计算机网络与通信课件(8 音视频).ppt

1 第8章因特网上的音频 视频服务 音视频存储音视频传输服务质量保证 QoS 2 多媒体信息的特点 信息量很大 字节数 在传输时 对时延和时延抖动均有较高的要求往往是实时数据 realtimedata 在发送实时数据的同时 在接收端边接收边播放 3 接收端需设置缓存播放时延 解决延迟抖动的措施 4 需要解决的问题 延迟 延迟抖动的控制丢失的控制分组排序 5 音频 视频服务分类 流式 streaming 存储音频 视频 边下载边播放 流式实况音频 视频 边录制边发送 交互式音频 视频 实时交互式通信 6 8 2流式存储音频 视频 传统的下载文件方法 万维网服务器 客户机 服务器 媒体播放器 浏览器 7 8 2 1具有元文件的万维网服务器 元文件就是一种非常小的文件 它描述或指明其他文件的一些重要信息 万维网服务器 客户机 服务器 媒体播放器 浏览器 8 8 2 2媒体服务器 媒体服务器 也称为流式服务器streamingserver 支持流式音频和视频的传送的服务器媒体播放器不是向万维网服务器而是向媒体服务器请求音频 视频文件媒体服务器和媒体播放器之间UDP RTP等协议进行交互 9 使用媒体服务器 万维网服务器 媒体播放器 浏览器 媒体服务器 客户机 服务器 10 8 2 3实时流式协议RTSP Real TimeStreamingProtocol RTSP是一个多媒体播放控制协议 可暂停 继续 后退 前进等 因特网录像机遥控协议 要有专门的媒体播放器 mediaplayer 和媒体服务器 mediaserver 11 万维网服务器 客户机 服务器 媒体播放器 浏览器 媒体服务器 音频 视频流 8 2 3实时流式协议RTSP 12 8 3交互式音频 视频8 3 1IP电话概述 狭义的IP电话 在IP网络上打电话广义的IP电话 在IP网络上进行交互式多媒体实时通信 包括话音 视像等 包括IM InstantMessaging 13 IP电话网关的几种连接方法 14 低速率话音编码的标准 1 G 729 速率为8kb s的共轭结构代数码激励线性预测声码器CS ACELP Conjugate StructureAlgebraic Code ExcitedLinearPrediction 2 G 723 1 速率为5 3 6 3kb s的为多媒体通信用的低速率声码器 15 D 播放时延有一个最佳值 分组丢失率 端到端时延 20 10 5 100ms 150ms 400ms A B C N 良好 基本可用 不好 长途电话质量 接收端播放时延增大 16 8 3 2IP电话所需要的几种应用协议 TCP UDP 信令 服务质量 IPv4 IPv6 RTSP RTCP RSVP H 323 SIP RTP 应用层协议 音频 视频 SDP 底层网络 17 8 3 3实时运输协议RTP Real timeTransportProtocol RTP为实时应用提供端到端的运输 但不提供任何服务质量的保证 多媒体数据块经压缩编码处理后 先送给RTP封装成为RTP分组 再装入运输层的UDP用户数据报 然后再交给IP层 RTP是一个协议框架 只包含了实时应用的一些共同的功能 RTP自己并不对多媒体数据块做任何处理 而只是向应用层提供一些附加的信息 让应用层知道应当如何进行处理 18 8 3 3实时运输协议RTP 12字节 序号 位01381631 有效载荷类型 版本 P X M 参与源数 时间戳 同步源标识符 SSRC 参与源标识符 CSRC 0 15 发送 RTP分组 UDP用户数据报 IP数据报 IP首部UDP首部RTP首部RTP数据部分 应用层数据 19 8 3 5H 323 H 323 ITU T于1996年制订的 基于分组的多媒体通信系统 H 323不保证服务质量QoS 20 H 323标准指明的四种构件 1 H 323终端 2 网关 网关连接到两种不同的网络 使H 323网络可以和非H 323网络进行通信 3 网闸 gatekeeper 所有的呼叫都要通过网闸 因为网闸提供地址转换 授权 带宽管理和计费功能 4 多点控制单元MCU MultipointControlUnit MCU支持三个或更多的H 323终端的音频或视频会议 21 H 323网关用来和非H 323网络进行连接 因特网 公用电话网 网关 网闸 H 323终端 多点控制单元MCU 22 H 323的协议体系结构 音频 视频应用 音频编解码 视频编解码 RTCP H 225 0登记信令 H 225 0呼叫信令 H 245控制信令 RTP UDP TCP IP 信令和控制 数据应用 T 120数据 23 8 3 6会话发起协议SIP SIP系统的两种构件 用户代理和网络服务器 用户代理包括用户代理客户和用户代理服务器 前者用来发起呼叫 而后者用来接受呼叫 网络服务器分为代理服务器和重定向服务器 代理服务器接受来自主叫用户的呼叫请求 并将其转发给下一跳代理服务器 最后将呼叫请求转发给被叫用户 重定向服务器不接受呼叫 它通过响应告诉客户下一跳代理服务器的地址 由客户按此地址向下一跳代理服务器重新发送呼叫请求 24 SIP的地址十分灵活 可以是电话号码 也可以是电子邮件地址 IP地址或其他类型的地址 但一定要使用SIP的地址格式 例如 电话号码sip zhangsan 8625 87654321IPv4地址sip zhangsan 201 12 34 56电子邮件地址sip zhangsan 25 一个简单的SIP会话 主叫方 被叫方 t t 26 SIP登记器的用途 跟踪被叫方 主叫方 被叫方 t t SIP代理服务器 SIP登记器 t t 27 会话描述协议SDP SessionDescriptionProtocol SDP在电话会议的情况下特别重要 因为电话会议的参加者是动态地加入和退出 SDP详细地指明了媒体编码 协议的端口号以及多播地址 SIP使用了HTTP的许多首部 编码规则 差错码以及一些鉴别机制 它比H 323具有更好的可扩缩性 由于SIP问世较晚 因此它现在比H 323占有的市场份额要小 28 8 4服务器质量 QoS 8 4 1QoS概念服务质量QoS 服务性能的总效果性能指标 可用性 差错率 响应时间 吞吐量 分组丢失率 连接建立时间 故障检测和改正时间等 29 8 4 2调度和管制机制 按优先级排队 使优先级高的分组优先得到服务 30 分组按优先级排队 高优先级队列 低优先级队列 分组到达路由器 调度 分组离开路由器 分类器 服务员 路由器 高高高 低 31 高优先级分组优先接受服务 t 1 2 3 5 到达 离开 接受服务 4 1 3 2 5 4 1 3 2 5 4 t 高 高 高 低 低 32 分组离开路由器 加权公平排队WFQ WeightedFairQueuing 分组到达路由器 调度 分类器 w1 w2 w3 1 2 3 路由器 33 加权公平排队WFQ 分组分类排队给队列i指派一个权重wi 队列i得到的平均服务时间为wi wj 这里 wj是对所有的非空队列的权重求和 队列i将得到的有保证的带宽Ri应为 34 分组到达 2 管制机制 漏桶管制器 漏桶中最多装入b个权标 拿走权标 准许分组进入网络 等待权标 在任何时间间隔t内准许进入网络的分组数 rt b 标记注入漏桶的速率为每秒r个权标 35 8 4 3综合服务IntServ与资源预留协议RSVP IntServ的思想 满足Internet多媒体应用实时传输的需求从端到端行为开始 网络中各元素的控制考虑的主要要素 延迟 传输延迟 等待延迟 36 IntServ定义了两类服务 有保证的服务 guaranteedservice 保证一个分组在通过路由器时的排队时延有一个严格的上限 受控负载的服务 controlled loadservice 使应用程序得到比通常的 尽力而为 更加可靠的服务 37 IntServ由四个组成部分 1 资源预留协议RSVP 2 接纳控制 admissioncontrol 决定是否同意对某一资源的请求 3 分类器 classifier 将进入路由器的分组进行分类并放入相应队列 4 调度器 scheduler 决定分组发送的先后顺序 38 IntServ体系结构在路由器中的实现 路由选择协议 路由选择数据库 RSVP 接纳控制 管理代理 通信量控制数据库 分类器与分组转发 调度器 分组入 分组出 39 IntServ的主要问题 1 状态信息的数量与流的数目成正比 按每个流进行资源预留会产生很大的开销 2 体系结构复杂 所有的路由器都必须装有RSVP 接纳控制 分类器和调度器 3 所定义的服务质量等级数量太少 不够灵活 40 8 4 4区分服务DiffServ DifferentiatedServices 1 DiffServ的基本思想将数据进行区分 区别对待 DS标志 在IP包头中增加区分标志 路由器解释简化内部节点的服务机制 流状态的保存 控制在边界节点实现 内部节点与状态无关内部节点实现流聚集 而非单个流不影响路由 仅影响队列调度与缓冲管理 41 区分标志 IPv4中原有的服务类型字段IPv6通信量类字段DS字段现只使用前6bit 即区分服务码点DSCP DifferentiatedServicesCodePoint CU DSCP 比特0567 暂不使用 42 服务等级协定SLA ServiceLevelAgreement 指明被支持的服务类别 可包括吞吐量 分组丢失率 时延和时延抖动 网络的可用性等 和每一类所容许的通信量 43 DS域 DSDomain 网络被划分为许多个DS域DiffServ将所有的复杂性放在DS域的边界节点 boundarynode 中 而使DS域内部路由器工作得尽可能地简单 内部路由器 边界路由器 内部路由器 B B B B DS域 DS域 44 边界路由器中的功能 边界路由器中的功能较多 可分为 分类器 classifier 通信量调节器 conditioner 两大部分 调节