多媒體通信與網(wǎng)絡(luò)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1多媒體通信與網(wǎng)絡(luò)多媒體通信與網(wǎng)絡(luò)多媒體信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸多媒體信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸- -流式傳輸流式傳輸u流式傳輸 把聲音、影像或動畫等多媒體信息由網(wǎng)絡(luò)中音視頻服務(wù)器向用戶終端（如PC）連續(xù)、實(shí)時傳送，用戶不必等到整個文件全部下載完成，而只需經(jīng)過幾秒或數(shù)十秒的啟動延時（緩沖）即可在用戶的計(jì)算機(jī)上利用解壓設(shè)備（硬件或軟件）對壓縮的多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓回放。 第1頁/共42頁流式傳輸?shù)姆N類流式傳輸?shù)姆N類- -順序流式傳輸順序流式傳輸u 順序流式傳輸順序流式傳輸順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時用戶可以觀看，但是，用戶的觀看與服務(wù)器上的傳輸并不是同步進(jìn)行的，用戶是在一段延時后才能看到服務(wù)器上傳出來

2、的信息，或者說用戶看到的總是服務(wù)器在若干時間以前傳出來的信息。在這過程中，用戶只能觀看已下載的那部分，而不能要求跳到還未下載的部分。 適應(yīng)場合適應(yīng)場合：高質(zhì)量的短片段（如片頭、片尾和廣告），可以較好地保證節(jié)目播放的最終質(zhì)量。也適合于在網(wǎng)站上發(fā)布供用戶點(diǎn)播的音視頻節(jié)目。不支持現(xiàn)場廣播，嚴(yán)格說來，只是一種點(diǎn)播技術(shù)。 第2頁/共42頁流式傳輸?shù)姆N類流式傳輸?shù)姆N類- -實(shí)時流式傳輸實(shí)時流式傳輸u 實(shí)時流式傳輸實(shí)時流式傳輸 實(shí)時流式傳輸總是實(shí)時傳送，因而特別適合現(xiàn)場事件，且支持隨機(jī)訪問，用戶可對觀看內(nèi)容進(jìn)行快進(jìn)或后退以觀看前面或后面的內(nèi)容。必須保證多媒體信號帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接相匹配。 適應(yīng)場合適應(yīng)場合：支持

3、現(xiàn)場廣播，隨機(jī)訪問，如演說、視頻監(jiān)控、視頻會議。必須匹配帶寬，否則幀丟失或擁塞引起圖像質(zhì)量變差。 第3頁/共42頁技術(shù)方式技術(shù)方式 目前主流的流媒體技術(shù)有三種 1.Apple1.Apple公司的公司的QuickTimeQuickTime QuickTime是數(shù)字媒體領(lǐng)域事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。QuickTime是一個開放式的架構(gòu)，包含了各種各樣的流式媒體技術(shù)。QuickTime是最早的視頻工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1999年發(fā)布，QuickTime本身也存在著平臺的便利(MacOS)，因此擁有不少的用戶。 2.RealNetworks2.RealNetworks公司的公司的RealMediaRealMedia Re

4、alMedia發(fā)展的時間比較長，因此具有很多先進(jìn)的設(shè)計(jì)，例如，可伸縮視頻技術(shù)可以根據(jù)用戶電腦速度和連接質(zhì)量而自動調(diào)整媒體的播放質(zhì)素。自適應(yīng)流技術(shù)，可通過一個編碼流提供自動適合不同帶寬用戶的流播放。 3.Microsoft3.Microsoft公司的公司的WindowsMediaWindowsMedia WindowsMedia是三家之中最后進(jìn)入這個市場的，但憑借其操作系統(tǒng)的便利很快便取得了較大的市場份額。采用的是mpeg-4視頻壓縮技術(shù)，音頻方面采用的是WindowsMediaAudio技術(shù)。 第4頁/共42頁多媒體數(shù)據(jù)流的基本特征比特率可變性多媒體傳輸按其特點(diǎn)可以分為恒定比特率和可變比特率兩

5、種類型。時間依賴性連續(xù)媒體的傳輸必須是實(shí)時的，端到端的等待時間應(yīng)當(dāng)控制在一個很短的時間段內(nèi)信道對稱性在端到端的傳輸系統(tǒng)中，傳輸信道是雙向的。根據(jù)多媒體應(yīng)用類型的不同，上行和下行信道的通信量可能是對稱的，也可能是不對稱的第5頁/共42頁多媒體通信的性能需求吞吐量需求網(wǎng)絡(luò)吞吐量是指有效的網(wǎng)絡(luò)帶寬，通常定義成物理鏈路的傳輸速率減去各種傳輸開銷，以及網(wǎng)絡(luò)沖突、瓶頸、擁塞和差錯等開銷，它反映了網(wǎng)絡(luò)的最大極限容量。 視頻（未壓縮）：140Mbps左右H.26164K2MbpsMPEG1.4Mbps40Mbps第6頁/共42頁多媒體通信的性能需求可靠性需求差錯率（Error Rate）是一種重要的性能指標(biāo)，

6、反映了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃?。位差錯率、幀差錯率、分組差錯率分別用于在不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次上計(jì)算差錯率?？刂撇铄e的方法：ARQ：對于時間要求嚴(yán)格的數(shù)據(jù)，ARQ沒有意義FEC：前向糾錯，適用于光纖技術(shù)，一位糾錯。第7頁/共42頁多媒體通信的性能需求延遲需求延遲（Delay）是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的重要參數(shù)。主要有傳輸延遲、網(wǎng)絡(luò)延遲、接口延遲等。與延遲有關(guān)的另一個性能參數(shù)是延遲抖動。傳輸延遲：含信源處、信宿處的采樣、編碼、解碼、打包、拆包；端點(diǎn)系統(tǒng)的排隊(duì)和播放延遲。對于端端延遲，一般要求小于150ms。網(wǎng)絡(luò)延遲：可分成固有延遲和隨機(jī)延遲。固有延遲和鏈路比特率高低有關(guān)，而隨機(jī)延遲則由網(wǎng)絡(luò)故障、傳輸錯誤以及網(wǎng)絡(luò)擁塞等

7、引起，一般是不可預(yù)測的。第8頁/共42頁多媒體通信的性能需求多點(diǎn)通信需求多媒體通信涉及音頻和視頻數(shù)據(jù)，在分布式多媒體應(yīng)用中有廣播和多播信息。因此，除常規(guī)的點(diǎn)對點(diǎn)通信外，多媒體通信需要支持多播通信方式。第9頁/共42頁多媒體通信的性能需求同步需求流間同步流間同步是不同媒體間的同步，和具體應(yīng)用有關(guān)，是一種端到端的服務(wù)。流內(nèi)同步流內(nèi)同步是保持單個媒體流內(nèi)部的時間關(guān)系，即按照一定的延遲和抖動約束來傳送媒體分組流，以滿足感官上的需要。第10頁/共42頁多媒體通信的服務(wù)質(zhì)量第11頁/共42頁多媒體通信的服務(wù)質(zhì)量服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)是一種抽象概念，用于說明網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的“好壞

8、”程度。由于不同的應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)性能的要求不同，對網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)質(zhì)量期望值也不同。這種期望值可以用一種統(tǒng)一的QoS概念來描述。從支持QoS的角度，多媒體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須提供QoS參數(shù)定義和相應(yīng)的管理機(jī)制。第12頁/共42頁QoS的基本概念1QoS參數(shù)QoS是分布式多媒體信息系統(tǒng)為了達(dá)到應(yīng)用要求的能力所需要的一組定量的和定性的特性，它用一組參數(shù)表示，典型的有吞吐量吞吐量、延遲、延遲抖動延遲、延遲抖動和可可靠性靠性等。第13頁/共42頁QoS的基本概念QoS參數(shù)舉例第14頁/共42頁QoS的基本概念2壓縮編碼對QoS參數(shù)的影響多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的方法影響QoS參數(shù)，尤其是視頻編碼。高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流可以獲

9、得良好保障的QoS服務(wù)，而對較低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流將用最大努力獲得盡量高的QoS。第15頁/共42頁QoS的基本概念3QoS參數(shù)體系結(jié)構(gòu)在QoS 參數(shù)體系結(jié)構(gòu)中，通信雙方的對等層之間表現(xiàn)為一種對等協(xié)商關(guān)系，雙方按所承諾的QoS 參數(shù)提供相應(yīng)的服務(wù)。同一端的不同層之間表現(xiàn)為一種映射關(guān)系，應(yīng)用的QoS 需求應(yīng)當(dāng)自頂向下地映射到各層相對應(yīng)的QoS參數(shù)集，各層協(xié)議按其QoS參數(shù)提供相對應(yīng)的服務(wù)，共同完成對應(yīng)用的QoS承諾。第16頁/共42頁QoS的基本概念QoS參數(shù)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層QoS第17頁/共42頁QoS的管理QoS服務(wù)的分類確定型QoS。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)提供“硬”的QoS

10、保證。統(tǒng)計(jì)型QoS。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)提供“軟”的QoS保證。盡力型QoS。也稱最佳效果傳輸，網(wǎng)絡(luò)不提供任何QoS保證，網(wǎng)絡(luò)性能將隨著負(fù)載的增加而明顯下降。為了保證端到端的QoS，在媒體流傳輸路徑上的各個中間點(diǎn)（路由器）都必須支持和保證所承諾的QoS，并且按確定型、統(tǒng)計(jì)型及盡力型QoS的優(yōu)先級次序?yàn)橄鄳?yīng)的媒體流分配和保留資源。第18頁/共42頁多媒體通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境第19頁/共42頁多媒體通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是指網(wǎng)絡(luò)的硬件環(huán)境，也稱網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。為了更好地支持多媒體通信，無論是局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng)都呈現(xiàn)出高速化的發(fā)展態(tài)勢。目前，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率已經(jīng)達(dá)到10Gbit/s，為多媒體通信提供了高帶寬的保證

11、。第20頁/共42頁局域網(wǎng)絡(luò)在局域網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)所采用的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件，可以組成共享式網(wǎng)絡(luò)和交換式網(wǎng)絡(luò)兩種網(wǎng)絡(luò)類型。共享式網(wǎng)絡(luò)：各個節(jié)點(diǎn)共享一段有沖突的介質(zhì)，節(jié)點(diǎn)使用相應(yīng)的介質(zhì)訪問控制方法來占用介質(zhì)傳送數(shù)據(jù)。任一時刻只能有一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，其它節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài)，并根據(jù)地址匹配規(guī)則確定是否接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)以廣播方式沿著傳輸介質(zhì)傳輸，必須遍歷每個節(jié)點(diǎn)。第21頁/共42頁局域網(wǎng)絡(luò)交換式網(wǎng)絡(luò)：節(jié)點(diǎn)分成兩類端點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)。端點(diǎn)是用戶站點(diǎn)，中間節(jié)點(diǎn)是交換機(jī)，所有端點(diǎn)都通過交換機(jī)連接起來，交換機(jī)為端點(diǎn)提供存儲轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇功能，使端點(diǎn)間能沿著指定的路徑傳輸數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)一個并行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過交換機(jī)提供端點(diǎn)之間的并

12、行的傳送通道和獨(dú)享的網(wǎng)絡(luò)帶寬，因而不會發(fā)生沖突，且大大降低了傳輸延遲，有效地保證了網(wǎng)絡(luò)的QoS。第22頁/共42頁局域網(wǎng)絡(luò)1. 100BASET網(wǎng)絡(luò)100BASET是由快速以太網(wǎng)聯(lián)盟開發(fā)的100Mb/s以太網(wǎng)，也稱快速以太網(wǎng)。100BASET標(biāo)準(zhǔn)主要定義了物理層規(guī)范，定義了新的信號收發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，將傳輸速率提高到100Mb/s。100BASET定義三種物理層規(guī)范：100BASET4、100BASETX和100BASEFX，分別支持不同的傳輸介質(zhì)。第23頁/共42頁局域網(wǎng)絡(luò)2.千兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)是由千兆位以太網(wǎng)聯(lián)盟開發(fā)的1000Mb/s以太網(wǎng)技術(shù)。IEEE 802.3z定義的傳輸介質(zhì)為光纖和寬帶

13、同軸電纜，鏈路操作模式為全雙工操作。其中光纖系統(tǒng)支持多模光纖和單模光纖系統(tǒng)，多模光纖的傳輸距離為500m；單模光纖的傳輸距離為2000m。寬帶同軸電纜系統(tǒng)的傳輸距離為25m。第24頁/共42頁局域網(wǎng)絡(luò)3. 100VG-AnyLAN網(wǎng)絡(luò)100VG-AnyLAN 是由100VG-AnyLAN 論壇開發(fā)的一種1 0 0 Mb/s 高速網(wǎng)絡(luò)。IEEE已將 1 0 0 VG-AnyLAN確定為IEEE 802.12標(biāo)準(zhǔn)。100VG-AnyLAN的涵義是指在語音級的UTP電纜上進(jìn)行100Mb/s速率傳輸且支持IEEE 802.3和802.5兩種幀格式（不是同時支持）。100VG-AnyLAN技術(shù)規(guī)范主要定

14、義了物理層和MAC層兩層。其中，物理層由物理介質(zhì)獨(dú)立（PMI）子層和物理介質(zhì)相關(guān)（PMD）子層組成。第25頁/共42頁局域網(wǎng)絡(luò)4. FDDI網(wǎng)絡(luò)FDDI（光纖分布式數(shù)據(jù)接口）是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ANSI）的X3T9.5委員會制定的一種以光纖為傳輸介質(zhì)、傳輸速率為100Mb/s的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。FDDI 采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，主環(huán)進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)傳輸，次環(huán)為冗余的備用環(huán)，一旦主環(huán)鏈路發(fā)生故障，則備用環(huán)的相應(yīng)鏈路就代行其工作，使FDDI具備較強(qiáng)的容錯能力。FDDI網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域比較大，可達(dá)100km，可連接500多個站點(diǎn)，站點(diǎn)間的最大距離為2km。第26頁/共42頁局域網(wǎng)絡(luò)5. 萬兆以太網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)包含7

15、種不同的節(jié)制類型適用于局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。10GBASE-CX4 - 短距離銅纜方案，最大長度15米。 10GBASE-SR - 用于短距離多模光纖，可以達(dá)到300米。 10GBASE-LX4 - 使用波分復(fù)用支持多模光纖240300米。 10GBASE-LR 和10GBASE-ER - 通過單模光纖支持40公里 10GBASE-T- 使用屏蔽或非屏蔽雙絞線，使用CAT-6A類線 至少支持100米傳輸。CAT-6類線也在較短的 距離上支持10GBASE-T。第27頁/共42頁局域網(wǎng)絡(luò)5. 十萬兆以太網(wǎng) 40G/100G 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在2010年中制定完成，包含若干種不同的節(jié)制類型。40GBA

16、SE-KR4 - 最少距離1米。 40GBASE-CR4 / 100GBASE-CR10 - 短距離銅纜方案， 最大長度大約7米。 40GBASE-SR4 / 100GBASE-SR10 - 用于短距離多模光纖， 長度至少在100米以上。 40GBASE-LR4 / 100GBASE-LR10 - 使用單模光纖, 距離超過10公里。 100GBASE-ER4 - 使用單模光纖,距離超過40公里。第28頁/共42頁廣域網(wǎng)絡(luò)由于局域網(wǎng)通過高速交換式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠較容易地解決網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲問題，對多媒體通信的支持比較充分，因此多媒體通信技術(shù)的重點(diǎn)是解決廣域網(wǎng)支持多媒體流的綜合傳輸和QoS問題。 相繼推

17、出了一些以光纖為傳輸介質(zhì)的廣域網(wǎng)，如同步光纖網(wǎng)（SONET）、同步數(shù)字序列（SDH）等，其傳輸速率已達(dá)10Gbs，大大改善了廣域網(wǎng)的擁擠狀況。第29頁/共42頁廣域網(wǎng)絡(luò)1. X.25網(wǎng)絡(luò)分組交換網(wǎng)是一種采用分組交換方式的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，它所提供的網(wǎng)絡(luò)功能相當(dāng)于ISO/OSI參考模型的低三層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層功能。ITU的X.25建議就是針對分組交換網(wǎng)而制定的國際標(biāo)準(zhǔn)。因此，分組交換網(wǎng)有時也稱為X.25網(wǎng)。第30頁/共42頁廣域網(wǎng)絡(luò)2.幀中繼網(wǎng)絡(luò)為了給用戶提供高質(zhì)量、低成本的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，在90年代初推出了一種新型技術(shù)：幀中繼（Frame Relay）。 幀中繼網(wǎng)絡(luò)不再提供流量控制、糾錯

18、和確認(rèn)等功能，由用戶終端根據(jù)需要自行解決。這樣，就可以減少網(wǎng)絡(luò)時延，降低通信費(fèi)用。第31頁/共42頁廣域網(wǎng)絡(luò)3ISDN網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN(Integrated Services DigitalNetwork)是一種由數(shù)字交換機(jī)和數(shù)字信道構(gòu)成的，以傳輸數(shù)字信號為目的的綜合數(shù)字網(wǎng)，并利用這個網(wǎng)提供話音、數(shù)據(jù)等各種業(yè)務(wù)。ISDN主要是依靠數(shù)字電話網(wǎng)的交換和接續(xù)功能提供話音和各種非話音業(yè)務(wù)的，是一種電路交換網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率一般為64kb/s，這種通信速率很難滿足不斷增長的多媒體業(yè)務(wù)對帶寬的要求。第32頁/共42頁ADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line ，

19、非對稱數(shù)字用戶環(huán)路）是一種新的數(shù)據(jù)傳輸方式。它因?yàn)樯闲泻拖滦袔挷粚ΨQ，因此稱為非對稱數(shù)字用戶環(huán)路。它采用頻分復(fù)用技術(shù)把普通的電話線分成了電話、上行和下行三個相對獨(dú)立的信道，從而避免了相互之間的干擾。即使邊打電話邊上網(wǎng)，也不會發(fā)生上網(wǎng)速率和通話質(zhì)量下降的情況。通常ADSL在不影響正常電話通信的情況下可以提供最高3.5Mbps的上行速度和最高24Mbps的下行速度。ADSLADSL（中國網(wǎng)通）（中國網(wǎng)通）第33頁/共42頁廣域網(wǎng)絡(luò)4IP寬帶網(wǎng)絡(luò)寬帶Internet骨干網(wǎng)是以寬帶IP網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，其物理網(wǎng)絡(luò)采用ATM、SONET、SDH和DWDM等高速網(wǎng)絡(luò)，通過IP Over ATM、IP Over

20、 SONET、IP OverSDH以及IP Over DWDM等技術(shù)構(gòu)成基于IP協(xié)議的集成平臺，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上解決數(shù)據(jù)、話音和視頻流的綜合傳輸和網(wǎng)絡(luò)帶寬問題，實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的有機(jī)集成。再通過IPv6、RSVP和區(qū)分服務(wù)等協(xié)議協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)資源，提供QoS保證和特性化服務(wù)，以滿足應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的需求。這種寬帶IP網(wǎng)絡(luò)也是下一代Internet(如Internet 2)的核心技術(shù)。第34頁/共42頁ATM網(wǎng)絡(luò)ATM的特點(diǎn)面向連接的傳輸機(jī)制以信元(Cell)為信息傳輸單位基于ATM交換機(jī)的交換式網(wǎng)絡(luò)多種速率接口多種服務(wù)類型高層進(jìn)行差錯控制和流量控制第35頁/共42頁多媒體通信協(xié)議第36頁/共42頁IP v6協(xié)議 IPv6是下一代的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。它的提出最初是因?yàn)椴捎?2位地址長度的IPv4協(xié)議，只有大約43億個地址，近年來被分配完畢。為了擴(kuò)大地址空間，擬通過IPv6重新定義地址空間。IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6實(shí)際可分配的地址，整個地球的每平方米面積上仍可分配1000多個地址。 在IPv6的設(shè)計(jì)過程中除了一勞永逸地解決了地址短缺問題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其它問題，主要有端到端