多媒體應用網絡技術(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 方提出請求 ， 然后由發送方重新定義接收組并發布出去 。 這種方法的優點是發送方總知道誰是接收者 ，并控制接收組新成員的加入 ， 這對于某些需要限制多媒體信息傳播范圍的應用系統 (如視頻會議內容不便公開廣播 ，僅限少數有關人員收看 )來說是必要的 ， 但也會帶來一些不便之處 ， 還會增加網絡流量負擔 。 此外 ， 由于 QoS是發送方規定的 ， 對所有接收者都是相同的 ， 這意味著每個接收者不能根據各自的需要選擇相應的 QoS， 缺乏靈活性 。 ? 3. RSVP協議 （ Resource reSerVation Protocol）是 一種基于網絡資源保留的多媒體通信協議，通過建立連接，為特定的媒體保留資源，提供 QoS服務。 (DS) 由于 RSVP實現起來比較復雜， IETF建議另一種QoS的保障機制即區分服務。 RTP協議提供了一種端到端的強制性同步控制機制 ， 以滿足多媒體流內和流間的同步控制需求 。 基于 RTP的帶寬調節控制算法可以將報文丟失率限制在某一范圍內 ， 使基于無連接協議的網絡傳輸質量的不穩定性得到了一定的補償 。 ? 因特網的演進 ? 計算機網絡最初是為傳送數據信息設計的 。 因特網 IP 層提供的 “ 盡最大努力交付 ” 服務對傳送數據信息也是很合適的 。 ? 當我們從因特網下載文件時 ， 過長的網絡響應時間雖然令人頗為煩惱 ， 但這至少不會對我們產生有害的結果 。 ? 因特網使用的 TCP 協議可以很好地解決網絡不能提供可靠交付這一問題 。 ? 因特網是非等時的 ? 模擬的多媒體信號經過采樣和模數轉換變為數字信號 ， 再組裝成分組 。 這些分組的發送速率是 恒定的 （ 等時的 ） 。 ? 傳統的因特網本身是 非等時的 。 因此經過因特網的分組變成了 非恒定速率 的分組 。 t t 因特網 t 模擬信號 t 采樣后的信號 構成分組 恒定速率 非恒定速率 ? ? 多媒體數據往往是 實時數據 (real time data)，它的含義是：在發送實時數據的同時，在接收端邊接收邊播放。 ? 如果 直接 邊接收邊播放，就會產生很大的失真 。接收端需設置適當大小的緩存，當緩存中的分組數達到一定的數量后再以恒定速率按順序把分組讀出進行還原播放，可以 減小失真 。如下圖 ? 緩存實際上就是一個先進先出的隊列。圖中標明的 T 叫做 播放時延 。 在接收端設置緩存 t T 緩存（隊列） 恒定速率 t 非恒定速率 有可能發生 分組丟失 ? 在傳輸多媒體數據時 ， 對時延和時延抖動均有較高的要求 。 ? 緩存使所有到達的分組都經受了遲延。 ? 早到達的分組在緩存中停留的時間較長，而晚到達的分組在緩存中停留的時間則較短。 ? 以非恒定速率到達的分組，經過緩存后再以恒定速率讀出，能夠在一定程度上消除了時延的抖動。但我們付出的代價是增加了時延。 ? 在傳送 時延敏感 (delay sensitive)的實時數據時，不僅傳輸時延不能太大，而且時延抖動也必須受到限制。 ? 對于傳送實時多媒體數據，很少量分組的丟失對播放效果的影響并不大（因為這是由人來進行主觀評價的），因而是可以容忍的。 丟失容忍 (loss tolerant)也是實時數據的另一個重要特點 。 需要解決的問題 ? 針對現有因特網的措施 ? 盡量利用 UDP來傳送音頻和視頻。 ? 在客戶端采用推遲播放和緩沖區技術以減弱傳輸延遲和傳輸抖動的影響。 ? 在各個分組上加上順序號、時間戳和同步標記，使客戶端能夠正確播放。 ? 針對分組丟失可以采用冗余糾錯技術、交錯傳輸技術和插值技術進行修復。 ? 如何改造現有的因特網 ? 大量使用光纜和高速路由器 ， 網絡的時延和時延抖動就可以足夠小 ， 在因特網上傳送實時數據就不會有問題 。 ? 對現有的網絡環境進行徹底改造，制定新的適合多媒體通信的網絡協議（ BISDN、 ATM、 IPv RSVP）， 把因特網改造為能夠對端到端的帶寬實現 預留 (reservation)，把使用無連接協議的因特網轉變為面向連接的網絡。 ?對網絡層和傳輸層進行很小的改變，且在網絡邊緣（用戶與 ISP之間）引入簡單的記價和規劃策略（ DiffServ） . ? 部分改動因特網的協議棧所付出的代價較小 ， 而這也能夠使多媒體信息在因特網上的傳輸質量得到改進 。 ?在現有的基于 TCP/IP協議的因特網基礎上增加鏈路帶寬 ,并使用一些輔助手段（ FEC、 RTP、 RTCP、 IGMP、 ） . ? 因特網的多媒體體系結構 TCP UDP AAL 3/4 AAL 5 PPP SDH/SONET ATM 以太網 調制解調器 信令 服務質量 IPv4/IPv6 RTSP RTCP RSVP SIP RTP PPP 應 用 層 協 議 聲音 /視像 SDP ? 背景 ：用戶已不再滿足在網絡資源中僅有文本、圖片和聲音這一類簡單的信息，而是希望得到音頻、視頻并茂的實時媒體。 目前在網絡上傳播多媒體信息主要有兩種方式： 下載和流式傳輸。 流媒體 是相對于傳統的下載－回放（ DownloadPlayback）方式而言的一種媒體格式，它能從 Inter上獲取音頻和視頻等連續的多媒體流，客戶端可以邊接收邊播放，使時延大大減少，而不用等到完全下載完畢再播放。 （ Streaming Media）技術 ? 流媒體系統 ? 技術：壓縮技術、流格式編碼技術、媒體發布技術、多媒體傳輸技術、緩存技術、高性能計算機技術等 ? 協議： RTP、 RTCP、實時流協議 RTSP、 MMS（ Microsoft Media Service）等 ? 軟件：（ 1）編碼工具（ 2）流媒體服務器（ 3）播放器（ 4） Web服務器 /瀏覽器 RTSP傳送播放、快進、快退、暫停等控制信息 RTP/UDP傳送媒體數據 5555 ? Inter音視頻流體系結構 存儲設備已壓縮視頻已壓縮音頻流服務器 客戶 / 接收器應用層Q o S 控制應用層Q o S 控制運輸層協議 運輸層協議原始音頻音頻壓縮原始視頻視頻壓縮Int e r n e t( 媒體連續分發服務 )視頻解碼器 音頻解碼器媒體同步流服務器 接收器媒體連續分發服務? 包括 6個關鍵的部分： – 音頻和視頻壓縮 ,應用層 QoS控制 ,連續的媒體分發服務 – 流服務器 ,媒體同步機制 ,流媒體協議 ? 實時運輸協議 RTP (Realtime Transport Protocol) ? RTP 為實時應用提供端到端的運輸，但不提供任何服務質量的保證。 ? 多媒體數據塊經壓縮編碼處理后，先送給 RTP 封裝成為 RTP 分組，再裝入運輸層的 UDP 用戶數據報，然后再交給 IP 層。 ? RTP 自己并不對多媒體數據塊做任何處理，而只是向應用層提供一些附加的信息，讓應用層知道應當如何進行處理。 發送 RTP 分組 UDP 用戶數據報 IP 數據報 IP 首部 UDP 首部 RTP 首部 RTP 數據部分（應用層數據） ? 實時傳輸協議 RTP ? RTP是一個應用層協議，它規定了音頻和視頻數據、順序號和時間戳等信息如何封裝在傳輸層（ UDP）分組中。 ? RTP 是一個協議框架，只包含了實時應用的一些共同的功能。 ? RTP本身不提供任何機制來確保數據的按時發送或保證服務的質量，甚至不能保證分組的順序遞交。服務質量的保證由 RTCP協議來完成，而數據傳輸功能是由底層的傳輸協議完成，一般情況下，利用 UDP進行。 ? RTP 的層次 ? 從應用開發者的角度看， RTP 應當是應用層的一部分。 ? 在應用的發送端，開發者必須編寫用 RTP 封裝分組的程序代碼，然后把 RTP 分組交給 UDP 插口接口。 ? 在接收端， RTP 分組通過 UDP 插口接口進入應用層后，還要利用開發者編寫的程序代碼從 RTP 分組中把應用數據塊提取出來。 ? RTP 分組的首部格式 12 字節 序 號 SN 比特 0 1 3 8 16 31 有效載荷類型 版本 P X M 參與源數 時 間 戳 TS 同 步 源 標 識 符 (SSRC) 參 與 源 標 識 符 (CSRC) [0..15] … 前 12 個字節為固定的頭部，其后的 CSRC標志符為任選部分。有效負荷可以是音頻或視頻數據。分組頭部第 1 個字節包含 2位的 V（版本號，置 2）、 1位的 P（填充位，置0）、 1位的 X（擴展位，置 0）、 4位的 CC（ CSRC 計數，置 0）。因此，常見的 RTP 分組以十六進制數 0x80 開頭 M（ marker，標志） 凈荷類型 （ payload type， PT ） SN（ sequence number，序列號）：每發送一個 RTP 分組，序號加 1。接收端以此判定分組丟失及恢復順序。 TS（ timestamp，時間戳）：指示 RTP 數據分組第 1 個字節的取樣時刻 SSRC（ synchronization source identifiers，同步源標識） ? 實時運輸控制協議 RTCP (RTP Control Protocol) ? RTCP 是與 RTP 配合使用的協議。 ? RTCP 協議的主要功能是：服務質量的監視與反饋、媒體間的同步，以及多播組中成員的標識。 ? RTCP 分組也使用 UDP 傳送，但 RTCP 并不對聲音或視像分組進行封裝。 ? 可將多個 RTCP 分組封裝在一個 UDP 用戶數據報中。 ? RTCP 分組周期性地在網上傳送，它帶有發送端和接收端對服務質量的統計信息報告。 ? RTCP 使用的五種分組類型 ? 結束分組 BYE 表示關閉一個數據流。 ? 特定應用分組 APP 使應用程序能夠定義新的分組類型。 ? 接收端報告分組 RR 用來使接收端周期性地向所有的點用多播方式進行報告。 ? 發送端報告分組 SR 用來使發送端周期性地向所有接收端用多播方式進行報告。 ? 源點描述分組 SDES 給出會話中參加者的描述。 ? 實時流式協議 RTSP (RealTime Streaming Protocol) ? RTSP 協議以客戶服務器方式工作，它是一個多媒體播放控制協議，用來使用戶在播放從因特網下載的實時數據時能夠進行控制，如：暫停 /繼續、后退、前進等。因此 RTSP 又稱為“ 因特網錄像機遙控協議 ”。 ? 要實現 RTSP 的控制功能，我們不僅要有協議，而且要有專門的 媒體播放器 (media player)和媒體服務器 (media server)。 ? RTSP 與 RTP 和 RTCP 的關系 RTSP 播放器 RTSP 服務器 RTSP 控制分組（ TCP） RTP 數據分組（ UDP） RTCP 分組（ UDP） 客戶 服務器 RTSP 僅僅是使媒體播放器能控制多媒體流的傳送。因此， RTSP 又稱為帶外協議，而多媒體流是使用 RTP 在帶內傳送的。 ? 2. IP 電話 ? 狹義的 IP 電話 就是指在 IP 網絡上打電話。所謂“ IP 網絡”就是“使用 IP 協議的分組交換網”的簡稱。 ? 廣義的 IP 電話 則不僅僅是電話通信，而且還可以是在 IP網絡上進行交互式多媒體實時通信（包括話音、視像等），甚至還包括 即時通知 IM (Instant Messaging)。 ? IP 電話網關的幾種連接方法 分組交換 電路交換 電路交換 因特網 PC 到 PC 公用電話網 IP 電話 網關 因特網 PC 到普通電話機 公用電話網 IP 電話 網關 公用電話網 IP 電話 網關 因特網 普通電話機到普通電話機 ? (1) ? 是 ITUT 于 1996 年制訂的一個名稱很長的建議書， 1998 年的第二個版本改用的名稱是“ 基于分組的多媒體通信系統 ”。 ? 包括系統和構件的描述，呼叫模型的描述，呼叫信令過程，控制報文，復用，話音編解碼器，視像編解碼器，以及數據協議等，但不保證服務質量 QoS。 標準指明的四種