数字图像处理与图像通信第13章图像的网络传输-课件.ppt
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- 数字图像 处理 图像 通信 13 网络 传输 课件
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1、数字图像处理与图像通信数字图像处理与图像通信朱秀昌朱秀昌 1v13.1 13.1 通信网基础通信网基础v13.2 13.2 通信网接口通信网接口v13.3 13.3 模拟基带信号和模拟调模拟基带信号和模拟调v13.4 13.4 数字基带信号和数字调制数字基带信号和数字调制2v 13.1.1 13.1.1 网络的拓扑结构网络的拓扑结构 通信网定义:多用户互连的通信体系。通信网定义:多用户互连的通信体系。按通信网络链路的拓扑形状来分类,主要有:按通信网络链路的拓扑形状来分类,主要有:网状网,星形网,树状网,环形网,总线网等。网状网,星形网,树状网,环形网,总线网等。网状网网状网 星状网星状网 树状
2、网树状网 环状网环状网 总线网总线网通信节点通信节点通信线路通信线路图图 13.1 13.1 网络的拓扑分类网络的拓扑分类3v13.1.2 网络的服务质量网络的服务质量 QoS:Quality of Service QoS参数的设置采用分层方式,不同层参数有不同表现形式。参数的设置采用分层方式,不同层参数有不同表现形式。举例:举例:用户层:针对音频、视频信息的采集和重现,用户层:针对音频、视频信息的采集和重现,QoS参数表现为采参数表现为采 样率和每秒帧数;样率和每秒帧数;网络层:网络层:QoS表现为传输码率、传输延迟等参数。表现为传输码率、传输延迟等参数。4 电路交换电路交换通信网上信息交换
3、方式通信网上信息交换方式 报文交换报文交换 分组交换分组交换1.1.电路交换电路交换 建立一条实际的专用的物理电路,供通信双方进行信息交换,建立一条实际的专用的物理电路,供通信双方进行信息交换,并在整个通信过程中一直维持不变。并在整个通信过程中一直维持不变。电路交换通信过程的三个步骤电路交换通信过程的三个步骤 建立线路建立线路 信息交换信息交换 线路拆除线路拆除5 电路交换的两种方式电路交换的两种方式 空分方式:不同的通信信道占用空间不同的电路空分方式:不同的通信信道占用空间不同的电路 时分方式:一条线路按时间划分成若干片段。时分方式:一条线路按时间划分成若干片段。每个片段(也称时隙)可分配给
4、一个用户。每个片段(也称时隙)可分配给一个用户。电路交换的优缺点:电路交换的优缺点:优点:优点:时延小,能为用户提供可靠的贷款保证时延小,能为用户提供可靠的贷款保证 缺点:缺点:交换效率低,利用率低。交换效率低,利用率低。建立和拆除通信耗时,网络资源利用率低。建立和拆除通信耗时,网络资源利用率低。62.报文交换报文交换 每个报文(如电报、文件)作为一个独立传输信息实体。存储转发每个报文(如电报、文件)作为一个独立传输信息实体。存储转发方式,不需要在两站之间建立一条专用线路。方式,不需要在两站之间建立一条专用线路。应用:如应用:如 email 报文交换过程:报文交换过程:报文前加报头(如目的地址
5、、源地址等)报文前加报头(如目的地址、源地址等)发送存储在交换节点的缓存区内发送存储在交换节点的缓存区内 有空闲线路,再将其发送出去。有空闲线路,再将其发送出去。7 报文交换优缺点:报文交换优缺点:a.线路利用率高线路利用率高.优点优点 b.可平滑线路业务量的峰值,可平滑线路业务量的峰值,c.可将一份报文复制并多地报递,可将一份报文复制并多地报递,d.报文交换系统有传输差错控制,可靠性高。报文交换系统有传输差错控制,可靠性高。a.延时相对较长,并且延迟的长短变化较大。延时相对较长,并且延迟的长短变化较大。缺点缺点 b.各节点存储容量要求较高。各节点存储容量要求较高。83 3分组交换分组交换 分
6、组交换和报文交换一样,也叫分组交换和报文交换一样,也叫“存储转发存储转发”方式。方式。与报文交换不同的是,它把数据分解称若干个较短的信息单位,与报文交换不同的是,它把数据分解称若干个较短的信息单位,这些信息单位就称为分组或信息包。这些信息单位就称为分组或信息包。对每个分组附加上地址信息,传输控制信息、校验信息及表示各对每个分组附加上地址信息,传输控制信息、校验信息及表示各分组头尾的标志信息。分组头尾的标志信息。先存储,再转发。每个信息包的传输可以分别进行(不同的时间,先存储,再转发。每个信息包的传输可以分别进行(不同的时间,不同的线路),到达目的地后,再按顺序组装。不同的线路),到达目的地后,
7、再按顺序组装。9 分组交换优缺点:分组交换优缺点:a.节省缓存容量,提高了缓存利用率,降低了交换费用,缩节省缓存容量,提高了缓存利用率,降低了交换费用,缩 短处理了时间短处理了时间 优点:优点:b.线路利用率高(多用户共享,统计时分复用)线路利用率高(多用户共享,统计时分复用)c.每个信息包可自适应选择路由每个信息包可自适应选择路由 d.为不同种类的中断相互通信提供方便为不同种类的中断相互通信提供方便 缺点:实时性仍不是很好。缺点:实时性仍不是很好。10 图像通信时常遇到的几种通信网:图像通信时常遇到的几种通信网:1.公用电话网(公用电话网(PSTN)2.数字数据网(数字数据网(DDN)3.综
8、合业务数字网(综合业务数字网(ISDN)4.ATM网网 5.计算机通信网计算机通信网 (1)局域网(局域网(LAN)(2)城域网(城域网(MAN)和宽带城域网)和宽带城域网 (3)广域网(广域网(WAN)6.甚小天线地面站(甚小天线地面站(VSAT)和无线网)和无线网 (1)甚小天线地面站甚小天线地面站 (2)无线网无线网11 在通信中,目前最常用的信息传输方式有以下几种:在通信中,目前最常用的信息传输方式有以下几种:1.普通导线传输普通导线传输 2.微波传输微波传输 3.卫星传输卫星传输 (1)频分多址(频分多址(FDMA)(2)时分多址(时分多址(TDMA)(3)码分多址(码分多址(CDM
9、A)4.同轴和同轴和HFC传输传输 5.无线传输无线传输 6.光纤传输光纤传输12v 13.1.6 下一代网络(下一代网络(NGN)2005年国际电联为年国际电联为NGN作了定义:作了定义:NGN是基于分组的网络,能够提供电信业务;是基于分组的网络,能够提供电信业务;采用多种宽带能力和采用多种宽带能力和QoS保证的传送技术;保证的传送技术;其业务相关功能与其传送技术相独立;其业务相关功能与其传送技术相独立;NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商;使用户可以自由接入到不同的业务提供商;NGN支持通用移动性。支持通用移动性。简言之,简言之,NGN是能够提供包括语音、数据、多媒体等各种业务的综是
10、能够提供包括语音、数据、多媒体等各种业务的综合、开放、分层的网络构架。合、开放、分层的网络构架。13 1)NGN的网络和业务特征:的网络和业务特征:l 开放式网络结构开放式网络结构l 高速分组的核心网高速分组的核心网l 独立的网络控制层独立的网络控制层l 利用网关实现网络互通利用网关实现网络互通l 安全和安全和QoS保证保证 2)NGN和现有网络的互通和现有网络的互通 3)NGN现阶段的主要协议现阶段的主要协议l MGCP、H.248/Megaco l SIP协议协议l BICC协议协议l SIGTRAN协议协议l H.323协议协议14v13.1.7 软交换软交换 软交换(软交换(Soft
11、Switch)是近年发展起来的一种呼叫控制技术;)是近年发展起来的一种呼叫控制技术;它是下一代网络(它是下一代网络(NGN)的核心模块;)的核心模块;具有分层体系架构、基于分组传输、提供多种接入方式等特点;具有分层体系架构、基于分组传输、提供多种接入方式等特点;能综合提供语音、数据、多媒体业务。能综合提供语音、数据、多媒体业务。15(1)软交换网络的层次结构)软交换网络的层次结构p 软交换系统由多种设备组成,主要包括软交换设备、中继网关、软交换系统由多种设备组成,主要包括软交换设备、中继网关、信令网关、接入网关、媒体服务器、应用服务器等网络侧设备以信令网关、接入网关、媒体服务器、应用服务器等网
12、络侧设备以及及IAD、SIP终端等终端侧设备。终端等终端侧设备。p 软交换系统的主要功能包括媒体网关接入、呼叫控制和业务提供;软交换系统的主要功能包括媒体网关接入、呼叫控制和业务提供;对用户的认证、授权、计费;对通信资源控制和对用户的认证、授权、计费;对通信资源控制和QoS管理等。管理等。网络服务层网络服务层控制层控制层媒体层媒体层接入接入/传输层传输层图图13.313.3 软交换网络分层结构图软交换网络分层结构图16(2)软交换网络的特点)软交换网络的特点l 软交换网络体系采用开放的分层结构软交换网络体系采用开放的分层结构 l 软交换网络可以接入多种用户软交换网络可以接入多种用户 l 软交换
13、网络是业务驱动的网络软交换网络是业务驱动的网络 l 软交换网络是基于统一协议的分组网络软交换网络是基于统一协议的分组网络 (3)IP多媒体子系统(多媒体子系统(IMS)IP多媒体子系统主要使用多媒体子系统主要使用3GPP的的IMS的核心网络作为核心控制系统,的核心网络作为核心控制系统,并在并在3GPP规范基础上对规范基础上对IMS系统进行扩展。系统进行扩展。(4)电话网的演进)电话网的演进 实践证明软交换已经具备替代电路交换设备的能力。实践证明软交换已经具备替代电路交换设备的能力。17 什么是物理层接口协议?什么是物理层接口协议?实际上是实际上是DTE和和DCE或其他通讯设备之间的一组约定,或
14、其他通讯设备之间的一组约定,主要解决网络节点和物理信道如何连接的问题。主要解决网络节点和物理信道如何连接的问题。物理层协议:物理层协议:规定了标准接口的机械(连接)特性、电气信号特性、规定了标准接口的机械(连接)特性、电气信号特性、信号功能特性和交换电路的规程特性。信号功能特性和交换电路的规程特性。目的:目的:为了便于不同的制造厂商根据公认的标准各自独立地制造设备,为了便于不同的制造厂商根据公认的标准各自独立地制造设备,使各厂商的产品互相兼容。使各厂商的产品互相兼容。18 1.电话网的用户数据接入电话网的用户数据接入l 1)V.34调制解调器调制解调器l 2)高速数字用户线()高速数字用户线(
15、HDSL)l 3)不对称数字用户线()不对称数字用户线(ADSL)2.ISDN的用户的用户-网络接口网络接口 速率低于速率低于2Mb/s的的ISDN称为窄带综合业务数字网称为窄带综合业务数字网(N-ISDN),简称简称ISDN,它支持电话以及非话业务。,它支持电话以及非话业务。3.光纤宽带接入光纤宽带接入 在光纤宽带接入中,由于光纤到达位置的不同,有在光纤宽带接入中,由于光纤到达位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab 和和 FTTH 等等4种服务形态,统称种服务形态,统称FTTx。19 4.局域网接入局域网接入l 1)RJ-45接口接口l 2)AUI接口(接口(Attachment U
16、nit Interface)l 3)SC(Secondary Control)接口接口l 4)ISDN 基本速率接口(基本速率接口(BRI)l 5)BNC(Bayonet Nut Connector)接口)接口 5.宽带无线接入宽带无线接入l 1)无线局域网接入)无线局域网接入 l 2)UWB 接入接入l 3)蓝牙和)蓝牙和ZigBee接入接入l 4)卫星通信)卫星通信20 6.移动通信网接入移动通信网接入l 1)GSM接入接入l 2)CDMA接入接入l 3)GPRS接入接入l 4)EDGE接入接入l 5)3G接入接入21v13.3.1 噪声影响噪声影响 所谓基带信号一般是指未调制的信号,即亮
17、度信号所谓基带信号一般是指未调制的信号,即亮度信号Y(t)和色度信号和色度信号U(t)、V(t)。将经过正交平衡调制的色度信号将经过正交平衡调制的色度信号c(t)和亮度信号和亮度信号Y(t)合并在一起(包合并在一起(包括同步信号)所形成的复合视频信号称为(模拟)基带信号。括同步信号)所形成的复合视频信号称为(模拟)基带信号。模拟图像传输中,对图像质量影响较大几种噪声模拟图像传输中,对图像质量影响较大几种噪声:l 1.随机噪声随机噪声l 2.脉冲性噪声脉冲性噪声 l 3.周期噪声周期噪声l 4.重影性噪声重影性噪声22v13.3.2 线性失真线性失真 线性失真是指传输网络的传输参数(幅度增益线性
18、失真是指传输网络的传输参数(幅度增益G 和相位和相位)随输入)随输入信号的频率变化的不均匀性,它包括振幅频特性失真和相位频率特性信号的频率变化的不均匀性,它包括振幅频特性失真和相位频率特性失真,它与信号的输入幅度无关。失真,它与信号的输入幅度无关。1.高频失真高频失真2.中频波形失真中频波形失真 3.低频波形失真低频波形失真23 非线性失真主要包括振幅非线性失真和相位非线性失真。非线性失真主要包括振幅非线性失真和相位非线性失真。1.微分增益微分增益DG 图图13.7表示电压传输特性、微分表示电压传输特性、微分 特性特性D(x)及微分增益及微分增益 DG(x)的曲线。的曲线。2201233200
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