多媒体应用系统技术第4章【课堂讲课】

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1、多媒体应用系统技术,计算机科学与技术学院,第四章：网络多媒体协议,多媒体传输协议,1,多媒体通信,2,流媒体,3,2,4.1 多媒体传输协议,协议,3,4.1 多媒体传输协议,协议：网络上的设备之间通信时的一组规则、标准和约定的集合,用于多媒体数据传输的通信协议，称为多媒体传输协议,4,4.1 多媒体传输协议,网络的体系结构层次结构 引入层次结构：计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统，然后“分而治之”，这种结构化设计方法是工程设计中常见的手段。分层就是系统分解的最好方法之一。 OSI模型：ISO（国际标准化组织)提出开放系统互连参考模型（open sy

2、stems interconnection reference model) TCP/IP 参考模型,5,4.1 多媒体传输协议,OSI模型（七层,6,4.1 多媒体传输协议,OSI模型,7,4.1 多媒体传输协议,TCP/IP模型,功能：为任意两台主机上的应用程序 之间提供可靠的端到端的数据通信。 主要包括Tcp协议和udp协议,功能：是用户与网络系统之间的界面， 通过该界面向用户提供网络应用服务,功能：数据转发和路由 .（1）将传输层数 据封装成IP包，并发送到相应的网络接口上 （2）检查接口层送来的IP包的正确性， 然后根据目标结点进行路由选择,功能：负责发送和接受数据包,应用层,网络层

3、,接口层,传输层,8,4.1 多媒体传输协议,多媒体传输协议 实时传输协议(Real-Time Transport Protocol, RTP ） 实时传输控制协议(RTCP) 资源预留协议（Resource Reserve Protocol， RSVP ） 实时流协议(Real-Time Streaming Protocol, RTSP ) IPv6协议,9,4.1 多媒体传输协议,实时传输协议(RTP） 功能：提供一对一（单播）或一对多（多播）在网络中实时传输多媒体数据，提供时间信息和实现流同步 使用UDP来传输数据 不保证传输质量，其服务质量由RTCP来保证 资源预留协议（RSVP ）

4、功能：预留一定的网络资源，保证业务流能够有足够的带宽，从而能够克服网络的拥塞和丢包，提高QoS（服务质量）。 RSVP是基于接收方的资源预留协议,10,4.1 多媒体传输协议,工作原理: (1)发送方发出（路由）信息，该消息中包含有数据业务特征，并经路由器投递到接收方 (2)接收方根据业务特征和所需要的QOS计算出所需要的资源，回送RESV （预留）消息，消息中包括请求预留的带宽。 (3)沿途的路由器接收到RESV操作后才执行资源预留操作。如果沿途的某路由器不能完成预留带宽，则该线路就无法建立 (4)发送方接收到RESV消息以后才发送用户数据,11,4.1 多媒体传输协议,实时流协议(RTSP

5、） RealNetworks和Netscape共同提出 工作在RTP和RTCP之上的应用层协议。 功能：控制实时数据的发送 与http比较 HTTP传送HTML，而RTSP传送的是多媒体数据。 HTTP请求由客户机发出，服务器做出响应(单向）；使用RTSP时，客户机和服务器都可以发出请求（双向,12,4.1 多媒体传输协议,实时流协议(RTSP） 问题：Web浏览器如何播放流多媒体数据（流媒体）？ 答：（1) 用户选择某一流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTPTCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来； （2）Web浏览器启动音视频客户程序，使用HTTP

6、从Web服务器检索相关参数对音视频客户程序初始化，这些参数可能包括目录信息、音视频数据的编码类型或与音视频检索相关的服务器地址 （3）音视频客户程序及音视频服务器运行实时流协议，以交换音视频传输所需的控制信息，实时流协议提供执行播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法 （4）音视频服务器使用TCP,RTP,UDP等协议将音视频数据传输给音视频客户程序,13,4.1 多媒体传输协议,实时流协议(RTSP） 问题：RTSP与RTP/RTCP区别 答： RTP:使用UDP（用户数据报协议）实现传输多媒体数据。 RTCP:同RTP一起用于数据传输的监视，控制功能，保证传输质量。 RTSP：用于多媒体数

7、据流的控制，如播放，暂停等。观众与播放器活动控制的交互使用RTSP请求传递,14,4.1 多媒体传输协议,IPV6协议(RTSP） 替代IPV4的的下一代IP协议 解决IPV4网络地址（32位地址）资源有限的问题 特点： （1）更大的地址空间（128位地址，即有2128-1个地址） （2）更小的路由表，提高了路由器转发数据包的速度 （3）增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持 （4）加入了对自动配置(Auto-configuration)的支持 （5）更高的安全性,15,4.1 多媒体传输协议,下一代网络中的多媒体通信协议 H.323 SIP（会话初始协议） IMS（IP多媒体子系

8、统,16,4.1 多媒体传输协议,多媒体通信的服务质量（QoS） 不同的应用需要有不同的Qos要求,17,4.1 多媒体传输协议,多媒体通信的服务质量（QoS） 不同的应用需要有不同的Qos要求, QoS关键指标：可用性、吞吐量、时延、时延抖动、丢包率 （1）可用性：当用户需要时网络即能工作的时间百分比。 （2）吞吐量：在一定时间段内对网上流量(或带宽)的度量。 （3）时延：指一项服务从网络入口到出口的平均经过时间 （4）时延变化：是指同一业务流中不同分组所呈现的时延不同 （5）丢包：网络拥塞时由于缓冲溢出或分组到达延迟超过延迟上界，分组将被丢弃。这些丢弃的分组将直接影响接收端的回放质量,18

9、,4.2 多媒体通信,多媒体通信：位于不同地理位置的参与者之间召开的一种会议或者进行的交流，通过局域网(LAN)、广域网(WAN)、内联网(intranet)、因特网(Internet)或者电话网来传输压缩的数字图像和声音信号,应用：多媒体会议系统、交互式电视、视频点播系统,19,4.2 多媒体通信,多媒体通信系统的结构,说明： PSTN ISDN,20,4.2 多媒体通信,PSTN(公共交换电话网） 下图说明adsl宽带上网方式下电脑通过PSTN接入到internet ISDN（综合业务数字网）：通过对电话网进行数字化改造而发展起来的，提供端到端的数字连接，以支持一系列广泛的业务，包括语音、

10、数据、传真、可视图文等,21,4.2 多媒体通信,多媒体通信系统的组成和功能 网关(gateway): (1)转换协议：作为一个解释器，使不同的网络能够建立联系。(2)转换信息格式：不同的网络使用不同的编码方法，网关将对信息进行转换，使异种网络之间能够自由地交换信息.(3) 传输信息：负责在不同网络之间传输信息。 会务器(gatekeeper):用于连接IP网络上的H.323电视会议客户，是电视会议的关键部件之一。它提供授权和验证、保存和维护呼叫记录、执行地址转换等管理功能 通信终端(terminal):包括执行H.320,H.323,H.324协议的计算机和执行H.324的电话,22,4.2

11、 多媒体通信,多媒体会议（MC,multimedia conference)系统 定义：两个或两个以上不同地方的个人或者群体通过传输线路和多媒体设备，将声音、影像、和文件资料互传，从而完成会议目的的一种形式,视频会议,23,4.2 多媒体通信,MC系统的分类（基于网络环境划分） ISDN会议 局域网会议：现有的LAN具有足够的带宽，支持桌面会议连接视频质量可以提高。 电话网的会议：电话网的调制解调器的传输速率比ISDN小许多，因此它的性能较低，尤其是在视频方面。 Internet上的会议：由于Internet的传输速率在各地域的不平衡，会议中的音频效果尚可接受，视频质量还不高。 MC系统信息流

12、的种类 音频、视频、数据、控制信息,24,4.2 多媒体通信,MC系统相关的国际标准 由ITU(国际电信联盟 )制定,25,4.2 多媒体通信,H.323协议堆结构,协议堆(protocol stack)是在不同网络层次上一起工作的协议集合从图中可以看到，H.323协议堆旗号的控制和数据信息通过TCP协议进行传输，而声音数据、电视数据、声音/电视的控制信息以及部分会务控制信息则通过 UDP,26,4.2 多媒体通信,MC系统的关键技术 网络环境 多点传送（需要多点转发服务器MFS支持） 编解码器（对音视频信息编码解码） 会议控制（提供会议服务，包括注册、宣布、启动，退出等） MC系统信息流的种

13、类 音频、视频、数据、控制信息,27,4.2 多媒体通信,MC系统结构 由会议终端，多点转发服务器 （MFS），网络及控制管理软件等组成,28,4.2 多媒体通信,一个远程视频会议系统的软件界面,29,4.2 多媒体通信,视频点播和交互电视系统 电信部门和广电部门均提供交互视频服务，服务名称不同 电信：视频点播（VOD),也就是常说的IPTV 广电：交互电视（ITV),也就是常说的互动电视 工作原理 VOD服务提供者将大量节目源存储在视频服务器中，视频服务器可随时响应用户需求，并通过传输网络将压缩编码并经过打包处理的视频、音频码流传送至用户端，用户接收端利用数字机顶盒或综合接收解码器将压缩编码

14、并经过打包处理的视频、音频信号解调、解复用、解码，并通过数字电视显示设备还原出原始的视频、音频信息，给用户提供需的高品质视听节目,30,4.2 多媒体通信,视频点播和交互电视系统 体系结构（服务提供商、传输网络、用户,31,4.2 多媒体通信,视频点播和交互电视系统 视频服务和管理设备 视频服务器：存储视频资源，并提供检索能力的设备 节目选择计算机：提供给用户友好的界面，管理视频的存储位置。用户只需要和节目选择计算机进行交互 记账计算机：用户帐户管理，包括使用资源时间、费用等。 用户终端的形式 机顶盒+电视机 计算机+解码器 其中，机顶盒是视频点播系统中用户控制视频服务器的典型设备,32,4.

15、2 多媒体通信,用户接入网技术 通信网分类：传输网、交换网、接入网 接入网的宽带化和IP化是接入网的发展趋势 （1）xDSL(数字用户线系统） DSL（数字用户线路）：是以铜质电话线（双绞线）为传输介质的传输技术组合，它包括HDSL、SDSL、VDSL、 ADSL等，一般称之为xDSL。它们主要的区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。 ADSL （非对称数字用户线路），所谓非对称是指用户线的上行速率与下行速率不同，上行速率低，下行速率高。ADSL在一对铜线上支持上行速率512Kbps1Mbps，下行速率1Mbps8Mbps,33,4.2 多媒体通信

16、,用户接入网技术 （2）HFC(混合光纤同轴）接入 早期有线电视网络是采用同轴电缆结构 HFC由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成，从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输；到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。 HFC与早期CATV同轴电缆网络的不同之处主要在于，在干线上用光纤传输光信号，在前端需完成电光转换，进入用户区后要完成光电转换,34,4.2 多媒体通信,用户接入网技术 （3）快速以太网 以太网：是一种技术规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。 10Mbps吞吐量的以太网叫标准以太网，100Mbps吞吐量的叫快速以太网。 采用五类线接入用户 （4）无线接入 （5）光纤接入 光纤接入网从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive OpticaOptical Network,35,4.3 流媒体,传统的媒体播放：先下载，后播放 流媒体技术：边下载，边播放（1995年提出）。其