研究生多媒体10_多媒体通信与网络

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1、多媒体技术,多媒体技术,第十章多媒体通信与网络,1. 分布式多媒体应用的通信需求,2. 多媒体通信的服务质量,3. 多媒体通信网络环境（略）,4. 多媒体通信协议,第十章多媒体通信与网络,1. 分布式多媒体应用的通信需求,分布式多媒体应用系统中，多媒体信息的传输对网络基础设施提出的要求：高带宽低延迟支持QoS 资源动态分配,第十章多媒体通信与网络,1. 分布式多媒体应用的通信需求,1. 1 多媒体数据流的基本特征,比特率可变性：多媒体传输可分为恒定比特率和可变比特率两种类型。可变比特率的传输，通常以猝发和跳变的形式出现。时间依赖性：某些实时系统中，必须把延迟控

2、制在一定的范围内。信道对称性：根据多媒体应用类型的不同，上行和下行信道的通信量可能是对称的，也可能是不对称的。,第十章多媒体通信与网络,1. 分布式多媒体应用的通信需求,1. 2 多媒体通信的性能需求,吞吐量需求吞吐量：有效的网络带宽影响网络吞吐量的主要因素：网络故障、网络拥塞、瓶劲、缓冲区容量和流量控制等。多媒体通信的吞吐量需求与网络传输速度、接收端缓冲容量以及数据流量等相关。要满足高传输带宽需求、大缓冲容量需求和流量需求。,第十章多媒体通信与网络,1. 分布式多媒体应用的通信需求,1. 2 多媒体通信的性能需求,可靠性需求差错率反映了网络传输的可靠性。可以用三种方法定

3、义：位差错率、帧差错率、分组差错率，分别用于在不同的层次上计算差错率。由于受到人类感知能力的限制，视觉和听觉很难分辨和感觉图像、声音等的微小差异，因此，多媒体应用允许网络传输中存在一定程度的错误。,第十章多媒体通信与网络,1. 分布式多媒体应用的通信需求,1. 2 多媒体通信的性能需求,P280，部分媒体的可接受差错率,第十章多媒体通信与网络,1. 分布式多媒体应用的通信需求,1. 2 多媒体通信的性能需求,延迟需求延迟是衡量网络性能的重要参数。端到端的延迟：发送端发送一个分组到接收端正确地接收到该分组所经历的时间。端到端延迟包含了下列延迟时间：传播延迟、传输延迟、网络延迟

4、、接口延迟。,第十章多媒体通信与网络,1. 分布式多媒体应用的通信需求,1. 2 多媒体通信的性能需求,延迟需求：传播延迟：表示端到端之间传输一个二进制所需要的时间。传输延迟：表示端到端之间传输一个数据块所需要的时间，与网络传输速率和中间节点的处理延迟有关。网络延迟：传播延迟与传输延迟之和。接口延迟：表示发送端从开始准备发送数据块到实际利用网络发送所需要的时间。与延迟有关的另一个性能参数是延迟抖动。,第十章多媒体通信与网络,1. 分布式多媒体应用的通信需求,1. 2 多媒体通信的性能需求,延迟需求：与延迟有关的另一个性能参数是延迟抖动。在以分组方式传输一个很大的文件或数

5、据流时，各个分组到达接收端的延迟时间是不相同的。延迟抖动是指在一条连接上分组延迟的最大变化量，即端到端延迟的最大值与最小值之差。,第十章多媒体通信与网络,1. 分布式多媒体应用的通信需求,1. 2 多媒体通信的性能需求,多点通信需求：多媒体通信涉及音频和视频数据，在分布式多媒体应用中有广播和多播信息（又称为组播）。因此，除了常规的点对点通信外，多媒体通信需要支持多播通信方式。广播通信是把相同的数据传送到其他所有的站点；多播通信又称组播，其传送方式是把相同的数据传送到其他相关站点。组播信息传递用的是组地址，组地址是网络上与多个站点相关的多目地址。,第十章多媒体通信与网络,1.

6、分布式多媒体应用的通信需求,1. 2 多媒体通信的性能需求,同步需求：多媒体通信的同步有两种类型：流内同步和流间同步。流内同步与传输延迟、抖动等服务质量有关。媒体间同步：由于不同的媒体流可能经过不同的路径或从不同的信息源传送过来时，为了达到媒体表现的同步，需要在目的地对这些媒体流进行同步。,第十章多媒体通信与网络,2. 多媒体通信的服务质量,2. 1 QoS的基本概念,QoS参数：典型的有吞吐量、延迟、延迟抖动和可靠性等。 P282，表10.3,第十章多媒体通信与网络,2. 多媒体通信的服务质量,2. 1 QoS的基本概念,第十章多媒体通信与网络,2. 多媒体通信的服务

7、质量,2. 1 QoS的基本概念,压缩编码对QoS参数的影响：多媒体数据的压缩编码的方法影响了QoS参数，尤其是视频编码。运动JPEG：采用减低帧率来允许QoS变化。 MPEG、H.261：可以通过建立不同的优先级来发送MPEG视频的I、P和B帧，达到QoS调节。分层压缩：可以根据端点的通信能力来优化数据传送的质量。,第十章多媒体通信与网络,2. 多媒体通信的服务质量,2. 1 QoS的基本概念,例：视频传送中允许一定的差错率，如出错和信道拥塞引起的错误。丢失的是用于解压的关键信息，如运动矢量等，将对解码后的视频产生较大的影响。解决的方法：使用分层编码，将重要的信息如运动矢量等用高

8、质量的信道传输，并标以高优先级。,第十章多媒体通信与网络,2. 多媒体通信的服务质量,2. 1 QoS的基本概念,QoS参数体系结构在一个分布式多媒体信息系统中，通常采用层次化的QoS参数体系结构来定义QoS参数。通信双方的对等层之间表现为一种对等协商关系，双方按所承诺的QoS参数提供相应的服务。同一端的不同层之间表现为一种映射关系，应用的QoS需求自顶向下地映射到各层相对应的QoS参数集。,第十章多媒体通信与网络,2. 多媒体通信的服务质量,2. 1 QoS的基本概念,（1）应用层：面向端用户，应当采用直观、形象的表达方式来描述不同的QoS，供端用户选择。（2）传输层：传

9、输层协议主要提供端到端的、面向连接的数据传输服务。（3）网络层：网络层协议主要提供路由选择和数据报转发服务。网络层QoS同样也要由支持QoS的网络层协议提供可选择和定义的QoS参数。（4）数据链路层：数据链路层协议主要实现对物理介质的访问控制功能，与网络类型密切相关，并不是所有网络都支持QoS。,第十章多媒体通信与网络,2. 多媒体通信的服务质量,2. 2 QoS的管理,QoS服务的分类：确定型QoS：“硬”QoS保证统计型QoS：“软”QoS保证尽力型QoS：网络不提供任何QoS保证。为了保证端到端的QoS，在媒体流传输路径上的各个中间点（路由器）都必须支持和保证所承诺的Q

10、oS，并且按确定型、统计型及尽力型QoS的优先级次序为相应的媒体流分配和保留资源。,第十章多媒体通信与网络,2. 多媒体通信的服务质量,2. 2 QoS的管理,QoS管理机制：异构系统之间的通信：需要标准化的QoS参数，并提供如下QoS管理特性：可配置特性可协商特性动态特性端到端特性层次化特性,第十章多媒体通信与网络,2. 多媒体通信的服务质量,2. 2 QoS的管理,IETF提出了两种QoS保证机制：由RSVP提供的保证型服务；面向连接，通过QoS协商、接纳控制、保留带宽和实时调度等机制来实现。在区分服务（DiffServ，DS）中定义的区分型服务；具有无连接特性

11、，主要通过缓冲管理和优先级调度机制来实现，而无需进行QoS协商和保留带宽等控制。,第十章多媒体通信与网络,2. 多媒体通信的服务质量,2. 3 基于策略的QoS管理技术,基于策略的QoS管理是近年来提出的一种智能化的网络管理方法。其目的在于提高网络管理系统的自动化、智能化和集成化能力。,第十章多媒体通信与网络,3. 多媒体通信网络环境,略,第十章多媒体通信与网络,4. 多媒体通信协议,IPv4协议在地址空间、信息安全和区分服务等方面显露出明显的缺陷。为了解决Internet目前和将来可预测的问题，IETF提出了下一代IP协议建议方案，并将它定名为IP V6。 IP V6在IP

12、地址空间、路由协议、安全性、移动性以及QoS支持等方面做了较大的改进，增强了IP协议的功能。,4. 1 IP V6协议,第十章多媒体通信与网络,4. 多媒体通信协议,Internet Stream Protocol Version 2：早期开发的多媒体通信协议和方法，它与IP是同一层次，主要用于支持实时的多媒体通信。 ST II由两个协议组成：流控制报文协议（SCMP）和流协议（ST）。发送方利用SCMP为特定的数据流建立一个多点传输的虚电路，并协商资源预留。然后利用ST协议在该虚电路上传输数据流。,4. 2 ST II协议,第十章多媒体通信与网络,4. 多媒体通信协议,RSVP：

13、 Resource Reservation Protocol。资源保留协议（也称为资源预留协议） RSVP允许应用程序为它们的数据保留带宽。主机根据数据流的特性使用这个协议向网络请求保留一个特定量的带宽，路由器也使用RSVP 转发带宽请求。为了能够支持RSVP，在发送端、接送端和路由器中都必须支持RSVP协议。PSVP协议没有指定网络如何为数据流保留资源，仅是允许应用程序提出保留必要的链路带宽的一个协议。,4. 3 RSVP协议,第十章多媒体通信与网络,4. 多媒体通信协议,路由器在链路上保留带宽的能力不能超过链路本身的能力。因此，每当路由器接收一个新的保留消息时，它必须首先判断是否有

14、足够的资源可以满足预留要求，这个过程称为接纳测试（admission test）。如果接纳测试失败，路由器就拒绝保留带宽，并且给请求保留带宽的接收端发送一个错误消息。 RSVP不定义和执行测试，测试由路由器来完成。,4. 3 RSVP协议,第十章多媒体通信与网络,4. 多媒体通信协议,RSVP的带宽保留消息：从接收端发出向发送端传送的消息。路径消息：另一个重要的RSVP消息，从发送端发出并向接收端发送的消息。路径消息的主要功能是让路由器知道在哪些链路上应该转发保留消息。,4. 3 RSVP协议,第十章多媒体通信与网络,4. 多媒体通信协议,RTP：Real-time Tran

15、sport Protocol。实时传输协议 RTCP：Real-time Control Protocol。实时控制协议 RSVP：Resource Reservation Protocol。资源预留协议 RTSP：Real-time Streaming Protocol。实时流协议,4. 4 实时传输协议和实时控制协议,第十章多媒体通信与网络,4. 多媒体通信协议,RTP：Real-time Transport Protocol。实时传输协议一种提供端对端传输服务的实时传输协议。可以在面向连接或是无连接的下层协议上工作，通常和UDP协议一起使用。 RTP：用来支持在单播和组播网络服务中传输实时数据。 RTCP协议监听和控制实时的数据传输。 RTP的规格没有对多媒体数据的压缩格式指定标准，可以用来传输各种格式的文件。,4. 4 实时传输协议和实时控制协议,第十章多媒体通信与网络,4. 多媒体通信协议,从协议栈的角度看，RTP可以看成是传输层的子层。从应用开发人员的角度看，可把RTP执行程序看成是应用程序的一部分。 RTP允许给每个媒体源分配一个单独的RTP信息包流。,4. 4 实时传输协议和实时控制协议,第十章多媒体通信与网络,4. 多媒体通信协议,多媒体网络应用通常把RTCP和RTP一起使用。 RTCP用于监控。，主要功

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