多媒体通信网络技术ppt课件.ppt

多媒体通信网络技术,2,本章主要内容,8.1 多媒体网络通信8.2 网络交换与接入技术8.3 多媒体网络环境 8.4 多媒体通信协议 8.5 流媒体技术,3,8.1 多媒体网络通信,多媒体网络通信主要解决分布式多媒体应用的信息传输问题。 8.1.1 多媒体数据流的基本特征 多媒体数据流的基本特征有以下几个方面： 1）比特率可变性 2）时间依赖性 3）信道对称性,对等式视频会议系统中，每个与会者都参与会议讨论，因此所产生的数据流通常是对称的。对称性信道对通信网络的要求更高。,4,8.1.2 多媒体网络通信的性能需求,多媒体通信对网络环境要求较高，这种要求通过传输速率、吞吐量、差错率及传输延迟等关键参数反映出来。 1、吞吐量需求 网络吞吐量是指有效的网络带宽，通常定义成物理链路的传输速率减去各种传输开销，如物理传输开销以及网络冲突、瓶颈、拥塞和差错等开销，它反映了网络的最大极限容量。在网络层，吞吐量可表示成单位时间内接收、处理和通过网络的分组数或比特数，它是一个静态参数，反映了网络负载情况。通常，人们习惯将额外开销忽略不计，直接把网络传输速率作为吞吐量。实际上，吞吐量要小于传输速率。,5,多媒体通信的吞吐量需求与网络传输速率、接收端缓冲容量以及数据流量有关。图8-1给出了不同媒体对网络吞吐量的要求 。,6,2、可靠性需求,差错率是多媒体网络通信的一个重要性能指标，反映网络传输的可靠性。它可以用三种方法定义： 位差错率（BER）：出错的位数与所传输的总位数之比；帧差错率（FER）：出错的帧数与所传输的总帧数之比；分组差错率（PER）：出错的分组数与所传输的总分组数之比。 在多媒体应用中，将接收到的声像信号直接播放给人看时，由于显示的活动图像和播送的声音是在不断更新的，网络传输引起的差错很快被覆盖，因而人可以在一定程度上容忍错误的发生。,7,3、延迟与抖动控制需求,延迟（Delay)通常被称为网络延迟或端到端延迟，它是指从发送端发送一个数据分组到接收端正确地接收到该分组所经历的时间。网络延迟等于传播延迟、传输延迟和接口延迟三部分之和。 1）传播延迟：指端到端传输一个二进制位所需要的时间，它是一个常数，每200米延迟10-9秒（记为1us/200m）。一个网络中的传播延迟仅与所经过的传输距离有关。 2）传输延迟：指端到端传输一个数据块（如分组）所需要的时间，该参数与网络传输速率和中间结点处理延迟有关。 3）接口延迟：指发送端从开始准备发送数据块，到实际利用网络发送所需要的时间。,8,3、延迟与抖动控制需求,延迟抖动（Delay jitter）是指在一条连接上分组延迟的最大变化量，即端到端延迟的最大值与最小值之差。 在理想情况下，端到端延迟为一个恒定值（零抖动）。然而，延迟抖动总是不可避免的。对于连续媒体流的传输来说，应将延迟抖动限制在一定的范围内。这样，有利于改善所接收的音频和视频流的质量。 对于一个冗长的视频流，如果接收端在回放之前进行充分的缓冲，则可以大大减小延迟抖动。,9,4、多点通信需求 多媒体通信涉及音频和视频数据。在网络多媒体应用中有广播(Broadcast)和多播(Multicast)信息。因此，除常规的点对点通信外，多媒体通信需要提供广播和多播的支持能力。5、多点通信需求 多媒体通信的同步有两种类型：流内同步和流间同步。流内同步是保持单个媒体流内部的时间关系，即按照一定的延迟和抖动约束传送媒体分组流，以满足感官上的需要。流间同步是不同媒体间的同步。,10,8.1.3 多媒体通信网络,多媒体通信网络是实现多媒体网络通信的基本环境。目前的通信网络可分为四大类： 1）电信运营商投资建设的电信网络，如公共电话网(PSTN)、分组交换网(PSPDN) 2）相关机构建立的计算机网络，如局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN) 3）广播电视部门建设的电视传播网络，如有线电视网(CATV)、混合光纤同轴网(HFC)、卫星电视网等； 4）移动通信公司建设的PLMN(Public Land Mobile Network)网，如GSM、3G等。,11,1、多媒体通信网络的组成,根据网络各部分的功能，可将通信网络分成主干传输网、交换网、接入网以及终端设备四部分。如图8-2。,12,3、交换网,支持各种业务条件下的交换，实现网络中的任意两个或多个用户之间以及用户与服务提供者之间的相互连接； 是在主干传输网中实现信息交换的技术集合；根据所传输信号的物理介质的不同，可分为电交换和光交换技术两类；电交换技术实现对电信号的交换传输，又可分为电路交换、报文交换和分组交换等。其中的分组交换又称为数据包交换，典型的分组交换技术有IP交换、帧中继、异步转移模式ATM等。,13,2、主干传输网,主干传输网用来解决信息的长距离传输 ；可以采用各种类型的传输介质和传输体系结构，如同轴电缆、微波、卫星以及光纤等 ；光纤已经成为主干传输的主要物理介质，提供更高的网络带宽 ；在目前的主干传输网中，电信网络仍占据主导地位。,14,4、接入网,接入网的核心是数字化和宽带化，四大主干网络均提供了相关的接入传输技术。如： 电信网：ISDN、B-ISDN、ADSL等； 移动网：GSM、3G等； 广播电视网：HFC、CATV等； 计算机网络：LAN接入等。 特别值得一提的是，为了解决CATV的双向传输问题，近年来推出了混合光纤电缆（HFC，Hybrid Fiber Coax）技术。这种技术不仅能提供双向传输，还能使用现有的连接个人用户的电缆。,15,5、多媒体通信方式,为了提供灵活、综合的多媒体服务能力，多媒体网络通信应该具备单播、多播和广播等不同通信方式。 1）单播（Unicast）：是指点到点之间的多媒体通信，发送终端通过与每一个组内成员分别建立点到点的通信联系，达到多点通信的目的，如图8-4所示。,16,2）多播（Multicast）：也称为多点通信，指网络能够按照发送端的要求将欲传送的信息在适当的节点复制，并送给组内成员，达到多点通信的目的。图8-5则是一个多播的例子。,3）广播（Broadcast） ：是指网上一点向网上所有其他点传送信息，可用于数字电视广播等分配型多媒体业务。,17,8.1.4 多媒体通信网络的服务质量,服务质量（QoS，Quality of Service）主要用于描述网络多媒体服务的质量，从而反映多媒体网络的性能。QoS通常是用参数方式进行定义的。1、QoS参数 基本内容包括：系统吞吐率、网络传输稳定性、可用性、可靠性、传输延迟、传输位率、出错率、传输失败率、安全性等。基本格式：由参数名和参数值组成，参数作为类型变量，可在一个给定范围内取值。 例如，可以使用上述的网络性能参数定义QoS，即： QoS=吞吐量，差错率，端到端延迟，延迟抖动,18,几种媒体对象所需的QoS见表8-2,表8-2 几种媒体对象所需的QoS参数,19,2、QoS参数体系结构 QoS参数通常是一个层次化的体系结构，如图8-6所示。在这种体系结构中，通信双方的对等层之间表现为一种对等协商关系，双方按承诺的QoS参数提供相应的服务。同一端的不同层之间表现为一种映射关系，应用的QoS需求应当自顶向下地映射各层对应的QoS参数集，各层协议按其QoS参数提供对应的服务，共同完成对应用的QoS承诺。,20,3、 压缩编码对QoS参数的影响,多媒体数据压缩编码的方法影响QoS参数，尤其是视频编码。 仅采用帧内压缩编码（如运动JPEG）时，由于每帧都独立编码的，可采用减低帧率(丢帧)来允许QoS变化。当吞吐量减小，数据率降低时，可以利用各种显示抖动算法，通过降低视频显示质量而保持原帧率不变。 同时采用帧内和帧间压缩的编码（如MPEG和H.261编码），可以通过建立不同的优先级，发送MPEG视频的I、P和B帧，达到QoS的调节。,21,4、 QoS服务分类,多媒体网络系统通常是按所承诺的QoS提供相应服务的。由于网络负载是动态变化的，可能引起QoS的波动。网络是否能够履行所承诺的QoS主要取决于QoS类型。QoS服务总体上分成如下三类： 1）确定型（Deterministic）QoS 2）统计型（Statistical）QoS 3）尽力型（Best-Effort）QoS,22,8.2 网络交换与接入技术,交换技术不仅可使网络中的多个站点共享传输媒体，而且完成网络中的任意两个或多个站点的相互连接。目前的网络技术主要有基于电信号的电交换技术和基于光信号的光交换技术两大类。8.2.1 电交换技术 电交换技术是基于电信号的网络交换技术，主要包括电路交换、报文交换、分组交换等三种具体交换方式。,23,1电路交换方式,电路交换（circuit exchanging）也称线路交换，是针对电子或机电结合的交换设备而设计交换技术，如下图。,两台计算机通过通信子网进行数据传输之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接，如主机A与B之间通过结点A、B、C、D形成连接；数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段；,24,2、报文交换方式,报文交换是采用存储转发（store-and-forward exchanging）原理实现的一种交换技术，而存储转发是基于智能交换设备的，也就是说，交换设备具有数据接收、差错校验、存储、路选和转发功能。 报文交换方式首先将发送端全部数据以报文的形式存储在交换机中，再根据报文标题中的地址把报文转发到接收端。 缺点：数据要经过存储后才发送，无法实现双向交互的和实时的信息交换，其应用范围受到了一定限制，也无法满足宽带交换的要求。,25,3、分组交换方式,分组交换是采用存储转发（store-and-forward exchanging）原理实现的另一种更有效的交换技术。在这种方式中，用户数据被分成许多小包，称为数据包或分组（packets）。在这些数据包的前后加上一些协议信息，被作为独立的实体在网络中传输。 因此，又称为数据包交换（Packet-Switching），简称包交换。 包交换方式继承了报文交换方式线路利用率高、提供信道和端口多路复用能力的优点，又大大缩短了系统的延迟时间、提供了快速响应能力，实现了风险分散、资源共享。 与报文交换相比，包交换更加灵活、有效。因此，包交换是Internet的核心交换技术。,26,8.2.2 光交换技术,1、光交换 所谓光交换是指对光纤传送的光信号直接进行交换。无需在光纤传输线路和交换机之间进行光电转换，交换过程中能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点，保证网络的可靠性，提供灵活的信号路由。 2、光交换方式 1）空分光交换方式2）时分光交换方式 3）波分光交换方式 4）复合型光交换方式 5）自由空间光交换方式,27,8.2.3 软交换技术,软交换（Soft switch）是在IP网络上提供电信业务的技术，是基于软件的分布式交换/控制平台，为NGN提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心。 软交换将呼叫控制功能与信息传输相分离，通过软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建立/拆除会话）和信令互通，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，为多网（电信固话网、移动网、CATV网、计算机网等）融合奠定了基础，已经成为目前NGN的核心技术。,28,8.2.4 接入技术简介,接入网的作用是实现用户终端设备与主干传输网之间的连接。 目前可用的接入技术主要有Modem接入、ISDN接入、DDN接入、ADSL接入、以太网接入、Cable Modem接入、无线接入、光纤接入、电力线接入等。 其中，基于LAN的以太网接入技术、基于电话网的ADSL接入技术、基于交互式电视网的Cable Modem技术以及光纤接人技术均属于宽带有线接入。,29,8.3 多媒体网络环境8.3.1 局域网络,局域网环境可分为共享式和交换式两种网络类型；传输速率一般在100Mb/s以上；典型的有快速以太网、千兆位以太网、FDDI、100VG-AnyLAN以及ATM网络等。 共享式网络中，各结点共享一段有冲突的介质，并采用相应的介质访问控制方法来占用介质传送数据。任一时刻只能有一个结点发送数据，其他结点只能处于接收状态，并根据地址匹配规则确定是否接收数据。 交换式网络中，结点分成端点和中间结点两类。端点是用户站点，中间结点是交换机，所有端点都要通过交换机连接起来，交换机为端点提供存储转发和路由选择功能，使端点间能沿着指定的路径传输数据。,30,2、快速以太网络,快速以太（100Base-T）网络是传输速率为100Mb/s的以太网，其标准为IEEE 802.3u。该标准主要定义了物理层规范和新的信号收发标准，具体内容包括100Base-T4、100Base-TX和100Base-FX，分别支持以下三种不同的传输介质。 1）无屏蔽双绞线（UTP）电缆系统 2）UTP电缆系统 3）多模光纤系统 需要特别指出的是：快速以太网络（10Base-T）不支持同轴电缆。,31,快速以太网的主要拓扑规则为：,集线器与站点之间的最大UTP电缆长度为100m。采用半双工100Base-FX进行MAC到MAC连接时，光纤长度可达400m。采用两个二级中继器时，中继器之间的最大电缆长度为5m。采用双中继器结构时，端点到端点的最大网络电缆长度为205m（100+5+100）。采用单中继器结构时，可连接185m的光纤。采用全双工100Base-FX进行远距离连接时，两台设备之间的连接距离可达2000m。,32,3、千兆位以太网（ Gigabit Ethernet ）,千兆位以太网是传输速率为1000Mb/s以太网技术，其标准为IEEE802.3z和802.3ab。 IEEE802.3z定义的传输介质为光纤（1000Base-LX单膜光纤，传输距离2000米；1000Base-SX多膜光纤，传输距离500米），链路操作模式为全双工。 IEEE802.3ab定义的传输介质为5类UTP电缆（1000Base-CX屏蔽双绞线，1000Base-T非屏蔽双绞线），传输距离为100m，链路操作模式为半双工。 千兆位以太网技术将显著地提高网络的可用带宽，可应用于任何规模的局域网中。,33,4、100VG-AnyLAN网络,100VG-AnyLAN也是一种传输速率为100Mb/s高速网络环境，其标准为IEEE802.12。 其技术特点是：能在语音级的UTP电缆上进行100Mb/s速率传输，还可支持IEEE802.3或802.5两种不同帧格式。支持四对UTP、两对UTP、两对STP和光纤等四种传输介质。根据传送的数据类型，链路操作可采用全双工或半双工方式。 全双工操作用于在集线器与站点之间传输链路状态控制信息。半双工操作用于在集线器与站点之间传输数据,34,站点与Hub之间的最大电缆长度：三类UTP和一类STP为100m，五类UTP为150m。对于三类UTP和一类STP电缆，可支持4个中继器（即Hub）行程，Hub之间的最大电缆长度为100m。对于五类UTP，可支持3个中继器行程，Hub之间的最大电缆长度为100m。两个站点之间（即端到端）的最大网络电缆长度为500m。采用半双工连接时的光纤长度可达2000m。,100VG-AnyLAN网络是以中央集线器为中心的星型结构。主要拓朴规则如下：,35,5、FDDI网络,FDDI（Fiber Distributed Data Interface，光纤分布式数据接口）是一种以光纤为传输介质、传输速率为100Mb/s的网络技术，其内容对应IEEE802.8标准。 FDDI采用定时令牌协议，支持逆向双环、层次型（集中器）、双环-层次型三种拓扑结构， FDDI网络的最大传输距离为200km，可连接500多个站点，相邻站点间的最大距离为2km。 FDDI定义了两种通信方式： 1）同步方式 2）异步方式,36,8.3.2 广域网络,目前的广域网环境有X.25网络、帧中继网络、ISDN网络以及宽带IP网络等。1、X.25网络 X.25网络是符合ITU的X.25协议的一种分组交换方式的数据通信网，由分组交换机、传输线路和用户接入设备等组成。分组交换机是网络的核心，分组交换机之间以全互联方式连接。可分为中转交换机和本地交换机。,37,分组交换机的主要功能包括： 1）为网络的基本业务和可选业务提供支持； 2）提供路由选择和流量控制； 3）实现X.25、X.75等多种协议的互联； 4）完成局部的维护、运行管理、故障报告及诊断、计费及网络统计等功能。 X.25的中继传输线路主要有模拟和数字两种形式，最高传输速率分别为64kb/s和2Mb/s。用户线路也有两种形式，即利用数字电路或利用电话线路加装调制解调器实现，速率为1200b/s64kb/s。 X.25是较早的数据通信网络，存在着传输速率低、网络延时大、吞吐量小以及通信费用高等缺陷。,38,2、帧中继网络,帧中继（Frame Relay）网络的基本思想是利用帧对数据进行封装，使之在网络中传输，并提供多个用户同时使用一条线路的支持能力。用户接入速率上限实际可达到50Mb/s。 帧中继网由三部分组成：帧中继接入设备、帧中继交换设备和帧中继服务。 帧中继采用虚电路方式来传输数据帧，有PVC（永久虚电路）和SVC（交换虚电路）两种类型。 当采用SVC接入时，一次数据传输要经过建立连接、传输数据和拆除连接三个阶段。 当采用PVC接入时，服务提供者为用户预先分配好虚电路号（DLCI）, 用户直接使用DLCI进行通信。,39,3、ISDN网络,ISDN（Integrated Service Digital Network，综合业务数字网）是一种以传输数字信号为目的的综合数字网，由数字交换机和数字信道组成，提供话音、数据、等，传输速率一般为64kb/s。 两种信道：ISDN的UNI（用户网络接口）提供以下两种类型的信道。 1）信息信道，传送各种信息流； 2）信令信道，传送对用户和网络实施控制的信令信息。,40,两种UNI（用户网络接口），即基本接口（BRI）和基群速率接口（PRI）。 BRI规定了将现有电话网的普通用户线作为ISDN用户线的UNI接口，也是ISDN最基本的UNI。它的结构简称为2B+D，即由两条64kb/s的B信道和一条16kb/s的D信道组成。两条B信道可以独立地用来传输用户信息，而D信道则可以用来传输信令信息，也可以用来传输低速数据。 PRI提供了高速信道，用于传输大业务量的场合。中国采用的基群速率为2048kb/s。它可提供30条速率为64kb/s的B信道和一条速率为64kb/s的D信道，或者可提供5条速率为384kb/s的H信道和l条速率为64kb/s的D信道，或者将它们混合起来而组成混合信道接口,41,4、宽带IP网络,宽带IP网络是以ATM、SONET、SDH和DWDM等高速网络为基础，通过IP Over ATM、IP Over SONET、IP Over SDH以及IP Over DWDM等技术构成基于IP协议的集成平台，在网络基础结构上解决数据、话音和视频流的综合传输和网络带宽问题，实现各种应用的有机集成。 宽带IP网络通过IPv6、RSVP和区分服务等协议协调网络资源，提供QoS保证和特性化服务，以满足对网络服务质量的需求。这种宽带IP网络也是下一代因特网的核心技术。,42,8.3.3 ATM网络,ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）是一种面向连接的交换式网络，它采用定长短信元和面向连接的技术，综合了电路交换和分组交换的优点，适合传输话音、视频和数据。 它支持多种不同的服务类别，提供155Mb/s、622Mb/s或者更高的传输速率，可以利用各种传输介质。 ATM作为宽带综合业务数字网的核心技术，将WAN和LAN综合在一个统一的公共网络基础平台上，提供综合多媒体通信业务。,43,1、ATM网络的特点,1）面向连接的传输机制。 2）以信元（Cell）为信息传输单位。 3）交换式网络。 4）多种速率接口。 5）多种服务类型。 6）高层进行差错控制和流量控制。,44,2、ATM网络参考模型（简介）,ATM网络参考模型如图8-7所示。该模型水平分为层，垂直分为面。,45,3、ATM网络结构,ATM可作为主干网构成城域网或广域网，也可应用于局域网中，图8-8所示为ATM主干网络结构，图中UNI代表用户网络接口，NNI代表网络结点间接口。,46,利用ATM技术可以构成以下主要的网络结构： 1）LAN主干网。 2）ATM局域网。 3）MAN/WAN服务体系。,47,8.3.4 全光网络,从原理上讲，全光网就是通信网中端用户节点之间的信号通道全部采用光信道，即端到端的全光路，中间没有光电转换器。概念化的全光网如图8-9所示。,也就是说，全光网是一种能够传输、交换纯光信号的通信网络，主要使用光纤为传输介质，光交换机为信息交换装置。,48,全光网络的优点： 1）通信容量大。全光通信网比传统的电信网具有更大的通信容量，具备以往通信网和现行光通信系统所不具备的优点； 2）结构简单，端到端采用透明光通路连接。 3）全光网以波长选择路由，对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可提供多种协议的业务，同时不受限制地提供端到端业务； 4）可根据通信业务量的需求动态地改变网络结构，充分利用网络资源，具有网络可重组性。,49,8.3.5 NGN下一代网络简介,NGN（Next Generation Network）是下一代网络技术，基本含义是指可同时提供话音、数据、多媒体等多种业务的综合性的、全开放的网络平台体系。1、NGN的基本内容 在传输基础设施方面，指全光智能网；在网络基础协议方面指IP v6；在移动网络方面指超3G；在业务网络方面指软交换等。NGN将电话网、移动网、互联网等各种网络联接起来，解决现有网络的缺陷和不足，满足人类对移动性和大数据量信息的需求，提供最理想的多媒体网络环境。,50,由于NGN技术的研究主要是基于互联网络平台，因此，NGN通常也被等同于下一代互联网（NGI，Next Generation Internet）技术。,采用分层的全开放的网络，具有独立的模块化结构；是业务驱动的网络，业务和呼叫控制完全分离，呼叫与承载完全分离；是基于统一协议的分组网络体系。,2、NGN的三大特点,3、NGN与NGI,51,相对于现在的互联网，NGI会更快、更大、更安全、更及时、更方便。 更快指NGI将比现在的网络速度提高100010000倍； 更大：指NGI将逐渐放弃IP v4，转而采用IP v6协议，提供更大的编址空间，任何可以联网的设备均可分配一个自己的IP地址，让网络化的数字生活变成现实； 更安全：目前的计算机网络存在大量安全隐患，NGI将在建设之初就充分考虑安全问题，可以有效控制，解决网络安全问题。 因此，NGI也将会更及时、更方便。,52,8.4 多媒体通信协议,TCP/IP协议是Internet的核心协议，为了推动Internet上多媒体的应用，近几年IETF提出一些基于TCP/IP的多媒体通信协议，对多媒体通信技术的发展产生了重要的影响。主要有：IPv6、RTP、RTSP、RSVP等。8.4.1 IP v6协议 IP v6是下一代Internet的核心协议，是IETF为解决现有IP v4协议在地址空间、信息安全和区分服务等方面所显露出的缺陷以及未来可预测的问题而提出的。IP v6在IP地址空间、路由协议、安全性、移动性以及QoS支持等方面做了较大的改进，增强了IP v4协议的功能。,53,1. IP v6的数据报格式,IP v6数据报的逻辑结构如图8-10所示，它由基本报头（Header，首部）和扩展报头两部分构成。,1）版本号（Version）；2）优先级：取值可分为两个范围：07用于源节点对其提供拥塞控制的信息传输，如象TCP这样在发生拥塞时做出退让的通信业务；而815用于在发生拥塞时不做退让的信息传输，例如以固定传输率发送的“实时”分组。,54,3）流标识（Flow Label）：24Bits，如果一台主机要求网络中的路由器对某些报文进行特殊处理，如非缺省服务质量通信业务或实时服务，则可用这一字段对相关的报文分组加标识。 4）负荷长度 （Payload Length）：16Bits，IP v6首部之后，报文分组其余部分的长度，以字节为单位。为了允许大于64K字节的负荷，如本字段的值为0，则实际的报文分组长度将存放在逐个路段（Hop-by-Hop）选项中。 5）后续报头（Next Header）：8Bits，标识紧接在IP v6报头之后的下一报头的类型。下一报头字段使用与IP v4协议相同的值。,55,6）步跳限制 （Hop Limit）：8Bits，转发报文分组的每个节点将路径段限制字节值减一，如果该字段的值减小为零，则将此报文分组丢弃。 7）源地址：128Bits，报文分组起始发送者的地址。 8）目的地址：128Bits，报文分组预期接收者的地址。 扩展报头（可选）用来增强协议的功能，如果选择了扩展报头，则位于IP v6报头之后。IP v6扩展报头可有多种定义，如路由、分段、封装、安全认证以及目的端选项等。一个数据报中可以包含多个扩展报头，由扩展报头的后续报头字段指出下一个扩展报头的类型。,56,2. IP v6的地址格式,1）标准格式的IP地址：IP v6中的IP地址占128位，用“:”分成8段，标准格式为X:X:X:X:X:X:X:X，每个X为16位，用4位十六进制数表示，如： 2031:0000:1F1F:0000:0000:0100:11A0:ADDF 2）省略规定：每段中前面的“0”可以省略，连续的“0”可省略为“:”，但只能出现一次，具体示例如表8-3。,57,3）网络地址与主机地址：在IP v6的地址中，仍然包含网络地址和主机地址两部分，并通过所谓的地址前缀来表示网络地址部分，具体格式为X/Y。其中X为一个合法的IP v6地址，Y为地址前缀的二进制位数。 比如：2001:250:6000:/48 表示从左向右的48位为网络地址，其后的80位可分配给网络中的主机。 表8-4给出了一些常见的IP v6地址或者前缀。,58,表8-4 常见的IP v6地址或前缀,59,3. IP v6的新特点,更大的地址空间地址长度从32位增大到128位，使地址空间增大了296倍；简化的数据报格式 头部长度变为固定，取消了头部的检验和字段，加快了路由器处理速度 ；支持扩展报头和选项将选项功能放在可选的扩展头部中，路由器不处理扩展头部，提高了路由器的处理效率；QoS能力允许对网络资源的预分配 支持实时的视频传输等带宽和时延要求高的应用；支持验证和隐私权；支持自动配置。,IP v6是对IP v4的改进， 呈现出以下主要特点：,60,8.4.2 RTP与RTCP协议,RTP（Real-time Transport Protocol）是Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议，工作在一对一或一对多的传输模式下； RTCP（Real-time Transport Control Protocol）是与RTP对应的实时传输控制协议，提供媒体同步控制、流量控制和拥塞控制等功能。 当应用程序开始一个RTP会话时将使用两个端口：一个给RTP，一个给RTCP。RTP和RTCP配合使用，能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。,61,8.4.3 RTSP协议,RTSP（RealTime Streaming Protocol）实时流协议是由 RealNetworks 和 Netscape 共同提出的，该协议定义了应用程序如何有效地通过IP 网络在一对多模式下传送多媒体数据的方法。因此，RTSP是一个应用级协议，在体系结构上位于 RTP 和 RTCP 之上，通过使用 TCP 或 RTP 完成数据传输。 RTSP建立并控制一个或几个时间同步的连续流媒体，充当多媒体服务器的网络远程控制功能，所建立的RTSP连接并没有绑定到传输层连接（如TCP），因此，在RTSP连接期间，RTSP用户可打开或关闭多个对服务器的可靠传输连接以发出RTSP请求。,62,8.4.4 RSVP协议,RSVP(Resource Reserve Protocol)是运行于Internet上的资源预订协议，通过建立连接，为特定的媒体保留资源，提供QoS服务，从而满足传输高质量的音频、视频信息对多媒体网络的要求。 RSVP运行在TCP/IP层次中的传输层，是一个控制协议。RSVP 涉及到发送者、接收者和主机或路由器。具体预留过程如图8-11所示。,63,8.5 流媒体技术8.5.1 流式传输的基础,流媒体是指在InternetIntranet中使用流式传输技术的连续媒体，如音频、视频或其他多媒体文件。流媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存人内存，流式媒体的数据流随时传送随时播放，只是在开始时有一些延迟。实现流媒体的关键技术就是流式传输，具体方法有实时流式传输和顺序流式传输两种。,64,1、顺序流式传输,顺序流式传输 (Progressive Streaming)是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，而不能跳到还未下载的前头部分； 顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告 ； 顺序流式文件是放在标准HTTP或FTP服务器上，易于管理，基本上与防火墙无关。,65,2、实时流式传输,实时流式传输(Realtime Streaming)能保证媒体信号带宽与网络连接的匹配，实现实时观看，支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。实时流式传输与顺序流式传输不同，它需要专用的流媒体服务器与传输协议。,必须匹配连接带宽，这意味着在以调制解调器速度连接时图像质量较差。当网络拥挤或出现问题时，视频质量很差。 需要特定服务器提供服务功能。允许用户对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统设置、管理更复杂。需要特殊网络协议，如RTSP或MMS。意味着在有防火墙时会出现问题，导致用户不能看到一些地点的实时内容。,66,3、流式传输的技术原理,如图8-12所示，流式传输的过程描述如下：,67,流式传输过程：,用户通过浏览器选择某一流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来；客户机上的Web浏览器启动A/V 播放程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对播放程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址等。A/V播放程序及A/V服务器运行实时流控制协议(RTSP)，以交换A/V传输所需的控制信息。RTSP提供了操纵播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法。A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V播放器，当A/V数据抵达客户端，A/V播放器即可播放。,68,8.5.2 流媒体播放方式,1、单播2、组播3、点播与广播,69,8.5.3 智能流技术,1、智能流技术的两种途径 智能流技术通过协调带宽来自动适应流的变化，具体有两种途径： 1）确立一个编码框架，允许不同速率的多个流同时编码，合并到同一个文件中； 2）采用一种复杂客户/服务器机制探测带宽变化。,70,2、RM智能流技术的实现方法 RM智能流是将不同速率下的媒体数据分别编码并保存在同一文件中的，此文件称为智能流文件。当客户端发出请求，媒体服务器根据客户带宽将智能流文件相应部分传送给用户。 因此，RM智能流的实现方法总结如下： 1）对所有连接速率环境创建一个文件； 2）在混合环境下以不同速率传送媒体； 3）根据网络变化，无缝切换到其他速率； 4）关键帧优先，音频比部分帧数据重要； 5）向后兼容老版本RealPlayer。,71,8.5.4 流媒体文件格式,流媒体文件经过特殊编码，使其适合在网络上边下载边播放，而不是等到下载完整个文件才能播放。具体编码过程如图8-13所示。,提供流技术支持的主要有MicroSoft公司、RealNetworks公司和Apple公司，对应的流媒体文件格式分别为ASF、RealMedia和MOV。,72,1、ASF流格式 ASF（Advanced Stream Format）是Microsoft公司定义的流格式，音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式，以网络数据包的形式传输，实现多媒体信息的流式传输。它是Windows Media的核心。 ASF最大优点就是体积小，适合网络传输，使用微软公司的最新媒体播放器（Microsoft Windows Media Player）可以直接播放ASF文件。 ASF文件中可以带有命令代码，用户指定在到达视频或音频的某个时间后触发某个事件或操作。,73,2、RealMedia流格式 RM（Real Media）是RealNetworks公司开发的一种新型流式视频文件格式，内容包括视频信息和同步伴音信息，可以不同的传输速率在网上传输，使用Realplayer播放器播放。 事实上，RM流是一个体系，除了视频流（RealVideo）之外还包括RealAudio和RealFlash两类文件。其中RealAudio用来传输接近CD音质的音频数据，而RealFlash则是RealNetworks公司与Macromedia公司新近合作推出的一种高压缩比的动画格式。,74,3、QuickTime流格式 MOV（代表QuickTime格式）是Apple公司开发的一种流文件格式，提供通过Internet播放实时的数字化信息流、工作流与文件的功能。 QuickTime为多种流行的浏览器软件提供了相应的QuickTime Viewer插件（Plug-in），能够在浏览器中实现多媒体数据的实时回放。QuickTime的自动速率选择功能使用户通过调用插件播放MOV文件时，能够自己选择不同的连接速率下载并播放。 此外，QuickTime还采用了一种称为QuickTime VR的虚拟现实技术，用户只需通过鼠标或键盘，就可以观察某一地点周围360度的景象，或者从空间任何角度观察某一物体。,75,本章小结,本章较为系统地介绍了多媒体网络通信的相关概念，包括多媒体数据流的基本特征、多媒体网络通信的性能需求、多媒体通信网络以及多媒体通信网络的QoS等，重点介绍了多媒体网络环境、网络交换与接入技术、多媒体通信协议、流媒体技术等内容。较为系统地反映了多媒体网络与通信技术的基本内容。 通过本章学习，应了解或掌握以下基本思想和内容： 1）多媒体信息流具有与普通数据流不同的特征，主要表现在比特率可变性、时间依赖性、双向信道等三方面。因而对通信网络也就提出了更高的性能要求。多媒体通信网络的设计也必须满足多媒体信息流传输需要，从而具备综合多媒体业务的支持能力。,76,2）多媒体网络通信的性能指标，包括网络吞吐量、可靠性（差错率）、延迟和抖动、多点通信、媒体同步等。 3）多媒体网络通信应该具备单播、多播和广播的基本功能。单播（Unicast）是指点到点之间的多媒体通信；广播（Broadcast）是指网上一点向网上所有其他点传送信息；多播（Multicast）或称为多点通信，是指网上一点对网上多个指定点（同一个工作组内的成员）传送信息。从而提供灵活、综合的多媒体服务能力。 4）根据网络各部分的功能，可将多媒体通信网络分成主干传输网、交换网、接入网以及终端设备四部分，附加各种网络协议、管理程序以及多媒体综合服务后，就构成了一个完整的多媒体网络系统。,77,5）服务质量（QoS，Quality of Service）是多媒体网络中的一个重要概念，主要用于描述通信双方的传输质量，从而反映多媒体网络的性能。QoS通常是用参数方式进行定义的，基本内容包括系统吞吐率、网络传输稳定性、可用性、可靠性、传输延迟、传输位率、出错率、传输失败率、安全性等。 6）网络交换技术可根据信号类型的不同分为电交换和光交换两类，电交换原理有电路交换、报文交换、分组交换等，而光交换可分为空