多媒體通信網絡技術第一章概述

多媒體通信網絡技術第一章概述第一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五內容1.1什么是多媒體1.2多媒體與通信網絡1.3媒體及其流特性1.4多媒體與分層的體系結構1.5多媒體標準1.6內容結構第二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.1什么是多媒體多媒體是數據和信息的載體，多種媒體復合具有更豐富的信息表現力。多媒體數據具有與常規(guī)字符數值數據不同的特性，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的影響最大。第三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.1什么是多媒體多媒體的概念媒體的分類多媒體數據的基本類型多媒體數據的時空特性第四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.1什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/或動畫表現出來，這些媒體的組合就稱為多媒體。從技術角度看，還要考慮到媒體之間的時間關系、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，才是多媒體技術面臨的真正挑戰(zhàn)。第五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五多媒體通信中,難點是連續(xù)媒體的傳輸.所謂連續(xù)媒體,是指數字連續(xù)媒體,它的基本單元(幀或數據包)是以周期性的序列形式表現,稱為連續(xù)媒體.典型的有數字視頻和音頻.與連續(xù)媒體對應的是離散媒體,其包含的基本數據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，編輯于2023年，星期五連續(xù)媒體具有隱含的時間關系,其播放速度將影響所含信息的再現,必須在一段特定的時間內按特定的速度播放;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的媒體,其播放速度不會影響所含信息的再現。第七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五 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、構造出來的一種媒體。表現媒體(presentationmedium)

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

表示媒體(感覺媒體數字化后的代碼)的存儲介質。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，編輯于2023年，星期五1.1什么是多媒體多媒體數據的基本類型文本聲音圖形和圖像視頻和動畫復合媒體：由以上兩種或兩種以上數據類型合成的媒體。第九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.1什么是多媒體多媒體數據的時空特性空間性1、表現空間顯示空間的安排，或者聽覺空間的安排。實際是媒體內的空間關系，具有媒體對象的空間相鄰、方位、疊加等關系。第十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五2、空間的上下文關系把環(huán)境中各種表達信息的媒體按照相互的空間關系進行組織，整體地反映信息的空間結構。本質上是根據媒體內容的空間關系，將信息在空間上進行了有序的組織。第十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五3、多種媒體的空間關系視覺媒體和聽覺媒體即相互獨立又需要相互結合，才能構成多媒體下的虛擬空間信息環(huán)境。媒體間的空間關系，是多個媒體間媒體單元或對象的關系。第十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五時間性媒體的時間性質有兩種含義：1、表現所需的時間2、媒體單元之間的時間關系兩種：一個是描述單個媒體內部單元之間的時間結構；另一個是描述多種媒體單元之間的時間結構。具有這種時間關系的媒體為時基媒體。第十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五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，編輯于2023年，星期五第十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.2多媒體與通信網絡什么是通信網絡常用的通信網絡通信網絡的數字匯聚第十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.2多媒體與通信網絡什么是通信網絡信息交換和共享的各種通信和網絡系統(tǒng)的統(tǒng)稱第十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.2多媒體與通信網絡常用的通信網絡電話網絡計算機網絡無線網絡有線電視網絡第十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第二十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第二十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第二十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第二十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第二十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第二十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第二十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.2多媒體與通信網絡電話網絡、計算機網絡、有線電視網絡和無線網絡的差別是很大的，各自技術和市場走過的路是不同的，但是可以看到，它們的發(fā)展趨勢是技術融合，相互提供其他網絡涉及的服務領域，業(yè)務相互滲透，這個就是數字匯聚。第二十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.2多媒體與通信網絡通信網絡的數字匯聚多媒體通信網絡其實就是數字匯聚的焦點。通過提供更寬的帶寬、時間相關的服務質量保障、分組傳輸與交互等方式，來支持連續(xù)視頻和音頻的傳送，以及計算機數據通信及其Internet訪問。第二十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第三十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.3媒體及其流特性多媒體信息的特點：數據量龐大碼率可變、突發(fā)性強復合性信息多，同步性、實時性要求高第三十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.3.1傳輸的時間約束PDU數據流異步傳輸模式（AsynchronousTransmissionMode，ATM）

通信雙方沒有時間約束，發(fā)送的數據包只要盡快到達接收端即可。也就是說，通信雙方的數據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，編輯于2023年，星期五同步傳輸模式(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，則要求每個數據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，數據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，數據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，編輯于2023年，星期五等時傳輸模式(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。這個舊意味著數據包到達接收端的時間受到嚴格約束。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，編輯于2023年，星期五1.3媒體及其流特性傳輸的時間約束連續(xù)媒體流的特性媒體與邏輯數據單元第三十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.3.2連續(xù)流媒體的特性連續(xù)媒體流的特性在通信網絡傳輸過程中，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、非相連性的數據流。1、相繼數據包的時間間隔第三十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五強周期性

兩個相繼數據包之間的時間間隔是一個恒定值，呈現強周期性。弱周期性

兩個相繼數據包之間的時間間隔可以用一個有限周期的周期函數來描述，但時間間隔不恒定，呈現弱周期性。非周期性

其他形式的時間間隔，不呈現任何周期規(guī)律，稱為非周期間隔。第三十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第三十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五2、相繼數據包大小的變化性強規(guī)則性數據流通信期間，數據包的大小是不變的，稱為強規(guī)則性。弱規(guī)則性數據包的大小隨時間周期性變化，稱為弱周期性。非規(guī)則性數據包大小既不是恒定不變，也不按照周期性函數變化，稱為非規(guī)則性。第三十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第四十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五可變比特率（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，會產生數目不定的數據，信息數據常常以猝變和跳變的形式出現。為了獲得連續(xù)、真實的效果，網絡的傳輸速率也要隨時間的變化而變化，這樣的網絡傳輸方式稱為可變比特率（VBR）傳輸。

多媒體網絡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生的數據，而且還要能以VBR傳輸突發(fā)數據。這樣的數據流稱為可變比特率數據流。第四十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五3、數據包的相連性相連性相繼數據包之間沒有間隔，稱為相連性非相連性相繼數據包之間存在間隔，稱為非相連性。第四十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第四十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五4、多媒體數據流的特性在通信網絡傳輸過程中，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、非相連的數據流。第四十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.3媒體及其流特性媒體與邏輯數據單元協(xié)議數據單元PDUVS

邏輯數據單元LDULDU是按照邏輯意義劃分的數據單元，大多數是高層協(xié)議劃分的數據塊。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，編輯于2023年，星期五LDU與PDU的含義不同。PDU是按照信道編碼及其協(xié)議要求組成的數據塊。而LDU則是按照信源編碼及其數據的邏輯結構劃分的數據塊，如視頻的基本LDU是幀。幀由像素構成，連續(xù)的幀構成鏡頭，多個鏡頭構成場景，多個場景構成一個視頻節(jié)目。第四十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第四十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五音頻和視頻可以看作是由LDU構成的時間序列。LDU的劃分由具體的應用、編碼方式、數據的存儲方式、傳輸方式等因素決定。連續(xù)媒體數據的各個LDU之間存在固定的時間關系，比如，視頻數據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。這種時間關系是在數據的獲取時確定的，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量，如產生圖像的停頓、跳動，或聲音的間斷等。第四十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.4多媒體與分層的體系結構網絡體系結構的概念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，編輯于2023年，星期五1.4.1網絡體系結構的概念協(xié)議協(xié)議的三要素：語法、語義和時間關系。郵局寄信的分層結構第五十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第五十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第五十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第五十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第五十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第五十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第五十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.4.4多媒體通信的需求數據處理時間的限制端到端時延帶寬數據的波動多播（組播）同步兼容性公平性第五十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.4.5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，無線瓶頸數據鏈路層與差錯控制為連續(xù)媒體的傳輸預留帶寬，以保障一定的吞吐量；分配較高的介質訪問優(yōu)先權，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，編輯于2023年，星期五網絡層與資源預留需要為連續(xù)媒體預留網絡資源，以提供服務質量保障；采取面向連接的傳遞，減少時延和時延抖動，強制數據包按序到達接收端；高效的組播機制的應用。傳輸層與端到端服務質量端到端的服務質量，邏輯數據單元的同步，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致數據流斷續(xù)起伏，而擁塞控制的慢啟動、擁塞避免和快速遞減機制，亦會造成數據流起伏斷續(xù)。顯著的