(shù)和插值技術(shù)進行修復。 ?在現(xiàn)有的基于 TCP/IP協(xié)議的因特網(wǎng)基礎(chǔ)上增加鏈路帶寬 ,并使用一些輔助手段（ FEC、 RTP、 RTCP、 IGMP、 ） . ? 因特網(wǎng)的多媒體體系結(jié)構(gòu) TCP UDP AAL 3/4 AAL 5 PPP SDH/SONET ATM 以太網(wǎng) 調(diào)制解調(diào)器 信令 服務質(zhì)量 IPv4/IPv6 RTSP RTCP RSVP SIP RTP PPP 應 用 層 協(xié) 議 聲音 /視像 SDP ? 背景 ：用戶已不再滿足在網(wǎng)絡資源中僅有文本、圖片和聲音這一類簡單的信息，而是希望得到音頻、視頻并茂的實時媒體。 ? 多媒體數(shù)據(jù)塊經(jīng)壓縮編碼處理后，先送給 RTP 封裝成為 RTP 分組，再裝入運輸層的 UDP 用戶數(shù)據(jù)報，然后再交給 IP 層。 ? RTP本身不提供任何機制來確保數(shù)據(jù)的按時發(fā)送或保證服務的質(zhì)量，甚至不能保證分組的順序遞交。 ? 在接收端， RTP 分組通過 UDP 插口接口進入應用層后，還要利用開發(fā)者編寫的程序代碼從 RTP 分組中把應用數(shù)據(jù)塊提取出來。因此，常見的 RTP 分組以十六進制數(shù) 0x80 開頭 M（ marker，標志） 凈荷類型 （ payload type， PT ） SN（ sequence number，序列號）：每發(fā)送一個 RTP 分組，序號加 1。 ? RTCP 分組也使用 UDP 傳送，但 RTCP 并不對聲音或視像分組進行封裝。 ? 特定應用分組 APP 使應用程序能夠定義新的分組類型。 ? 實時流式協(xié)議 RTSP (RealTime Streaming Protocol) ? RTSP 協(xié)議以客戶服務器方式工作，它是一個多媒體播放控制協(xié)議，用來使用戶在播放從因特網(wǎng)下載的實時數(shù)據(jù)時能夠進行控制，如：暫停 /繼續(xù)、后退、前進等。因此， RTSP 又稱為帶外協(xié)議，而多媒體流是使用 RTP 在帶內(nèi)傳送的。 ? IP 電話網(wǎng)關(guān)的幾種連接方法 分組交換 電路交換 電路交換 因特網(wǎng) PC 到 PC 公用電話網(wǎng) IP 電話 網(wǎng)關(guān) 因特網(wǎng) PC 到普通電話機 公用電話網(wǎng) IP 電話 網(wǎng)關(guān) 公用電話網(wǎng) IP 電話 網(wǎng)關(guān) 因特網(wǎng) 普通電話機到普通電話機 ? (1) ? 是 ITUT 于 1996 年制訂的一個名稱很長的建議書， 1998 年的第二個版本改用的名稱是“ 基于分組的多媒體通信系統(tǒng) ”。 ? 多點控制單元 MCU (Multipoint Control Unit)——MCU 支持三個或更多的 終端的音頻或視頻會議。 ? SIP沒有指定使用 RTP 協(xié)議 ， 但實際上大家還是選用 RTP 和 RTCP 作為配合使用的協(xié)議 。 ? 代理服務器接受來自主叫用戶的呼叫請求 ， 并將其轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳代理服務器 ， 最后將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)給被叫用戶 。 ? SIP 使用了 HTTP 的許多首部、編碼規(guī)則、差錯碼以及一些鑒別機制，它比 具有更好的可擴縮性。 – 在網(wǎng)絡環(huán)境中的服務質(zhì)量可用若干基本的性能指標來描述，包括可用性、差錯率、響應時間、吞吐量、數(shù)據(jù)包丟失率、連接建立時間、故障檢測和改正時間等。 ? 如不采用專門的調(diào)度機制，則默認排隊規(guī)則就是 先進先出 FIFO (First In First Out)。 ? 按優(yōu)先級排隊的例子 高優(yōu)先級隊列 低優(yōu)先級隊列 分組到達 路由器 調(diào)度 分組離開 路由器 分類器 （服務員） 路由器 低 低 低 低 高 高 高 高 高 高 t 分組到達路由器 分組離開路由器 路由器 高 高 高高 低 低 低 低 ? 加權(quán)公平排隊 WFQ (Weighted Fair Queuing) 分組到達 路由器 調(diào)度 分組離開 路