多媒體通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章概述

多媒體通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章概述第一頁，共六十三頁，2022年，8月28日內(nèi)容1.1什么是多媒體1.2多媒體與通信網(wǎng)絡(luò)1.3媒體及其流特性1.4多媒體與分層的體系結(jié)構(gòu)1.5多媒體標(biāo)準(zhǔn)1.6內(nèi)容結(jié)構(gòu)第二頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.1什么是多媒體多媒體是數(shù)據(jù)和信息的載體，多種媒體復(fù)合具有更豐富的信息表現(xiàn)力。多媒體數(shù)據(jù)具有與常規(guī)字符數(shù)值數(shù)據(jù)不同的特性，不同的媒體類型又具有不同的特性，其中時間特性對多媒體通信傳輸?shù)挠绊懽畲?。第三頁，共六十三頁?022年，8月28日1.1什么是多媒體多媒體的概念媒體的分類多媒體數(shù)據(jù)的基本類型多媒體數(shù)據(jù)的時空特性第四頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.1什么是多媒體多媒體的概念從用戶角度看，計算機信息可以通過音頻、視頻、文本、圖像、圖形和/或動畫表現(xiàn)出來，這些媒體的組合就稱為多媒體。從技術(shù)角度看，還要考慮到媒體之間的時間關(guān)系、集成特性和用戶交互能力。要處理好其中的時間、集成和交互特性，才是多媒體技術(shù)面臨的真正挑戰(zhàn)。第五頁，共六十三頁，2022年，8月28日多媒體通信中,難點是連續(xù)媒體的傳輸.所謂連續(xù)媒體,是指數(shù)字連續(xù)媒體,它的基本單元(幀或數(shù)據(jù)包)是以周期性的序列形式表現(xiàn),稱為連續(xù)媒體.典型的有數(shù)字視頻和音頻.與連續(xù)媒體對應(yīng)的是離散媒體,其包含的基本數(shù)據(jù)單元之間沒有時間約束,如文本、圖像和圖形。第六頁，共六十三頁，2022年，8月28日連續(xù)媒體具有隱含的時間關(guān)系,其播放速度將影響所含信息的再現(xiàn),必須在一段特定的時間內(nèi)按特定的速度播放;否則,媒體信息的完整性就會受到影響。而離散媒體則是與時間無關(guān)的媒體,其播放速度不會影響所含信息的再現(xiàn)。第七頁，共六十三頁，2022年，8月28日 媒體的分類感知媒體(perceptionmedium)

指能直接作用于人的感官，使人直接產(chǎn)生感覺的媒體。表示媒體(representationmedium)為加工、處理和傳輸感覺媒體而人為研究、構(gòu)造出來的一種媒體。表現(xiàn)媒體(presentationmedium)

指感知媒體和用于通信的電信號之間轉(zhuǎn)換用的一類媒體,用于信息的表現(xiàn)。存儲媒體(storagemedium)

表示媒體(感覺媒體數(shù)字化后的代碼)的存儲介質(zhì)。傳輸媒體(transmissionmedium)

用來將媒體從一處傳送到另一處的物理載體。

第八頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.1什么是多媒體多媒體數(shù)據(jù)的基本類型文本聲音圖形和圖像視頻和動畫復(fù)合媒體：由以上兩種或兩種以上數(shù)據(jù)類型合成的媒體。第九頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.1什么是多媒體多媒體數(shù)據(jù)的時空特性空間性1、表現(xiàn)空間顯示空間的安排，或者聽覺空間的安排。實際是媒體內(nèi)的空間關(guān)系，具有媒體對象的空間相鄰、方位、疊加等關(guān)系。第十頁，共六十三頁，2022年，8月28日2、空間的上下文關(guān)系把環(huán)境中各種表達信息的媒體按照相互的空間關(guān)系進行組織，整體地反映信息的空間結(jié)構(gòu)。本質(zhì)上是根據(jù)媒體內(nèi)容的空間關(guān)系，將信息在空間上進行了有序的組織。第十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日3、多種媒體的空間關(guān)系視覺媒體和聽覺媒體即相互獨立又需要相互結(jié)合，才能構(gòu)成多媒體下的虛擬空間信息環(huán)境。媒體間的空間關(guān)系，是多個媒體間媒體單元或?qū)ο蟮年P(guān)系。第十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日時間性媒體的時間性質(zhì)有兩種含義：1、表現(xiàn)所需的時間2、媒體單元之間的時間關(guān)系兩種：一個是描述單個媒體內(nèi)部單元之間的時間結(jié)構(gòu)；另一個是描述多種媒體單元之間的時間結(jié)構(gòu)。具有這種時間關(guān)系的媒體為時基媒體。第十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日按照時間劃分的媒體：時基媒體非時基媒體第十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日第十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.2多媒體與通信網(wǎng)絡(luò)什么是通信網(wǎng)絡(luò)常用的通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字匯聚第十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.2多媒體與通信網(wǎng)絡(luò)什么是通信網(wǎng)絡(luò)信息交換和共享的各種通信和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的統(tǒng)稱第十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.2多媒體與通信網(wǎng)絡(luò)常用的通信網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)有線電視網(wǎng)絡(luò)第十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日第十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日第二十頁，共六十三頁，2022年，8月28日第二十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日第二十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日第二十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日第二十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日第二十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日第二十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日第二十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.2多媒體與通信網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)絡(luò)、計算機網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的差別是很大的，各自技術(shù)和市場走過的路是不同的，但是可以看到，它們的發(fā)展趨勢是技術(shù)融合，相互提供其他網(wǎng)絡(luò)涉及的服務(wù)領(lǐng)域，業(yè)務(wù)相互滲透，這個就是數(shù)字匯聚。第二十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.2多媒體與通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字匯聚多媒體通信網(wǎng)絡(luò)其實就是數(shù)字匯聚的焦點。通過提供更寬的帶寬、時間相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量保障、分組傳輸與交互等方式，來支持連續(xù)視頻和音頻的傳送，以及計算機數(shù)據(jù)通信及其Internet訪問。第二十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日第三十頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.3媒體及其流特性多媒體信息的特點：數(shù)據(jù)量龐大碼率可變、突發(fā)性強復(fù)合性信息多，同步性、實時性要求高第三十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.3.1傳輸?shù)臅r間約束PDU數(shù)據(jù)流異步傳輸模式（AsynchronousTransmissionMode，ATM）

通信雙方?jīng)]有時間約束，發(fā)送的數(shù)據(jù)包只要盡快到達接收端即可。也就是說，通信雙方的數(shù)據(jù)包到達時間是沒有時間約束的，不期望它們按照一個時間限制到達接收端，所以稱之為異步。例如，E-MAIL的傳輸。第三十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日同步傳輸模式(SynchronousTransmissionMode,STM)

要求發(fā)送端和接收端之間的傳輸有時間約束。定義最大的端到端時延Dmax，則要求每個數(shù)據(jù)包的端到端傳輸時延小于Dmax，這就是同步的含義。在時間約束下，數(shù)據(jù)包及時傳遞到接收端。注意，如果只定義最大端到端時延，在滿足最大時延的前提下，數(shù)據(jù)包可以在任意時間早到接收端。同步傳輸模式的例子時視頻傳輸。第三十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日等時傳輸模式(IsochronousTransmissionMode，ITM)

不僅定義最大端到端時延，而且定義了最小端到端時延。所謂等時，就是相等的時間間隔。這個舊意味著數(shù)據(jù)包到達接收端的時間受到嚴(yán)格約束。這種模式適合于連續(xù)的音頻流和視頻流傳遞。通常，同步傳輸模式和等時傳輸模式尤其適合于多媒體通信。第三十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.3媒體及其流特性傳輸?shù)臅r間約束連續(xù)媒體流的特性媒體與邏輯數(shù)據(jù)單元第三十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.3.2連續(xù)流媒體的特性連續(xù)媒體流的特性在通信網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，連續(xù)的多媒體流，例如音頻和視頻流，通常是弱周期性的、弱規(guī)則性的、非相連性的數(shù)據(jù)流。1、相繼數(shù)據(jù)包的時間間隔第三十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日強周期性

兩個相繼數(shù)據(jù)包之間的時間間隔是一個恒定值，呈現(xiàn)強周期性。弱周期性

兩個相繼數(shù)據(jù)包之間的時間間隔可以用一個有限周期的周期函數(shù)來描述，但時間間隔不恒定，呈現(xiàn)弱周期性。非周期性

其他形式的時間間隔，不呈現(xiàn)任何周期規(guī)律，稱為非周期間隔。第三十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日第三十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日2、相繼數(shù)據(jù)包大小的變化性強規(guī)則性數(shù)據(jù)流通信期間，數(shù)據(jù)包的大小是不變的，稱為強規(guī)則性。弱規(guī)則性數(shù)據(jù)包的大小隨時間周期性變化，稱為弱周期性。非規(guī)則性數(shù)據(jù)包大小既不是恒定不變，也不按照周期性函數(shù)變化，稱為非規(guī)則性。第三十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日第四十頁，共六十三頁，2022年，8月28日可變比特率（VariableBitRate,VBR）

多媒體信息源通常具有動態(tài)的特性，在不同的時間周期，會產(chǎn)生數(shù)目不定的數(shù)據(jù)，信息數(shù)據(jù)常常以猝變和跳變的形式出現(xiàn)。為了獲得連續(xù)、真實的效果，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率也要隨時間的變化而變化，這樣的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式稱為可變比特率（VBR）傳輸。

多媒體網(wǎng)絡(luò)不但要具有通常的恒定比特率（CBR）傳輸能力，能很好傳輸以恒定比特率產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，而且還要能以VBR傳輸突發(fā)數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)流稱為可變比特率數(shù)據(jù)流。第四十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日3、數(shù)據(jù)包的相連性相連性相繼數(shù)據(jù)包之間沒有間隔，稱為相連性非相連性相繼數(shù)據(jù)包之間存在間隔，稱為非相連性。第四十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日第四十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日4、多媒體數(shù)據(jù)流的特性在通信網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，連續(xù)的多媒體流，比如音頻流和視頻流，通常是弱周期性、弱規(guī)則性、非相連的數(shù)據(jù)流。第四十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.3媒體及其流特性媒體與邏輯數(shù)據(jù)單元協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDUVS

邏輯數(shù)據(jù)單元LDULDU是按照邏輯意義劃分的數(shù)據(jù)單元，大多數(shù)是高層協(xié)議劃分的數(shù)據(jù)塊。對于多媒體而言，LDU意義非常重要。從邏輯上講，連續(xù)媒體是由時間相關(guān)的信息單元序列組成的，如幀，這些可看作是媒體的LDU。第四十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日LDU與PDU的含義不同。PDU是按照信道編碼及其協(xié)議要求組成的數(shù)據(jù)塊。而LDU則是按照信源編碼及其數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)劃分的數(shù)據(jù)塊，如視頻的基本LDU是幀。幀由像素構(gòu)成，連續(xù)的幀構(gòu)成鏡頭，多個鏡頭構(gòu)成場景，多個場景構(gòu)成一個視頻節(jié)目。第四十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日第四十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日音頻和視頻可以看作是由LDU構(gòu)成的時間序列。LDU的劃分由具體的應(yīng)用、編碼方式、數(shù)據(jù)的存儲方式、傳輸方式等因素決定。連續(xù)媒體數(shù)據(jù)的各個LDU之間存在固定的時間關(guān)系，比如，視頻數(shù)據(jù)流中以一幀圖像為一個LDU，每秒25幀圖像，那么相繼的LDU之間的時間間隔為40ms。這種時間關(guān)系是在數(shù)據(jù)的獲取時確定的，而且要在存儲、處理、傳輸和播放過程中保持不變，否則就會影響媒體顯示時的質(zhì)量，如產(chǎn)生圖像的停頓、跳動，或聲音的間斷等。第四十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.4多媒體與分層的體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念OSI參考模型TCP/IP參考模型多媒體通信的需求多媒體與層功能第四十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.4.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念協(xié)議協(xié)議的三要素：語法、語義和時間關(guān)系。郵局寄信的分層結(jié)構(gòu)第五十頁，共六十三頁，2022年，8月28日第五十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日第五十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日第五十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日第五十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日第五十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日第五十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.4.4多媒體通信的需求數(shù)據(jù)處理時間的限制端到端時延帶寬數(shù)據(jù)的波動多播（組播）同步兼容性公平性第五十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.4.5多媒體與層功能物理層與帶寬提供足夠高的帶寬；有線解決，無線瓶頸數(shù)據(jù)鏈路層與差錯控制為連續(xù)媒體的傳輸預(yù)留帶寬，以保障一定的吞吐量；分配較高的介質(zhì)訪問優(yōu)先權(quán)，利于連續(xù)媒體的快速發(fā)送；需要改進的差錯控制機制，反饋重傳不合適，不采用，或使用簡單的差錯控制，節(jié)約時間。第五十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日網(wǎng)絡(luò)層與資源預(yù)留需要為連續(xù)媒體預(yù)留網(wǎng)絡(luò)資源，以提供服務(wù)質(zhì)量保障；采取面向連接的傳遞，減少時延和時延抖動，強制數(shù)據(jù)包按序到達接收端；高效的組播機制的應(yīng)用。傳輸層與端到端服務(wù)質(zhì)量端到端的服務(wù)質(zhì)量，邏輯數(shù)據(jù)單元的同步，單連接和多連接（音頻加視頻）；TCP的不足：滑動窗口及其差錯控制導(dǎo)致數(shù)據(jù)流斷續(xù)起伏，而擁塞控制的慢啟動、擁塞避免和快速遞減機制，亦會造成數(shù)據(jù)流起伏斷續(xù)。顯著的數(shù)據(jù)