《多媒体网络PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多媒体网络PPT课件.ppt（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7讲多媒体网络 门爱东教授 多媒体技术MultimediaTechnology 2 内容提要 7 多媒体网络a 多媒体网络基础网络结构 核心网 丢包和延迟IP TCP UDP协议组播网络中多媒体b 多媒体网络协议c 多媒体数据的复接和分接d 实时交互多媒体终端e IP流媒体终端 3 多媒体网络基础 因特网 无数互联的计算机硬件服务器 路由器 工作站 移动终端路由器 把数据包送到它们的目的地通信链路光纤 同轴 无线 卫星软件分布式应用Web冲浪 流媒体协议控制发送和接收的消息 4 多媒体网络基础 因特网结构 边缘网终端系统或主机 客户端 服务器 运行应用程序 例如Web浏览 核心网路由器承载网
2、接入网 物理层 通信链路 5 多媒体网络基础 核心网 路由器网络连接终端系统如何构建核心网 电路交换 CircuitSwitching CS 所有的资源保留 例如电话包交换 PacketSwitching PS 资源不保留 例如Internet 6 电路交换 每个链接包含许多电路在连接期间 保留特定的电路所有涉及到的节点具有相同的数据速率短时延需要呼叫建立网络资源 例如 带宽 划 片 电路 频分 FrequencyDivision 时分 TimeDivision 片 分配给呼叫如果所属的呼叫没有使用 则资源 片 空闲 没有共享 多媒体网络基础 核心网 7 多媒体网络基础 核心网 电路交换 FD
3、M和TDM 8 多媒体网络基础 核心网 包交换PacketSwitching每个端到端的数据流划分为 包 Packet 不同用户的 包 共享网络资源每个包使用全部的链路带宽 包 经由链路 link 和包交换 路由 传输允许更多的用户使用网络在路由器处需要缓存 队列每个链路有一个输出缓存如果链路忙 包在缓存中排队如果Buffer满 则丢包 9 多媒体网络基础 核心网 包交换vs电路交换包交换允许更多的用户使用网络1Mb s链路每个用户 100kb s 当 活动 时10 的时间 活动 电路交换10个用户包交换对于35个用户 大于10个 活动 用户的概率 0 0004几乎和只有10个用户的电路交换一
4、样好包交换是当然选择 对突发数据来讲是Great资源共享简单 不需要呼叫建立过度拥塞 包延迟和丢失 为了可靠传输数据 需要拥塞控制协议 10 多媒体网络基础 丢包和延迟 路由器缓存器中的包队列队列延迟 包排队 等待输出 处理 传输和传播时间丢失 包达到的速率超过了输出链路的容量 11 多媒体网络基础 丢包和延迟 包延迟的4种来源 处理延迟校验比特错误检查头确定输出链路队列延迟输出传输链路的等待时间依赖于路由器的拥塞程度 传输延迟存储到传递延迟R 链路带宽 bps L 包长度 bits 发送时间 L R传播延迟d 物理链路的长度s 介质传播速度 2 108米 秒 传播延迟 d s 12 节点延迟
5、NodalDelaydproc 处理延迟典型为几个微秒或更小dqueue 队列延迟取决于拥塞dtrans 传输延迟 L R 对于低速链路可能很大dprop 传播延迟几个微妙到数百毫秒 多媒体网络基础 丢包和延迟 13 多媒体网络基础 网络协议 如何构建一个网络 采用分层的网络体系结构划分任务到不同的层相邻层通过标准接口联系简单的设计和协议实现更高的层逻辑上更靠近用户更低的层和数据物理传输设备关系更密切网络协议协议定义了在网络实体间消息发送和接收的格式 顺序等 以及消息发送和接收的动作对流媒体的重要性 确保服务器 客户端 媒体播放器 和媒体编解码器之间的互操作性 14 因特网 Internet
6、是全世界使用TCP IP协议 TransmissionControlProtocol InternetProtocol 传输控制协议 网间协议 和网关设备 gateway 使用动态路由技术组成的网际网络 TCP IP实际上已成为因特网的代名词 由于因特网的迅速发展 现今对网络多媒体的研究集中在因特网领域 为对多媒体网络应用有比较深入的理解 就需要了解因特网的基本术语 结构和协议 Internet与TCP IP 多媒体网络基础 网络协议 15 多媒体网络基础 网络协议 应用层ApplicationLayer支持网络应用FTP SMTP STTP传送层TransportLayer主机 主机间数据传
7、输TCP UDP网络层NetworkLayer从源到目的地的数据报路由IP 路由协议链路层LinkLayer相邻网络单元间的数据传输PPP 以太网物理层PhysicalLayer 线 上的bit 16 多媒体网络基础 网络协议封装 17 多媒体网络基础 IP包 IP包头 20bytes源和目的IP地址 用于路由包长度校验 18 多媒体网络基础 IP地址分类 IP地址分为A B C D E五类 每个IP地址包括两部分 网络地址和主机地址 A类地址 地址范围从1 0 0 0到126 0 0 0 其中0 0 0 0和127 0 0 0保留缺省子网掩码 255 0 0 0B类地址支持中到大型的网络地址
8、范围从128 1 0 0到191 254 0 0 其中172 16 0 0和172 31 255 255保留 缺省子网掩码 255 255 0 0C类地址用于支持大量的小型网络 这类地址可以认为与A类地址正好相反 C类地址使用三个8位位组表示网络地址 仅用一个8位位组表示主机号 地址范围从192 0 1 0至223 255 254 0 其中192 168 0 0和192 168 255 255保留 缺省子网掩码 255 255 255 0D类地址D类地址用于在IP网络中的组播 multicasting 又称为多目广播 地址空间的范围从224 0 0 0到239 255 255 254 E类地址
9、E类地址保留作研究之用 因此Internet上没有可用的E类地址 地址范围从240 0 0 0至255 255 255 255 IP地址分类由第一个八位组的值来确定 0 127间的网络地址均是一个A类地址 128 191间的是B类地址 192 223间的是C类地址 224 239间的是D类地址 E类保留 19 多媒体网络基础 IPv4存在的问题 地址空间不足成为制约Inernet成长的最大障碍 Ipv4的自身结构影响着传输速度 最主要的制约在于网络规模膨胀所引发的路由表爆炸 从而导致了路由器的低效 制约了多种业务发展 通信链接没有带宽和流量控制功能 不能满足更多的服务需要 而且服务质量 QOS
10、 没有保证 Ipv4在网络防卫方面相当脆弱 对众多安全要求性能高的服务感到力不从心 20 多媒体网络基础 IPv4中的CIDR技术 CIDR ClasslessInter DomainRouting 无类别域间路由 它把划分子网的概念向相反的方向作了扩展 通过借用前三个字节的几位可以把多个连续的C类地址集聚在一起 将若干IP网络聚合在一起形成更大范围网络 称做无类选路的原因在于它使得路由器可以忽略网络类别 C类 地址 并可以在决定如何转发数据报时向前再多看几位 就像所有到达某个B类地址的数据都将发给某个路由器一样 所有到达某一块C类地址的数据都将被选路至某个路由器上 红色 然后再进行选路 21
11、 多媒体网络基础 CIDR优点和缺陷 好处 减少了网络数目 缩小了路由选择表 增加了选路的效率 同时也增强了网络地址分配的效率 从网络流量 CPU和内存方面说 可以降低开销 对网络进行编址时 灵活性更大缺陷可它却并不能增加IPv4下总的主机数量 因此这只是一种短期解决办法 而不是对于IPv4问题的长期解决方案 同时 由于CIDR缺乏同一性的地址继承性关系 直接影响网络寻址和选择路由的性能 22 多媒体网络基础 IPv4中的NAT技术 NAT是 网络地址转换 NetworkAddressTranslation 它是IETF InternetEngineeringTaskForce 因特网工程任务
12、组 制定的标准 NAT允许一个整体机构以一个公用IP地址出现在Internet上 顾名思义 它是一种把内部私有网络地址 IP地址 翻译成合法网络IP地址的技术 内部网络 合法IP地址 NAT Internet或其他外部网络 翻译 23 多媒体网络基础 NAT的缺陷 尽管NAT很好地解决了公共IP地址紧缺的问题 但是它也带来了很多问题 NAT破坏了全球惟一地址的模型与地址的稳定性 NAT破坏了对等网络的模型 直接导致了很多点对点的业务无法开展 NAT的存在直接导致了许多网络安全协议无法执行 QoS更加无法保障 24 多媒体网络基础 TCP段结构 25 多媒体网络基础 TCP UDP TCP业务
13、可靠的 面向连接的协议 面向连接 需要在客户端和服务器之间建立连接可靠的传输 传送和接收过程之间流量控制 发送端不会淹没接收端拥塞控制 当网络过载时调节发送端不能提供 定时 最小带宽保证UDP业务 不可靠的 无连接的协议 发送和接收过程之间是不可靠的数据传输不能提供 连接建立 可靠 流量控制 拥塞控制 定时 或带宽保证常用于流媒体应用头 8byteUDP的可靠传输 需要在应用层增加可靠性 错误恢复 26 多媒体网络基础 组播Multicast 多媒体涉及音频和视频数据 在交互和分配型应用中 典型地是广播 broadcast 和组播 Multicast 信息 因此 除常规的点对点通信外 多媒体通
14、信需要支持多播通信方式 27 组播又称多播或多路投递 其传送方式是把相同的数据送到一组选择的目的地站点 而广播是把相同数据传送到其它所有站点 组播信息传递用的是组 group 地址 组地址是网络上与多个站点相关的多目的地址 在对等通信模型中 是用二个对等层之间的关系来定义连接的 而对组播通信来说 是在群组 多个 对等层之间建立连接或通信关系 多媒体网络基础 组播 28 TCP IP协议堆中支持IP组播 软件支持IGMP InternetGroupManagementProtocol Internet组管理协议 这样就可以申请参加多播组 multicastgroup 和接收组播 要有IP组播应用
15、软件 例如电视会议软件 在接收两端之间的所有路由器都具备组播的功能 许多新的路由器都有这个功能 老的路由器也许需要升级和更新 多媒体网络基础 组播环境 29 RFC1112 使用IP地址中的D类地址来实现IP多播 IPMulticast D类地址 224 0 0 0到239 255 255 255共28位表示 同时可有25亿个组 主机组地址分为两种 永久性地址 临时性地址 永久地址如 224 0 0 1是LAN上的所有地址244 0 0 2是LAN上的所有路由器的地址244 0 0 5是LAN上的所有OSPF路由器的地址244 0 0 6是LAN上的所有指定OSPF路由器的地址 多媒体网络基础
16、 组播地址 OSPF 开放式最短路径优先协议 OpenShortestPathFirst 30 典型应用存储式音视频流实况音视频流实时交互音视频 基本特性延时敏感端到端延时延时抖动容忍部分数据丢失不经常的丢失是微小的毛病传统的数据通信是不能容忍数据丢失 但容忍延时 网络中的多媒体 31 网络中的多媒体 流媒体面临的挑战 带宽Internet的带宽是时变的需要码率控制算法去匹配信道速率端到端延时需要Buffer控制 以处理延迟和延迟抖动传输损耗压缩的比特流对传输损失更敏感需要误码控制 以恢复传输信息 32 内容提要 7 多媒体网络a 多媒体网络基础b 多媒体网络协议RTP和RTCPRTSP和SIPSDP和SAPRSVPc 多媒体数据的复接和分接d 实时交互多媒体终端e IP流媒体终端 33 多媒体网络相关协议 Internet协议IP 因特网协议InternetProtocolTCP 传输控制协议TransmissionControlProtocolUDP 用户数据报协议UserDatagramProtocol媒体传送 传递协议RTP 实时传送协议Real timeTransportPr
