現(xiàn)代通信網(wǎng)及通信業(yè)務(wù)2

1、哈工大軟件學(xué)院哈工大軟件學(xué)院郵箱郵箱:電話電話0451-86417732- -2 2/3/37 7- -l了解模擬與數(shù)字視音頻業(yè)務(wù)l了解數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)種類l了解多媒體通信業(yè)務(wù)及種類l了解各種通信終端學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：- -3 3/3/37 7- -l信息應(yīng)用中的各種業(yè)務(wù)是直接面向用戶的，本節(jié)主要根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)，從信息應(yīng)用的角度講述應(yīng)用層面所涉及的各類通信業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)知識(shí)和各類終端技術(shù)的基本原理。信息應(yīng)用信息應(yīng)用業(yè)務(wù)網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)接入與傳送網(wǎng)接入與傳送網(wǎng)- -4 4/3/37 7- -1.4 1.4 模擬與數(shù)字音視頻業(yè)務(wù)模擬與數(shù)字音視頻業(yè)務(wù)1.5 1.5 數(shù)據(jù)

2、通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)1.6 1.6 多媒體通信業(yè)務(wù)多媒體通信業(yè)務(wù)1.7 1.7 通信終端通信終端- -5 5/3/37 7- -1.什么是視頻信息什么是視頻信息2.聽覺特性與音頻信號(hào)聽覺特性與音頻信號(hào)u人的聽覺特性：1.聲音強(qiáng)弱的感覺：聲音信號(hào)按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，人會(huì)大體感到聲音均勻地增強(qiáng)。2.聲音頻率的感覺：即音調(diào)的高低，對(duì)聲音信號(hào)取對(duì)數(shù)，才會(huì)與人的音高感覺成線性關(guān)系。即活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的圖像信息，它由一系列周期呈現(xiàn)的畫面所組成，每幅畫面稱為一幀，幀是構(gòu)成視頻信息的最基本單元。- -6 6/3/37 7- -聽覺的頻響特性：人對(duì)35kHz頻率的聲音最敏感20Hz20kHz稱為可聞聲。人類聽覺的掩蔽效應(yīng)

3、：一個(gè)聲音的存在會(huì)影響人們對(duì)其他聲音的聽覺能力。u音頻信號(hào)特性：不同類型的發(fā)聲體，其聲音信號(hào)的頻譜分布各不相同。電話通信中一般限制在300Hz3.4kHz。- -7 7/3/37 7- -3.視頻技術(shù)基礎(chǔ)視頻技術(shù)基礎(chǔ)pal: 25幀/秒 ntsc:30幀/秒視頻技術(shù)是利用光電視頻技術(shù)是利用光電和電光轉(zhuǎn)換原理，將和電光轉(zhuǎn)換原理，將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行記錄或遠(yuǎn)距離號(hào)進(jìn)行記錄或遠(yuǎn)距離傳輸，然后還原為光傳輸，然后還原為光圖像的一門技術(shù)。圖像的一門技術(shù)。原理就是利用人眼視原理就是利用人眼視覺暫留的原理，通過(guò)覺暫留的原理，通過(guò)播放一系列的圖片，播放一系列的圖片，使人眼產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的感使人

4、眼產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的感覺（實(shí)際上就是系列覺（實(shí)際上就是系列圖片）。圖片）。- -8 8/3/37 7- -3.視頻技術(shù)基礎(chǔ)視頻技術(shù)基礎(chǔ)(續(xù)續(xù))u彩色電視系統(tǒng)彩色電視系統(tǒng):l由三種基色由三種基色R、G、B構(gòu)成亮度信號(hào)構(gòu)成亮度信號(hào)Y的比例關(guān)系如下：的比例關(guān)系如下：Y=0.299R+0.587G+0.114B(彩色變黑白彩色變黑白)u視頻的制式視頻的制式PAL制式制式(phase Alternate Line，譯為相位逐行交換，譯為相位逐行交換)亮度帶寬：亮度帶寬：6MHz 色度帶寬：色度帶寬：2.6MHz。我國(guó)和東南亞等地方使用。我國(guó)和東南亞等地方使用的制式的制式 ,720 x576，25幀幀/秒秒NTS

5、C(National Television System Committe,美國(guó)國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)美國(guó)國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì))亮度帶寬：亮度帶寬：4.2MHz。美國(guó)日本等國(guó)的制式。美國(guó)日本等國(guó)的制式,720 x480，30幀幀/秒秒ATSC(美國(guó)的先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì)）制式美國(guó)的先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì)）制式亮度帶寬：亮度帶寬：ATSC系統(tǒng)能在一個(gè)6MHz帶寬地面電視頻道中，可靠地傳送約19Mbit/s數(shù)字信息流量，也可在一個(gè)6MHz帶寬有線電視頻道中，傳輸達(dá)38Mbit/s的數(shù)字信息流量。DVB制式制式(歐洲的數(shù)字視頻廣播制式歐洲的數(shù)字視頻廣播制式)選定MPEG-2作為音頻及視頻的編碼壓縮方式ISDB制

6、式：是日本的數(shù)字廣播專家組（制式：是日本的數(shù)字廣播專家組（DIBEG）制定的數(shù)字廣）制定的數(shù)字廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)可以傳送數(shù)字電視節(jié)目，又同時(shí)可以傳送其他數(shù)字綜合業(yè)務(wù)。該標(biāo)準(zhǔn)視頻編碼、音頻編碼、系統(tǒng)復(fù)用遵循MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)- -9 9/3/37 7- - -1010/3/37 7- -3.視頻技術(shù)基礎(chǔ)視頻技術(shù)基礎(chǔ)(續(xù)續(xù))u數(shù)字視頻的特點(diǎn)數(shù)字視頻的特點(diǎn)如果不壓縮，以PAL制為例1小時(shí)的視頻： 720 * 576 * 3 * 25 * 60 * 60 112GB特點(diǎn)：體積大 關(guān)鍵：壓縮技術(shù)，他決定了視頻的格式。- -1111/3/37 7- -l包括兩方面內(nèi)容：包括兩方面內(nèi)容：音頻音頻信息信息時(shí)

7、間上時(shí)間上的離散化和的離散化和圖像圖像信息信息空間空間位置的離散化；位置的離散化；u時(shí)間上的離散化即采樣。時(shí)間上的離散化即采樣。8kHz、11.025kHz、16kHzu空間位置的離散化空間位置的離散化- -1212/3/37 7- -1. 壓縮編碼u限失真壓縮編碼 在允許失真不超過(guò)某一限度時(shí)，壓縮編碼的比特率是受限的，存在一個(gè)下限，這個(gè)下限由率失真函數(shù)來(lái)定義。u無(wú)失真壓縮編碼 能夠?qū)⒕幋a后的信息完全還原的壓縮編碼。- -1313/3/37 7- -2. 壓縮編碼的實(shí)現(xiàn)壓縮編碼的實(shí)現(xiàn) 軟件實(shí)現(xiàn)：就是將壓縮算法用軟件方法實(shí)現(xiàn)，這樣做軟件實(shí)現(xiàn)：就是將壓縮算法用軟件方法實(shí)現(xiàn)，這樣做的好處是成本低、修

8、改方便靈活，但處理速度較慢，的好處是成本低、修改方便靈活，但處理速度較慢，不易保證處理的實(shí)時(shí)性。不易保證處理的實(shí)時(shí)性。 硬件實(shí)現(xiàn)：就是將語(yǔ)音壓縮算法固化到專用硬件實(shí)現(xiàn)：就是將語(yǔ)音壓縮算法固化到專用DSPDSP芯片中，芯片中，這樣處理速度快，便于實(shí)時(shí)處理。這樣處理速度快，便于實(shí)時(shí)處理。- -1414/3/37 7- -3. 信息壓縮方法信息壓縮方法u波形編碼：在信號(hào)編解碼過(guò)程中盡可能波形編碼：在信號(hào)編解碼過(guò)程中盡可能使重建信號(hào)與原使重建信號(hào)與原輸入信號(hào)波形保持一致輸入信號(hào)波形保持一致。波形編碼的特點(diǎn)是在高碼率條。波形編碼的特點(diǎn)是在高碼率條件下可獲得高質(zhì)量的件下可獲得高質(zhì)量的音頻信音頻信號(hào)，適于高

9、保真度語(yǔ)音和音號(hào)，適于高保真度語(yǔ)音和音樂信號(hào)的壓縮技術(shù)。樂信號(hào)的壓縮技術(shù)。u參數(shù)編碼：參數(shù)編碼：是將音頻信號(hào)以某種模型表示是將音頻信號(hào)以某種模型表示，再抽出合適，再抽出合適的模型參數(shù)和參考激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行編碼；聲音重放時(shí)，再的模型參數(shù)和參考激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行編碼；聲音重放時(shí)，再根據(jù)這些參數(shù)重建即可，這就是通常講的聲碼器根據(jù)這些參數(shù)重建即可，這就是通常講的聲碼器(vocoder)。參數(shù)編碼壓縮比很高，但計(jì)算量大，且不適。參數(shù)編碼壓縮比很高，但計(jì)算量大，且不適合高保真度要求的場(chǎng)合。合高保真度要求的場(chǎng)合。u混合編碼：一種吸取波形和參數(shù)編碼的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行綜合混合編碼：一種吸取波形和參數(shù)編碼的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行綜合的編碼方

10、法的編碼方法- -1515/3/37 7- -3. 信息壓縮方法信息壓縮方法采樣及量化過(guò)程中考濾采樣及量化過(guò)程中考濾到人的聽覺特性到人的聽覺特性基于音頻的聲學(xué)參基于音頻的聲學(xué)參數(shù)進(jìn)行編碼。數(shù)進(jìn)行編碼。吸取波形和參吸取波形和參數(shù)編碼的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)編碼的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行綜合的編進(jìn)行綜合的編碼方法。碼方法。- -1616/3/37 7- -4. 不同質(zhì)量要求時(shí)的音頻編碼技術(shù)選擇u電話質(zhì)量的音頻壓縮編碼:300Hz3.4kHz，采用標(biāo)準(zhǔn)的脈沖編碼調(diào)制,32kbit/s。u調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻壓縮編碼:50Hz7khz,信號(hào)速率：224kbit/su高保真環(huán)繞立體聲音頻壓縮編碼:50Hz20kHz705kbit/s

11、。- -1717/3/37 7- -分類分類:普通電話與智能網(wǎng)業(yè)務(wù)IP電話廣播電視數(shù)字視頻廣播視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)下面重點(diǎn)介紹一下前兩種。- -1818/3/37 7- -1.普通電話業(yè)務(wù)及智能網(wǎng)業(yè)務(wù)普通電話業(yè)務(wù)及智能網(wǎng)業(yè)務(wù)u自動(dòng)電話記賬卡業(yè)務(wù)（300）u主被叫分?jǐn)偢顿M(fèi)業(yè)務(wù)（400）u被叫集中付費(fèi)業(yè)務(wù)（800）u虛擬專用網(wǎng)業(yè)務(wù)（600）u通用個(gè)人通信（700）u廣域集中用戶交換機(jī)u電子投票（181）。- -1919/3/37 7- -2.IP電話電話關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)u語(yǔ)音壓縮技術(shù)：G.723.1速率為：5.3/6.3kbit/su靜噪抑制技術(shù)：語(yǔ)音激活技術(shù),無(wú)音即停止發(fā)送包u回聲抵消技術(shù)：10ms的回

12、聲要進(jìn)行處理u語(yǔ)音抖動(dòng)處理技術(shù):IP包傳輸時(shí)間的長(zhǎng)短變化u語(yǔ)音優(yōu)先技術(shù)：帶寬不足時(shí)采用語(yǔ)音優(yōu)先uIP包分割技術(shù)：網(wǎng)上的長(zhǎng)包進(jìn)行分割，以保證語(yǔ)音uVoIP前向糾錯(cuò)技術(shù)：糾正錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包，減少錯(cuò)誤積累。- -2020/3/37 7- -2.IP電話電話(續(xù)續(xù))IP電話的通話方式電話的通話方式uPC到到PCuPC到到PhoneuPhone到到Phone。- -2121/3/37 7- -1.4 1.4 模擬與數(shù)字視音頻業(yè)務(wù)模擬與數(shù)字視音頻業(yè)務(wù)1.5 1.5 數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)1.6 1.6 多媒體通信業(yè)務(wù)多媒體通信業(yè)務(wù)1.7 1.7 通信終端通信終端- -2222/3/37 7- -1.5.1

13、數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念1.什么是數(shù)據(jù)什么是數(shù)據(jù):2.什么是數(shù)據(jù)傳輸什么是數(shù)據(jù)傳輸:3.什么是數(shù)據(jù)通信什么是數(shù)據(jù)通信是指能夠由計(jì)算機(jī)或數(shù)字設(shè)備進(jìn)行處理的，以某種方式編碼的數(shù)字、字母和符號(hào)。利用電信號(hào)或光信號(hào)的形式把數(shù)據(jù)從一端傳送到另外一端的過(guò)程稱作數(shù)據(jù)傳輸。指按照一定的規(guī)程或協(xié)議完成數(shù)據(jù)的傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理的整個(gè)通信過(guò)程。- -2323/3/37 7- -1.5.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念(續(xù)續(xù))4.數(shù)據(jù)通信有如下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)通信有如下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)通信是人機(jī)或機(jī)機(jī)通信，計(jì)算機(jī)直接參與通信是數(shù)據(jù)通信的重要特征；數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性要求高；數(shù)據(jù)傳輸速率高，因此要求接續(xù)

14、和傳輸響應(yīng)時(shí)間短；通信持續(xù)時(shí)間差異大。- -2424/3/37 7- -1.DDN業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)-數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(Digital Data Network)u是一個(gè)利用數(shù)據(jù)信道傳輸數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。是一個(gè)利用數(shù)據(jù)信道傳輸數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。u特點(diǎn)：信道的傳輸質(zhì)量高；時(shí)延??；全透明；網(wǎng)絡(luò)靈活性高、特點(diǎn)：信道的傳輸質(zhì)量高；時(shí)延小；全透明；網(wǎng)絡(luò)靈活性高、適應(yīng)高速業(yè)務(wù)。適應(yīng)高速業(yè)務(wù)。2.幀中繼幀中繼u在開放系統(tǒng)互連參考模型的第二層在開放系統(tǒng)互連參考模型的第二層 ( 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層)上使用簡(jiǎn)化的上使用簡(jiǎn)化的方式傳送和交換數(shù)據(jù)單元的一種方式。由于在鏈路層的數(shù)據(jù)單方式傳送和交換數(shù)據(jù)單元的一種

15、方式。由于在鏈路層的數(shù)據(jù)單元一般稱作幀，故稱為幀方式。元一般稱作幀，故稱為幀方式。u特點(diǎn)：吞吐量高、時(shí)延低、適合突發(fā)性業(yè)務(wù)，主要應(yīng)用在廣域特點(diǎn)：吞吐量高、時(shí)延低、適合突發(fā)性業(yè)務(wù)，主要應(yīng)用在廣域網(wǎng)中網(wǎng)中。- -2525/3/37 7- -3.ISDN業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))u是以電話業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)為基礎(chǔ)發(fā)展成的通信網(wǎng)，能夠提供端到端的數(shù)字連接。 4.ATM業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)u異步轉(zhuǎn)移模式(ATM) 采用信元交換的模式，是一種全新的面向連接的快速分組交換技術(shù)。速率為155Mbit/s或622Mbit/s。- -2626/3/37 7- -5.傳真存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)傳真存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)u即利用分組網(wǎng)上的通信平臺(tái)為電

16、話網(wǎng)上的傳真用戶提供即利用分組網(wǎng)上的通信平臺(tái)為電話網(wǎng)上的傳真用戶提供高速、經(jīng)濟(jì)的傳真服務(wù)。高速、經(jīng)濟(jì)的傳真服務(wù)。6.虛擬專用網(wǎng)業(yè)務(wù)（虛擬專用網(wǎng)業(yè)務(wù)（VPN）7.電子數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)電子數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)u通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)貿(mào)易、運(yùn)輸、保險(xiǎn)、銀行等信通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)貿(mào)易、運(yùn)輸、保險(xiǎn)、銀行等信息在各部門或公司之間數(shù)據(jù)交換和處理的過(guò)程息在各部門或公司之間數(shù)據(jù)交換和處理的過(guò)程。- -2727/3/37 7- -商業(yè)銀行信息網(wǎng)絡(luò)工程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖(WAN)FR/DDN/X.25/PSTNFR/DDN/X.25/PSTNCISCO 7507商業(yè)銀行總行/分行CISCO 3620VCISCO 7204支行.

17、 . . . . . .CISCO 2600V儲(chǔ)蓄所CISCO 2600V儲(chǔ)蓄所CISCO 2600V儲(chǔ)蓄所CISCO 2600V儲(chǔ)蓄所CISCO 2600V儲(chǔ)蓄所InternetCISCO 3640VCISCO 3620VCISCO 7204支行CISCO 3620VCISCO 7204支行- -2828/3/37 7- -1.4 1.4 模擬與數(shù)字視音頻業(yè)務(wù)模擬與數(shù)字視音頻業(yè)務(wù)1.5 1.5 數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)1.6 1.6 多媒體通信業(yè)務(wù)多媒體通信業(yè)務(wù)1.7 1.7 通信終端通信終端- -2929/3/37 7- -1.什么是多媒體通信什么是多媒體通信? 指一次通信業(yè)務(wù)中,同時(shí)涉及

18、兩種或多種通信的媒體,例如,可視電話同時(shí)涉及圖象通信和語(yǔ)音通信. 2.業(yè)務(wù)及其類型業(yè)務(wù)及其類型 分配型業(yè)務(wù):用戶只能接收信息流，但不能控制。例：模擬電視節(jié)目、數(shù)字電視分配業(yè)務(wù)等 交互型業(yè)務(wù)u會(huì)話型業(yè)務(wù)：實(shí)時(shí)端到端的信息傳送方式。會(huì)話型業(yè)務(wù)：實(shí)時(shí)端到端的信息傳送方式。u消息型業(yè)務(wù)：經(jīng)存貯單元的用戶到用戶的通信消息型業(yè)務(wù)：經(jīng)存貯單元的用戶到用戶的通信u檢索型業(yè)務(wù)：信息檢索檢索型業(yè)務(wù)：信息檢索。- -3030/3/37 7- -3.多媒體通信業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求多媒體通信業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求u具有足夠的傳輸帶寬u多媒體通信的實(shí)時(shí)性要求(0.25s)u支持點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)和廣播式通信u支持對(duì)稱和不對(duì)稱連接方式

19、(上行、下行率不同)u呼叫過(guò)程中可建立和釋放一個(gè)或多個(gè)連接，多個(gè)連接間應(yīng)保持一定的同步關(guān)系。- -3131/3/37 7- -lMPEG_1MPEG_1標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)lMPEG_2MPEG_2標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)lMPEG_4MPEG_4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)l多媒體信息交換標(biāo)準(zhǔn)多媒體信息交換標(biāo)準(zhǔn)聲音源聲音源音頻編碼器音頻編碼器系統(tǒng)系統(tǒng)復(fù)接器和復(fù)接器和編碼器編碼器圖像源圖像源視頻編碼器視頻編碼器系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘MPEGMPEG碼流的產(chǎn)生碼流的產(chǎn)生- -3232/3/37 7- -1.4 1.4 模擬與數(shù)字視音頻業(yè)務(wù)模擬與數(shù)字視音頻業(yè)務(wù)1.5 1.5 數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)1.6 1.6 多媒體通信業(yè)務(wù)多媒體通信業(yè)務(wù)1.7 1.7 通信終端通信終端- -3333/3/37 7- -1.音頻通信終端音頻通信終端u普通電話交換網(wǎng)絡(luò)PSTN的普通模擬電話機(jī)、錄音電話機(jī)、投幣電話機(jī)、磁卡電話機(jī)、IC卡電話機(jī)u應(yīng)用于ISDN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字電話機(jī)以及應(yīng)用于移動(dòng)通信網(wǎng)的無(wú)線手機(jī)u具備聲卡的計(jì)算機(jī)在軟件支持下，也可完成音頻通信終端的功