ch14_多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量

1、2022-2-241多媒體技術(shù)教程多媒體技術(shù)教程第第14章章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2第第14章章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量目錄多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量目錄 14.1 多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么14.1.1 網(wǎng)絡(luò)是什么14.1.2 多媒體網(wǎng)絡(luò)是什么14.1.3 多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么14.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法14.2.1 線路交換14.2.2 數(shù)據(jù)包交換14.2.3 消息的類型14.2.4 關(guān)于packet switching的中文術(shù)語14.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法14.

2、3.1 流媒體與媒體流播14.3.2 先下載后播放用Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)14.3.3 邊流邊播用Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)14.3.4 邊流邊播用流媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)14.3.5 媒體播放器的主要功能14.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用14.4.1 多媒體廣播14.4.2 IP電話14.4.3 IP電視會議14.4.4 IP電視14.4.5 IP影視點(diǎn)播14.4.6 IP聲音點(diǎn)播14.4.7 IP遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)14.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)14.5.1 服務(wù)質(zhì)量的概念14.5.2 服務(wù)質(zhì)量的衡量14.5.3 多媒體的服務(wù)質(zhì)量14.5.4 提高服務(wù)質(zhì)量的技術(shù)14.5.5 綜合服務(wù)(In

3、tServ)保障法14.5.6 區(qū)分服務(wù)(DiffServ)保障法2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3第第14章章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量 多媒體網(wǎng)絡(luò)(multimedia Network)n高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，電話網(wǎng)絡(luò)和電視網(wǎng)絡(luò)是它的接入網(wǎng)絡(luò)多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(multimedia networking)n網(wǎng)上實(shí)時傳輸多媒體數(shù)據(jù)的方法多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用(multimedia networking application)n在網(wǎng)上的多媒體信息交換，“面對面”的交流在網(wǎng)絡(luò)上的多媒體應(yīng)用和數(shù)據(jù)通信應(yīng)用的差別n前者要求在客戶端播放聲音和圖像時要流暢，聲音和圖像要同

4、步，因此對網(wǎng)絡(luò)的時延和帶寬要求很高n后者則要把可靠性放在第一位，對網(wǎng)絡(luò)的時延和帶寬的要求不那么苛刻本章介紹n多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)質(zhì)量的基本概念 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量414.1 多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么 n14.1.1 網(wǎng)絡(luò)是什么網(wǎng)絡(luò)是什么人與人之間或設(shè)備之間進(jìn)行通信的系統(tǒng)；從計(jì)算機(jī)角度看，通過有線或無線傳輸媒體把計(jì)算機(jī)和相關(guān)設(shè)備連接在一起構(gòu)成的通信系統(tǒng)。見圖14-1(1) 因特網(wǎng)(Internet)：全世界的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)絡(luò)(2) 公共電話交換網(wǎng)(PSTN)：由電話機(jī)、電話交換機(jī)、地區(qū)線路和長途線路組成的通信網(wǎng)絡(luò)，提供聲音和數(shù)據(jù)通信

5、服務(wù)。PSTN沒有存儲功能，作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)絡(luò)。(3) 家庭網(wǎng)絡(luò)(home network)：在家中的多臺計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備相互連接組成的局域網(wǎng)。(4) 無線局域網(wǎng)(wireless LAN，WLAN)：使用電磁波或其他技術(shù)收發(fā)數(shù)據(jù)的局域網(wǎng)，傳輸距離約幾十米。2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量514.1 多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么(續(xù)續(xù)1)(5) 移動即興網(wǎng)絡(luò)(mobile Adhoc network)：為某種目的但又無事先準(zhǔn)備情況下構(gòu)成的臨時無線網(wǎng)絡(luò)，也稱自組網(wǎng)絡(luò) (6) 蜂窩接入網(wǎng)絡(luò)(cellular access network)：無線通信網(wǎng)絡(luò)，它把通

6、信區(qū)域劃分成許多稱為“蜂元”的小區(qū)域，每個區(qū)域中的站點(diǎn)通過地面通信線路或微波與交換機(jī)相連，可將終端用戶直接接入到骨干網(wǎng)，也可與公眾電話網(wǎng)絡(luò)通信(7) 傳感器網(wǎng)絡(luò)(sensor network)：用于連接傳感器和執(zhí)行器的低速工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，沒有控制功能或控制功能有限n網(wǎng)關(guān)(gateway)：連接多個物理網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)，用于管理和選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂?，?shí)際上是指路由器。此處的網(wǎng)關(guān)用于連接傳統(tǒng)的電話網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代的因特網(wǎng) 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量614.1 多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么(續(xù)續(xù)2)圖14-1 互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量7

7、14.1 多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么(續(xù)續(xù)3)n14.1.2 多媒體網(wǎng)絡(luò)是什么多媒體網(wǎng)絡(luò)是什么“多媒體網(wǎng)絡(luò)”至今還未看到嚴(yán)格的定義，但可定義認(rèn)為用傳輸媒體把計(jì)算機(jī)和相關(guān)設(shè)備連接在一起的高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，用于為用戶提供包括數(shù)據(jù)、聲音和影視在內(nèi)的多媒體內(nèi)容服務(wù)n這個定義強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：(1) “多媒體網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”，因?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)才有多媒體的存儲和互動功能，而傳統(tǒng)的公眾電話網(wǎng)絡(luò)和電視網(wǎng)絡(luò)都沒有；(2) “多媒體網(wǎng)絡(luò)是高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”，因?yàn)橹挥懈咚俚挠?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)才能支持包括聲音和影視在內(nèi)的多媒體內(nèi)容的傳輸多媒體網(wǎng)絡(luò)包括n網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(network operating system)、傳輸媒

8、體(如電纜和無線電)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、路由器和交換機(jī))多媒體網(wǎng)絡(luò)可小到只包括幾臺計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備的局域網(wǎng)，也可大到整個互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量814.1 多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么(續(xù)續(xù)4)n14.1.3 多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是什么網(wǎng)上實(shí)時傳輸多媒體數(shù)據(jù)的方法，以便不同用戶在不同設(shè)備上能夠共享圖像、聲音、影視等多媒體資源，以及進(jìn)行“面對面”的交流。其中n(1) “多媒體數(shù)據(jù)(multimedia data)”是指組合文字、圖像、聲音和視像的數(shù)據(jù)，尤其是聲音和影視數(shù)據(jù)n(2) “實(shí)時傳輸”可簡單理解為接收數(shù)據(jù)幾乎與發(fā)送數(shù)據(jù)同

9、時完成，如現(xiàn)場實(shí)況廣播就是屬于這種情況n(3) “方法”集中體現(xiàn)在協(xié)議中，協(xié)議是為各種功能部件的行為制定的一系列規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的互連和數(shù)據(jù)交換n核心協(xié)議包括會話啟動協(xié)議(SIP)、實(shí)時傳輸協(xié)議(RTP)、實(shí)時控制協(xié)議(RTCP)、資源保留設(shè)置協(xié)議(RSVP)和實(shí)時流媒體播放協(xié)議(RTSP)2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量914.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法n網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法數(shù)據(jù)的概念n以適合計(jì)算機(jī)處理和傳輸?shù)男问奖硎镜男畔?。?shù)據(jù)本身沒有意義，通常要在一定語義環(huán)境中才有意義。本節(jié)談到的“數(shù)據(jù)”是不帶任何語義環(huán)境的“數(shù)據(jù)”?，F(xiàn)有的通信

10、網(wǎng)絡(luò)可分成兩類n線路交換網(wǎng)絡(luò)(circuit-switched network)u在通信雙方交換數(shù)據(jù)期間，包括鏈路帶寬在內(nèi)的通道上的全部資源被占用n數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)(packet-switched network)u在通信雙方交換數(shù)據(jù)期間，不占用通道上的全部資源，而是根據(jù)需要和“路況”來使用資源，因此交換數(shù)據(jù)包時往往需要等待可用資源 。也稱數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(data network)2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量1014.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法(續(xù)續(xù)1)n14.2.1 線路交換線路交換(circuit switching)在發(fā)送者和接收者之間交換信息之前通信線路需

11、要建立物理連接的通信方法n連接在交換中心實(shí)現(xiàn)n在連接期間，用戶占用沿途的全部線路資源典型應(yīng)用是撥號電話網(wǎng)絡(luò)，見圖14-2n交換機(jī)是電話交換機(jī)或稱線路交換機(jī)，其主要功能是控制信號的路徑選擇n傳輸線路相當(dāng)于有N條，通過時分多路復(fù)用技術(shù)(TDM)或頻分多路復(fù)用技術(shù)(FDM)獲得(詳見第3章)圖14-2 線路交換的概念 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量1114.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法(續(xù)續(xù)2)時分多路復(fù)用 (TDM)n在同一條通信線路上劃分多個傳輸信道的技術(shù)。把時間分割成許多固定的幀(frame)，每一幀又劃分成固定數(shù)目的時間槽(time slot)，見圖14-3

12、(a)n當(dāng)用戶A與用戶B進(jìn)行通信時，系統(tǒng)為這對用戶指定一個時間槽，僅在這個時間槽里建立連接，每對用戶連續(xù)占用的資源只是一個時間槽的帶寬，這樣就可以使許多用戶共用一條傳輸線路頻分多路復(fù)用 (FDM)n在一條通信線路上使用不同頻段同時傳送多個獨(dú)立信號的技術(shù)，見圖14-3(b)，每個頻帶作為一個獨(dú)立的傳輸信道使用，因此一對傳輸線上也可同時有若干對用戶進(jìn)行通信n每對用戶連續(xù)占用資源的一個頻段。采用頻分多路復(fù)用技術(shù)的通信又稱為載波通信。電話網(wǎng)絡(luò)使用FDM時，每個鏈接使用4 kHz帶寬。在調(diào)頻廣播中使用FDM共享微波頻譜 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量1214.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法

13、網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法(續(xù)續(xù)3)圖14-3 TDM和FDM的原理 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量1314.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法(續(xù)續(xù)4)n14.2.2 數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)包交換 1. 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包(packet)作為一個獨(dú)立的整體在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元n一塊應(yīng)用數(shù)據(jù)通常被稱為消息(message)，如一個ASCII文件、Web頁面、聲音或影視文件。發(fā)送端把整個消息分割成許多小的數(shù)據(jù)塊，經(jīng)過包裝并“貼上”標(biāo)簽之后再發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，這種包含數(shù)據(jù)的“包裹”稱為數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包包含用戶的數(shù)據(jù)和按照協(xié)議規(guī)定加入的“包頭(header)”n在包頭中含有源地址、目的地址和錯誤控制

14、等信息。datagram是packet的同義詞n也是自帶尋址信息的獨(dú)立的數(shù)據(jù)實(shí)體2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量1414.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法(續(xù)續(xù)5)2. 數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)包交換(packet switching)把數(shù)據(jù)包作為傳輸單元的傳輸技術(shù)，簡稱為“包交換”n把一條消息分成標(biāo)準(zhǔn)大小的數(shù)據(jù)包，以提高傳輸效率n在收發(fā)雙方之間無需預(yù)先建立物理連接，因?yàn)槊總€數(shù)據(jù)包都包含有源地址和目的地址，數(shù)據(jù)包可沿著信源與目的地之間的最佳可用路徑，通過中間站點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)n數(shù)據(jù)包不必都沿著同一條路徑到達(dá)目的地，也不必同時到達(dá)目的地，到達(dá)目的地的次序也不必按照發(fā)送的次序，哪條信道有空

15、就往那里傳送，接收端的計(jì)算機(jī)可正確重組成原始消息n使用數(shù)據(jù)包交換技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)叫做數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)(packet switching network，PSN)，簡稱為包交換網(wǎng)絡(luò)，有時也稱數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(packet-switched data network，PSDN) 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量1514.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法(續(xù)續(xù)6)數(shù)據(jù)包交換的概念見圖14-4n假設(shè)主機(jī)A和B正在向主機(jī)C發(fā)送數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包A和數(shù)據(jù)包B首先通過以太網(wǎng)鏈路傳送到路由器A，然后把它們傳送到鏈路上。如果在這條鏈路上出現(xiàn)擁擠，數(shù)據(jù)包就在路由器中排隊(duì)，等待輸出到鏈路上

16、圖14-4 數(shù)據(jù)包交換的概念 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量1614.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法(續(xù)續(xù)7)3. 數(shù)據(jù)包的延遲數(shù)據(jù)包的延遲數(shù)據(jù)包從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩藢a(chǎn)生延遲，延遲時間包括n傳輸延遲(transmission delay)，也稱“存儲轉(zhuǎn)發(fā)延遲(store and forward delay)”u交換設(shè)備必須接收到完整的數(shù)據(jù)包并經(jīng)檢驗(yàn)后，才能把數(shù)據(jù)包的第1位(bit)轉(zhuǎn)發(fā)到輸出鏈路上。從接收數(shù)據(jù)包的第1位到最后1位的時間稱為傳輸延遲u延遲時間的長短與數(shù)據(jù)包的大小成正比。如果數(shù)據(jù)包的長度為L，傳輸鏈路的數(shù)據(jù)率為R，延遲時間就為L/R。n處理延遲(p

17、rocessing delay)u交換設(shè)備處理信號的延遲，時間為微秒量級；n排隊(duì)延遲(queuing delay)u每臺交換設(shè)備在輸出端都有鏈路緩沖存儲器，每個數(shù)據(jù)包在輸出到鏈路之前必須要在那里排隊(duì)等候。如果在數(shù)據(jù)包到達(dá)時，緩沖存儲器是空的或者沒有其他數(shù)據(jù)包到達(dá)，數(shù)據(jù)包就不需要排隊(duì)等候u一個不確定的延遲，取決于網(wǎng)絡(luò)上的擁擠情況2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量1714.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法(續(xù)續(xù)8)n傳播延遲(propagation delay)：信號在兩點(diǎn)之間的傳播延遲。傳播延遲的時間從微秒量級到毫秒量級，如在衛(wèi)星鏈路中，信號通過太空產(chǎn)生的傳播延遲約為2

18、50500 ms4. 消息交換消息交換(message switching)n在現(xiàn)代數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)中，消息從一端傳送到另一端時，把一條消息分成標(biāo)準(zhǔn)大小的信息包，以提高路徑選擇和數(shù)據(jù)傳輸效率，接收端把接收到的數(shù)據(jù)包拆包之后重新拼接成原來的消息。如果發(fā)送端不把消息分成小的數(shù)據(jù)包，而是把整個原始消息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包交換就變成消息交換，這是數(shù)據(jù)包交換的一種特殊情況。n消息交換與數(shù)據(jù)包交換相比，端與端之間的傳輸延遲要大得多。此外，使用消息交換的另一個缺點(diǎn)是處理錯誤的時間較長。例如，在消息交換中，當(dāng)消息中僅有1位數(shù)據(jù)出錯時，整個消息都要重新發(fā)送，而在數(shù)據(jù)包交換中，當(dāng)出現(xiàn)同樣錯誤時，只需重新傳送那個包含錯

19、誤數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，因此傳送整個消息的時間要比傳送單個數(shù)據(jù)包的時間長得多 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量1814.2 網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換方法(續(xù)續(xù)9)n14.2.3 消息的類型消息的類型單目標(biāo)廣播消息(unicast messages)n一個用戶(設(shè)備)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上但只能由有名有姓的用戶(設(shè)備)接收的消息。為避免被人竊聽，要采取許多安全措施廣播消息(broadcast messages)n一個用戶(一臺設(shè)備)發(fā)送給網(wǎng)上每個用戶(每臺設(shè)備)并且每個用戶(每臺設(shè)備)都可接收的消息，發(fā)送者不需要知道接收者是誰，也不需要知道他的地址多目標(biāo)廣播消息(multicast m

20、essages)n一個用戶(一臺設(shè)備)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上但只允許指定的一組人中每一個人(一臺設(shè)備)接收的消息2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量1914.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法 n在網(wǎng)絡(luò)上傳送流媒體的方法主要有兩種在網(wǎng)絡(luò)上傳送流媒體的方法主要有兩種使用標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)器，把聲音數(shù)據(jù)和電視數(shù)據(jù)傳輸?shù)矫襟w播放器使用單獨(dú)的流媒體服務(wù)器，把聲音數(shù)據(jù)和電視數(shù)據(jù)傳輸?shù)矫襟w播放器n14.3.1 流媒體與媒體流播流媒體與媒體流播人們習(xí)慣了“廣播電視(broadcast television)”和“電視廣播(television broadcast)”的說法，因此筆者用“流媒體”表示st

21、reaming media，而用“媒體流播”表示media streaming。最早推出多媒體流播技術(shù)的公司是美國的RealNetworks公司，1995年8月推出聲音流播，1997年2月推出影視流播。其后推出多媒體流播的公司是微軟公司(1997年)和Apple公司(1998年) 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2014.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)1)1. 流媒體是什么流媒體是什么一邊發(fā)送一邊接收的多媒體，通常是指電視媒體和聲音媒體n常規(guī)的廣播電視是“貨真價實(shí)”的流媒體。流媒體和廣播電視在傳輸方面的主要區(qū)別是：廣播電視是單向傳輸，廣播源和接收者之間不需要預(yù)先

22、建立連接；流媒體是雙向傳輸，廣播源和接收者之間的雙向傳輸需要預(yù)先建立連接。使用流媒體格式n流媒體與廣播電視都要通過攝像、壓縮和編碼，最后生成媒體文件。但為適應(yīng)帶寬不同的傳輸通道，最后的文件需用流媒體格式，如MPEG4標(biāo)準(zhǔn)格式，生成的文件擴(kuò)展名為.mp4。流媒體文件可用其他專有格式，如uRealNetworks：影視文件擴(kuò)展名為.rm，聲音文件擴(kuò)展名為.rauApple：影視文件擴(kuò)展名為.movuMicrosoft：ASF(Advanced Streaming Format)，文件擴(kuò)展名為.wmv和.wma2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2114.3 流媒體的傳輸方法流媒體的

23、傳輸方法(續(xù)續(xù)2)2. 媒體流播媒體流播(streaming)是什么是什么使多媒體數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定和連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸技術(shù)n媒體流播是通過網(wǎng)絡(luò)把多媒體傳送給客戶的廣播，猶如電視廣播3. 流媒體的流播原理流媒體的流播原理流播原理見圖14-5n網(wǎng)絡(luò)的層次u從頂部到底部：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層，、物理層n傳輸流媒體協(xié)議uRTP(實(shí)時傳輸協(xié)議)、UDP(用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)和IP(網(wǎng)際協(xié)議)n控制流媒體傳輸?shù)膮f(xié)議uRTSP(實(shí)時流播協(xié)議)、TCP(傳輸控制協(xié)議)和IP協(xié)議2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2214.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)3)流播過程n流媒體從流媒體服務(wù)器流

24、到網(wǎng)絡(luò)之前u執(zhí)行RTP、UDP和IP協(xié)議的軟件負(fù)責(zé)流媒體的封裝工作，每執(zhí)行一個協(xié)議就封裝一次，俗稱“層層打包”n流媒體在傳輸過程中u沿途“路況”復(fù)雜，往往不可預(yù)測，因此可能使播放出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象n流媒體通過網(wǎng)絡(luò)之后到達(dá)媒體播放器之前u執(zhí)行IP、UDP和RTP協(xié)議的軟件負(fù)責(zé)層層拆包2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2314.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)4)圖14-5 流播系統(tǒng)示意圖 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2414.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)5)4. IP是關(guān)鍵協(xié)議是關(guān)鍵協(xié)議IP(Internet Protocol)

25、稱為“網(wǎng)際協(xié)議”, 網(wǎng)絡(luò)上的所有數(shù)據(jù)傳輸都要使用IP執(zhí)行IP協(xié)議軟件的任務(wù)n把來自TCP或UDP協(xié)議裝配的消息轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)包、安排數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地的路徑，以及在接收端把數(shù)據(jù)包還原成原始形式的消息名稱不同含義相同n通常把執(zhí)行IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)稱為“IP網(wǎng)絡(luò)(IP network)”或“TCP/IP網(wǎng)絡(luò)(TCP/IP network)”n“互聯(lián)網(wǎng)(internet)”和“因特網(wǎng)(Internet)”都是執(zhí)行IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。 可以說：“IP網(wǎng)絡(luò)”、“TCP/IP網(wǎng)絡(luò)”、“互聯(lián)網(wǎng)(internet)”和“因特網(wǎng)(Internet)”是同義詞 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2514.3

26、流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)6)5. 流播方式流播方式“推”和“拉”兩種方式n推送(push)方式：將流媒體直接發(fā)送給接收者的傳輸方式，就像常規(guī)的電視頻道那樣，這種方式就是“現(xiàn)場直播(live streaming)”n下拉(pull)方式：接收者請求發(fā)送者將流媒體發(fā)送給自己的傳輸方式，就像我們到圖書館借書那樣，這種方式就是“點(diǎn)播(on-demand)”方式 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2614.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)7)n14.3.2 先下載后播放先下載后播放用用Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)客戶機(jī)獲取多媒體文件的最簡單方法n把聲音或影視文件放

27、到Web服務(wù)機(jī)上n在Web服務(wù)機(jī)上創(chuàng)建包含媒體文件所在地址的網(wǎng)頁，媒體文件所在地址稱為“統(tǒng)一資源地址(URL)”n通過Web瀏覽器把媒體文件下載到客戶機(jī)上。n啟動媒體播放器播放媒體文件重要術(shù)語nWeb服務(wù)器：執(zhí)行HTTP協(xié)議的服務(wù)軟件，也稱HTTP服務(wù)器。HTTP是Web服務(wù)器和Web瀏覽器之間的通信協(xié)議。當(dāng)Web瀏覽器向Web服務(wù)器發(fā)出請求時，Web服務(wù)器就向其提供HTML文檔和其他相關(guān)文件nWeb服務(wù)機(jī)：安裝有Web服務(wù)器軟件的計(jì)算機(jī)，包括硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、Web網(wǎng)頁和其他應(yīng)用軟件 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2714.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)8

28、)播放系統(tǒng)見圖17 6 ，工作過程如下nWeb瀏覽器通過激活網(wǎng)頁上含有URL地址的媒體文件(如animal.mpg)，向Web服務(wù)器發(fā)出傳送這個媒體文件的請求，這個請求被稱為“HTTP請求”；nWeb服務(wù)器收到HTTP請求后，從存儲器中讀取媒體文件(如animal.mpg)，然后向Web瀏覽器回送包含媒體文件(如animal.mpg)的HTTP響應(yīng)消息；nWeb瀏覽器檢查HTTP響應(yīng)消息中的內(nèi)容，調(diào)用相應(yīng)的媒體播放器，并把媒體文件或在客戶機(jī)上存放媒體文件的地址消息送給媒體播放器，然后播放器開始播放方法雖簡單，但延遲時間長n因?yàn)槊襟w播放器必須通過第三者Web瀏覽器才能從Web服務(wù)器上得到媒體文件

29、，而且需要把整個文件下載到客戶機(jī)后，才把它傳送給媒體播放器n改進(jìn)方法：去掉中間環(huán)節(jié)2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2814.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)9)圖14-6 使用Web服務(wù)器先下載后播放的多媒體播放過程 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量2914.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)10)n14.3.3 邊流邊播邊流邊播用用Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)用Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的邊流邊播系統(tǒng)見圖14-7。預(yù)先要做的事情n(1) 將聲音和影視數(shù)據(jù)壓縮成適合特定網(wǎng)絡(luò)帶寬的單個媒體文件(media file)，如適合使用28.8 kbps調(diào)制

30、解調(diào)器連網(wǎng)的媒體文件n(2) 將媒體文件和它的播放說明文件(presentation description file)放到Web服務(wù)機(jī)上n(3) 在Web服務(wù)機(jī)上創(chuàng)建包含媒體文件所在地址(URL)的網(wǎng)頁。這就要用到本書第四部分介紹的HTML和XML語言邊流邊播的工作過程如下2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3014.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)11)n通過激活Web網(wǎng)頁上含有URL地址的媒體文件，Web瀏覽器向Web服務(wù)器發(fā)出傳送這個媒體文件的HTTP請求nWeb服務(wù)器收到HTTP請求后，向Web瀏覽器回送HTTP響應(yīng)消息。這個消息不包含聲音或影視媒體文件，但

31、包含播放說明文件，其中含有媒體文件所在的實(shí)際地址(URL)nWeb瀏覽器檢查HTTP響應(yīng)消息中的內(nèi)容類型，然后調(diào)用相應(yīng)的媒體播放器，并把HTTP響應(yīng)消息中的播放說明文件傳送給媒體播放器n媒體播放器向Web服務(wù)器發(fā)出傳送媒體文件的HTTP請求消息nWeb服務(wù)器通過HTTP響應(yīng)消息把媒體文件傳給媒體播放器，然后就邊流邊播雖無中間環(huán)節(jié)，但依然要用Web服務(wù)器2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3114.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)12) 圖14-7 使用Web服務(wù)器的流媒體播放過程 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3214.3 流媒體的傳輸方法流媒體

32、的傳輸方法(續(xù)續(xù)13)n14.3.4 邊流邊播邊流邊播用流媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)用流媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)用流媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的邊流邊播系統(tǒng)見圖14-8n開始幾個步驟與使用Web服務(wù)器的步驟類似，不同的是不把媒體文件放在安裝有Web服務(wù)器的服務(wù)機(jī)上，而是放在安裝有流媒體服務(wù)器的服務(wù)機(jī)上，但包含媒體文件所在地址(URL)的網(wǎng)頁仍然要放到Web服務(wù)機(jī)上n流媒體服務(wù)器是用于傳輸聲音和影視文件的專用軟件，如Real System Servers，QuickTime Streaming Server和Windows 200X Sever中的Windows Media Servicesn附注：Web服務(wù)器和流媒體服務(wù)器可放

33、在同一服務(wù)機(jī)上。媒體播放器接到Web瀏覽器的播放說明文件后，直接與流媒體服務(wù)器打交道，媒體播放器和流媒體服務(wù)器之間建立連接后就可邊流邊播 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3314.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)14)圖14-8 使用流媒體服務(wù)器的流媒體播放過程 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3414.3 流媒體的傳輸方法流媒體的傳輸方法(續(xù)續(xù)15)n14.3.5 媒體播放器的主要功能媒體播放器的主要功能媒體播放器(media player)是用于播放聲音、影視或動畫文件的軟件。n可嵌入到Web瀏覽器，稱為“Web播放器(Web player

34、)”解壓縮：幾乎所有聲音和視像都是經(jīng)過壓縮的去抖動：由于到達(dá)接收端的每個聲音和視像數(shù)據(jù)包的時延不固定，可用緩沖存儲技術(shù)延時后再播放錯誤處理：由于互聯(lián)網(wǎng)上路況難于預(yù)測，傳輸過程中可能丟失部分?jǐn)?shù)據(jù)包，補(bǔ)救辦法是重傳用戶可控接口：用戶直接控制媒體播放器播放行為的實(shí)際接口。提供的控制功能包括音量大小、聲音或視像的暫停、快播、慢播、跳轉(zhuǎn)和重新開始等 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3514.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)上人們已經(jīng)發(fā)明了許多非常富有創(chuàng)造性的和奇妙的應(yīng)用，如萬維網(wǎng)、文件傳輸、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)廣播、遠(yuǎn)程訪問、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電視會議、因特網(wǎng)電話、網(wǎng)上聊

35、天、即時通信、網(wǎng)絡(luò)游戲、音樂點(diǎn)播、影視點(diǎn)播等，這些僅僅是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的冰山一角。這些應(yīng)用都有一個共同點(diǎn)，就是按照IP協(xié)議規(guī)定的格式把多媒體數(shù)據(jù)“打包”后傳送。多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展歸功于兩種技術(shù)的匯聚，一種是多媒體計(jì)算技術(shù)，尤其是數(shù)據(jù)壓縮性能的提高；另一種是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤其是帶寬的擴(kuò)展。下面介紹幾種典型的應(yīng)用，其中的許多應(yīng)用都與多媒體廣播技術(shù)息息相關(guān)，只是使用了人們更容易理解或商業(yè)色彩較濃的名稱而已 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3614.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用(續(xù)續(xù)1)n14.4.1 多媒體廣播多媒體廣播多媒體廣播(multimedia broadca

36、st)主要是指一個廣播源向多個用戶的廣播，稱為“多媒體多目標(biāo)廣播(multimedia multicast)”，許多人把它稱為“多媒體組播”。在第20章中，筆者將說明“組播(multicast)”是一個“收發(fā)顛倒”的錯誤術(shù)語多媒體廣播是最流行的多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之一，在每日新聞、影視播放、報(bào)刊發(fā)行和軟件銷售等與內(nèi)容分發(fā)相關(guān)的應(yīng)用中都有廣闊的應(yīng)用前景多媒體廣播在概念上非常吸引人，IP多目標(biāo)廣播技術(shù)(IP multicasting)的研究、實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用開發(fā)也有將近20年的歷程，但要達(dá)到實(shí)用還要付出巨大的努力把服務(wù)范圍縮小的應(yīng)用開發(fā)已經(jīng)取得很大成功，如電視會議、遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)、小范圍內(nèi)的影視點(diǎn)播(VoD)和

37、音樂點(diǎn)播(AoD) 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3714.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用(續(xù)續(xù)2)n14.4.2 IP電話電話IP電話(IP telephony)是用IP協(xié)議在數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行的通話，就像人們在傳統(tǒng)的線路交換電話網(wǎng)絡(luò)上相互通話一樣，可近距離通話，也可長途通話IP電話可提供的通話形式：(1) 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間; (2)計(jì)算機(jī)與電話機(jī)之間; (3)電話機(jī)與電話機(jī)之間IP電話需要將模擬聲音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字聲音信號，然后將它們封裝成數(shù)據(jù)包以便在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸IP電話需要收發(fā)雙方使用執(zhí)行會話啟動協(xié)議(SIP)、ITU-T H.323或其他標(biāo)準(zhǔn)的相同

38、或兼容的軟硬件在英語中，IP電話是技術(shù)性較強(qiáng)的術(shù)語，而它的同義詞VoIP (Voice over Internet Protocol)和Internet telephony是服務(wù)性較強(qiáng)的術(shù)語2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3814.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用(續(xù)續(xù)3)n14.4.3 IP電視會議電視會議IP電視會議(IP video conferencing)n分散在不同地方的成員之間，使用IP協(xié)議在數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)上傳輸圖像和聲音的會議模擬電視和數(shù)字電視會議n20世紀(jì)80年代的電視會議使用廣角攝像機(jī)和大型監(jiān)視器，利用衛(wèi)星線路傳輸模擬電視信號n進(jìn)入21世紀(jì)的電

39、視會議采用因特網(wǎng)工程特別工作組(IETF)開發(fā)的會話啟動協(xié)議(SIP)，可通過局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、因特網(wǎng)傳輸壓縮的數(shù)字圖像和聲音信號來實(shí)現(xiàn)2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量3914.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用(續(xù)續(xù)4)國際電信聯(lián)盟(ITU)曾經(jīng)為電視會議制定了許多標(biāo)準(zhǔn)，分成三種類型的電視會議系統(tǒng)n20世紀(jì)90年代開發(fā)的電視會議采用H.320標(biāo)準(zhǔn)，定義了通信的建立、數(shù)字電視圖像和聲音編碼器的算法，運(yùn)行在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)上，在56 kbps傳輸率的通信信道上，支持幀速率比較低的電視圖像n在局域網(wǎng)上的桌面電視會議，采用H.323標(biāo)準(zhǔn)，它是使用數(shù)據(jù)包交換的多媒體

40、通信系統(tǒng)n在電話網(wǎng)上傳輸?shù)淖烂骐娨晻h，使用調(diào)制解調(diào)器，采用H.324標(biāo)準(zhǔn) 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量4014.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用(續(xù)續(xù)5)n14.4.4 IP電視電視IP電視 (Internet Protocol Television，IPTV)n使用IP協(xié)議在數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)碾娨曁峁﹥煞N服務(wù)方式n廣播方式：使用IP多目標(biāo)廣播技術(shù)向用戶傳輸實(shí)況轉(zhuǎn)播n點(diǎn)播方式：也稱VoD方式，使用與 unicasting類似的技術(shù)向用戶傳輸在存儲器中存儲的MPEG數(shù)據(jù)流使用MPEG-1，-2，-4或其他視像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可向使用調(diào)制解調(diào)器、通過有線電視網(wǎng)或

41、局域網(wǎng)接入因特網(wǎng)的用戶，提供包括IP電視在內(nèi)的多種服務(wù)用戶在家中用計(jì)算機(jī)或機(jī)頂盒把普通電視機(jī)連接到寬帶網(wǎng)絡(luò)，就可觀看影視節(jié)目 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量4114.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用(續(xù)續(xù)5)n14.4.5 IP影視點(diǎn)播影視點(diǎn)播IP影視點(diǎn)播(video on demand，VoD)n使用IP協(xié)議在數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)上提供的影視服務(wù)，允許用戶自己選擇影視節(jié)目點(diǎn)播內(nèi)容n存放在服務(wù)機(jī)上的壓縮的影視文件，如教師的講課、整部電影、預(yù)先錄制的電視片、新聞紀(jì)錄片、歷史事件檔案片、卡通片和音樂電視片等VoD的播放控制和操作方式n與錄像機(jī)類似，如播放、暫停、快進(jìn)、快退

42、等。每當(dāng)用戶請求觀看影視時，VoD系統(tǒng)就把影視節(jié)目傳送給用戶的接收和顯示裝置，用戶可不必購買錄像帶、VCD或DVD盤，節(jié)目集中存放在影視庫中。VoD也稱交互電視(interactive television) 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量4214.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用(續(xù)續(xù)7)n14.4.6 IP聲音點(diǎn)播聲音點(diǎn)播IP聲音點(diǎn)播(audio on demand，AoD)n使用IP協(xié)議在數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)上提供的語音服務(wù)點(diǎn)播內(nèi)容n經(jīng)過壓縮并存放在服務(wù)機(jī)上的任何類型的聲音文件。例如，教師的講課、搖滾樂、交響樂、無線電廣播檔案文件和歷史檔案記錄?？蛻粼谌魏螘r間和

43、任何地方都可以從聲音點(diǎn)播服務(wù)器中讀取聲音文件邊下載邊播放n在用戶啟動播放器幾秒鐘之后就開始播放，一邊從服務(wù)機(jī)上下載一邊播放交互功能n如播放、暫停、快進(jìn)、快退、重新開始和跳轉(zhuǎn)等2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量4314.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用(續(xù)續(xù)8)n14.4.7 IP遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)遠(yuǎn)程教育(distance education)或遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)(distance learning)n通過互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星、電視、光盤、錄音帶或錄像磁帶等手段獲得教育和培訓(xùn)的方法n使用計(jì)算機(jī)或電視機(jī)，學(xué)生可在任何地方、任何時間、向不同地域的任何人同步或異步學(xué)習(xí)，可利用任何多媒

44、體資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，也可通過做和發(fā)現(xiàn)來學(xué)習(xí)n遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)并不排除傳統(tǒng)的面對面教學(xué)方式，恰恰相反，通過網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)作為傳統(tǒng)教學(xué)方式的重要補(bǔ)充，這是當(dāng)代教育的方向遠(yuǎn)程教育技術(shù)已經(jīng)歷好幾代2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量4414.4多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用(續(xù)續(xù)9)當(dāng)代的遠(yuǎn)程教育n使用計(jì)算機(jī)通過在線(on-line)或離線(off-line)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方式，也稱電子學(xué)習(xí)(e-learning)n學(xué)習(xí)的內(nèi)容可通過網(wǎng)絡(luò)、CD-ROM，DVD-ROM或衛(wèi)星電視等手段得到當(dāng)代的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)n使用IP網(wǎng)絡(luò)的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，網(wǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)“IP遠(yuǎn)程教育(IP distance educ

45、ation)”和“IP遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)(IP distance learning)”的術(shù)語n綜合使用IP電視、IP電視會議、IP電話、IP影視點(diǎn)播和IP聲音點(diǎn)播提供的服務(wù)，尤其是IP電視2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量4514.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS) 網(wǎng)絡(luò)為多媒體應(yīng)用提供的服務(wù)質(zhì)量主要體現(xiàn)在包括時延、抖動、丟包率和吞吐量在內(nèi)的參數(shù)上。如果網(wǎng)上資源是無限的，那么時延、抖動和丟包率不會成問題，帶寬貪婪的多媒體也就不存在什么問題單靠增加網(wǎng)絡(luò)資源和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來保障和提高服務(wù)質(zhì)量也有限度，這就需要有一套好的資源控制方法，使這些不可預(yù)測的網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)變成在某種程度上可預(yù)測

46、的傳輸參數(shù)比較成熟的多媒體服務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)是IETF推薦的兩種方案：綜合服務(wù)(IntServ)和區(qū)分服務(wù)(DiffServ)。區(qū)分服務(wù)優(yōu)于綜合服務(wù)，故它已開始取代綜合服務(wù)2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量4614.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)1)n14.5.1 服務(wù)質(zhì)量的概念服務(wù)質(zhì)量的概念服務(wù)質(zhì)量(quality of service，QoS)n為網(wǎng)絡(luò)為應(yīng)用服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)資源保障的能力QoS的兩種解釋n從服務(wù)角度來看，參照ITU推薦標(biāo)準(zhǔn)X.902，QoS是指媒體應(yīng)用(如IP電話)對網(wǎng)絡(luò)的交通管理和傳輸性能提出的需求。交通管理主要體現(xiàn)在管理軟件上，傳輸性能主要

47、體現(xiàn)在硬件上。不同的應(yīng)用對服務(wù)質(zhì)量有不同的要求，需要不同的交通管理方法。n從技術(shù)角度來看，QoS是保障網(wǎng)絡(luò)按不同要求運(yùn)行的控制方法(mechanism)，也稱策略、機(jī)制或技巧。能夠保障要求的服務(wù)稱為保障服務(wù)(guaranteed service)，不能保障但可預(yù)測的服務(wù)稱為預(yù)測服務(wù)(predictable service)，不能完全保障但可達(dá)到部分要求的服務(wù)稱為“盡力服務(wù) (best effort service)”服務(wù)質(zhì)量的高低取決于n執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制策略的軟硬件n網(wǎng)絡(luò)本身的性能 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量4714.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)2

48、)n14.5.2 服務(wù)質(zhì)量的衡量服務(wù)質(zhì)量的衡量雖然對QoS有不同的解釋和要求，但衡量QoS的參數(shù)卻是大同小異1. 服務(wù)質(zhì)量的衡量參數(shù)服務(wù)質(zhì)量的衡量參數(shù)主要是網(wǎng)絡(luò)的5個傳輸特性參數(shù)：時延、抖動、丟包率、吞吐率和服務(wù)可用性n時延時延(delay): (1) 從服務(wù)角度來看：時延是指在發(fā)送者和接收者之間消息的往返時間，也就是從發(fā)送者開始發(fā)送消息到收到第一個反饋消息之間的時間; (2) 從技術(shù)角度來看：時延是指通過給定路徑把數(shù)據(jù)包從源端發(fā)送到目的端所需的時間，或者定義為數(shù)據(jù)包從一個節(jié)點(diǎn)到另一個節(jié)點(diǎn)所需的時間。時延也稱為等待時間。2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量4814.5 多媒體服

49、務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)3)n抖動抖動(jitter)：每個數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地的延遲時間的變化。抖動的表現(xiàn)是連續(xù)數(shù)據(jù)包斷斷續(xù)續(xù)到達(dá)目的地，這就會嚴(yán)重?fù)p害視聽效果。抖動可在接收端用緩存來平滑，容量小的緩存只能消除小的抖動，容量大的緩存將增加延遲時間 n丟包率丟包率(packet loss ratio)：丟包率是網(wǎng)絡(luò)可靠性的衡量指標(biāo)，它用丟失的數(shù)據(jù)包占發(fā)送的數(shù)據(jù)包(丟失的數(shù)據(jù)包+成功接收的數(shù)據(jù)包)的百分比來表示。對于視聽數(shù)據(jù)，雖然丟失部分?jǐn)?shù)據(jù)包也許還不會影響對內(nèi)容的理解，但丟失得太多用戶就不能接受n吞吐率吞吐率(throughput)/帶寬帶寬(bandwidth)：數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)的速率

50、。這項(xiàng)指標(biāo)反映網(wǎng)絡(luò)容許傳輸?shù)穆曇艋蛴耙晹?shù)據(jù)速率，因?yàn)橐暵爺?shù)據(jù)本身的速率高，意味著視聽效果好n服務(wù)可用性服務(wù)可用性(service availability)：用戶連接互聯(lián)網(wǎng)時獲取網(wǎng)絡(luò)資源的難易程度。定義在給定的時間范圍里，網(wǎng)絡(luò)可提供的服務(wù)時間占給定時間間隔的百分比 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量4914.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)4)吞吐率和帶寬是兩個不同的概念n吞吐率吞吐率: (1)在數(shù)據(jù)通信中的定義：在給定的時間周期里，傳輸系統(tǒng)實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，單位為bps，kbps. Mbps, Gbps；(2) 在計(jì)算機(jī)中的定義：每秒鐘執(zhí)行的指令條數(shù)、每小時

51、完成的任務(wù)數(shù)或其他參數(shù)n帶寬帶寬: 通信通道傳送信號的頻率范圍，用于衡量線路的數(shù)據(jù)傳輸能力。(1)在模擬通信系統(tǒng)中，用能夠通過的信號的最高頻率和最低頻率之差來衡量，用赫茲(Hz)度量；(2) 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，用位每秒(bps)、字節(jié)每秒(Bps)或赫茲(Hz)來度量n從以上分析可知，帶寬是“硬指標(biāo)”，而吞吐率是“軟指標(biāo)”，因?yàn)樗鼑?yán)重依賴“路況”。因此不難理解，為什么ISP告訴你的連網(wǎng)速率是網(wǎng)絡(luò)的帶寬，而不是吞吐率，如ISP為你提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬是10 /100 Mbps，或者下行是512 kbps而上行是256/128 kbps 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量5014.5

52、多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)5)2. 各種應(yīng)用所要求的服務(wù)質(zhì)量見表各種應(yīng)用所要求的服務(wù)質(zhì)量見表14-1應(yīng)用可靠性時延抖動吞吐率/帶寬IP電視會議低小小高IP電話低小小低IP電視低-小高影視點(diǎn)播(VOD)低-小高音樂點(diǎn)播(AOD)低-小中Web訪問高中-中文件傳輸高-中電子郵件高-低表14-1 各種應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量要求 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量5114.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)6)n14.5.3 多媒體的服務(wù)質(zhì)量多媒體的服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(multimedia QoS)主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)為聲音應(yīng)用提供的服務(wù)質(zhì)量n當(dāng)代的影視幾乎都有

53、配音，而且聲音和視像要同步，尤其是嘴唇動作和聲音的同步要求更高n時延、抖動、丟包率和吞吐率是衡量多媒體服務(wù)質(zhì)量的4個主要參數(shù)。聲音服務(wù)質(zhì)量的高低，在很大程度上取決于聲音通過網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的時延1. ITU-T的對話時延要求的對話時延要求聲音在多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的核心問題是傳輸時延。nITU-T標(biāo)準(zhǔn)G.114 (One-way Transmission Time，2003)就對話(conversation)應(yīng)用做了系統(tǒng)描述，并介紹了1993-1996年間開發(fā)的計(jì)算模型，稱為E-model，文章“Assessing VoIP Call Quality Using the E-model”( 2022-2-

54、24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量5214.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)7)ITU-T為對話應(yīng)用提出了單向傳輸時延的具體數(shù)值，見圖14-9，其要點(diǎn)如下：n可以接受的對話質(zhì)量：時延150 ms；n可以容忍的對話質(zhì)量：時延400 ms。這是感知模型，可作為應(yīng)用設(shè)計(jì)和質(zhì)量評估的依據(jù) 圖14-9 傳輸時延與E-Model的質(zhì)量等級 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量5314.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)8)2. 聲音應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量要求聲音應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量要求 不同應(yīng)用場合對時延有不同要求，對抖動、丟包率和吞吐率也有不同程度的要求。按互動頻繁程

55、度可將時延要求分成三類現(xiàn)場交互應(yīng)用(live interactive applications)：n如實(shí)時電視會議和因特網(wǎng)電話，從與會者說話或移動的動作到達(dá)接收者的時延應(yīng)該小于幾百毫秒。人的聽覺系統(tǒng)對時延小于150毫秒的聲音感覺不到有延遲，在150400毫秒之間的時延可以接受，單向時延超過400毫秒的對話就令人甚感別扭交互應(yīng)用(interactive applications)n如音樂點(diǎn)播、影視點(diǎn)播，用戶僅僅是要求服務(wù)器開始傳輸文件、暫停、從頭開始播放或跳轉(zhuǎn)而已。從用戶發(fā)出請求播放到在客戶機(jī)上開始播放之間的時延大約在15秒鐘應(yīng)該都可接受非實(shí)時交互應(yīng)用(non-interactive appli

56、cations)n如現(xiàn)場聲音廣播、現(xiàn)場電視廣播和預(yù)先錄制的內(nèi)容廣播，發(fā)送端連續(xù)發(fā)出聲音和電視數(shù)據(jù)，用戶只是簡單地調(diào)用播放器播放。從源端到接收端開始播放之間的時延在10秒左右的時延都可接受2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量5414.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)9)3. 視像應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量要求視像應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量要求除了對時延、抖動和丟包率有要求外，視像應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)的吞吐率或帶寬有特定的要求，這是因?yàn)槿藢σ曄竦姆直媛视凶畹偷囊笠曄穹直媛拾╪空間分辨率(spatial resolution)：組成一幅圖像的像素?cái)?shù)目，通常用水平方向上的像素?cái)?shù)每行垂直方向上的行數(shù)每

57、幀表示，如720576像素n時間分辨率 (temporal resolution)：視覺系統(tǒng)區(qū)分運(yùn)動圖像或運(yùn)動物體的清晰程度，以每秒幀(fps)表示圖14-10表示普通人能夠接受的最低分辨率 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量5514.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)10)圖14-10 普通人對視像分辨率的要求(引自Ralf Steinmetz，Resources and Quality of Service, www.kom.tu-darmstadt.de/mm-book) 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量5614.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒

58、體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)11)4. 多媒體服務(wù)質(zhì)量參考值多媒體服務(wù)質(zhì)量參考值n為對多媒體服務(wù)質(zhì)量中的時延、抖動、丟包率和吞吐率有一個定量的概念, 請看表14-2。對不同的應(yīng)用(如實(shí)況轉(zhuǎn)播和互動游戲)，服務(wù)質(zhì)量的參考值可在此基礎(chǔ)上做修改媒體應(yīng)用互動方式數(shù)據(jù)速率舉例關(guān)鍵參數(shù)和目標(biāo)值單向時延抖動丟包率吞吐率不低于聲音IP電話雙向432 kbps1504001ms3%432 kbps視像影視點(diǎn)播單向?yàn)橹?0 Mbps10s5ms3%30 Mbps表14-2 視聽?wèi)?yīng)用的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)(參考值*) 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量5714.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)

59、續(xù)12)n14.5.4 提高服務(wù)質(zhì)量的技術(shù)提高服務(wù)質(zhì)量的技術(shù)由于在網(wǎng)絡(luò)上開發(fā)的多媒體應(yīng)用越來越多，依靠單項(xiàng)技術(shù)來提高服務(wù)質(zhì)量是有限的，需要綜合各種技術(shù)來提高服務(wù)質(zhì)量，現(xiàn)選擇幾種技術(shù)做簡單介紹 1. 超量配置超量配置超量配置(over-provisioning)：提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬、路由器和緩存空間等資源比實(shí)際需要還多的技術(shù)，使數(shù)據(jù)包能夠毫無障礙地從源端到達(dá)接收端n這個方法是誰都能想到但并非容易實(shí)施的技術(shù)。伴隨諸如光存儲和光交換等新技術(shù)的發(fā)展，這樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也許能夠變成現(xiàn)實(shí)，至少可像現(xiàn)在的電話系統(tǒng)那樣暢通n超量配置是因特網(wǎng)上保障服務(wù)質(zhì)量的基本方法 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量

60、5814.5 多媒體服務(wù)質(zhì)量多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)(續(xù)續(xù)13)2. 緩沖存儲緩沖存儲緩沖存儲(buffering)：維持?jǐn)?shù)據(jù)包傳輸速率的有效方法，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備將接收到的數(shù)據(jù)包先存放在存儲器中，適當(dāng)延遲后再轉(zhuǎn)發(fā)出去n對影視點(diǎn)播和音樂點(diǎn)播，抖動是一個主要問題，可將來自網(wǎng)上的聲音數(shù)據(jù)流先存入緩沖存儲器，延遲后再送到媒體播放器，這樣可部分消除聲音或視像不連續(xù)的問題n使用緩沖存儲技術(shù)不影響可靠性和帶寬，其好處是可以部分平滑或消除抖動，其缺點(diǎn)是增加了數(shù)據(jù)包的延遲時間n緩沖存儲器的容量越大，消除抖動的能力就越強(qiáng)，但也增加了延遲時間，在應(yīng)用中需要加以折衷 2022-2-24第14章 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)質(zhì)量59