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1、计算机网络应用基础,第6章 网络多媒体技术应用 (),本章内容,6.1 多媒体基本概念 6.2 计算机网络与多媒体传输 6.3 Web媒体的应用 6.4 流媒体网站开发技术 6.5 视讯会议技术与应用,6.1 多媒体基本概念,1.多媒体技术的特点 2. 网络多各种媒体转换的过程 3. 桌面多媒体 vs.网络多媒体 4. 媒体应用的重要模型,1.多媒体技术的特点,计算机网络信息表达的媒体形式，是逐步从文本、图像、声音进化到视频 媒体的通信方式也由点对点逐步向多播、任意播方向发展 而在说到多媒体技术、多媒体计算机、多媒体网络时，这些媒体是如何分类？各种媒体之间又有何关系呢？,多媒体基本概念,根据国
2、际电信联盟（ITU）电信标准部提出的 ITU-TI.374 建议，可以将媒体划分为如下五类 : 1、感觉媒体（Perception Medium） 2、显示媒体（Representation Medium） 3、表示媒体（Presentation Medium） 4、存储媒体（Storage Medium） 5、传输媒体（Transmission Medium）,2.各种媒体转换的过程,以语音通信为例 首先甲方将以声音（感觉媒体）表达自己的意图 然后通过受话器（输入显示媒体）将语音转换成电磁信号 电话端局的程控交换机通过抽样、量化、编码，将电磁信号转换成比特流（表示媒体） 比特流通过传输链路（
3、传输媒体）传到乙方 通过听筒（输出显示媒体）还原成语音（感觉媒体）,网络多媒体技术,多媒体指多种感觉媒体的组合 电视信号就组合了音频和视频信息， 网站上也可以组合声音、图像、文字、动画等各种感觉媒体 网络多媒体技术就是利用计算机和网络对多种媒体进行显示、表示、存储和传输的技术 显示和表示是多媒体信息的处理和加工的过程 存储和传输主要使用在企事业单位的多媒体信息服务,3.桌面多媒体 vs.网络多媒体,桌面多媒体指直接在计算机或同类端设备上应用的多媒体，由于计算机外设（如光驱、硬盘等）与主机的I/O速度极高（USB2可达480Mb/s）和稳定，所以可以播放高质量音视频媒体内容 而网络，尤其是因特网
4、的一般难以保障稳定的高带宽，所以，多媒体应用受到一定的限制 绝大多数在桌面上应用的多媒体，不能直接在因特网上传播，而因特网上的“流媒体”技术，就是为了解决这方面问题而诞生的,网络多媒体的发展,计算机网络的多媒体通信受到速度、带宽和服务质量的制约 1980-1990年，局域网（10Mb/s），因特网主要传输的是文本，如文件和e-mail服务 1990年，高速局域网，光纤网络提供了图形、声音和静止图像传输服务 2000年，宽带ISDN，提供了视频图像传输和实时多媒体服务,4. 网络多媒体应用的重要模型,多媒体的定义和内容非常丰富，本课讨论的多媒体主要涉及音、视频信息在网络上的传输和应用 此类应用主
5、要包含三种应用模型 储存式多媒体应用（VOD/AOD） 实况转播式多媒体应用（网络实况转播） 交互式多媒体应用(可视电话/视讯会议),储存式多媒体应用,客户端向服务器请求音频或视频文件 存储的音视频文件可能包括授课录像、流行音乐、电视或广播节目文档 有3个标识性的特征 按需请求和操控 流媒体技术 播放连续性,实况转播式多媒体应用,通过因特网来进行实况的音视频传播，使用户可以接收世界上任何角落的电台或电视实况 一般的网络实况广播通常有很多的客户端会同时在线，组播技术，能够更高效地利用较少的信道带宽实现同时向多个接收者发布音频和视频 在现阶段，这类发布通常更多的是通过多个独立的点对点传送流来完成的
6、,交互式多媒体应用,允许用户间进行实时的音视频交流 实时交互式音视频应用包括网络电话、视讯会议 在实时交互式音视频应用中，应用系统的延迟应小于0.4s 对于语音应用，小于150ms的延迟不会被受话者察觉，150400ms的之间延迟可为一般受话者接受，当延迟超过400ms的时候，通话效果会受到破坏性的影响,6.2 计算机网络与多媒体传输,1. 理想的多媒体传输网络 2. 网络技术现状对多媒体传输的影响 3. 目前网络条件下的多媒体应用基本对策,1. 理想的多媒体传输网络,本节内容，讨论在多媒体应用条件下，网络的理想状态应该怎样，其中包括： 网络传输能力 传输延迟 信号失真 传输错误率 服务质量,
7、网络传输能力,网络传输能力是指网络传输二进制信息的速率，又称传输速率或比特率 在网络中，不同类型的应用服务需要网络提供满足需求的传输能力 数字电话：64kb/s 视讯会议：384kb/s PAL制电视：5Mb/s 持续大数据量的传输是多媒体网络应用的特点之一,传输延迟,网络的传输延迟（Transmission Delay）定义为从信源发出一组数据到达信宿被接收之间的时间差，也称为用户端到用户端的延迟 对于实时的音频、视频信息传输： 网络的单程传输延迟应在100500ms 交互式的多媒体应用一般为 150ms 系统对用户指令响应时间一般应小于0.42s,信号失真,如果网络传送数据时，传输延迟变化
8、不定，就可能引起信号失真，也称延迟抖动 对于音频通信来说，信号失真特别具有破坏性 产生信号失真的因素主要包括： 传输系统引起的抖动 共享传输介质的局域网介质访问时间的变化 广域网中的流量控制节点拥塞而产生的排队延迟变化等,传输错误率,误码率为从信源到信宿的传输过程中误码数占传送的所有编码数的比例 例如：光缆传输系统，误码率一般在 10-910-10的范围 包出错率，指传输过程中一个数据包的重复接收、丢失或次序颠倒的错误概率 通用标准： 对于未压缩的CD质量音乐，误码率小于10-3 而电话质量声音误码率小于10-2即可 对压缩的视频图像，误码率要求小于10-9,服务质量,服务质量 (Qualit
9、y of Service， QoS) 是多媒体网络中的重要概念 一般数据传输和多媒体信息传输具有不同的服务质量需求 多媒体信息传输与传统数据服务的区别在于： 如FTP和SMTP等，其传输时间变化不会引人关注，人们更关注收到的信息是否完整、正确 音频和视频数据只有在指定的时间区间内传输才有用，延迟传送将会影响信息的有效性,2. 网络技术对多媒体传输的影响,本节讨论的内容，是目前的网络技术的实际状况，以及对多媒体信息传输会产生的影响 现实网络技术内容包括： 局域网技术 广域网技术（电信网络） 因特网技术,局域网技术和多媒体信息传输,有利条件：传输速率高 大多数能提供10Mb/s以上的传输能力，甚至
10、1Gb/s以上的以太网技术已经广泛使用，基本上能够满足多媒体信息对传输能力的要求 不利条件：介质共享与广播方式 网络中的站点共用一个信道，当一个站点传输数据时，其他站点处于收听状态；这种方式导致信道利用率比较低，并且产生了较大的传输延迟,局域网技术与多媒体信息传输（续）,介质访问方法的缺陷 于采用了随机争用的介质访问方法，在用户数较多的情况下，因较大的延迟抖动造成的信号失真是不可避免 服务质量（QoS）的支持 局域网技术基本上不提供对服务质量（QoS）的支持,广域网技术与多媒体信息传输,广域网络的交换技术分为线路交换方式和分组交换方式两种类型 线路交换方式按照“建立链路传输数据拆除链路”的方式
11、工作，交换节点仅起到链路中继的作用，不对数据进行差错控制处理，因此传输延迟小，但不保证传输正确性 分组交换方式按照“存储数据差错控制路径选择转发数据”的方式工作，数据在传输过程中存在较大的延迟，由于存在排队处理的可能而产生延迟抖动，但能够保证数据传输的正确性,广域网技术多样性,网络技术的目前在广域网中采用的技术很多，如PSTN（56K）、X.25（64K）、帧中继（2M）、ATM(2M155M ) 、 SONET（52M160 G ）等 不利条件：不同技术的数据包格式及大小、数据传输方式各不相同 需要不同技术之间的转换 每一种数据包的处理时间各不相同 网络拓扑结构的复杂性需要处理 在广域网络中
12、的传输延迟和抖动是比较明显的,广域网技术和多媒体信息传输（续）,不利条件：接入速率不足（56Kb/s4Mb/s） 虽然宽带接入技术的不断普及，但相对于局域网的每秒数十兆比特的传输速率来说，对用户而言，当前的接入技术是不能满足高质量的多媒体通信需要的 有利条件：服务质量（QoS）的支持 随着对多媒体应用需求的增强，在广域网中出现了对服务质量支持的技术，如ATM 等，这些技术在满足多媒体传输的高端应用中得到了用户的肯定,因特网技术和多媒体信息传输,有利条件：TCP可以保证数据传输可靠性 不利条件：TCP，UDP不保证数据传递的实时性 不利条件：NBP之间存在传输瓶颈，“因特网世界不是平的” 有利条
13、件：网络带宽的增加非常快 有利条件：IP V6试图解决因特网的QoS,3. 目前网络条件下的多媒体应用基本对策,在目前的技术条件下，不利条件众多 我们如何尽可能利用现有技术和条件，让多媒体技术早日普及和应用 抑制局域网络的广播和客户端缓存（LAN） 提高网络传输的效率（WAN） 充分利用组播技术（Internet）,局域网和客户端技术（LAN）,抑制局域网络的广播: 采用全双工方式或交换式以太网技术，在站点与站点之间建立独占性的传输信道或减少对同一信道争用的站点数目，可以有效地改善多媒体信息的传输质量 客户端的缓冲技术 多媒体数据首先存储到客户端的缓冲区中，然后由进程从缓冲区中提取数据再呈现给
14、用户 利用缓冲区可以有效地降低延迟抖动引起的信号失真，只要传输率变化幅度小于总的缓冲区大小，就可以使得用户感觉不到失真,提高网络传输的效率（WAN）,增加线路的传输带宽，以确保在网络通信流量的峰值时间，也有足够的带宽可用（修路） 减少数据在传输过程中的延迟（较少开销） 例如，采用低误码率的光纤介质可以不必在中转节点上进行差错控制 建立端到端的面向连接的方式 采用电路交换来减少不必要的地址开销等（专线） 采用合理的排队策略，在网络通信流量高峰期间，优先传送多媒体信息，其他信息则延缓传送（IP v6）,充分利用组播技术(IP v4, IP v6),因特网的TCP,IP协议实际上解决的是点对点的数据
15、传输，也称为单播(unicast) 在网络中存在大量的应用需要解决一个或多个发送方须将数据发送到一组接收方 一个网络软件的升级 流媒体的发送（网上实况转播） WWW的镜像站点的更新 此类应用的抽象称为多播或组播(Multicast）,网络组播的两种基本途径,由发送端发送多个单播给不同的接受方 +不必修改因特网网络层的现行结构 -不可能改善网络的流量状况 增加网络层对多播的技术支持 +可以更有效的利用网络带宽（只需在链路上发送一份拷贝） -实现具有多播功能的网络层需要做大量的技术改进,网络层的组播,多播通信的两个严重的问题 如何确认多播分组的接受方 如何给多播分组编址 在因特网和ATM网络中，使
16、用了地址间接（address indirection）的方法，也就是一组用户使用单一的标识 多播的分组使用该标识将分组传到所有加入该组的接收方 在因特网中，专门保留了D类地址处理多播，称为多播组（multicast group）,网络层组播的示意,128.119.40.186,128.59.16.20,128.34.108.63,128.34.108.60,Mcast group 226.17.30.197,网络层组播的工程问题,虽然多播问题的抽象很简单，但会出现成堆的问题： 何时成组，何时撤销？ 如何选择组地址？ 无论作为发送方或者是接受方，新主机如何加入多播组？ 入组是否来去自由，或由谁来控制？ 在因特网中这些问题的解决需要由IGMP来完成（IP V4）,IGMP, Internet Group Management Protocol v2 RFC 2236,该协议在主机和其直接连接的路由器之间进行交互 IGMP为需要加入多播的主机提供了一种手段，通过这种手段，主机可以申请加入多播组 还需要其他协议，来协调所有的
