第6章多媒体通信网络技术课件.ppt
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- 多媒体 通信 网络技术 课件
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1、 第第6章章 多媒体通信网络技术多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院概概 述述多媒体服务多媒体服务多媒体通信多媒体通信传统网络传统网络要求?要求?多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院多媒体通信对传输网络的要求多媒体通信对传输网络的要求网络对多媒体通信的支持网络对多媒体通信的支持多媒体通信协议多媒体通信协议总结总结1 12 23 34 4内 容多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学
2、院 多媒体通信对传输网络的高要求缘于:多媒体通信对传输网络的高要求缘于:多媒体数据的多媒体数据的海量性海量性 存储、传输存储、传输多媒体数据的多媒体数据的集成性集成性 Multi-.Multi-.多媒体数据的多媒体数据的交互性交互性 双向通道双向通道多媒体数据的多媒体数据的实时性实时性 多媒体数据的多媒体数据的同步性同步性 约束关系约束关系6.1 6.1 多媒体通信对传输网络的要求多媒体通信对传输网络的要求多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 吞吐量吞吐量有效的网络带宽有效的网络带宽定义为物理链路的数据传输数率减去各种传定义为
3、物理链路的数据传输数率减去各种传输开销输开销反映的是网络所能传输数据的最大极限容量反映的是网络所能传输数据的最大极限容量表示方法表示方法单位时间内处理的分组数或比特数单位时间内处理的分组数或比特数习惯上将网络的传输速率等同吞吐量习惯上将网络的传输速率等同吞吐量(实际吞吐实际吞吐量量)多媒体传输网络的性能指标多媒体传输网络的性能指标多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 多媒体通信吞吐量的需求多媒体通信吞吐量的需求网络传输速率网络传输速率:网络带宽不足时会产生拥塞,:网络带宽不足时会产生拥塞,导致延迟增加,并造成数据丢失。导致延迟
4、增加,并造成数据丢失。接收端缓冲容量接收端缓冲容量:容量太小时易产生数据溢出、:容量太小时易产生数据溢出、数据分组丢失。数据分组丢失。数据流量数据流量:非实时数据的传输:非实时数据的传输多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 运动图像质量参数运动图像质量参数每秒帧数每秒帧数每幅图像分辨率每幅图像分辨率 视频的服务质量等级视频的服务质量等级高清晰度电视(高清晰度电视(HDTVHDTV)质量)质量演播室数字电视质量演播室数字电视质量广播电视质量广播电视质量录像机(录像机(VCRVCR)质量)质量会议电视质量会议电视质量视频对网络带宽
5、的需求视频对网络带宽的需求多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院视频对网络带宽的需求视频对网络带宽的需求服务质量服务质量分辨率分辨率帧率帧率(帧帧/s)量化精量化精度度bit总数总数据率据率Bit/s压缩后压缩后数据率数据率HDTV1920*108060243G20-40M演播室演播室数字电视数字电视720*5762516166M6-8M广播电视广播电视720*5762516166M3-6MVCR360*2881.4M会议电视会议电视352*28810以上以上 128k多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信
6、网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 声音的质量等级声音的质量等级电话质量话音电话质量话音高质量话音高质量话音CDCD质量的音乐,双声道的立体声质量的音乐,双声道的立体声5.15.1声道立体环绕声声道立体环绕声声音对网络带宽的需求声音对网络带宽的需求多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院质量等级质量等级带宽带宽Hz采样采样率率Hz量化精量化精度度Bit总数总数据率据率Bit/s压缩后压缩后数据率数据率电话质量电话质量300-34008k864k4-32k高质量高质量50-7k37.8k1648-64kCD质量质量20k以
7、内以内44.116705.6k192/1285.1声道声道立体环绕立体环绕声声3-20k48k22320k多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 延时延时体现:多媒体通信的实时传输体现:多媒体通信的实时传输网络传输延时定义网络传输延时定义信源发出最后一个比特到信宿接收到第一个信源发出最后一个比特到信宿接收到第一个比特之间的时间差比特之间的时间差组成组成信号在物理介质中的传播延时信号在物理介质中的传播延时数据在网中的处理延时数据在网中的处理延时多媒体传输网络的性能指标多媒体传输网络的性能指标多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体
8、通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 端到端的延时端到端的延时信源数据准备好而等待网络接收的时间信源数据准备好而等待网络接收的时间信源传送这组数据的时间信源传送这组数据的时间网络的传输延时网络的传输延时多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 延时抖动延时抖动网络传输延时的变化,即不同数据包延网络传输延时的变化,即不同数据包延时之间的差别时之间的差别度量度量一段时间内最大和最小的传输延时之差一段时间内最大和最小的传输延时之差多媒体传输网络的性能指标多媒体传输网络的性能指标多媒体通信技术:多媒体通信网络技
9、术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院产生的原因产生的原因传输系统引起的传输系统引起的 金属导体金属导体共享传输介质的局域网引起的共享传输介质的局域网引起的 介质访问时介质访问时间不同间不同广域网引起的广域网引起的 流量控制的等待时间以及节流量控制的等待时间以及节点拥塞引起的排队延时的变化点拥塞引起的排队延时的变化结果结果对实时通信中多媒体的同步造成破坏对实时通信中多媒体的同步造成破坏影响音视频播放质量影响音视频播放质量 人耳对音频的抖动比视频更敏感人耳对音频的抖动比视频更敏感延时抖动延时抖动多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术
10、信息科学与工程学院信息科学与工程学院延时抖动延时抖动实际的多媒体应用对延时抖动的要求:实际的多媒体应用对延时抖动的要求:数据类型或应用数据类型或应用延时抖动延时抖动/msCD质量的声音质量的声音100电话质量的声音电话质量的声音400HDTV50广播质量电视广播质量电视100会议质量电视会议质量电视400多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院错误率错误率度量方式度量方式误码率误码率:传输过程中发生误码的码元个数与:传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比传输的总码元数之比包错误率包错误率:传输过程中发生差错的包与传输:传
11、输过程中发生差错的包与传输的总包数之比的总包数之比包错误包错误:同一个包两次接收、包丢失或包的次:同一个包两次接收、包丢失或包的次序颠倒序颠倒包丢失率包丢失率:由于包丢失引起的包错误:由于包丢失引起的包错误原因原因:网络拥塞:网络拥塞包传输延时过长包传输延时过长被接被接收端丢弃收端丢弃 多媒体传输网络的性能指标多媒体传输网络的性能指标多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 数据比活动的音视频对误码率要求更高,数据比活动的音视频对误码率要求更高,ExEx:银行转帐的传输:银行转帐的传输音视频误码率可以放宽音视频误码率可以放宽已压缩
12、的音视频比未压缩的对误码率要求更已压缩的音视频比未压缩的对误码率要求更高高错误率错误率多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院错误率错误率数据类型或应用数据类型或应用误码率误码率电话质量的声音电话质量的声音10-2未压缩的未压缩的CD质量音乐质量音乐10-3已压缩的已压缩的CD质量音乐质量音乐10-4已压缩的会议质量电视已压缩的会议质量电视10-8已压缩的广播质量电视已压缩的广播质量电视10-9已压缩的已压缩的HDTV10-10多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院
13、服务质量服务质量 服务质量服务质量QoSQoS(Quality of ServiceQuality of Service)ITUITU将将QoSQoS定义为决定用户对服务的满意程度的一定义为决定用户对服务的满意程度的一组性能参数;组性能参数;确定性描述:确定性描述:QoSQoS参数参数 =Lower_boundLower_bound;统计性描述:统计性描述:ProbQoSProbQoS参数参数 =Prob_boundProb_bound;ProbQoS ProbQoS参数参数 =Lower_boundLower_bound=Prob_boundProb_bound.多媒体通信技术:多媒体通信网
14、络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 QoSQoS描述参数:描述参数:吞吐量吞吐量传输延时传输延时延时抖动延时抖动错误率错误率通量通量连接失败率连接失败率传输失败率传输失败率优先级优先级成本成本多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 网络网络QoS的保障机制的保障机制:用户向网络提交用户向网络提交QoSQoS参数描述,提出对网络参数描述,提出对网络资源的需求;资源的需求;网络在会话中保障用户提出的网络在会话中保障用户提出的QoSQoS要求,进要求,进行性能监控,动态调整资源的分配;行性能监
15、控,动态调整资源的分配;当资源不能保障需求时,要通知有关用户。当资源不能保障需求时,要通知有关用户。多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院6.2.1 6.2.1 多媒体通信网络的现状多媒体通信网络的现状电路交换网络电路交换网络两个终端在通信之前建立起一条实链,两个终端在通信之前建立起一条实链,在通信中自始至终使用该条链路进行在通信中自始至终使用该条链路进行数据传输且不允许其他终端同时共享数据传输且不允许其他终端同时共享该链路。该链路。面向连接面向连接的网络:的网络:PSTNPSTN公用电话网公用电话网6.2 6.2 网络对多媒体
16、通信的支持网络对多媒体通信的支持多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院电路交换网络电路交换网络优点优点网络能够提供固定路由,保障固定的比网络能够提供固定路由,保障固定的比特率,传输延时短,物理抖动,有利于实特率,传输延时短,物理抖动,有利于实时传输时传输缺点缺点不支持组播不支持组播多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院存储存储-转发网络转发网络以分组作为传输的基本单位以分组作为传输的基本单位先将分组存储,根据分组头信息进行路由选先将分组存储,根据分组头信息进行路由
17、选择,确定路径后在空闲时将分组发出择,确定路径后在空闲时将分组发出虚电路虚电路:主叫和被叫间建立的逻辑连接,不:主叫和被叫间建立的逻辑连接,不独占线路和交换节点的资源独占线路和交换节点的资源以太网、以太网、IPIP网网多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院存储存储-转发网络转发网络优点优点复用效率高,可省去由呼叫建立产生的复用效率高,可省去由呼叫建立产生的延时延时缺点缺点网络性能不确定性网络性能不确定性传输延时受网络负荷的影响较大,延时传输延时受网络负荷的影响较大,延时抖动大抖动大多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术
18、:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 传统传统IPIP网网 IPIP城域网城域网 ATMATM广域网广域网 下一代网络下一代网络基于基于IPIP寻址的多媒体计算机通信网寻址的多媒体计算机通信网多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 网络设备及网络结构网络设备及网络结构IPIP网起源于因特网网起源于因特网网络互联网络互联/数据通信数据通信网络之间如何实现物理连接?网络之间如何实现物理连接?彼此间如何通信?彼此间如何通信?如何解决它们协议的差别?如何解决它们协议的差别?如何处理速率与带宽的差别?如何处理速率与带宽
19、的差别?解决:网络连接设备解决:网络连接设备协调与转换协调与转换6.2.2 IP 6.2.2 IP 网网多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 中继器中继器问题:信号在物理介质中随传输距离增加而逐问题:信号在物理介质中随传输距离增加而逐渐变弱渐变弱作用:将已经变弱失真的信号接收下来进行放作用:将已经变弱失真的信号接收下来进行放大再生,然后重新送到网络上继续传输大再生,然后重新送到网络上继续传输工作在工作在OSIOSI中的物理层中的物理层多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学
20、与工程学院 集线器集线器多端口中继器多端口中继器将收到的任意端口的信息包广播发送到其他所将收到的任意端口的信息包广播发送到其他所有端口。有端口。缺点:连接的计算机较多时,传输效率会大大缺点:连接的计算机较多时,传输效率会大大下降下降多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 网桥网桥工作在数据链路层工作在数据链路层可实现链路层及以下层的协议转换可实现链路层及以下层的协议转换主要用于连接同构型局域网(采用相同传输协主要用于连接同构型局域网(采用相同传输协议的网络)议的网络)对数据包具有过滤功能:检测对数据包具有过滤功能:检测MACMA
21、C地址以确认地址以确认是否属于本网桥连接的网段是否属于本网桥连接的网段多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 路由器路由器工作在网络层工作在网络层可实现网络层及以下层的协议转换可实现网络层及以下层的协议转换不仅用于局域网间的互连,更主要的是不仅用于局域网间的互连,更主要的是用于局域网与广域网、广域网与广域网用于局域网与广域网、广域网与广域网之间的互连之间的互连主要功能主要功能 路由选择:按规则与其他网络设备交换拓扑信息路由选择:按规则与其他网络设备交换拓扑信息 转发:将转发:将IPIP包从一个端口转发到目的端口包从一个端口转发到
22、目的端口多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 路由器路由器同样有过滤数据包的功能同样有过滤数据包的功能不同的是它使用不同的是它使用IPIP地址而不是地址而不是MACMAC地址来决定地址来决定是否过滤是否过滤多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 网关网关用于连接异构型网络用于连接异构型网络可实现协议转换、数据格式编换和信息速率变可实现协议转换、数据格式编换和信息速率变换的功能,使连接的两个网络互通换的功能,使连接的两个网络互通网络层的网关就是路由器网络层的网关就
23、是路由器多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院网卡网卡网络接口卡网络接口卡每个网卡都有唯一的网络节点地址每个网卡都有唯一的网络节点地址MACMAC,共,共4848位,位,是计算机的物理地址是计算机的物理地址工作原理:接收上层协议的数据包,经封装工作原理:接收上层协议的数据包,经封装(增增加同步信息加同步信息)形成数据帧后通过物理介质传输。形成数据帧后通过物理介质传输。网卡网卡多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院 若干子网通过网关或路由器连接在一起的网若干子网通过
24、网关或路由器连接在一起的网络络IPIP网络结构网络结构站站站站LAN路由器路由器路由器路由器路由器路由器路由器路由器LAN站站广域网广域网多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科学与工程学院信息科学与工程学院IPIP地址地址=网络地址网络地址+主机地址主机地址编址与域名系统编址与域名系统标识接入因标识接入因特网的网络特网的网络标识该网络标识该网络中的主机中的主机由由Internet注册注册管理机构分配管理机构分配由网络管由网络管理机构分配理机构分配确保主机地址的唯一性确保主机地址的唯一性多媒体通信技术:多媒体通信网络技术多媒体通信技术:多媒体通信网络技术信息科
25、学与工程学院信息科学与工程学院IPIP地址地址=X.X.X.X X=X.X.X.X X:8bit8bitIPIP地址格式地址格式在在Ipv4Ipv4中,中,IPIP地址由四个八位域(叫作地址由四个八位域(叫作octetsoctets)组成)组成用二进制格式时共有用二进制格式时共有3232位组成,为了方便记忆,用点位组成,为了方便记忆,用点号每八位一分割,称为点分十进制。号每八位一分割,称为点分十进制。如:如:点分十进制:点分十进制:131.107.1.1 193.1.1.200131.107.1.1 193.1.1.200二进制:二进制:11001100.10000001.00001000.1
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