第8章 多媒體通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1、第 八章 多媒體通信網(wǎng)絡(luò)(wnglu)技術(shù) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁教學(xué)(jio xu)目標(biāo) 掌握QoS的概念，了解多媒體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須提供QoS參數(shù)定義(dngy)和相應(yīng)的QoS管理機(jī)制。理解多媒體通信的體系結(jié)構(gòu)和各種多媒體通信協(xié)議的概念、格式和原理。了解分布式多媒體應(yīng)用系統(tǒng)，包括多媒體會(huì)議系統(tǒng)、遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)。理解多媒體信息在Internet網(wǎng)上的傳輸技術(shù)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁引言(ynyn)多媒體通信的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)多媒體通信的重要基礎(chǔ)，無論哪種多媒體應(yīng)用系統(tǒng)都必須利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將處于不同地理位置的多媒體終端、服務(wù)器等設(shè)備連接起來，并使得這些設(shè)備相互之間能夠進(jìn)行(jnxng)所需要

2、的多媒體信息的傳輸。由于多媒體通信的集成性，使網(wǎng)絡(luò)所傳輸?shù)男畔⒂蓚鹘y(tǒng)的單一媒體信息(如語音、圖象、數(shù)據(jù)等)轉(zhuǎn)變成多種媒體信息。這些信息是語音、圖象和數(shù)據(jù)等多種信息組成的綜合信息，而且這些信息不是簡單地組合在一起，它們之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系，因此多媒體通信網(wǎng)絡(luò)必須能夠?qū)⑦@種有機(jī)結(jié)合于一體的多媒體信息進(jìn)行有效的傳輸和交換，才能達(dá)到通信的目的。在多媒體通信網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)的帶寬、信息的交換方式以及高層協(xié)議直接決定著信息傳輸和通信服務(wù)的質(zhì)量。多媒體通信網(wǎng)并不是一個(gè)新建的專門用于多媒體通信的網(wǎng)絡(luò)，目前絕大部分的多媒體業(yè)務(wù)都是在現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，多媒體通信網(wǎng)是按照多媒體通信的要求對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造和重組后的

3、網(wǎng)絡(luò)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.1 網(wǎng)絡(luò)(wnglu)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“良好”程度。由于不同的應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求不同, 對(duì)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。在不同應(yīng)用系統(tǒng)中, QoS參數(shù)集的定義方法可能是不同的, 經(jīng)常使用吞吐量、差錯(cuò)率、端到端延遲、延遲抖動(dòng)等網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)來定義QoS。對(duì)連續(xù)媒體傳輸來說, 端到端延遲和延遲抖動(dòng)是兩個(gè)關(guān)鍵的性能參數(shù)。多媒體應(yīng)用, 特別是交互式多媒體應(yīng)用對(duì)延遲有嚴(yán)格的限制, 不能超過人所能容忍的極限, 否則(fuz)將會(huì)嚴(yán)重地影響服

4、務(wù)質(zhì)量。同樣, 延遲抖動(dòng)也必須維持在嚴(yán)格的界限內(nèi), 否則(fuz)將會(huì)嚴(yán)重地影響人對(duì)語音和圖像信息的識(shí)別。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.1.1 QoS參數(shù)(cnsh)體系結(jié)構(gòu)圖 8.1 QoS參數(shù)(cnsh)體系結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層QOS傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁 1. 應(yīng)用層 QoS級(jí) 視頻幀傳輸速率/(幀/秒) 分辨率/% 主觀評(píng)價(jià) 損害程度 52530 65100 很好 細(xì)微41524 5064 好 可察覺 3614 3549 一般 可忍受 235 2034 較差 很難忍受 112 19 差 不可忍受 表 8.2 一個(gè)視頻(shpn)QoS分級(jí)的例子 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁2. 傳輸層

5、 傳輸(chun sh)層協(xié)議主要提供端到端的、 面向連接的數(shù)據(jù)傳輸(chun sh)服務(wù)。 通常, 這種面向連接的服務(wù)能夠保證數(shù)據(jù)傳輸(chun sh)的正確性和順序性, 但以較大的網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲開銷為代價(jià)。 傳輸(chun sh)層QoS必須由支持QoS的傳輸(chun sh)層協(xié)議提供可選擇和定義的QoS參數(shù)。 傳輸(chun sh)層QoS參數(shù)主要有: 吞吐量、端到端延遲、端到端延遲抖動(dòng)、分組差錯(cuò)率和傳輸(chun sh)優(yōu)先級(jí)等。 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)在1986年頒布的ISO/OSI 8072標(biāo)準(zhǔn)中明確地定義了傳輸層QoS參數(shù): 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁建立連接延遲: 用戶發(fā)出連接請(qǐng)

6、求到接收到連接確認(rèn)之間的時(shí)間間隔。 建立連接失敗率: 在最大建立連接延遲內(nèi)不能建立連接的可能性。 吞吐量: 每秒接收的用戶數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。 傳輸延遲: 發(fā)送方發(fā)出數(shù)據(jù)到接收方接收到該數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時(shí)間間隔。 固有差錯(cuò)率: 在取樣時(shí)間段內(nèi)丟失和出錯(cuò)的信息數(shù)占總信息數(shù)的比率。 傳輸失敗率: 在數(shù)據(jù)傳輸階段因各種原因所造成(zo chn)失敗的信息占總信息數(shù)的比率。 釋放連接延遲: 一方發(fā)出釋放請(qǐng)求到對(duì)方執(zhí)行釋放之間的時(shí)間間隔。 保護(hù): 用于說明建立安全連接需求的參數(shù), 如沒有竊聽或修改。 優(yōu)先級(jí): 規(guī)定在該連接上傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)。 彈性: 用于說明傳輸層自動(dòng)終結(jié)的可能性。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁3. 網(wǎng)絡(luò)層

7、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要提供路由選擇和數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。通常, 這種服務(wù)是無連接的, 通過中間點(diǎn)（路由器）的“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。 在數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)過程中, 路由器將會(huì)產(chǎn)生延遲（如排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā)）、延遲抖動(dòng)（選擇不同的路由）、分組丟失及差錯(cuò)等。 網(wǎng)絡(luò)層QoS同樣也要由支持QoS的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供可選擇和定義的QoS參數(shù), 如吞吐量、延遲、延遲抖動(dòng)、分組丟失率和差錯(cuò)率等。 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要是IP協(xié)議, 其中IP v6可以通過報(bào)頭中優(yōu)先級(jí)和流標(biāo)識(shí)(biozh)字段支持QoS。 一些連接型網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議, 如RSVP和 ST等可以較好地支持QoS, 其QoS參數(shù)通過保證服務(wù)(GS)和被控負(fù)載服務(wù)(CLS)兩個(gè)QoS類來定

8、義。它們都要求路由器也必須具有相應(yīng)的支持能力, 為所承諾的QoS保留資源（如帶寬、 緩沖區(qū)等）。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁4. 數(shù)據(jù)(shj)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要實(shí)現(xiàn)對(duì)物理介質(zhì)的訪問控制功能, 也就是解決如何利用介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)問題, 與網(wǎng)絡(luò)類型密切相關(guān), 并不是所有網(wǎng)絡(luò)都支持QoS, 即使支持QoS的網(wǎng)絡(luò)其支持程度也不盡相同。 各種Ethernet都不支持QoS。 TokenRing、 FDDI和100VG-AnyLAN等是通過介質(zhì)訪問優(yōu)先級(jí)定義QoS參數(shù)的。ATM網(wǎng)絡(luò)能夠較充分地支持QoS, 它是一種面向連接的網(wǎng)絡(luò), 在建立虛連接時(shí)可以使用一組QoS參數(shù)來定義QoS。 國際電信聯(lián)合會(huì)(ITU

9、)制定了有關(guān)ATM網(wǎng)絡(luò)QoS參數(shù), 它允許用戶指定如下的參數(shù): 峰值信元速率(PCR): 用戶發(fā)送信元的最大瞬間速率。 長期承受信元速率(SCR): 經(jīng)過一個(gè)長時(shí)期測量到的平均信元速率。 信元丟失率(CLR): 在信元傳輸過程中丟失的信元所占的百分比。 信元傳輸延遲(CTD): 一個(gè)信元從進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)到離去所經(jīng)歷(jngl)的延遲。 信元延遲變化范圍(CDV): CTD的變化范圍。 突發(fā)容許(BT): 允許以PCR發(fā)出的最大突發(fā)長度。 最小信元速率(MCR): 用戶期望至少要達(dá)到的最小信元速率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.1.2 QoS管理機(jī)制QoS管理機(jī)制應(yīng)當(dāng)提供如下QoS管理特性: QoS管理應(yīng)是

10、可配置(pizh)的。 QoS管理應(yīng)是可協(xié)商的。 QoS管理應(yīng)是動(dòng)態(tài)的。 QoS管理應(yīng)是端到端的。 QoS管理應(yīng)是層次化的。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.2 因特網(wǎng)的多媒體體系結(jié)構(gòu) 為了實(shí)現(xiàn)多媒體通信，需要使用一些新的協(xié)議。圖8-2是因特網(wǎng)的多媒體體系結(jié)構(gòu)。這些協(xié)議可分為三類，即直接傳送(chun sn)聲音或視頻數(shù)據(jù)的協(xié)議、與服務(wù)質(zhì)量有關(guān)的協(xié)議以及與信令有關(guān)的協(xié)議。按層次來看，應(yīng)用層新增RSVP、DiffServ、RTP等協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層新增MPLS等協(xié)議. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.3 RSVP協(xié)議(xiy)8.3.1 RSVP的基本概念 RSVP(Resource Reserve Protocol

11、)是一個(gè)資源預(yù)約協(xié)議。提供一種有效的資源預(yù)約方式，可以有效地描述(mio sh)應(yīng)用程序?qū)Y源的需求。流(flow)：以單播或多播方式在源宿間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼流，它為不同服務(wù)提供類似連接的邏輯通道。路徑消息(Path message)：路徑消息由源端定時(shí)發(fā)出，并沿流的方向傳輸，其主要目的是保證系統(tǒng)沿正確的路徑預(yù)留資源。預(yù)留消息：預(yù)留消息由接收端點(diǎn)定時(shí)發(fā)出，并沿路徑消息建立的路由反向傳輸，其主要目的是接收端為保障通信服務(wù)質(zhì)量，請(qǐng)求各級(jí)節(jié)點(diǎn)預(yù)留資源。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁RSVP協(xié)議(xiy)的特點(diǎn)：RSVP為單播和多點(diǎn)到多點(diǎn)組播應(yīng)用進(jìn)行資源預(yù)留，對(duì)多播組員關(guān)系的變化及路由的變更進(jìn)行動(dòng)態(tài)地適應(yīng)。RSVP

12、是單工的，即數(shù)據(jù)流的接收器為單向數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)留。RSVP是面向接收器的，即由數(shù)據(jù)流接收器發(fā)起和維護(hù)用于該流的資源預(yù)留。RSVP在路由器和主機(jī)中維持軟狀態(tài)以對(duì)多播組員關(guān)系的變化提供合適的支持，并對(duì)路由器的變更進(jìn)行自動(dòng)的適應(yīng)。RSVP本身不是(b shi)路由協(xié)議，要通過現(xiàn)有的路由協(xié)議來工作，RSVP通過查詢路由來獲取信息的變化。RSVP傳送和維護(hù)不透明的業(yè)務(wù)控制參數(shù)。RSVP提供幾種預(yù)留模式或“類型”以適應(yīng)各種應(yīng)用。RSVP能夠透明地通過不支持RSVP的節(jié)點(diǎn)，無須采用額外的隧道技術(shù)。不支持RSVP的路由器將通信信息包當(dāng)作普通的信息包傳送給接收方。RSVP對(duì)IPv4和IPv6均支持。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五

13、十六頁8.3.2 RSVP報(bào)文格式版本號(hào)標(biāo)志報(bào)文類型報(bào)文校驗(yàn)和報(bào)文生存期保留報(bào)文長度圖8-3 RSVP報(bào)文公共(gnggng)首部格式 版本號(hào)：說明RSVP協(xié)議的版本號(hào)，占用4bit。標(biāo)志：目前尚未定義標(biāo)志位，占用4bit。報(bào)文類型：目前定義了7種報(bào)文：1=Path，2=Resv，3=PathErr，4=ResvErr，5=PathTear，6=ResvTear，7=ResvConf，占用8bit。報(bào)文校驗(yàn)和：用于保證報(bào)文傳輸?shù)恼_性，占用16bit。報(bào)文生存期：發(fā)送報(bào)文所使用的IP生存時(shí)間值，占用8bit。報(bào)文長度：以字節(jié)(z ji)表示的RSVP報(bào)文總長度，占用16bit。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十

14、六頁對(duì)象長度：以字節(jié)表示的對(duì)象長度，且必須是4的倍數(shù)，占用16bit。對(duì)象類編號(hào)：標(biāo)識(shí)對(duì)象類，每個(gè)對(duì)象類有一個(gè)對(duì)象名，且必須是大寫，常用的對(duì)象類有：SEESION(會(huì)話)、RSVP_HOP(RSVP字段)、TIME_VALUES(時(shí)間值)、STYLE(風(fēng)格)、FLOWSPEC(流說明)、FILTER(過濾器說明)、SENDER_TSPEC(發(fā)送者傳送說明)、ERROR_SPEC(差錯(cuò)說明)、INTEGRITY(完整性)、SCOPE(作用范圍)、RESV_CONFIRM(保留確認(rèn))等，占用8bit。對(duì)象類型(lixng)：通常和對(duì)象類編號(hào)一起使用，定義了對(duì)象類型(lixng)，占用8bit。對(duì)象

15、內(nèi)容：定義了對(duì)象的內(nèi)容，最大長度為65528字節(jié)。對(duì)象長度對(duì)象類編號(hào)對(duì)象類型 對(duì)象內(nèi)容圖8-4 RSVP對(duì)象(duxing)格式 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.3.3 RSVP協(xié)議(xiy)原理1RSVP協(xié)議(xiy)基本框架數(shù)據(jù)RSVP主機(jī)應(yīng)用分類控制分組調(diào)度接納控制決策控制RSVP處理節(jié)點(diǎn)應(yīng)用分類控制分組調(diào)度接納控制決策控制RSVP處理圖8-5 RSVP協(xié)議的相關(guān)組成 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁2RSVP協(xié)議(xiy)工作原理 RSVP協(xié)議(xiy)就是通過在中間節(jié)點(diǎn)間傳輸預(yù)留信息來創(chuàng)建和維護(hù)多播傳輸路徑網(wǎng)的分布預(yù)留狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)資源的預(yù)約和釋放的請(qǐng)求、最終依賴節(jié)點(diǎn)的資源管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)資源的配置和釋放

16、。 3RSVP協(xié)議設(shè)計(jì)原則 服務(wù)分類的原則 面向無連接的原則 面向接收端的預(yù)留思想 軟狀態(tài)的原則 分組過濾的原則 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.4 DiffServ協(xié)議(xiy) IETF提出了兩種QoS保證機(jī)制，一是由RSVP提供的保證型服務(wù)；二是在區(qū)分服務(wù)(DiffServ，DS)中定義的區(qū)分型服務(wù)。保證型服務(wù)具有面向連接的特性，并通過(tnggu)QoS協(xié)商、接納控制、保留帶寬的實(shí)時(shí)調(diào)度等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。區(qū)分型服務(wù)具有無連接的特性，主要通過(tnggu)緩沖管理和優(yōu)先級(jí)調(diào)度等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，而無需進(jìn)行QoS協(xié)商和保留帶寬等控制。 IETF提出了兩種QoS保證機(jī)制，一是由RSVP提供的保證型服務(wù)；二是在

17、區(qū)分服務(wù)(DiffServ，DS)中定義的區(qū)分型服務(wù)。保證型服務(wù)具有面向連接的特性，并通過QoS協(xié)商、接納控制、保留帶寬的實(shí)時(shí)調(diào)度等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。區(qū)分型服務(wù)具有無連接的特性，主要通過緩沖管理和優(yōu)先級(jí)調(diào)度等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，而無需進(jìn)行QoS協(xié)商和保留帶寬等控制。 區(qū)分服務(wù)規(guī)定了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文組的傳輸特性，這些特性可以用定時(shí)或靜態(tài)項(xiàng)來指定，如吞吐量、丟失率、延時(shí)及延時(shí)抖動(dòng)等；也可以用訪問網(wǎng)絡(luò)資源的相對(duì)優(yōu)先級(jí)項(xiàng)來指定。 實(shí)現(xiàn)一種區(qū)分服務(wù)的要素是：該服務(wù)是提供給一個(gè)流量聚集的；調(diào)節(jié)功能和PHB用于實(shí)現(xiàn)服務(wù)；DS字段用于標(biāo)記報(bào)文分組，以選擇一個(gè)PHB；特定節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)PHB機(jī)制。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁1DS字段

18、定義(dngy) DS CodePoint CU圖8-6 DS字段DS CodePoint(DSCP)占6位，用于指定該報(bào)文分組在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的PHB；CU(Currently Unused)占2位，為系統(tǒng)保留，支持(zhch)DS的節(jié)點(diǎn)將忽略CU值。DSCP字段的基本特征：從DSCP到PHB的映射是可配置的，每個(gè)支持DS的節(jié)點(diǎn)都要實(shí)現(xiàn)這種可配置的映射；PHB規(guī)范空間必須包含一個(gè)推薦的缺省DSCP，且是唯一的，在節(jié)點(diǎn)所實(shí)現(xiàn)的缺省配置中應(yīng)支持缺省DSCP到PHB的映射；如果一個(gè)報(bào)文分組使用了不可識(shí)別的DSCP值，則節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)原樣轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文分組，無需改變DSCP值，并且不會(huì)引起節(jié)點(diǎn)故障；DSCP字段必

19、須與當(dāng)前慣有方法保持向后兼容。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁2PHB 一個(gè)(y )PHB是一個(gè)(y )節(jié)點(diǎn)為一個(gè)(y )特定的DS行為集而采取的轉(zhuǎn)發(fā)行為(如吞吐量、丟失率、延遲及抖動(dòng)等)，一個(gè)(y )DS行為集占用一個(gè)(y )連接，其轉(zhuǎn)發(fā)行為將取決于該連接上的負(fù)荷。當(dāng)多個(gè)DS行為集競爭一個(gè)(y )節(jié)點(diǎn)上的緩沖區(qū)和帶寬資源時(shí)，該節(jié)點(diǎn)將根據(jù)不同的PHB來分配網(wǎng)絡(luò)資源。區(qū)分服務(wù)采用基于逐跳(hop-by-hop)的資源分配機(jī)制。 PHB可以用下列項(xiàng)目定義：相對(duì)資源(如緩沖區(qū)和帶寬)優(yōu)先級(jí)，或者相對(duì)流量特性(如延遲(ynch)、丟失率)。遵守共同約束(例如分組調(diào)度和緩沖區(qū)管理策略)的PHB可以組成一個(gè)PHB組，

20、組內(nèi)的PHB之間的關(guān)系可以使用絕對(duì)或相對(duì)優(yōu)先級(jí)來表示，例如采用固定或隨機(jī)閾值的丟棄優(yōu)先級(jí)，但這種關(guān)系不是必須的。單獨(dú)定義的單一PHB是一個(gè)PHB 組的特例。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁IETF已定義的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PHB：快速轉(zhuǎn)發(fā) 能夠充分滿足流量對(duì)帶寬、延遲和丟失包的要求，嚴(yán)格保證所承諾的QoS?？焖俎D(zhuǎn)發(fā)基于ATM CBR的交通機(jī)制，它將入口處違反合同的IP分組丟棄，并對(duì)出口處的IP分組進(jìn)行整理。為了保證服務(wù)質(zhì)量，快速轉(zhuǎn)發(fā)還能提供虛擬租用線路服務(wù)，并且服務(wù)成本比較(bjio)低廉。保證轉(zhuǎn)發(fā) 能夠容忍流量速率在一定范圍的波動(dòng)，并對(duì)產(chǎn)生突發(fā)速率和違反合同的流量進(jìn)行標(biāo)記，一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)阻塞，將會(huì)丟棄這些分組。對(duì)

21、于突發(fā)的流量，可以使用統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用技術(shù)進(jìn)行處理。保證轉(zhuǎn)發(fā)并不具有嚴(yán)格意義上的端對(duì)端的帶寬與延遲保證機(jī)制。盡力服務(wù) 系統(tǒng)缺省的QoS服務(wù)，它不提供任何的QoS保證，只能使用其它PHB處理完成后所剩余的寬帶。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁3DS域模型(mxng) 分組流分組流分組流分組流源節(jié)點(diǎn)標(biāo)記/調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)邊界路由器InternetDS域網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)絡(luò)邊界網(wǎng)絡(luò)邊界邊界路由器圖8-7 區(qū)分服務(wù)(fw)工作模型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁4流量(liling)分類 通過在上游網(wǎng)絡(luò)和下游DS域之間建立了一個(gè)SLA而將區(qū)分(qfn)服務(wù)引入到一個(gè)DS域邊界。SLA可以定義報(bào)文分組的分類和重標(biāo)記規(guī)則，并為流量指定流量腳本(Tr

22、affic Profile)和動(dòng)作。域間的流量調(diào)節(jié)合同(TCA)是從這個(gè)SLA導(dǎo)出的。流量分類策略標(biāo)識(shí)了一個(gè)DS域內(nèi)通過流量調(diào)節(jié)可以獲得區(qū)分(qfn)服務(wù)的流量子集。 流量分類是實(shí)現(xiàn)區(qū)分服務(wù)的首要條件，其基本原理是根據(jù)IP報(bào)首部中某些字段的內(nèi)容來選擇標(biāo)記分組流中的報(bào)文分組。流量分類可以采用兩種分類器來實(shí)現(xiàn)：一是BA(Behavior Aggregate)分類器，它僅基于DSCP字段對(duì)報(bào)文分組進(jìn)行分類；二是MF(Multi-Field)分類器，它基于一個(gè)或多個(gè)字段的組合值(如源地址、目的地址、DS、協(xié)議號(hào)以及源和目的端口號(hào)等)對(duì)報(bào)文分組進(jìn)行分類。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁5流量(liling)調(diào)節(jié) 流

23、量調(diào)節(jié)將執(zhí)行測量、成形、策略以及重標(biāo)記等操作，以確保進(jìn)入DS域的流量與TCA規(guī)定(gudng)的規(guī)則相一致。分組輸入分組輸出測量器分類器標(biāo)記器成形器/丟棄器圖8-8 分組分類器和流量調(diào)節(jié)器框圖 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.5 MPLS協(xié)議(xiy) Internet核心網(wǎng)中的路由/轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的最新發(fā)展是多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS(Multi Protocol Label Switching)。MPLS起源于IP交換和標(biāo)記交換技術(shù)，它將IP路由控制和第二層交換的簡單性無縫地集成起來，是ATM與IP技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。在不改變用戶現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的情況下，MPLS能提供高速、安全、多業(yè)務(wù)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，將在下一代網(wǎng)絡(luò)中

24、的選路、交換和分組轉(zhuǎn)發(fā)中扮演非常重要的角色，滿足(mnz)網(wǎng)絡(luò)用戶的多種多樣的需求。MPLS的最大特點(diǎn)是：同時(shí)可以支持多協(xié)議，也就是說它不僅可以支持多種上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括IP、IPX等，而且可以運(yùn)行于不同底層的網(wǎng)絡(luò)之上。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.5.1 MPLS的基本原理 1MPLS基礎(chǔ)(jch) MPLS協(xié)議的關(guān)鍵是引入了標(biāo)記(Label)的概念。標(biāo)記是一個(gè)包含在每個(gè)包中的短的具有固定長度的數(shù)值，用于通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)包。MPLS網(wǎng)絡(luò)由核心部分的標(biāo)記交換路由器(Lable Switching Router，LSR)和邊緣部分的標(biāo)記邊緣路由器(Lable Edge Router，LER)組成。LSR是

25、MPLS網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，提供標(biāo)記交換、標(biāo)記分發(fā)功能，具有第三層轉(zhuǎn)發(fā)分組和第二層交換分組的能力；LER是MPLS網(wǎng)絡(luò)同其他(qt)網(wǎng)絡(luò)相連的邊緣設(shè)備，它提供流量分類、標(biāo)記的映射和標(biāo)記的移除等功能。由于MPLS技術(shù)隔絕了標(biāo)記分發(fā)機(jī)制與數(shù)據(jù)流的關(guān)系，因此，它的實(shí)現(xiàn)并不依賴于特定的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，它可支持多種物理和鏈路層技術(shù)(如IP/ATM、以太網(wǎng)、PPP、幀中繼、光傳輸?shù)?。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁標(biāo)記：20bitCoS：業(yè)務(wù)等級(jí)，3bitS：堆棧底標(biāo)志，1bitTTL：生存周期，8 bit數(shù)據(jù) IP頭部 PLS Shim 第二層幀頭部標(biāo)記 CoS S TTL圖8-9 MPLS標(biāo)記(bioj)格式計(jì)算機(jī)

26、網(wǎng)絡(luò)共五十六頁 在MPLS網(wǎng)絡(luò)入口LSR處，分組按照不同轉(zhuǎn)發(fā)要求劃分成不同轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(Forwarding Equivalence Class，F(xiàn)EC)。FEC是在轉(zhuǎn)發(fā)過程中以等效的方式處理的一組數(shù)據(jù)包，例如目的地址前綴相同的數(shù)據(jù)包。LSR將每個(gè)特定FEC映射到下一跳，即進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的每一特定分組都被指定到某個(gè)特定的FEC中。每一特定FEC都被編碼為一個(gè)短而定長的值，稱為標(biāo)記，標(biāo)記加在分組前成為標(biāo)記分組，再轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳。在后續(xù)的每一跳上，不再需要分析分組首部，而是用標(biāo)記作為指針(zhzhn)，指向下一跳的輸出端口和一個(gè)新的標(biāo)記，標(biāo)記分組用新標(biāo)記替代舊標(biāo)記后經(jīng)指定的輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)。 在出口LSR上，去

27、除標(biāo)記，使用IP路由機(jī)制將分組向目的地轉(zhuǎn)發(fā)。 選擇下一跳的工作可分為兩部分：將分組分成FEC和將FEC映射到下一跳。在面向非連接的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)路由器通過分析分組首部來獨(dú)立地選擇下一跳，而分組首部中包含有比用來(yn li)判斷下一跳豐富得多的信息。傳統(tǒng)IP轉(zhuǎn)發(fā)中，每個(gè)路由器對(duì)相同F(xiàn)EC的每個(gè)分組都要進(jìn)行分類和選擇下一跳；而在MPLS中，分組只在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)進(jìn)行FEC分類，并分配一個(gè)相應(yīng)的標(biāo)記，網(wǎng)絡(luò)中后續(xù)LSR則不再分析分組首部，所有轉(zhuǎn)發(fā)直接根據(jù)定長的標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)。有些傳統(tǒng)路由器在分析分組首部的同時(shí)，不但決定分組的下一跳，而且要決定分組的業(yè)務(wù)類型CoS(Class of Service)，以給予不同的

28、服務(wù)規(guī)則。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁2標(biāo)記棧操作與標(biāo)記交換(jiohun)路徑 MPLS分組上承載一系列按照“后進(jìn)先出”方式組織起來的標(biāo)記，該結(jié)構(gòu)稱作標(biāo)記棧，從棧頂開始處理標(biāo)記。若一個(gè)分組的標(biāo)記棧深度為m，則位于棧底的標(biāo)記為1級(jí)標(biāo)記，位于棧頂?shù)臉?biāo)記為m級(jí)標(biāo)記。未打標(biāo)記的分組可看作標(biāo)記棧為空(即標(biāo)記棧深度為零)的分組。標(biāo)記分組到達(dá)LSR通常先執(zhí)行標(biāo)記棧頂?shù)某鰲?pop)操作，然后將一個(gè)或多個(gè)特定的新標(biāo)記壓入(push)標(biāo)記棧頂。如果分組的下一跳為某個(gè)LSR自身，則該LSR將棧頂標(biāo)記彈出并將由此得到的分組“轉(zhuǎn)發(fā)”給自己。此后，如果標(biāo)記彈出后標(biāo)記棧不空，則LSR根據(jù)(gnj)標(biāo)記棧保留信息做出后續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)決定

29、；如果標(biāo)記彈出后標(biāo)記棧為空，則LSR根據(jù)(gnj)IP分組首部路由轉(zhuǎn)發(fā)該分組。 LSR是MPLS網(wǎng)絡(luò)的基本單元，主要由控制單元與轉(zhuǎn)發(fā)單元兩部分構(gòu)成，這種功能上的分離有利于控制算法的升級(jí)。其中，控制單元負(fù)責(zé)路由的選擇，MPLS控制協(xié)議的執(zhí)行、標(biāo)記的分配與發(fā)布以及標(biāo)記信息庫(LIB)的形成。轉(zhuǎn)發(fā)單元只負(fù)責(zé)依據(jù)標(biāo)記信息庫建立標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)表(LFIB)，對(duì)標(biāo)記分組進(jìn)行簡單的轉(zhuǎn)發(fā)操作。其中，LFIB是MPLS轉(zhuǎn)發(fā)的關(guān)鍵。LFIB使用標(biāo)記來進(jìn)行索引，相當(dāng)于IP網(wǎng)絡(luò)中的路由表。LFIB表項(xiàng)的內(nèi)容包括：入標(biāo)記、轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類、出標(biāo)記、出接口、出封裝方式等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁 MPLS功能的本質(zhì)是將分組業(yè)務(wù)劃分為FE

30、C，相同F(xiàn)EC的業(yè)務(wù)流在標(biāo)記交換路徑(Lable Switching Path，LSP)上交換。MPLS實(shí)際上是一個(gè)面向連接的系統(tǒng)，標(biāo)記的分發(fā)實(shí)際上就是一個(gè)建立連接的過程，也即建立了一條LSP。LSP可以是動(dòng)態(tài)的，也可以是靜態(tài)的。動(dòng)態(tài)LSP是通過路由信息自動(dòng)生成，靜態(tài)LSP是被明確提供(tgng)的。一般來說，由下游節(jié)點(diǎn)向上游節(jié)點(diǎn)分發(fā)標(biāo)記，連成一串的標(biāo)記和路由器序列就構(gòu)成了LSP。LSP的建立可以使用兩種方式：獨(dú)立方式(Independent)和有序方式(Ordered)。在獨(dú)立方式中，任何LSR可以在任何時(shí)候?yàn)槊總€(gè)可識(shí)別的FEC流進(jìn)行標(biāo)記分發(fā)，并將該綁定分發(fā)給標(biāo)記分發(fā)對(duì)等體；而在有序方式中，

31、一個(gè)流的標(biāo)記分發(fā)從這個(gè)FEC流所屬的出口節(jié)點(diǎn)開始，由下游向上游逐級(jí)綁定，這樣可以保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)標(biāo)記與流的映射一一對(duì)應(yīng)。 LSP有序控制方式和獨(dú)立控制方式應(yīng)能夠相互操作。一條LSP中，如果并非所有LSR均使用有序控制，則控制方式的整體效果(xiogu)為獨(dú)立控制。LSR應(yīng)支持兩種控制方式之一，控制方式由LSR本地選擇。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁3MPLS路由選擇(xunz) 這里的路由選擇是指為特定FEC選擇LSP的選路方法。MPLS使用兩種路由方法：逐跳路由和顯式路由。逐跳路由使用傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)路由算法來決定LSP的下一跳，每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立地為FEC選擇下一跳，對(duì)于下一跳的改變由本地決定，發(fā)生故障時(shí)路徑的修

32、復(fù)也由本地完成。顯式路由則使用流量工程技術(shù)或者手工制定路由，不受動(dòng)態(tài)路由影響，路由計(jì)算中可以考慮各種約束條件(如策略、CoS等級(jí))，每個(gè)LSR不能獨(dú)立地選擇下一跳，而是由LSP的入口/出口LSR規(guī)定位于LSP上的LSR。 逐跳路由實(shí)現(xiàn)上比較簡單，可以利用傳統(tǒng)路由協(xié)議(如OSPF、IS-IS)以及現(xiàn)有設(shè)備中的路由功能，但對(duì)于故障路徑的恢復(fù)有賴于路由協(xié)議的匯聚時(shí)間，并且不具備流量工程能力。顯式路由可以根據(jù)各種約束參數(shù)來計(jì)算路徑，可以賦予(fy)不同LSP以不同的服務(wù)等級(jí)，可以為故障的LSP進(jìn)行快速重路由，適于實(shí)現(xiàn)流量工程與QoS業(yè)務(wù)，能夠更好的滿足ISP的特定要求。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.5.2標(biāo)

33、記分發(fā)(fnf)協(xié)議 LSP實(shí)質(zhì)上是一個(gè)MPLS隧道(sudo)，而隧道(sudo)建立過程則是通過標(biāo)記分發(fā)協(xié)議的工作實(shí)現(xiàn)的。標(biāo)記分發(fā)協(xié)議是LSR將它所做的標(biāo)記/FEC綁定通知到另一個(gè)LSR的協(xié)議族，使用標(biāo)記分發(fā)協(xié)議交換標(biāo)記/FEC綁定信息的兩個(gè)LSR被稱為對(duì)應(yīng)于相應(yīng)綁定信息的標(biāo)記分發(fā)對(duì)等實(shí)體。標(biāo)記分發(fā)協(xié)議還包括標(biāo)記分發(fā)對(duì)等實(shí)體為了獲知彼此的MPLS能力而進(jìn)行的任何協(xié)商。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁三種標(biāo)記分發(fā)協(xié)議：基本的標(biāo)記分發(fā)協(xié)議(LDP)LDP是基本的MPLS信令與控制協(xié)議，它規(guī)定了各種消息格式以及操作規(guī)程，LDP與傳統(tǒng)路由算法相結(jié)合，通過在TCP連接上傳送各種消息、分配標(biāo)記、發(fā)布映射、建立維

34、護(hù)標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)表和標(biāo)記交換路徑。但如果需要支持顯式路由、流量工程和QoS等業(yè)務(wù)時(shí)，就必須使用后兩種標(biāo)記分發(fā)協(xié)議?；?jy)約束的LDP(CR-LDP)CR-LDP是LDP協(xié)議的擴(kuò)展，它仍然采用標(biāo)準(zhǔn)的LDP消息，與LDP共享TCP連接。CR-LDP的特征在于通過網(wǎng)管制定或是在路由計(jì)算中引入約束參數(shù)的方法建立顯式路由，從而實(shí)現(xiàn)流量工程等功能。擴(kuò)展RSVP(RSVP-TE)。RSVP本來就是為了解決TCP/IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量問題而設(shè)計(jì)的協(xié)議。將該協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展得到的RSVP-TE也能夠?qū)崿F(xiàn)各種所需功能，在該協(xié)議實(shí)現(xiàn)中將RSVP作用對(duì)象從流轉(zhuǎn)變?yōu)镕EC，降低了顆粒度，也就提高了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十

35、六頁8.5.3 MPLS技術(shù)(jsh)的應(yīng)用 1流量工程 將業(yè)務(wù)流從由IGP計(jì)算得到的最短路徑轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)中可能的、無阻塞的物理路徑上去，通過控制(kngzh)IP包在網(wǎng)絡(luò)中所走過的路徑，避免業(yè)務(wù)流向已經(jīng)擁塞的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的合理利用。 2服務(wù)等級(jí) MPLS的QoS是由LER和LSR共同實(shí)現(xiàn)的在LER上對(duì)IP包進(jìn)行分類，將IP包的業(yè)務(wù)類型映射到LSP的服務(wù)等級(jí)上；在LER和LSR上同時(shí)進(jìn)行帶寬管理和業(yè)務(wù)量控制，從而保證每種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量得到滿足，改變了傳統(tǒng)IP網(wǎng)“盡力而為”的狀況。 3虛擬專網(wǎng) 為給客戶提供一個(gè)可行的VPN服務(wù)，ISP要解決數(shù)據(jù)保密及VPN內(nèi)專用IP地址重復(fù)使用問題。由于MP

36、LS的轉(zhuǎn)發(fā)是基于標(biāo)簽的值，并不依賴于分組報(bào)首部內(nèi)所包含的目的地址，因此有效地解決了這兩個(gè)問題。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.6 RTP協(xié)議(xiy) 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(Real-time Transport Protocol， RTP)是一種獨(dú)立于應(yīng)用程序的協(xié)議規(guī)范，是用來解決IP網(wǎng)上為傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的一種IETF標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。開發(fā)RTP的目的就是為了滿足用于音頻和視頻這類連續(xù)媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信(tng xn)的要求，在會(huì)話中提供協(xié)同工作和控制的能力，為具有實(shí)時(shí)特性的數(shù)據(jù)傳送提供服務(wù)。 RTP由兩個(gè)緊密相關(guān)的部分組成：實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(RTP)和實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議(RTCP)。 RTP主要用于承載多媒體數(shù)據(jù)，并

37、通過包首部時(shí)間參數(shù)的配置使其具有實(shí)時(shí)的特征。RTCP主要用于周期地傳送RTCP包，監(jiān)視RTP傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.6.1 實(shí)時(shí)傳輸(chun sh)協(xié)議(RTP) 圖8-10 RTP數(shù)據(jù)(shj)報(bào)文首部格式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁版本(V)：RTP協(xié)議版本號(hào)，占用2bit。填充(P)：指明負(fù)載區(qū)最后是否有填充數(shù)據(jù)。如果有填充數(shù)據(jù)，則負(fù)載區(qū)的最后一個(gè)字節(jié)中裝載填充數(shù)據(jù)的長度，占用1bit。擴(kuò)展(X)：指明12個(gè)字節(jié)后是否存在擴(kuò)展部分，占用1bit。CSRC計(jì)數(shù)(CC)：指明CSRC的個(gè)數(shù)，占用4bit。標(biāo)記(M)：根據(jù)裝載數(shù)據(jù)類型的不同而不同，例如，對(duì)于視頻信號(hào)表示一幀數(shù)據(jù)結(jié)束，

38、對(duì)于音頻信號(hào)表示兩個(gè)靜默區(qū)之間的通話開始，占用1bit。負(fù)載類型(PT)：表示負(fù)載類型和媒體的編碼方式，占用7bit。序列號(hào)(Sequence Number，SN)：接收端可通過序列號(hào)檢測數(shù)據(jù)包傳輸過程中的丟包情況以及失序情況。序列號(hào)的初始值是隨機(jī)分配的。每發(fā)送一個(gè)RTP數(shù)據(jù)包，序列號(hào)就加1。為了(wi le)通信過程中的安全性，第一次生成RTP包時(shí)，序列號(hào)的初始值是一隨機(jī)數(shù)，而不是0。SN占用16bit。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁時(shí)間戳(Timestamp)：描述RTP包中數(shù)據(jù)(shj)的采樣時(shí)刻，主要用于同步和計(jì)算時(shí)延。時(shí)鐘頻率和數(shù)據(jù)(shj)格式有關(guān)，不能使用系統(tǒng)時(shí)鐘。對(duì)固定速率的音頻來說，每

39、次取樣時(shí)戳?xí)r鐘增1。與包序列號(hào)一樣，時(shí)間戳的初始值也是一隨機(jī)數(shù)。如果多個(gè)連續(xù)RTP包在邏輯上是同時(shí)產(chǎn)生的，那么它們的時(shí)間戳相同。時(shí)間戳占用4byte。同步源標(biāo)識(shí)(Synchronization Source Identifier， SSRC)：用于標(biāo)識(shí)同步資源。SSRC是隨機(jī)選取的。在一個(gè)RTP會(huì)話中，兩個(gè)SSRC不能有相同的值。SSRC占用4byte。貢獻(xiàn)源標(biāo)識(shí)(Contributing Source Identifiers ， CSRC)：用以識(shí)別與RTP包中負(fù)荷相關(guān)(提供負(fù)荷)的源。由于CC項(xiàng)只有4位長，當(dāng)貢獻(xiàn)源超過15個(gè)時(shí)，只能識(shí)別15個(gè)。CSRC由混合器(Mixer)通過貢獻(xiàn)源的SS

40、RC識(shí)別符插入到RTP包中。CSRC包含015項(xiàng)、每項(xiàng)占4byte。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.6.2實(shí)時(shí)(sh sh)傳輸控制協(xié)議(RTCP) RTP本身并不能為按順序傳送的數(shù)據(jù)包提供可靠的傳送機(jī)制，也不提供流量控制或擁塞控制，這些控制是由RTCP(Real-time Transport Control Protocol)提供的。 RTP的RTCP通過在會(huì)話用戶之間周期性地遞交控制報(bào)文來完成監(jiān)聽服務(wù)質(zhì)量和交換會(huì)話用戶信息等功能。根據(jù)用戶間的數(shù)據(jù)傳輸反饋信息，可以制定流量控制的策略(cl)，而會(huì)話用戶信息的交互，可以制定會(huì)話控制的策略(cl)。 RTCP將控制包周期發(fā)送給所有連接者，應(yīng)用與數(shù)據(jù)報(bào)文

41、相同的分布機(jī)制。底層協(xié)議提供數(shù)據(jù)與控制包的復(fù)用，如使用單獨(dú)的UDP端口號(hào)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁RTCP執(zhí)行下列四大功能：提供數(shù)據(jù)發(fā)布(fb)的質(zhì)量反饋，這是RTCP最主要的功能。發(fā)送帶有稱作規(guī)范名字(CNAME)的RTP源持久傳輸層標(biāo)識(shí)。用于控制RTCP包數(shù)量的數(shù)量用語。傳送最小連接控制信息。RTCP報(bào)文的類型：SR(Sender Report)：發(fā)送報(bào)告，當(dāng)前活動(dòng)(hu dng)發(fā)送者發(fā)送、接收統(tǒng)計(jì)。RR(Receiver Report)接收?qǐng)?bào)告，非活動(dòng)發(fā)送者接收統(tǒng)計(jì)。SDES(Source Description )：源描述項(xiàng)，包括CNAME。BYE(Goodbye)：表示結(jié)束。APP(A

42、pplication-defined)：特定應(yīng)用函數(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.6.3 RTP的實(shí)現(xiàn)(shxin) 控制平面數(shù)據(jù)平面壓縮打包后的音頻、視頻數(shù)據(jù)RTP層RTCP層RTSP/SIP層UDP/TCP層IP層Internet圖8-11 服務(wù)器端的RTP實(shí)現(xiàn)(shxin)框圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.7分布式多媒體應(yīng)用(yngyng)系統(tǒng) 分布式多媒體應(yīng)用是指在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支持下的多媒體應(yīng)用技術(shù)，它比單機(jī)環(huán)境下的多媒體應(yīng)用要復(fù)雜得多，對(duì)計(jì)算機(jī)支撐環(huán)境，尤其是網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境要求高。近年來，隨著高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，大大改善了分布式多媒體應(yīng)用環(huán)境，推動(dòng)(tu dng)了分布式多媒體應(yīng)用的發(fā)展，出現(xiàn)了很

43、多分布式多媒體應(yīng)用系統(tǒng)，如多媒體會(huì)議系統(tǒng)、遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.7.1 多媒體會(huì)議(huy)系統(tǒng) 1多媒體會(huì)議系統(tǒng)概述 2多媒體會(huì)議系統(tǒng)發(fā)展的趨勢 H.320和傳統(tǒng)(chuntng)會(huì)議電視H.323 和寬帶網(wǎng)絡(luò)Internet視頻通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.7.2 遠(yuǎn)程教育(yun chn jio y)系統(tǒng) 1遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) 2遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)軟件(x tn run jin)技術(shù)平臺(tái) 教學(xué)軟件平臺(tái)支撐軟件平臺(tái)：Internet應(yīng)用技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；超媒體技術(shù)；信息檢索技術(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.7.3 遠(yuǎn)程(yunchng)醫(yī)療系統(tǒng) 遠(yuǎn)

44、程醫(yī)療系統(tǒng)是指利用(lyng)通信和信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)異地疾病診斷、治療和健康護(hù)理等多種醫(yī)學(xué)功能的醫(yī)療模式。 遠(yuǎn)程醫(yī)療可分兩種基本操作模式：實(shí)時(shí)處理與“存儲(chǔ)后用”。 遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)所涉及的技術(shù)與端到端的多媒體會(huì)議系統(tǒng)有很多相同之處。目前，遠(yuǎn)程醫(yī)療的應(yīng)用主要集中在兩個(gè)方面：遠(yuǎn)程專家會(huì)診醫(yī)學(xué)資料的計(jì)算機(jī)管理和網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁8.8多媒體信息在因特網(wǎng)上的傳輸(chun sh)8.8.1音頻(ynpn)信息在因特網(wǎng)上的傳輸VoIP及IP電話 VoIP是一種以IP電話為主，并推出相應(yīng)的增值業(yè)務(wù)的技術(shù)。它最大的優(yōu)勢是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環(huán)境，提供比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)更多、更好的服務(wù)。Vo

45、IP可以在IP網(wǎng)絡(luò)上便宜的傳送語音、傳真、視頻、和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，如統(tǒng)一消息、虛擬電話、虛擬語音/傳真郵箱、查號(hào)業(yè)務(wù)、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、電視會(huì)議、電子商務(wù)、傳真存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和各種信息的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)等。 VoIP是以IP分組交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺(tái)，對(duì)模擬的語音信號(hào)進(jìn)行壓縮、打包等一系列的特殊處理，使之可以采用無連接的UDP協(xié)議進(jìn)行傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁模擬語音數(shù)字語音分組語音模擬語音數(shù)字語音分組語音模擬語音數(shù)字語音分組語音IP分組網(wǎng)絡(luò)(wnglu)語音(yyn)代理語音代理語音代理圖8-12 VoIP的模型結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁1語音-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 語音信號(hào)是模擬波形，通過I

46、P方式來傳輸(chun sh)語音，不管是實(shí)時(shí)應(yīng)用業(yè)務(wù)還是非實(shí)時(shí)應(yīng)用業(yè)務(wù)，首先要對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，也就是對(duì)模擬語音信號(hào)進(jìn)行8位或6位的量化，然后送入到緩沖存儲(chǔ)區(qū)中。緩沖器的大小可以根據(jù)延遲和編碼的要求選擇。 2原數(shù)據(jù)到IP轉(zhuǎn)換 語音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字編碼后，下一步就是對(duì)語音包以特定的幀長進(jìn)行壓縮編碼。大部份的編碼器都有特定的幀長，若一個(gè)編碼器使用15ms的幀，則把接收到的60ms的包分成4幀，并按順序進(jìn)行編碼。每個(gè)幀120個(gè)語音樣點(diǎn)(抽樣率為8kHz)。編碼后，將4個(gè)壓縮的幀合成一個(gè)壓縮的語音包送入網(wǎng)絡(luò)處理器。網(wǎng)絡(luò)處理器為語音添加包首部、時(shí)戳和其它信息后通過網(wǎng)絡(luò)傳送到另一端點(diǎn)。3傳送 在這個(gè)通道中，全部網(wǎng)絡(luò)被看成一個(gè)從輸入端接收語音包，然后在一定時(shí)間(t)內(nèi)將其傳送到網(wǎng)絡(luò)輸出端。t可以在某全范圍內(nèi)變化，反映了網(wǎng)絡(luò)傳輸中的抖動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)中的中間節(jié)點(diǎn)檢查每個(gè)IP數(shù)據(jù)附帶的尋址信息，并使用這個(gè)信息把該數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到目的地路徑上的下一站。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共五十六頁4IP包-數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 目的地VoIP設(shè)備接收IP數(shù)據(jù)并開始處理。網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)可變長度的緩沖器，用來調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的抖動(dòng)。其次，解碼器將經(jīng)過編碼的語音包解壓縮，產(chǎn)生新的語音包，這個(gè)模塊也可以按幀進(jìn)行操作，完全和解碼器的長度相同。若幀長度為15ms，則60ms的語音包被分成4幀，然后它們被解碼還原成60ms的語音數(shù)