多媒体通信在各种网络上的实现

2019/8/15SJTUICSRC1多媒体技术发展及其应用MultimediaTechniqueDevelopingandApplication上海交通大学芯片与系统研究中心郑世宝教授2002年7月3日2019/8/15SJTUICSRC2◆多媒体技术概念◆多媒体技术发展历程◆Internet与多媒体◆DTV与多媒体◆多媒体网络及技术关键◆结语内容提纲2019/8/15SJTUICSRC3◆Multimedia:Video,Audio,Speech,Games,Image,Pictures,多媒体Teletex◆广义多媒体：集图象、声音、文字于一体的通信◆狭义多媒体：集成实时视频、音频和数据的通信◆计算机多媒体：Windows和Web浏览器，download应用◆通信多媒体：Videophone/VideoConference,DistantLearning◆广播多媒体：DigitalTV1.多媒体的概念2019/8/15SJTUICSRC4◆两大分支:2.多媒体的发展历程电信多媒体ITU-T广播多媒体ITU-R，DAVIC2019/8/15SJTUICSRC5◆电信多媒体的组成2.多媒体技术发展历程(1)电信多媒体用户CCodec通信网络(DDN)Codec用户A用户B用户管理服务器多点服务器ICP/ISP2019/8/15SJTUICSRC6◆电信多媒体的特点：2.多媒体技术发展历程(1)电信多媒体─终端是双向对称的—可以是点对点的通信——可视电话—可以是点对多点的通信——会议电视—可以是多点对多点的通信——网上讨论—交换网2019/8/15SJTUICSRC7◆电信多媒体的发展历史ITU-T2.多媒体技术发展历程——电信多媒体-模拟会议电视-数字会议电视-国际统一标准的数字会议电视2019/8/15SJTUICSRC8◆广播多媒体的组成2.电信多媒体技术发展历程——广播多媒体EncoderEncoderInternetMUXmodRC广播前端HFC网络DBS网DTTB网STBTVPCInternet广播网络消费者2019/8/15SJTUICSRC9◆广播多媒体的特点─终端分为前端和用户终端，单向或非对称双向—分配网—非对称点对多点—可条件接收—下载应用—服务点播2.电信多媒体技术发展历程——广播多媒体2019/8/15SJTUICSRC10◆广播多媒体的发展历史─传统广播电视—图文电视—双向HFC—DTV(DVB)—DAVIC,ISO/IEC,ITU-R,DVB,ATSC2.电信多媒体技术发展历程——广播多媒体2019/8/15SJTUICSRC11◆多媒体通信系统一般构成3.Internet与多媒体2019/8/15SJTUICSRC12◆多媒体业务与适应的网络3.Internet与多媒体2019/8/15SJTUICSRC13◆Internet与IPv4,IPv63.Internet与多媒体2019/8/15SJTUICSRC14•附注：3.Internet与多媒体–第一层：物理层---TDDH，SDH，SONET–第二层：链路层---PPP，PMP，ATM，LANE，Subnet–第三层：网络层---路由器，IP,IPv4,IPv6–第四层：传送层---DDP,TCP–第五层：会话层(section)---RTP,RTCP,H.225.0–第六层：表示层---H.25X,G7XX–第七层：应用层---AV1DATA,TC&M2019/8/15SJTUICSRC15◆IPv4的问题3.Internet与多媒体–地址分配不便：IPv4是采用手工配置的方法来给用户分配地址，这不仅增加了管理费用，而且无法为那些需要IP移动性的用户提供更好服务。–地址资源行将枯竭：IPv4提供的IP地址位数是32位，也即1亿个左右的地址。实际使用中，还要去除网络地址、广播地址、划分子网的开销、路由器地址、保留地址等等，最后有效的地址数目比可用的地址总数还要低。随着连接到Internet上的主机数目的迅速增加，有预测表明，所有IPv4地址将在2005～2010年间分配完毕。–路由表越来越大：由于IPv4采用与网络拓扑结构无关的形式来分配地址，所以随着连入网络数目增加，路由器数目飞速增加，相应地，决定数据传输路由的路由表也就不断加大。庞大的路由表不仅增加了路由器的工作量，而且降低了Internet服务的稳定性。2019/8/15SJTUICSRC163.Internet与多媒体◆IPv6------穷极想象力与IPV4相比较，IPV6较好地解决了上面提到的众多问题。具体如下:–IPv6将现有的IP地址长度扩大到128位，使地址数量大大增加。形象地说，对于地球的每平方米都将有超过1000个IPv6。这将极大地满足那些伴随着网络智能设备的出现而对地址增长的需求，例如个人数据助理(PDA)、移动电话(MobilePhone)、家庭网络接入设备(HAN)等。–主机自动配置IP地址和网络参数。IPv6继承了IPv4的DHCP自动配置服务。主机从DHCP服务器租借IP地址并获得有关的配置信息（如缺省网关、DNS服务器等），由此达到自动设置主机IP地址的目的。2019/8/15SJTUICSRC173.Internet与多媒体—IPv6–IPv6对安全机制的增强可以简化安全虚拟专用网（VPN）的实现。为了加强Internet的安全性，防止诸如企业或机构网络遭到攻击、机密数据被窃取等不幸事件的发生，Ipv6中包含了一套用于保护IP通信的IP安全协议（IPSec）。IPSec是IPv6的一个组成部分，也是IPv4的一个可选扩展协议。–IPv6提供更好的服务质量(QoS)。IPv6除了可以有效的解决互联网网络地址的危机外，而且在提升互联网网络性能方面有了很大的提高。在IPv6中提供了对QoS的支持。在IPv6分组的头部中定义了两个重要参数：业务类别字段和流标示字段。业务类别字段将IP分组的优先级分为16个等级。对于那些需要特殊QoS的业务，可在IP数据包中设置相应的优先级，路由器根据IP包的优先级来分别对这些数据进行不同的处理。数据流标志位用于定义任意一个传输的数据流，以便网络中所有的节点能对这一数据进行识别，并作特殊的处理。2019/8/15SJTUICSRC18–大分组的传送更容易。IPv6将支持包长可达四兆字节的分组，并可确保IPv6能够在任意的传输媒体上达到对可用带宽的最隹利用。3.Internet与多媒体—IPv6–IPv6支持组播功能。组播是一种可将信息传递给所有已登记了欲接收该消息的主机的功能，此功能可同时传递数据给大量的用户，传递过程只会占有一些公共或专用带宽开销而不会浪费带宽在整个网络里广播。IPv6还包含了一些限制组播消息传递范围的一些特性，这样，组播消息可以被局限在一个特定的位置，区域，公司或其它约定范围，从而减少了带宽的使用并可提供安全性。–提供具有服务质量的图像和其它实时业务成为可能。利用必选的RSVP功能，用户可在沿源点到目的地的路由器上预留带宽。2019/8/15SJTUICSRC19◆IPv6对流的支持3.Internet与多媒体–在多媒体应用日益广泛的今天，因特网提供对多媒体的支持将有重大意义。多媒体的一般特点是带宽要求高、持续时间长。为此引入流的概念简化因特网对多媒体的处理。流是特定源和目的地间的报文序列，源要求中间路由器对这些报文进行特殊处理。一般来说，路由器收到流中报文后，根据流标识符查找路由器中保存的流上下文，对流中的报文进行同样的处理，加快了报文处理速度。–IPv6在设计之初就考虑了对流的支持。IP头的格式里，有专门的20bit流标签域。主机发送报文时，如果需要把报文放到流中传输，只需在流标签里填入相应的流编号。否则在流标签里填零就作为一般的报文处理。路由器收到流的第一个报文时，以流编号为索引建立处理上下文，流中的后续报文都按上下文处理。2019/8/15SJTUICSRC20–IPv6同时定义了流的优先级，分别支持不同的业务需求。但是从目前的研究发现，优先级的使用会导致拥塞。要保持网络的可用性，一方面流应该根据网络状态进行自适应调节，方法是采用自适应信源编码、完善冗P的功能；另一方面，路由器要对流实施监控，采用公平队列之类的技术，维护网络资源使用的公平性。对多媒体的支持是一个复杂的技术，它需要主机和路由器的相互作用。3.Internet与多媒体—IPv6对流的支持2019/8/15SJTUICSRC21◆RTP(Real-timeTransportProtocol)3.Internet与多媒体–一对一或一对多的传输。–提供时间信息，实现流同步。–通常使用UDP传送数据，也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。–依靠RTCP(实时传输控制协议)提供流量控制或拥塞控制。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。–RTP和RTCP配合使用，能以有效的反馈和最小的开销使效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。2019/8/15SJTUICSRC22◆RTSP(RealTimeStreamingProtocol)3.Internet与多媒体—IPv6对流的支持–目的◊控制多个数据发送连接◊为选择发送通道，如UDP、组播UDP与TCP，提供途径◊为选择基于RTP上发送机制提供方法–支持的操作◊从媒体服务器上检索媒体◊媒体服务器邀请进入会议◊将媒体加到现成讲座中2019/8/15SJTUICSRC233.Internet与多媒体—IPv6对流的支持——RTSP–特点◊可扩展性----新方法和参数很容易加入RTSP◊易解析----RTSP可由标准HTTP或MIME解析器解析◊安全----RTSP使用网页安全机制◊独立于传输----RTSP可使用不可靠数据报协议(UDP)、可靠数据报协议(RDP)，如要实现应用级可靠，可使用可靠流协议◊多服务器支持----每个流可放在不同服务器上，用户端自动同不同服务器建立几个并发控制连接，媒体同步在传输层执行◊记录设备控制----协议可控制记录和回放设备◊流控与会议开始分离----仅要求会议初始化协议提供，或可用来创建唯一会议标识号。特殊情况下，SIP或H.323可用来邀请服务器入会2019/8/15SJTUICSRC243.Internet与多媒体—IPv6对流的支持——RTSP特点◊适合专业应用----通过SMPTE时标，RTSP支持帧级精度，允许远程数字编辑◊演示描述中立----协议没强加特殊演示或元文件，可传送所用格式类型；然而，演示描述至少必须包含一个RTSPURI◊代理与防火墙友好----协议可应用和传输层防火墙处理。防火墙需要理解SETUP方法，为UDP媒体流打开一个“缺口”◊HTTP友好----RTSP采用HTTP观念，使现在结构都可用。结构包括Internet内容选择平台(PICS)。由于在大多数情况下控制连续媒体需要服务器状态，RTSP不仅仅向HTTP添加方法◊适当的服务器控制----如用户启动一个流，他必须也可以停止一个流◊传输协调----实际处理连续媒体流前，用户可协调传输方法◊性能协调----如基本特征无效，必须有一些清理机制让用户决定那种方法没生效。这允许用户提出适合的用户界面2019/8/15SJTUICSRC25◆结论：只能是尽力而为的服务3.Internet与多媒体–延时问题–拥塞问题–丢包问题2019/8/15SJTUICSRC264.DTV与多媒体◆DTV的发展–VCD/DVD/EVD–ATSC–DVB–ISDB–CDTV2019/8/15SJTUICSRC274.DTV与多媒体◆数字电视广播提供的服务–SDTV、HDTV–DataBroadcasting–VOD/SOD2019/8/15SJTUICSRC284.DTV与多媒体◆结论：只能是按需点播的服务–上传信道/网络问题–服务的问题–条件接收与用户管理问题–网络管理问题2019/8/15SJT