計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-謝希仁-8音頻視頻課件

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第6版）第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)課件制作人：謝希仁計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第6版）第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服1第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)

8.1概述8.2流式存儲音頻/視頻8.2.1具有元文件的萬維網(wǎng)服務(wù)器8.2.2媒體服務(wù)器8.2.3實時流式協(xié)議RTSP課件制作人：謝希仁第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)8.1概述課件28.3交互式音頻/視頻8.3.1IP電話概述8.3.2IP電話所需要的幾種應(yīng)用協(xié)議8.3.3實時運(yùn)輸協(xié)議RTP8.3.4實時運(yùn)輸控制協(xié)議RTCP8.3.5H.3238.3.6會話發(fā)起協(xié)議SIP第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)

（續(xù)）課件制作人：謝希仁8.3交互式音頻/視頻第8章因特網(wǎng)上的音頻/視38.4改進(jìn)“盡最大努力交付”的服務(wù)8.4.1使因特網(wǎng)提供服務(wù)質(zhì)量8.4.2調(diào)度和管制機(jī)制8.4.3綜合服務(wù)IntServ和資源預(yù)留協(xié)議RSVP8.4.4區(qū)分服務(wù)DiffServ第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)

（續(xù)）課件制作人：謝希仁8.4改進(jìn)“盡最大努力交付”的服務(wù)第8章因特網(wǎng)上48.1概述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最初是為傳送數(shù)據(jù)信息設(shè)計的。因特網(wǎng)IP層提供的“盡最大努力交付”服務(wù)，以及每一個分組獨立交付的策略，對傳送數(shù)據(jù)信息也是很合適的。因特網(wǎng)使用的TCP協(xié)議可以很好地解決網(wǎng)絡(luò)不能提供可靠交付這一問題。課件制作人：謝希仁8.1概述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最初是為傳送數(shù)據(jù)信息設(shè)計的。因特網(wǎng)5多媒體信息的特點多媒體信息（包括聲音和圖像信息）與不包括聲音和圖像的數(shù)據(jù)信息有很大的區(qū)別。多媒體信息的信息量往往很大。在傳輸多媒體數(shù)據(jù)時，對時延和時延抖動均有較高的要求。多媒體數(shù)據(jù)往往是實時數(shù)據(jù)(realtimedata)，它的含義是：在發(fā)送實時數(shù)據(jù)的同時，在接收端邊接收、邊播放。課件制作人：謝希仁多媒體信息的特點多媒體信息（包括聲音和圖像信息）與不包括聲音6因特網(wǎng)是非等時的模擬的多媒體信號經(jīng)過采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，再組裝成分組。這些分組的發(fā)送速率是恒定的（等時的）。傳統(tǒng)的因特網(wǎng)本身是非等時的。因此經(jīng)過因特網(wǎng)的分組變成了非恒定速率的分組。

tt因特網(wǎng)t模擬信號t采樣后的信號構(gòu)成分組恒定速率非恒定速率課件制作人：謝希仁因特網(wǎng)是非等時的模擬的多媒體信號經(jīng)過采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字7接收端需設(shè)置適當(dāng)大小的緩存。當(dāng)緩存中的分組數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量后再以恒定速率按順序把分組讀出進(jìn)行還原播放。緩存實際上就是一個先進(jìn)先出的隊列。圖中標(biāo)明的T叫做播放時延。在接收端設(shè)置緩存tT緩存（隊列）恒定速率t非恒定速率有可能發(fā)生分組丟失課件制作人：謝希仁接收端需設(shè)置適當(dāng)大小的緩存。當(dāng)緩存中的分組數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量后8緩存使所有到達(dá)的分組都經(jīng)受了遲延。早到達(dá)的分組在緩存中停留的時間較長，而晚到達(dá)的分組在緩存中停留的時間則較短。以非恒定速率到達(dá)的分組，經(jīng)過緩存后再以恒定速率讀出，就能夠在一定程度上消除了時延的抖動。但我們付出的代價是增加了時延。緩存的影響課件制作人：謝希仁緩存使所有到達(dá)的分組都經(jīng)受了遲延。緩存的影響課件制作人：謝9分組發(fā)出1

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6t到達(dá)分組數(shù)6543211

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6t緩存時間緩存時間再推遲播放時間如果網(wǎng)絡(luò)無時延推遲播放分組遲到網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)時延分組1的時延分組到達(dá)1

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6t實際的網(wǎng)絡(luò)課件制作人：謝希仁分組12310需要解決的問題在傳送時延敏感(delaysensitive)的實時數(shù)據(jù)時，不僅傳輸時延不能太大，而且時延抖動也必須受到限制。對于傳送實時數(shù)據(jù)，很少量分組的丟失對播放效果的影響并不大（因為這是由人來進(jìn)行主觀評價的），因而是可以容忍的。丟失容忍(losstolerant)也是實時數(shù)據(jù)的另一個重要特點。課件制作人：謝希仁需要解決的問題在傳送時延敏感(delaysensitiv11需要解決的問題（續(xù)）由于分組的到達(dá)可能不按序，但將分組還原和播放時又應(yīng)當(dāng)是按序的。因此在發(fā)送多媒體分組時還應(yīng)當(dāng)給每一個分組加上序號。這表明還應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的協(xié)議支持才行。要使接收端能夠?qū)⒐?jié)目中本來就存在的正常的短時間停頓（如音樂中停頓幾拍）和因某些分組的較大遲延造成的“停頓”區(qū)分開來。這就需要增加一個時間戳(timestamp)，以便告訴接收端應(yīng)當(dāng)在什么時間播放哪個分組。課件制作人：謝希仁需要解決的問題（續(xù)）由于分組的到達(dá)可能不按序，但將分組還原和12必須改造現(xiàn)有的因特網(wǎng)大量使用光纜和高速路由器，網(wǎng)絡(luò)的時延和時延抖動就可以足夠小，在因特網(wǎng)上傳送實時數(shù)據(jù)就不會有問題。把因特網(wǎng)改造為能夠?qū)Χ说蕉说膸拰崿F(xiàn)預(yù)留(reservation)，把使用無連接協(xié)議的因特網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蜻B接的網(wǎng)絡(luò)。部分改動因特網(wǎng)的協(xié)議棧所付出的代價較小，而這也能夠使多媒體信息在因特網(wǎng)上的傳輸質(zhì)量得到改進(jìn)。課件制作人：謝希仁必須改造現(xiàn)有的因特網(wǎng)大量使用光纜和高速路由器，網(wǎng)絡(luò)的時延和13目前因特網(wǎng)提供的音頻/視頻服務(wù)大體上可分為三種類型流式(streaming)存儲音頻/視頻——邊下載邊播放。流式實況音頻/視頻——邊錄制邊發(fā)送。交互式音頻/視頻——實時交互式通信。課件制作人：謝希仁目前因特網(wǎng)提供的音頻/視頻服務(wù)大體上可分為三種類型流式(s14“邊下載邊播放”中的“下載”“邊下載邊播放”結(jié)束后，在用戶的硬盤上沒有留下有關(guān)播放內(nèi)容的任何痕跡。流媒體(streamingmedia)，即流式音頻/視頻。流媒體特點就是“邊下載邊播放”(streamingandplaying)。課件制作人：謝希仁“邊下載邊播放”中的“下載”“邊下載邊播放”結(jié)束后，在用戶158.2流式存儲音頻/視頻傳統(tǒng)的下載文件方法萬維網(wǎng)服務(wù)器客戶機(jī)服務(wù)器媒體播放器

GET:音頻/視頻文件

RESPONSE

音頻/視頻文件瀏覽器課件制作人：謝希仁8.2流式存儲音頻/視頻傳統(tǒng)的下載文件方法萬維網(wǎng)客戶16傳統(tǒng)的瀏覽器從服務(wù)器

下載音頻/視頻文件用戶從客戶機(jī)(clientmachine)的瀏覽器上用HTTP協(xié)議向服務(wù)器請求下載某個音頻/視頻文件。服務(wù)器如有此文件就發(fā)送給瀏覽器。在響應(yīng)報文中就裝有用戶所要的音頻/視頻文件。整個下載過程可能會花費很長的時間。當(dāng)瀏覽器完全收下這個文件后，就可以傳送給自己機(jī)器上的媒體播放器進(jìn)行解壓縮，然后播放。課件制作人：謝希仁傳統(tǒng)的瀏覽器從服務(wù)器

下載音頻/視頻文件用戶從客戶機(jī)(178.2.1具有元文件的萬維網(wǎng)服務(wù)器元文件就是一種非常小的文件，它描述或指明其他文件的一些重要信息。萬維網(wǎng)服務(wù)器客戶機(jī)服務(wù)器媒體播放器

元文件瀏覽器

GET:元文件

RESPONSEGET:音頻/視頻文件RESPONSE課件制作人：謝希仁8.2.1具有元文件的萬維網(wǎng)服務(wù)器元文件就是一種非常小18使用元文件下載音頻/視頻文件瀏覽器用戶使用HTTP的GET報文接入到萬維網(wǎng)服務(wù)器。這個超鏈指向一個元文件。這個元文件有實際的音頻/視頻文件的統(tǒng)一資源定位符URL。萬維網(wǎng)服務(wù)器把該元文件裝入HTTP響應(yīng)報文的主體，發(fā)回給瀏覽器?？蛻魴C(jī)瀏覽器調(diào)用相關(guān)的媒體播放器，把提取出的元文件傳送給媒體播放器。媒體播放器使用元文件中的URL，向萬維網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送HTTP請求報文，要求下載音頻/視頻文件。萬維網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送HTTP響應(yīng)報文，把該音頻/視頻文件發(fā)送給媒體播放器。媒體播放器邊下載邊解壓縮邊播放。課件制作人：謝希仁使用元文件下載音頻/視頻文件瀏覽器用戶使用HTTP198.2.2媒體服務(wù)器媒體服務(wù)器也稱為流式服務(wù)器(streamingserver)，它支持流式音頻和視頻的傳送。媒體播放器與媒體服務(wù)器的關(guān)系是客戶與服務(wù)器的關(guān)系。媒體播放器不是向萬維網(wǎng)服務(wù)器而是向媒體服務(wù)器請求音頻/視頻文件。媒體服務(wù)器和媒體播放器之間采用另外的協(xié)議進(jìn)行交互。課件制作人：謝希仁8.2.2媒體服務(wù)器媒體服務(wù)器也稱為流式服務(wù)器(str20使用媒體服務(wù)器萬維網(wǎng)服務(wù)器媒體播放器

元文件瀏覽器

GET:元文件

RESPONSEGET:音頻/視頻文件RESPONSE媒體服務(wù)器客戶機(jī)服務(wù)器課件制作人：謝希仁使用媒體服務(wù)器萬維網(wǎng)媒體元文件瀏覽器GET:元文21采用媒體服務(wù)器

下載音頻/視頻文件的步驟~前三個步驟仍然和上一節(jié)的一樣，區(qū)別就是后面兩個步驟。媒體播放器使用元文件中的URL接入到媒體服務(wù)器，請求下載瀏覽器所請求的音頻/視頻文件。下載可以借助于使用UDP的任何協(xié)議，例如使用實時運(yùn)輸協(xié)議RTP。媒體服務(wù)器給出響應(yīng)，把該音頻/視頻文件發(fā)送給媒體播放器。媒體播放器在遲延了若干秒后，以流的形式邊下載邊解壓縮邊播放。課件制作人：謝希仁采用媒體服務(wù)器

下載音頻/視頻文件的步驟~前三個步驟228.2.3實時流式協(xié)議RTSP

(Real-TimeStreamingProtocol)

RTSP協(xié)議以客戶服務(wù)器方式工作，它是一個多媒體播放控制協(xié)議，用來使用戶在播放從因特網(wǎng)下載的實時數(shù)據(jù)時能夠進(jìn)行控制，如：暫停/繼續(xù)、后退、前進(jìn)等。因此RTSP又稱為“因特網(wǎng)錄像機(jī)遙控協(xié)議”。要實現(xiàn)RTSP的控制功能，我們不僅要有協(xié)議，而且要有專門的媒體播放器(mediaplayer)和媒體服務(wù)器(mediaserver)。課件制作人：謝希仁8.2.3實時流式協(xié)議RTSP

(Real-TimeS23萬維網(wǎng)服務(wù)器客戶機(jī)服務(wù)器媒體播放器

元文件瀏覽器媒體服務(wù)器音頻/視頻流

GET:元文件

RESPONSESETUPRESPONSEPLAYRESPONSE

RESPONSE

TEARDOWN

課件制作人：謝希仁萬維網(wǎng)客戶機(jī)服務(wù)器媒體元文件瀏覽器媒體音頻/視頻流G24使用RTSP的媒體服務(wù)器

的工作過程瀏覽器向萬維網(wǎng)服務(wù)器請求音頻/視頻文件。萬維網(wǎng)服務(wù)器從瀏覽器發(fā)送攜帶有元文件的響應(yīng)。瀏覽器把收到的元文件傳送給媒體播放器。RTSP客戶與媒體服務(wù)器的RTSP服務(wù)器建立連接。RTSP服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)RESPONSE報文。RTSP客戶發(fā)送PLAY報文，開始下載音頻/視頻文件。RTSP服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)RESPONSE報文。RTSP客戶發(fā)送TEARDOWN報文斷開連接。RTSP服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)RESPONSE報文。課件制作人：謝希仁使用RTSP的媒體服務(wù)器

的工作過程瀏覽器向萬維網(wǎng)258.3交互式音頻/視頻

8.3.1IP電話概述狹義的IP電話就是指在IP網(wǎng)絡(luò)上打電話。所謂“IP網(wǎng)絡(luò)”就是“使用IP協(xié)議的分組交換網(wǎng)”的簡稱。廣義的IP電話則不僅僅是電話通信，而且還可以是在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交互式多媒體實時通信（包括話音、視像等），甚至還包括即時傳信IM(InstantMessaging)。課件制作人：謝希仁8.3交互式音頻/視頻

8.3.1IP電話概述狹26IP電話網(wǎng)關(guān)的幾種連接方法分組交換電路交換電路交換

因特網(wǎng)PC到PC公用電話網(wǎng)IP

電話網(wǎng)關(guān)

因特網(wǎng)PC到固定電話機(jī)公用電話網(wǎng)IP

電話網(wǎng)關(guān)公用電話網(wǎng)IP

電話網(wǎng)關(guān)因特網(wǎng)固定電話機(jī)到固定電話機(jī)課件制作人：謝希仁IP電話網(wǎng)關(guān)的幾種連接方法分組交換電路交換電路交換27IP電話的通話質(zhì)量IP電話的通話質(zhì)量主要由兩個因素決定。一個是通話雙方端到端的時延和時延抖動，另一個是話音分組的丟失率。但這兩個因素是不確定的，是取決于當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)上的通信量。經(jīng)驗證明，在電話交談中，端到端的時延不應(yīng)超過250ms，否則交談?wù)呔湍芨械讲蛔匀?。課件制作人：謝希仁IP電話的通話質(zhì)量IP電話的通話質(zhì)量主要由兩個因素決定。28IP電話的端到端時延(1)話音信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)受時延。(2)話音比特流裝配成話音分組的時延。(3)話音分組的發(fā)送需要時間，此時間等于話音分組長度與通信線路的數(shù)據(jù)率之比。(4)話音分組在因特網(wǎng)中的存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延。(5)話音分組在接收端緩存中暫存所引起的時延。(6)話音分組還原成模擬話音信號的時延。(7)話音信號在通信線路上的傳播時延。(8)終端設(shè)備的硬件和操作系統(tǒng)產(chǎn)生的接入時延。課件制作人：謝希仁IP電話的端到端時延(1)話音信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)受時29低速率話音編碼的標(biāo)準(zhǔn)(1)G.729——速率為8kb/s的共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)碼激勵線性預(yù)測聲碼器CS-ACELP(Conjugate-StructureAlgebraic-Code-ExcitedLinearPrediction)。(2)G.723.1——速率為5.3/6.3kb/s的為多媒體通信用的低速率聲碼器。課件制作人：謝希仁低速率話音編碼的標(biāo)準(zhǔn)(1)G.729——速率為8kb30D播放時延有一個最佳值分組丟失率端到端時延20%10%5%100ms150ms400msABCN良好基本可用不好長途電話質(zhì)量接收端播放時延增大課件制作人：謝希仁D播放時延有一個最佳值分組端到端時延20%10%531線速路由器提高路由器的轉(zhuǎn)發(fā)分組的速率對提高IP電話的質(zhì)量也是很重要的。據(jù)統(tǒng)計，一個跨大西洋的IP電話一般要經(jīng)過2030個路由器。若能改用吉比特路由器（又稱為線速路由器），則每秒可轉(zhuǎn)發(fā)5百萬至6千萬個分組（即交換速率達(dá)60Gb/s左右）。這樣還可進(jìn)一步減少由網(wǎng)絡(luò)造成的時延。課件制作人：謝希仁線速路由器提高路由器的轉(zhuǎn)發(fā)分組的速率對提高IP電話的質(zhì)32關(guān)于SkypeSkype采用了P2P和全球索引技術(shù)提供快速路由選擇機(jī)制，管理成本大大降低。由于用戶路由信息分布式存儲于因特網(wǎng)的結(jié)點中，因此呼叫連接完成得很快。Skype采用了端對端加密方式，保證信息的安全性。Skype使用P2P的技術(shù)，用戶數(shù)據(jù)主要存儲在P2P網(wǎng)絡(luò)中，因此必須保證存儲在公共網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)是可靠的和沒有被篡改的。Skype對公共目錄中存儲的和用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)都采用了數(shù)字簽名，保證了數(shù)據(jù)無法被篡改。Skype的問世給全球信息技術(shù)和通信產(chǎn)業(yè)帶來深遠(yuǎn)的影響，也給每一位網(wǎng)絡(luò)使用者帶來生活方式的改變。課件制作人：謝希仁關(guān)于SkypeSkype采用了P2P和全球索引技術(shù)提338.3.2IP電話所需要的幾種應(yīng)用協(xié)議TCPUDP信令服務(wù)質(zhì)量IPv4/IPv6RTSPRTCPRSVPH.323SIPRTP應(yīng)用層協(xié)議音頻/視頻SDP底層網(wǎng)絡(luò)課件制作人：謝希仁8.3.2IP電話所需要的幾種應(yīng)用協(xié)議TCPUDP信令348.3.3實時運(yùn)輸協(xié)議RTP

(Real-timeTransportProtocol)

RTP為實時應(yīng)用提供端到端的運(yùn)輸，但不提供任何服務(wù)質(zhì)量的保證。多媒體數(shù)據(jù)塊經(jīng)壓縮編碼處理后，先送給RTP封裝成為RTP分組，再裝入運(yùn)輸層的UDP用戶數(shù)據(jù)報，然后再交給IP層。RTP是一個協(xié)議框架，只包含了實時應(yīng)用的一些共同的功能。RTP自己并不對多媒體數(shù)據(jù)塊做任何處理，而只是向應(yīng)用層提供一些附加的信息，讓應(yīng)用層知道應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行處理。課件制作人：謝希仁8.3.3實時運(yùn)輸協(xié)議RTP

(Real-time35RTP的層次從應(yīng)用開發(fā)者的角度看，RTP應(yīng)當(dāng)是應(yīng)用層的一部分。在應(yīng)用的發(fā)送端，開發(fā)者必須編寫用RTP封裝分組的程序代碼，然后把RTP分組交給UDP插口接口。在接收端，RTP分組通過UDP插口接口進(jìn)入應(yīng)用層后，還要利用開發(fā)者編寫的程序代碼從RTP分組中把應(yīng)用數(shù)據(jù)塊提取出來。課件制作人：謝希仁RTP的層次從應(yīng)用開發(fā)者的角度看，RTP應(yīng)當(dāng)是應(yīng)用層的36RTP也可看成是

運(yùn)輸層的一個子層RTP封裝了多媒體應(yīng)用的數(shù)據(jù)塊。由于RTP向多媒體應(yīng)用程序提供了服務(wù)（如時間戳和序號），因此也可以將RTP看成是在UDP之上的一個運(yùn)輸層的子層。運(yùn)輸層應(yīng)用層IP數(shù)據(jù)鏈路層物理層RTPUDP課件制作人：謝希仁RTP也可看成是

運(yùn)輸層的一個子層RTP封裝了多媒體應(yīng)37RTP分組的首部格式12字節(jié)序號位01381631有效載荷類型版本PXM參與源數(shù)時間戳同步源標(biāo)識符(SSRC)參與源標(biāo)識符(CSRC)[0..15]…發(fā)送RTP分組UDP用戶數(shù)據(jù)報IP數(shù)據(jù)報IP首部UDP首部RTP首部RTP數(shù)據(jù)部分（應(yīng)用層數(shù)據(jù)）課件制作人：謝希仁RTP分組的首部格式12序號位0388.3.4實時運(yùn)輸控制協(xié)議RTCP(RTPControlProtocol)

RTCP是與RTP配合使用的協(xié)議。RTCP協(xié)議的主要功能是：服務(wù)質(zhì)量的監(jiān)視與反饋、媒體間的同步，以及多播組中成員的標(biāo)識。RTCP分組也使用UDP傳送，但RTCP并不對聲音或視像分組進(jìn)行封裝?？蓪⒍鄠€RTCP分組封裝在一個UDP用戶數(shù)據(jù)報中。RTCP分組周期性地在網(wǎng)上傳送，它帶有發(fā)送端和接收端對服務(wù)質(zhì)量的統(tǒng)計信息報告。課件制作人：謝希仁8.3.4實時運(yùn)輸控制協(xié)議RTCP(RTPCont39RTCP使用的五種分組類型結(jié)束分組BYE表示關(guān)閉一個數(shù)據(jù)流。特定應(yīng)用分組APP使應(yīng)用程序能夠定義新的分組類型。接收端報告分組RR用來使接收端周期性地向所有的點用多播方式進(jìn)行報告。發(fā)送端報告分組SR用來使發(fā)送端周期性地向所有接收端用多播方式進(jìn)行報告。源點描述分組SDES給出會話中參加者的描述。課件制作人：謝希仁RTCP使用的五種分組類型結(jié)束分組BYE表示關(guān)閉一個408.3.5H.323H.323是ITU-T于1996年制訂的一個名稱很長的建議書，1998年的第二個版本改用的名稱是“基于分組的多媒體通信系統(tǒng)”。H.323包括系統(tǒng)和構(gòu)件的描述，呼叫模型的描述，呼叫信令過程，控制報文，復(fù)用，話音編解碼器，視像編解碼器，以及數(shù)據(jù)協(xié)議等，但不保證服務(wù)質(zhì)量QoS。課件制作人：謝希仁8.3.5H.323H.323是ITU-T于1941H.323終端使用H.323協(xié)議

進(jìn)行多媒體通信分組交換網(wǎng)（例如，因特網(wǎng)）H.323H.323終端H.323終端

課件制作人：謝希仁H.323終端使用H.323協(xié)議

進(jìn)行多媒體通信分組42H.323標(biāo)準(zhǔn)指明的四種構(gòu)件(1)H.323終端(2)網(wǎng)關(guān)——網(wǎng)關(guān)連接到兩種不同的網(wǎng)絡(luò)，使H.323網(wǎng)絡(luò)可以和非H.323網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。(3)網(wǎng)閘(gatekeeper)——所有的呼叫都要通過網(wǎng)閘，因為網(wǎng)閘提供地址轉(zhuǎn)換、授權(quán)、帶寬管理和計費功能。(4)多點控制單元MCU(MultipointControlUnit)——MCU支持三個或更多的H.323終端的音頻或視頻會議。課件制作人：謝希仁H.323標(biāo)準(zhǔn)指明的四種構(gòu)件(1)H.323終端課件43H.323網(wǎng)關(guān)用來和

非H.323網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接因特網(wǎng)公用電話網(wǎng)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)閘H.323終端

多點控制單元MCU課件制作人：謝希仁H.323網(wǎng)關(guān)用來和

非H.323網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接因特網(wǎng)44H.323的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)音頻/視頻應(yīng)用音頻編解碼視頻編解碼RTCPH.225.0登記信令H.225.0呼叫信令H.245控制信令RTPUDPTCPIP信令和控制數(shù)據(jù)應(yīng)用T.120數(shù)據(jù)課件制作人：謝希仁H.323的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)音頻/視頻應(yīng)用音頻視頻RTCPH458.3.6會話發(fā)起協(xié)議SIP

(SessionInitiationProtocol)SIP是一套較為簡單且實用的標(biāo)準(zhǔn)，目前已成為因特網(wǎng)的建議標(biāo)準(zhǔn)。SIP協(xié)議以因特網(wǎng)為基礎(chǔ)，把IP電話視為因特網(wǎng)上的新應(yīng)用。SIP協(xié)議只涉及到IP電話的信令和有關(guān)服務(wù)質(zhì)量問題，而沒有提供像H.323那樣多的功能。SIP沒有指定使用RTP協(xié)議，但實際上大家還是選用RTP和RTCP作為配合使用的協(xié)議。課件制作人：謝希仁8.3.6會話發(fā)起協(xié)議SIP

(SessionIn46SIP系統(tǒng)的構(gòu)件SIP系統(tǒng)的兩種構(gòu)件是用戶代理和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。用戶代理包括用戶代理客戶和用戶代理服務(wù)器，前者用來發(fā)起呼叫，而后者用來接受呼叫。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器分為代理服務(wù)器和重定向服務(wù)器。代理服務(wù)器接受來自主叫用戶的呼叫請求，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳代理服務(wù)器，最后將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)給被叫用戶。重定向服務(wù)器不接受呼叫，它通過響應(yīng)告訴客戶下一跳代理服務(wù)器的地址，由客戶按此地址向下一跳代理服務(wù)器重新發(fā)送呼叫請求。課件制作人：謝希仁SIP系統(tǒng)的構(gòu)件SIP系統(tǒng)的兩種構(gòu)件是用戶代理和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器47SIP的地址十分靈活可以是電話號碼，也可以是電子郵件地址、IP地址或其他類型的地址。但一定要使用SIP的地址格式，例如：電話號碼sip:zhangsan@8625-87654321IPv4地址sip:zhangsan@6電子郵件地址sip:zhangsan@課件制作人：謝希仁SIP的地址十分靈活可以是電話號碼，也可以是電子郵件地址、48一個簡單的SIP會話

主叫方被叫方OK:地址ACKINVITE:地址，選項建立會話BYE終止會話電話交談通信tt課件制作人：謝希仁一個簡單的SIP會話主叫方被叫方OK:地址A49SIP登記器的用途

——跟蹤被叫方——

主叫方被叫方INVITE查找回答電話交談ttSIP代理服務(wù)器SIP登記器INVITEOKOKACKACKBYEtt課件制作人：謝希仁SIP登記器的用途

——跟蹤被叫方——主叫方50會話描述協(xié)議SDP

(SessionDescriptionProtocol)

SDP在電話會議的情況下特別重要，因為電話會議的參加者是動態(tài)地加入和退出。SDP詳細(xì)地指明了媒體編碼、協(xié)議的端口號以及多播地址。SIP使用了HTTP的許多首部、編碼規(guī)則、差錯碼以及一些鑒別機(jī)制，它比H.323具有更好的可擴(kuò)縮性。由于SIP問世較晚，因此它現(xiàn)在比H.323占有的市場份額要小。課件制作人：謝希仁會話描述協(xié)議SDP

(SessionDescriptio518.4改進(jìn)“盡最大努力交付”的服務(wù)

8.4.1使因特網(wǎng)提供服務(wù)質(zhì)量服務(wù)質(zhì)量QoS是服務(wù)性能的總效果，此效果決定了一個用戶對服務(wù)的滿意程度。因此在最簡單的意義上，有服務(wù)質(zhì)量的服務(wù)就是能夠滿足用戶的應(yīng)用需求的服務(wù)。服務(wù)質(zhì)量可用若干基本的性能指標(biāo)來描述，包括可用性、差錯率、響應(yīng)時間、吞吐量、分組丟失率、連接建立時間、故障檢測和改正時間等。服務(wù)提供者可向其用戶保證某一種等級的服務(wù)質(zhì)量。課件制作人：謝希仁8.4改進(jìn)“盡最大努力交付”的服務(wù)

8.4.1使因52主機(jī)H1和H2分別向主機(jī)H3和H4發(fā)送數(shù)據(jù)1.5Mb/s鏈路H1H2H3H4R2R1H1H21.5Mb/s鏈路輸出隊列1Mb/s的實時音頻數(shù)據(jù)FTP文件數(shù)據(jù)需要給不同性質(zhì)的分組打上不同的標(biāo)記。當(dāng)H1和H2的分組進(jìn)入R1時，R1應(yīng)能識別實時數(shù)據(jù)分組，并使這些分組以高優(yōu)先級進(jìn)入輸出隊列，而僅在隊列有多余空間時才準(zhǔn)許低優(yōu)先級的FTP數(shù)據(jù)分組進(jìn)入。課件制作人：謝希仁主機(jī)H1和H2分別向主機(jī)H3和H4發(fā)送數(shù)據(jù)53主機(jī)H1和H2分別向主機(jī)H3和H4發(fā)送數(shù)據(jù)1.5Mb/s鏈路H1H2H3H4R2R1H1H21.5Mb/s鏈路輸出隊列1Mb/s的實時音頻數(shù)據(jù)高優(yōu)先級的FTP文件數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)使路由器增加分類(classification)機(jī)制，即路由器根據(jù)某些準(zhǔn)則（例如，根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的地址）對輸入分組進(jìn)行分類，然后對不同類別的通信量給予不同的優(yōu)先級。課件制作人：謝希仁主機(jī)H1和H2分別向主機(jī)H3和H4發(fā)送數(shù)據(jù)54主機(jī)H1和H2分別向主機(jī)H3和H4發(fā)送數(shù)據(jù)1.5Mb/s鏈路H1H2H3H4R2R1H1H21.5Mb/s鏈路輸出隊列數(shù)據(jù)率異常的實時音頻數(shù)據(jù)FTP文件數(shù)據(jù)路由器應(yīng)能將對數(shù)據(jù)流進(jìn)行通信量的管制(policing)，使該數(shù)據(jù)流不影響其他正常數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)中通過。例如，可將H1的數(shù)據(jù)率限定為1Mb/s。R1不停地監(jiān)視H1的數(shù)據(jù)率。只要其數(shù)據(jù)率超過規(guī)定的1Mb/s，R1就將其中的某些分組丟棄。課件制作人：謝希仁主機(jī)H1和H2分別向主機(jī)H3和H4發(fā)送數(shù)據(jù)55主機(jī)H1和H2分別向主機(jī)H3和H4發(fā)送數(shù)據(jù)1.5Mb/s鏈路H1H2H3H4R2R1H1H21.5Mb/s鏈路輸出隊列數(shù)據(jù)率異常的實時音頻數(shù)據(jù)FTP文件數(shù)據(jù)應(yīng)在路由器中再增加調(diào)度(scheduling)機(jī)制。利用調(diào)度功能給實時音頻分配1.0Mb/s的帶寬，給文件傳送分配0.5Mb/s的帶寬（相當(dāng)于在帶寬為1.5Mb/s的鏈路中劃分出兩個邏輯鏈路），因而對這兩種應(yīng)用都有相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量保證。課件制作人：謝希仁主機(jī)H1和H2分別向主機(jī)H3和H4發(fā)送數(shù)據(jù)56主機(jī)H1和H2分別向主機(jī)H3和H4發(fā)送數(shù)據(jù)1.5Mb/s鏈路H1H2H3H4R2R1H1H21.5Mb/s鏈路輸出隊列1Mb/s的實時數(shù)據(jù)總數(shù)據(jù)率已超過了1.5Mb/s鏈路的帶寬。比較合理的做法是讓一個數(shù)據(jù)流通過1.5Mb/s的鏈路，而阻止另一個數(shù)據(jù)流的通過。這就需要呼叫接納(calladmission)機(jī)制。數(shù)據(jù)流要預(yù)先聲明所需的服務(wù)質(zhì)量，然后或者被準(zhǔn)許進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，或者被拒絕進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。課件制作人：謝希仁主機(jī)H1和H2分別向主機(jī)H3和H4發(fā)送數(shù)據(jù)578.4.2調(diào)度和管制機(jī)制

1.調(diào)度機(jī)制

“調(diào)度”就是指排隊的規(guī)則。如不采用專門的調(diào)度機(jī)制，則默認(rèn)排隊規(guī)則就是先進(jìn)先出FIFO(FirstInFirstOut)。當(dāng)隊列已滿時，后到達(dá)的分組就被丟棄。先進(jìn)先出的最大缺點就是不能區(qū)分時間敏感分組和一般數(shù)據(jù)分組，并且也不公平。在先進(jìn)先出的基礎(chǔ)上增加按優(yōu)先級排隊，就能使優(yōu)先級高的分組優(yōu)先得到服務(wù)。課件制作人：謝希仁8.4.2調(diào)度和管制機(jī)制

1.調(diào)度機(jī)制“調(diào)度”就是指58分組按優(yōu)先級排隊高優(yōu)先級隊列低優(yōu)先級隊列分組到達(dá)路由器調(diào)度分組離開路由器分類器（服務(wù)員）路由器高

高高低課件制作人：謝希仁分組按優(yōu)先級排隊高優(yōu)先級隊列低優(yōu)先級隊列分組到達(dá)調(diào)度分組離開59高優(yōu)先級分組優(yōu)先接受服務(wù)t1235到達(dá)離開接受服務(wù)41325413254t高高高低低課件制作人：謝希仁高優(yōu)先級分組優(yōu)先接受服務(wù)t1235到達(dá)離開接受413254160分組離開路由器加權(quán)公平排隊WFQ

(WeightedFairQueuing)

分組到達(dá)路由器調(diào)度分類器w1w2w3123路由器課件制作人：謝希仁分組離開加權(quán)公平排隊WFQ

(WeightedFair61加權(quán)公平排隊WFQ分組到達(dá)后就將分組進(jìn)行分類，然后送交與其類別對應(yīng)的隊列。隊列按順序依次將隊首的分組發(fā)送到鏈路。遇到隊列空就跳過去。給隊列i指派一個權(quán)重wi。隊列i

得到的平均服務(wù)時間為wi/(wj)，這里wj是對所有的非空隊列的權(quán)重求和。隊列i將得到的有保證的帶寬Ri

應(yīng)為（8-1）

課件制作人：謝希仁加權(quán)公平排隊WFQ分組到達(dá)后就將分組進(jìn)行分類，然后送交與62WFQ與FIFO的比較111111111112111234567891011111111111112345678910111111111111分組流1分組流2分組流11FIFOWFQ…(a)分組流1的分組連續(xù)輸入ttttt課件制作人：謝希仁WFQ與FIFO的比較11111111111211163WFQ與FIFO的比較111111111112111234567891011111111111112345678910111111111111分組流1分組流2分組流11FIFOWFQ…ttttt(b)分組流1的分組斷續(xù)輸入課件制作人：謝希仁WFQ與FIFO的比較111111111112111642.管制機(jī)制(1)平均速率網(wǎng)絡(luò)需要控制一個數(shù)據(jù)流的平均速率。這里的平均速率是指在一定的時間間隔內(nèi)通過的分組數(shù)。(2)峰值速率峰值速率限制了數(shù)據(jù)流在非常短的時間間隔內(nèi)的流量。(3)突發(fā)長度網(wǎng)絡(luò)也限制在非常短的時間間隔內(nèi)連續(xù)注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)。課件制作人：謝希仁2.管制機(jī)制(1)平均速率網(wǎng)絡(luò)需要控制一個數(shù)65分組到達(dá)漏桶管制器

(leakybucketpolicer)

漏桶中最多裝入b個權(quán)標(biāo)拿走權(quán)標(biāo)準(zhǔn)許分組進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)等待權(quán)標(biāo)在任何時間間隔t內(nèi)準(zhǔn)許進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的分組數(shù)=rt+b標(biāo)記注入漏桶的速率為每秒r個權(quán)標(biāo)課件制作人：謝希仁分組到達(dá)漏桶管制器

(leakybucketpolice66漏桶機(jī)制與加權(quán)公平排隊相結(jié)合現(xiàn)假定有n個分組流輸入到一個路由器，復(fù)用后從一條鏈路輸出。每一個分組流使用漏桶機(jī)制進(jìn)行管制，漏桶參數(shù)為bi和ri，i=1,2,…,n。設(shè)漏桶I已裝滿了bi個權(quán)標(biāo)。因此bi個分組可馬上從路由器輸出。但分組流I得到的帶寬是由公式(10-1)給出。這bi個分組中的最后一個分組所經(jīng)受的時延最大，它等于傳輸這bi個分組所需的時間dmax，即bi除以公式(10-1)給出的傳輸速率：(8-2)課件制作人：謝希仁漏桶機(jī)制與加權(quán)公平排隊相結(jié)合現(xiàn)假定有n個分組流輸入到一67分組離開路由器分組到達(dá)路由器用漏桶機(jī)制進(jìn)行管制調(diào)度分類器w1wn隊列1…b1r1bnrn…隊列n路由器課件制作人：謝希仁分組離開分組到達(dá)用漏桶機(jī)制進(jìn)行管制調(diào)度分類器w1wn隊列688.4.3綜合服務(wù)IntServ

與資源預(yù)留協(xié)議RSVPIntServ(IntegratedServices)可對單個的應(yīng)用會話提供服務(wù)質(zhì)量的保證，其主要特點有二，即：資源預(yù)留。路由器需要知道不斷出現(xiàn)的會話已預(yù)留了多少資源（即鏈路帶寬和緩存空間）。呼叫建立。需要服務(wù)質(zhì)量保證的會話必須首先在源站到目的站的路徑上的每個路由器預(yù)留足夠的資源，以保證其端到端的服務(wù)質(zhì)量要求。課件制作人：謝希仁8.4.3綜合服務(wù)IntServ

與資源預(yù)留協(xié)議R69IntServ定義了兩類服務(wù)有保證的服務(wù)(guaranteedservice)，可保證一個分組在通過路由器時的排隊時延有一個嚴(yán)格的上限。受控負(fù)載的服務(wù)(controlled-loadservice)，可以使應(yīng)用程序得到比通常的“盡最大努力”更加可靠的服務(wù)。課件制作人：謝希仁IntServ定義了兩類服務(wù)有保證的服務(wù)(guarant70IntServ由四個組成部分(1)資源預(yù)留協(xié)議RSVP，它是IntServ的信令協(xié)議。(2)接納控制(admissioncontrol)，用來決定是否同意對某一資源的請求。(3)分類器(classifier)，用來將進(jìn)入路由器的分組進(jìn)行分類，并根據(jù)分類的結(jié)果將不同類別的分組放入特定的隊列。(4)調(diào)度器(scheduler)，根據(jù)服務(wù)質(zhì)量要求決定分組發(fā)送的前后順序。課件制作人：謝希仁IntServ由四個組成部分(1)資源預(yù)留協(xié)議RSVP71流(flow)“流”是在多媒體通信中的一個常用的名詞，一般定義為:具有同樣的源IP地址、源端口號、目的IP地址、目的端口號、協(xié)議標(biāo)識符以及服務(wù)質(zhì)量需求的一連串分組。課件制作人：謝希仁流(flow)“流”是在多媒體通信中的一個常用的名詞，一般定72RSVP協(xié)議的工作原理H1H250kb/sR2R1H3100kb/sH43Mb/sR3R4H53Mb/s源站(a)源點用多播發(fā)送PATH報文

表示PATH報文3Mb/s3Mb/s3Mb/s100kb/sH1H250kb/sR2R1H3100kb/sH43Mb/sR3R4H53Mb/s源站(b)各終點向源點返回RESV報文

表示RESV報文課件制作人：謝希仁RSVP協(xié)議的工作原理H1H250kb/sR2R73IntServ體系結(jié)構(gòu)

在路由器中的實現(xiàn)路由選擇協(xié)議路由選擇數(shù)據(jù)庫RSVP接納控制管理代理通信量控制數(shù)據(jù)庫分類器與分組轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度器分組入分組出課件制作人：謝希仁IntServ體系結(jié)構(gòu)

在路由器中的實現(xiàn)路由選擇協(xié)議路由74綜合服務(wù)IntServ體系結(jié)構(gòu)

存在的主要問題(1)狀態(tài)信息的數(shù)量與流的數(shù)目成正比。因此在大型網(wǎng)絡(luò)中，按每個流進(jìn)行資源預(yù)留會產(chǎn)生很大的開銷。(2)IntServ體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜。若要得到有保證的服務(wù)，所有的路由器都必須裝有RSVP、接納控制、分類器和調(diào)度器。(3)綜合服務(wù)IntServ所定義的服務(wù)質(zhì)量等級數(shù)量太少，不夠靈活。課件制作人：謝希仁綜合服務(wù)IntServ體系結(jié)構(gòu)

存在的主要問題(1)758.4.4區(qū)分服務(wù)DiffServ

(DifferentiatedServices)

1.區(qū)分服務(wù)的基本概念由于綜合服務(wù)IntServ和資源預(yù)留協(xié)議RSVP都較復(fù)雜，很難在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)，因此IETF提出了新的策略，即區(qū)分服務(wù)DiffServ。區(qū)分服務(wù)有時也簡寫為DS。因此，具有區(qū)分服務(wù)功能的結(jié)點就稱為DS結(jié)點。課件制作人：謝希仁8.4.4區(qū)分服務(wù)DiffServ

(Differe76區(qū)分服務(wù)DiffServ的要點(1)DiffServ在路由器中增加區(qū)分服務(wù)的功能。DiffServ將IPv4協(xié)議中原有的服務(wù)類型字段和IPv6的通信量類字段定義為區(qū)分服務(wù)字段DS。路由器根據(jù)DS字段的值來轉(zhuǎn)發(fā)分組。利用DS字段可提供不同等級的服務(wù)質(zhì)量。DS字段現(xiàn)只使用前6bit，即區(qū)分服務(wù)碼點DSCP(DifferentiatedServicesCodePoint)。CUDSCP比特0567暫不使用課件制作人：謝希仁區(qū)分服務(wù)DiffServ的要點(1)DiffSe77服務(wù)等級協(xié)定SLA

(ServiceLevelAgreement)

在使用DS字段之前，因特網(wǎng)的ISP要和用戶商定一個服務(wù)等級協(xié)定SLA。在SLA中指明了被支持的服務(wù)類別（可包括吞吐量、分組丟失率、時延和時延抖動、網(wǎng)絡(luò)的可用性等）和每一類所容許的通信量。課件制作人：謝希仁服務(wù)等級協(xié)定SLA

(ServiceLevelAgree78DS域(DSDomain)

(2)網(wǎng)絡(luò)被劃分為許多個DS域

DiffServ將所有的復(fù)雜性放在DS域的邊界結(jié)點(boundarynode)中，而使DS域內(nèi)部路由器工作得盡可能地簡單。內(nèi)部路由器邊界路由器內(nèi)部路由器BBBBDS域DS域課件制作人：謝希仁DS域(DSDomain)

(2)網(wǎng)絡(luò)被劃分為許多79(3)邊界路由器中的功能邊界路由器中的功能較多，可分為：分類器(classifier)通信量調(diào)節(jié)器(conditioner)兩大部分。調(diào)節(jié)器的組成：標(biāo)記器(marker)整形器(shaper)測定器(meter)課件制作人：謝希仁(3)邊界路由器中的功能邊界路由器中的功能較80邊界路由器中的各功能塊的關(guān)系內(nèi)部路由器邊界路由器（入口）邊界路由器（出口）分類器標(biāo)記器整形器測定器根據(jù)DS值進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)節(jié)器分組入分組出丟棄課件制作人：謝希仁邊界路由器中的各功能塊的關(guān)系內(nèi)部路由器邊界路由器邊界路由器81(4)聚合(aggregation)DiffServ提供了一種聚合功能。DiffServ不是為網(wǎng)絡(luò)中的每一個流維持供轉(zhuǎn)發(fā)時使用的狀態(tài)信息，而是將若干個流根據(jù)其DS值聚合成少量的流。路由器對相同DS值的流都按相同的優(yōu)先級進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這就大大簡化了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的路由器的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。區(qū)分服務(wù)DiffServ不需要使用RSVP信令。課件制作人：謝希仁(4)聚合(aggregation)DiffServ提82每跳行為PHB

(Per-HopBehavior)

“行為”就是指在轉(zhuǎn)發(fā)分組時路由器對分組是怎樣處理的?！懊刻笔菑?qiáng)調(diào)這里所說的行為只涉及到本路由器轉(zhuǎn)發(fā)的這一跳的行為，而下一個路由器再怎樣處理則與本路由器的處理無關(guān)。這和IntServ/RSVP考慮的服務(wù)質(zhì)量是“端到端”的很不一樣。課件制作人：謝希仁每跳行為PHB

(Per-HopBehavior)“行83DiffServ定義的兩種PHB迅速轉(zhuǎn)發(fā)PBH即EFPHB，或EF。EF指明離開一個路由器的通信量的數(shù)據(jù)率必須等于或大于某一數(shù)值。因此EFPHB用來構(gòu)造通過DS域的低丟失率、低時延、低時延抖動、確保帶寬的端到端服務(wù)。像點對點連接或“虛擬租用線”，又稱為Premium服務(wù)。課件制作人：謝希仁DiffServ定義的兩種PHB迅速轉(zhuǎn)發(fā)PBH即84DiffServ定義的兩種PHB確保轉(zhuǎn)發(fā)PHB即AFPHB，或AF。AF用DSCP的比特0~2將通信量劃分為四個等級，并給每一種等級提供最低數(shù)量的帶寬和緩存空間。對于其中的每一個等級再用DSCP的比特3~5劃分出三個“丟棄優(yōu)先級”。當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞時，對于每個等級的AF，路由器首先把“丟棄優(yōu)先級”較高的分組丟棄。課件制作人：謝希仁DiffServ定義的兩種PHB確保轉(zhuǎn)發(fā)PHB即A85計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第6版）第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)課件制作人：謝希仁計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第6版）第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服86第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)

8.1概述8.2流式存儲音頻/視頻8.2.1具有元文件的萬維網(wǎng)服務(wù)器8.2.2媒體服務(wù)器8.2.3實時流式協(xié)議RTSP課件制作人：謝希仁第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)8.1概述課件878.3交互式音頻/視頻8.3.1IP電話概述8.3.2IP電話所需要的幾種應(yīng)用協(xié)議8.3.3實時運(yùn)輸協(xié)議RTP8.3.4實時運(yùn)輸控制協(xié)議RTCP8.3.5H.3238.3.6會話發(fā)起協(xié)議SIP第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)

（續(xù)）課件制作人：謝希仁8.3交互式音頻/視頻第8章因特網(wǎng)上的音頻/視888.4改進(jìn)“盡最大努力交付”的服務(wù)8.4.1使因特網(wǎng)提供服務(wù)質(zhì)量8.4.2調(diào)度和管制機(jī)制8.4.3綜合服務(wù)IntServ和資源預(yù)留協(xié)議RSVP8.4.4區(qū)分服務(wù)DiffServ第8章因特網(wǎng)上的音頻/視頻服務(wù)

（續(xù)）課件制作人：謝希仁8.4改進(jìn)“盡最大努力交付”的服務(wù)第8章因特網(wǎng)上898.1概述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最初是為傳送數(shù)據(jù)信息設(shè)計的。因特網(wǎng)IP層提供的“盡最大努力交付”服務(wù)，以及每一個分組獨立交付的策略，對傳送數(shù)據(jù)信息也是很合適的。因特網(wǎng)使用的TCP協(xié)議可以很好地解決網(wǎng)絡(luò)不能提供可靠交付這一問題。課件制作人：謝希仁8.1概述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最初是為傳送數(shù)據(jù)信息設(shè)計的。因特網(wǎng)90多媒體信息的特點多媒體信息（包括聲音和圖像信息）與不包括聲音和圖像的數(shù)據(jù)信息有很大的區(qū)別。多媒體信息的信息量往往很大。在傳輸多媒體數(shù)據(jù)時，對時延和時延抖動均有較高的要求。多媒體數(shù)據(jù)往往是實時數(shù)據(jù)(realtimedata)，它的含義是：在發(fā)送實時數(shù)據(jù)的同時，在接收端邊接收、邊播放。課件制作人：謝希仁多媒體信息的特點多媒體信息（包括聲音和圖像信息）與不包括聲音91因特網(wǎng)是非等時的模擬的多媒體信號經(jīng)過采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，再組裝成分組。這些分組的發(fā)送速率是恒定的（等時的）。傳統(tǒng)的因特網(wǎng)本身是非等時的。因此經(jīng)過因特網(wǎng)的分組變成了非恒定速率的分組。

tt因特網(wǎng)t模擬信號t采樣后的信號構(gòu)成分組恒定速率非恒定速率課件制作人：謝希仁因特網(wǎng)是非等時的模擬的多媒體信號經(jīng)過采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字92接收端需設(shè)置適當(dāng)大小的緩存。當(dāng)緩存中的分組數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量后再以恒定速率按順序把分組讀出進(jìn)行還原播放。緩存實際上就是一個先進(jìn)先出的隊列。圖中標(biāo)明的T叫做播放時延。在接收端設(shè)置緩存tT緩存（隊列）恒定速率t非恒定速率有可能發(fā)生分組丟失課件制作人：謝希仁接收端需設(shè)置適當(dāng)大小的緩存。當(dāng)緩存中的分組數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量后93緩存使所有到達(dá)的分組都經(jīng)受了遲延。早到達(dá)的分組在緩存中停留的時間較長，而晚到達(dá)的分組在緩存中停留的時間則較短。以非恒定速率到達(dá)的分組，經(jīng)過緩存后再以恒定速率讀出，就能夠在一定程度上消除了時延的抖動。但我們付出的代價是增加了時延。緩存的影響課件制作人：謝希仁緩存使所有到達(dá)的分組都經(jīng)受了遲延。緩存的影響課件制作人：謝94分組發(fā)出1

2

3

4

5

6t到達(dá)分組數(shù)6543211

2

3

4

5

6t緩存時間緩存時間再推遲播放時間如果網(wǎng)絡(luò)無時延推遲播放分組遲到網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)時延分組1的時延分組到達(dá)1

2

34

5

6t實際的網(wǎng)絡(luò)課件制作人：謝希仁分組12395需要解決的問題在傳送時延敏感(delaysensitive)的實時數(shù)據(jù)時，不僅傳輸時延不能太大，而且時延抖動也必須受到限制。對于傳送實時數(shù)據(jù)，很少量分組的丟失對播放效果的影響并不大（因為這是由人來進(jìn)行主觀評價的），因而是可以容忍的。丟失容忍(losstolerant)也是實時數(shù)據(jù)的另一個重要特點。課件制作人：謝希仁需要解決的問題在傳送時延敏感(delaysensitiv96需要解決的問題（續(xù)）由于分組的到達(dá)可能不按序，但將分組還原和播放時又應(yīng)當(dāng)是按序的。因此在發(fā)送多媒體分組時還應(yīng)當(dāng)給每一個分組加上序號。這表明還應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的協(xié)議支持才行。要使接收端能夠?qū)⒐?jié)目中本來就存在的正常的短時間停頓（如音樂中停頓幾拍）和因某些分組的較大遲延造成的“停頓”區(qū)分開來。這就需要增加一個時間戳(timestamp)，以便告訴接收端應(yīng)當(dāng)在什么時間播放哪個分組。課件制作人：謝希仁需要解決的問題（續(xù)）由于分組的到達(dá)可能不按序，但將分組還原和97必須改造現(xiàn)有的因特網(wǎng)大量使用光纜和高速路由器，網(wǎng)絡(luò)的時延和時延抖動就可以足夠小，在因特網(wǎng)上傳送實時數(shù)據(jù)就不會有問題。把因特網(wǎng)改造為能夠?qū)Χ说蕉说膸拰崿F(xiàn)預(yù)留(reservation)，把使用無連接協(xié)議的因特網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蜻B接的網(wǎng)絡(luò)。部分改動因特網(wǎng)的協(xié)議棧所付出的代價較小，而這也能夠使多媒體信息在因特網(wǎng)上的傳輸質(zhì)量得到改進(jìn)。課件制作人：謝希仁必須改造現(xiàn)有的因特網(wǎng)大量使用光纜和高速路由器，網(wǎng)絡(luò)的時延和98目前因特網(wǎng)提供的音頻/視頻服務(wù)大體上可分為三種類型流式(streaming)存儲音頻/視頻——邊下載邊播放。流式實況音頻/視頻——邊錄制邊發(fā)送。交互式音頻/視頻——實時交互式通信。課件制作人：謝希仁目前因特網(wǎng)提供的音頻/視頻服務(wù)大體上可分為三種類型流式(s99“邊下載邊播放”中的“下載”“邊下載邊播放”結(jié)束后，在用戶的硬盤上沒有留下有關(guān)播放內(nèi)容的任何痕跡。流媒體(streamingmedia)，即流式音頻/視頻。流媒體特點就是“邊下載邊播放”(streamingandplaying)。課件制作人：謝希仁“邊下載邊播放”中的“下載”“邊下載邊播放”結(jié)束后，在用戶1008.2流式存儲音頻/視頻傳統(tǒng)的下載文件方法萬維網(wǎng)服務(wù)器客戶機(jī)服務(wù)器媒體播放器

GET:音頻/視頻文件

RESPONSE

音頻/視頻文件瀏覽器課件制作人：謝希仁8.2流式存儲音頻/視頻傳統(tǒng)的下載文件方法萬維網(wǎng)客戶101傳統(tǒng)的瀏覽器從服務(wù)器

下載音頻/視頻文件用戶從客戶機(jī)(clientmachine)的瀏覽器上用HTTP協(xié)議向服務(wù)器請求下載某個音頻/視頻文件。服務(wù)器如有此文件就發(fā)送給瀏覽器。在響應(yīng)報文中就裝有用戶所要的音頻/視頻文件。整個下載過程可能會花費很長的時間。當(dāng)瀏覽器完全收下這個文件后，就可以傳送給自己機(jī)器上的媒體播放器進(jìn)行解壓縮，然后播放。課件制作人：謝希仁傳統(tǒng)的瀏覽器從服務(wù)器

下載音頻/視頻文件用戶從客戶機(jī)(1028.2.1具有元文件的萬維網(wǎng)服務(wù)器元文件就是一種非常小的文件，它描述或指明其他文件的一些重要信息。萬維網(wǎng)服務(wù)器客戶機(jī)服務(wù)器媒體播放器

元文件瀏覽器

GET:元文件

RESPONSEGET:音頻/視頻文件RESPONSE課件制作人：謝希仁8.2.1具有元文件的萬維網(wǎng)服務(wù)器元文件就是一種非常小103使用元文件下載音頻/視頻文件瀏覽器用戶使用HTTP的GET報文接入到萬維網(wǎng)服務(wù)器。這個超鏈指向一個元文件。這個元文件有實際的音頻/視頻文件的統(tǒng)一資源定位符URL。萬維網(wǎng)服務(wù)器把該元文件裝入HTTP響應(yīng)報文的主體，發(fā)回給瀏覽器。客戶機(jī)瀏覽器調(diào)用相關(guān)的媒體播放器，把提取出的元文件傳送給媒體播放器。媒體播放器使用元文件中的URL，向萬維網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送HTTP請求報文，要求下載音頻/視頻文件。萬維網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送HTTP響應(yīng)報文，把該音頻/視頻文件發(fā)送給媒體播放器。媒體播放器邊下載邊解壓縮邊播放。課件制作人：謝希仁使用元文件下載音頻/視頻文件瀏覽器用戶使用HTTP1048.2.2媒體服務(wù)器媒體服務(wù)器也稱為流式服務(wù)器(streamingserver)，它支持流式音頻和視頻的傳送。媒體播放器與媒體服務(wù)器的關(guān)系是客戶與服務(wù)器的關(guān)系。媒體播放器不是向萬維網(wǎng)服務(wù)器而是向媒體服務(wù)器請求音頻/視頻文件。媒體服務(wù)器和媒體播放器之間采用另外的協(xié)議進(jìn)行交互。課件制作人：謝希仁8.2.2媒體服務(wù)器媒體服務(wù)器也稱為流式服務(wù)器(str105使用媒體服務(wù)器萬維網(wǎng)服務(wù)器媒體播放器

元文件瀏覽器

GET:元文件

RESPONSEGET:音頻/視頻文件RESPONSE媒體服務(wù)器客戶機(jī)服務(wù)器課件制作人：謝希仁使用媒體服務(wù)器萬維網(wǎng)媒體元文件瀏覽器GET:元文106采用媒體服務(wù)器

下載音頻/視頻文件的步驟~前三個步驟仍然和上一節(jié)的一樣，區(qū)別就是后面兩個步驟。媒體播放器使用元文件中的URL接入到媒體服務(wù)器，請求下載瀏覽器所請求的音頻/視頻文件。下載可以借助于使用UDP的任何協(xié)議，例如使用實時運(yùn)輸協(xié)議RTP。媒體服務(wù)器給出響應(yīng)，把該音頻/視頻文件發(fā)送給媒體播放器。媒體播放器在遲延了若干秒后，以流的形式邊下載邊解壓縮邊播放。課件制作人：謝希仁采用媒體服務(wù)器

下載音頻/視頻文件的步驟~前三個步驟1078.2.3實時流式協(xié)議RTSP

(Real-TimeStreamingProtocol)

RTSP協(xié)議以客戶服務(wù)器方式工作，它是一個多媒體播放控制協(xié)議，用來使用戶在播放從因特網(wǎng)下載的實時數(shù)據(jù)時能夠進(jìn)行控制，如：暫停/繼續(xù)、后退、前進(jìn)等。因此RTSP又稱為“因特網(wǎng)錄像機(jī)遙控協(xié)議”。要實現(xiàn)RTSP的控制功能，我們不僅要有協(xié)議，而且要有專門的媒體播放器(mediaplayer)和媒體服務(wù)器(mediaserver)。課件制作人：謝希仁8.2.3實時流式協(xié)議RTSP

(Real-TimeS108萬維網(wǎng)服務(wù)器客戶機(jī)服務(wù)器媒體播放器

元文件瀏覽器媒體服務(wù)器音頻/視頻流

GET:元文件

RESPONSESETUPRESPONSEPLAYRESPONSE

RESPONSE

TEARDOWN

課件制作人：謝希仁萬維網(wǎng)客戶機(jī)服務(wù)器媒體元文件瀏覽器媒體音頻/視頻流G109使用RTSP的媒體服務(wù)器

的工作過程瀏覽器向萬維網(wǎng)服務(wù)器請求音頻/視頻文件。萬維網(wǎng)服務(wù)器從瀏覽器發(fā)送攜帶有元文件的響應(yīng)。瀏覽器把收到的元文件傳送給媒體播放器。RTSP客戶與媒體服務(wù)器的RTSP服務(wù)器建立連接。RTSP服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)RESPONSE報文。RTSP客戶發(fā)送PLAY報文，開始下載音頻/視頻文件。RTSP服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)RESPONSE報文。RTSP客戶發(fā)送TEARDOWN報文斷開連接。RTSP服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)RESPONSE報文。課件制作人：謝希仁使用RTSP的媒體服務(wù)器

的工作過程瀏覽器向萬維網(wǎng)1108.3交互式音頻/視頻

8.3.1IP電話概述狹義的IP電話就是指在IP網(wǎng)絡(luò)上打電話。所謂“IP網(wǎng)絡(luò)”就是“使用IP協(xié)議的分組交換網(wǎng)”的簡稱。廣義的IP電話則不僅僅是電話通信，而且還可以是在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交互式多媒體實時通信（包括話音、視像等），甚至還包括即時傳信IM(InstantMessaging)。課件制作人：謝希仁8.3交互式音頻/視頻

8.3.1IP電話概述狹111IP電話網(wǎng)關(guān)的幾種連接方法分組交換電路交換電路交換

因特網(wǎng)PC到PC公用電話網(wǎng)IP

電話網(wǎng)關(guān)

因特網(wǎng)PC到固定電話機(jī)公用電話網(wǎng)IP

電話網(wǎng)關(guān)公用電話網(wǎng)IP

電話網(wǎng)關(guān)因特網(wǎng)固定電話機(jī)到固定電話機(jī)課件制作人：謝希仁IP電話網(wǎng)關(guān)的幾種連接方法分組交換電路交換電路交換112IP電話的通話質(zhì)量IP電話的通話質(zhì)量主要由兩個因素決定。一個是通話雙方端到端的時延和時延抖動，另一個是話音分組的丟失率。但這兩個因素是不確定的，是取決于當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)上的通信量。經(jīng)驗證明，在電話交談中，端到端的時延不應(yīng)超過250ms，否則交談?wù)呔湍芨械讲蛔匀?。課件制作人：謝希仁IP電話的通話質(zhì)量IP電話的通話質(zhì)量主要由兩個因素決定。113IP電話的端到端時延(1)話音信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)受時延。(2)話音比特流裝配成話音分組的時延。(3)話音分組的發(fā)送需要時間，此時間等于話音分組長度與通信線路的數(shù)據(jù)率之比。(4)話音分組在因特網(wǎng)中的存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延。(5)話音分組在接收端緩存中暫存所引起的時延。(6)話音分組還原成模擬話音信號的時延。(7)話音信號在通信線路上的傳播時延。(8)終端設(shè)備的硬件和操作系統(tǒng)產(chǎn)生的接入時延。課件制作人：謝希仁IP電話的端到端時延(1)話音信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)受時114低速率話音編碼的標(biāo)準(zhǔn)(1)G.729——速率為8kb/s的共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)碼激勵線性預(yù)測聲碼器CS-ACELP(Conjugate-StructureAlgebraic-Code-ExcitedLinearPrediction)。(2)G.723.1——速率為5.3/6.3kb/s的為多媒體通信用的低速率聲碼器。課件制作人：謝希仁低速率話音編碼的標(biāo)準(zhǔn)(1)G.729——速率為8kb115D播放時延有一個最佳值分組丟失率端到端時延20%10%5%100ms150ms400msABCN良好基本可用不好長途電話質(zhì)量接收端播放時延增大課件制作人：謝希仁D播放時延有一個最佳值分組端到端時延20%10%5116線速路由器提高路由器的轉(zhuǎn)發(fā)分組的速率對提高IP電話的質(zhì)量也是很重要的。據(jù)統(tǒng)計，一個跨大西洋的IP電話一般要經(jīng)過2030個路由器。若能改用吉比特路由器（又稱為線速路由器），則每秒可轉(zhuǎn)發(fā)5百萬至6千萬個分組（即交換速率達(dá)60Gb/s左右）。這樣還可進(jìn)一步減少由網(wǎng)絡(luò)造成的時延。課件制作人：謝希仁線速路由器提高路由器的轉(zhuǎn)發(fā)分組的速率對提高IP電話的質(zhì)117關(guān)于SkypeSkype采用了P2P和全球索引技術(shù)提供快速路由選擇機(jī)制，管理成本大大降低。由于用戶路由信息分布式存儲于因特網(wǎng)的結(jié)點中，因此呼叫連接完成得很快。Skype采用了端對端加密方式，保證信息的安全性。Skype使用P2P的技術(shù)，用戶數(shù)據(jù)主要存儲在P2P網(wǎng)絡(luò)中，因此必須保證存儲在公共網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)是可靠的和沒有被篡改的。Skype對公共目錄中存儲的和用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)都采用了數(shù)字簽名，保證了數(shù)據(jù)無法被篡改。Skype的問世給全球信息技術(shù)和通信產(chǎn)業(yè)帶來深遠(yuǎn)的影響，也給每一位網(wǎng)絡(luò)使用者帶來生活方式的改變。課件制作人：謝希仁關(guān)于SkypeSkype采用了P2P和全球索引技術(shù)提1188.3.2IP電話所需要的幾種應(yīng)用協(xié)議TCPUDP信令服務(wù)質(zhì)量IPv4/IPv6RTSPRTCPRSVPH.323SIPRTP應(yīng)用層協(xié)議音頻/視頻SDP底層網(wǎng)絡(luò)課件制作人：謝希仁8.3.2IP電話所需要的幾種應(yīng)用協(xié)議TCPUDP信令1198.3.3實時運(yùn)輸協(xié)議RTP

(Real-timeTransportProtocol)

RTP為實時應(yīng)用提供端到端的運(yùn)輸，但不提供任何服務(wù)質(zhì)量的保證。多媒體數(shù)據(jù)塊經(jīng)壓縮編碼處理后，先送給RTP封裝成為RTP分組，再裝入運(yùn)輸層的UDP用戶數(shù)據(jù)報，然后再交給IP層。RTP是一個協(xié)議框架，只包含了實時應(yīng)用的一些共同的功能。RTP自己并不對多媒體數(shù)據(jù)塊做任何處理，而只是向應(yīng)用層提供一些附加的信息，讓應(yīng)用層知道應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行處理。課件制作人：謝希仁8.3.3實時運(yùn)輸協(xié)議RTP

(Real-time120RTP的層次從應(yīng)用開發(fā)者的角度看，RTP應(yīng)當(dāng)是應(yīng)用層的一部分。在應(yīng)用的發(fā)送端，開發(fā)者必須編寫用RTP封裝分組的程序代碼，然后把RTP分組交給UDP插口接口。在接收端，RTP分組通過UDP插口接口進(jìn)入應(yīng)用層后，還要利用開發(fā)者編寫的程序代碼從RTP分組中把應(yīng)用數(shù)據(jù)塊提取出來。課件制作人：謝希仁RTP的層次從應(yīng)用開發(fā)者的角度看，RTP應(yīng)當(dāng)是應(yīng)用層的121RTP也可看成是

運(yùn)輸層的一個子層RTP封裝了多媒體應(yīng)用的數(shù)據(jù)塊。由于RTP向多媒體應(yīng)用程序提供了服務(wù)（如時間戳和序號），因此也可以將RTP看成是在UDP之上的一個運(yùn)輸層的子層。運(yùn)輸層應(yīng)用層IP數(shù)據(jù)鏈路層物理層RTPUDP課件制作人：謝希仁RTP也可看成是

運(yùn)輸層的一個子層RTP封裝了多媒體應(yīng)122RTP分組的首部格式12字節(jié)序號位01381631有效載荷類型版本PXM參與源數(shù)時間戳同步源標(biāo)識符(SSRC)參與源標(biāo)識符(CSRC)[0..15]…發(fā)送RTP分組UDP用戶數(shù)據(jù)報IP數(shù)據(jù)報IP首部UDP首部RTP首部RTP數(shù)據(jù)部分（應(yīng)用層數(shù)據(jù)）課件制作人：謝希仁RTP分組的首部格式12序號位01238.3.4實時運(yùn)輸控制協(xié)議RTCP(RTPControlProtocol)

RTCP是與RTP配合使用的協(xié)議。RTCP協(xié)議的主要功能是：服務(wù)質(zhì)量的監(jiān)視與反饋、媒體間的同步，以及多播組中成員的標(biāo)識。RTCP分組也使用UDP傳送，但RTCP并不對聲音或視像分組進(jìn)行封裝?？蓪⒍鄠€RTCP分組封裝在一個UDP用戶數(shù)據(jù)報中。RTCP分組周期性地在網(wǎng)上傳送，它帶有發(fā)送端和接收端對服務(wù)質(zhì)量的統(tǒng)計信息報告。課件制作人：謝希仁8.3.4實時運(yùn)輸控制協(xié)議RTCP(RTPCont124RTCP使用的五種分組類型結(jié)束分組BYE表示關(guān)閉一個數(shù)據(jù)流。特定應(yīng)用分組APP使應(yīng)用程序能夠定義新的分組類型。接收端報告分組RR用來使接收端周期性地向所有的點用多播方式進(jìn)行報告。發(fā)送端報告分組SR用來使發(fā)送端周期性地向所有接收端用多播方式進(jìn)行報告。源點描述分組SDES給出會話中參加者的描述。課件制作人：謝希仁RTCP使用的五種分組類型結(jié)束分組BYE表示關(guān)閉一個1258.3.5H.323H.323是ITU-T于1996年制訂的一個名稱很長的建議書，1998年的第二個版本改用的名稱是“基于分組的多媒體通信系統(tǒng)”。H.323包括系統(tǒng)和構(gòu)件的描述，呼叫模型的描述，呼叫信令過程，控制報文，復(fù)用，話音編解碼器，視像編解碼器，以及數(shù)據(jù)協(xié)議等，但不保證服務(wù)質(zhì)量QoS。課件制作人：謝希仁8.3.5H.323H.323是ITU-T于19126H.323終端使用H.323協(xié)議

進(jìn)行多媒體通信分組交換網(wǎng)（例如，因特網(wǎng)）H.323H.323終端H.323終端

課件制作人：謝希仁H.323終端使用