《多媒體通信》第1章 緒論

《多媒體通信》

西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院第一章緒論關(guān)于本課程基本概念多媒體通信業(yè)務(wù)與技術(shù)多媒體通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)多媒體通信網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展多媒體通信體系結(jié)構(gòu)討論第一章緒論關(guān)于本課程基本概念多媒體通信業(yè)務(wù)與技術(shù)多媒體通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)多媒體通信網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展多媒體通信體系結(jié)構(gòu)討論一、關(guān)于本課程關(guān)于本課程基本概念多媒體通信業(yè)務(wù)與技術(shù)多媒體協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)多媒體通信網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展多媒體通信體系結(jié)構(gòu)討論二、基本概念2.1媒體的種類與性質(zhì)媒體（Media）存儲信息的實體，如磁帶、磁盤、光盤等信息的載體：文本、聲音、圖形、圖像、動畫、視頻等媒體的種類(1)按計算機處理數(shù)據(jù)的形式來劃分：文本(Text)符號

(Symbol)圖形(Graphics)圖像(Image)動畫(Animation)音頻

(Audio)視頻(Video)感覺媒體(PerceptionMedium)1與人類感覺器官相關(guān)的一類媒體，如：圖像、圖形、視頻、文字、符號、壓力、味道等表示媒體(RepresentationMedium)2用于數(shù)據(jù)交換的編碼類媒體，如：圖像編碼、視頻編碼、聲音編碼、文本編碼等顯示媒體(PresentationMedium)3用于信息輸入和輸出的媒體，如：鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭、話筒、顯示器、打印機、耳機等存儲媒體(StorageMedium)4用于信息存儲的媒體，如：內(nèi)存、硬盤、軟盤、光盤、U盤、磁帶等傳輸媒體(TransmissionMedium)5用于承載或傳輸信息的媒體，如：雙絞線、同軸電纜、光纖、無線鏈路等(2)按承載信息的方式來劃分：(3)從人機交互的角度來劃分：視覺類媒體聽覺類媒體觸覺類媒體活動媒體抽象事實媒體多媒體（Multimedia）的含義所謂多媒體，是相對單媒體而形成的概念，是指把多種不同的媒體（如文字、聲音、視頻等）綜合集成在一起而產(chǎn)生的一種存儲、傳播和表現(xiàn)信息的全新載體。然而，現(xiàn)在提起多媒體，不僅僅在于多媒體信息本身，而主要是指處理和應(yīng)用它的一套技術(shù)，特別是指利用計算機技術(shù)處理和應(yīng)用多媒體信息的技術(shù)。多媒體的關(guān)鍵特性信息載體的多樣化多媒體的交互性多媒體的集成性2.2多媒體通信多媒體通信（MultimediaCommunications）多媒體通信是指能夠提供多媒體信息傳輸?shù)耐ㄐ胚^程；傳輸信息的主體是多媒體信息，及其組合；是多媒體技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相互結(jié)合和發(fā)展的產(chǎn)物。多媒體通信的關(guān)鍵特性集成性交互性同步性多種媒體的集成多種技術(shù)的集成用戶對通信的全過程有完備的交互控制能力電視vsVOD在多媒體終端上顯現(xiàn)的圖像、聲音和文字是以同步方式工作的通過網(wǎng)絡(luò)傳送的多媒體信息必須保持它們在時間上或事件之間的同步關(guān)系關(guān)于本課程基本概念多媒體通信業(yè)務(wù)與技術(shù)多媒體協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)多媒體通信網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展多媒體通信體系結(jié)構(gòu)討論三、多媒體通信

業(yè)務(wù)與技術(shù)3.1多媒體通信業(yè)務(wù)ITU-T制定的F.700系列標(biāo)準(zhǔn)中，對現(xiàn)有的或即將開展的音像和多媒體業(yè)務(wù)作出了明確定義，形成了音像和多媒體業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-F.700-200011-I!!PDF-E&type=itemsITU-TF.700:FrameworkRecommendationsformultimediaservices(2000-11)會議型業(yè)務(wù)（ConferenceServices）1多點、雙向；視頻會議會話型業(yè)務(wù)（ConversationServices）2點到點、雙向；可視電話分配型業(yè)務(wù)（DistributionServices）3點對多點，單向；廣播式視聽會議檢索型業(yè)務(wù)（RetrievalServices）4點到點、單向；多媒體圖書館采集型業(yè)務(wù)（CollectionServices）5多點到一點，單向；遠(yuǎn)程監(jiān)控消息型業(yè)務(wù)（MessageServices）6點到點、單向；多媒體信息3.2多媒體通信的服務(wù)質(zhì)量服務(wù)質(zhì)量(QualityofService,QoS)用來衡量應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)的良好程度已成為衡量通信質(zhì)量或者網(wǎng)絡(luò)性能好壞的通用技術(shù)規(guī)范QoS用參數(shù)的形式來描述這些參數(shù)具有客觀值或主觀值一般來說，QoS的客觀值通常是一組描述系統(tǒng)行為的參數(shù)，如峰值速率、差錯率、時延抖動等；而主觀值通常是一組描述系統(tǒng)服務(wù)性能的參數(shù)，如優(yōu)先級、訪問權(quán)限。吞吐量（Throughput）指有效的網(wǎng)絡(luò)帶寬，為物理鏈路的傳輸速率–傳輸開銷它是一種靜態(tài)的參數(shù)，反應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的情況在許多情況下，將額外開銷忽略不計，將傳輸速率直接當(dāng)成吞吐量：討論：一些典型的多媒體業(yè)務(wù)對吞吐量的要求差錯率（ErrorRate）反映了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃訠ER：BitErrorRateFER：FrameErrorRatePER：PacketErrorRate不同的物理信道，差錯率不同與噪聲、干擾、失真、衰減、多徑等有關(guān)系時延（Delay）傳播時延（PropagationDelay）端到端傳輸一個bit所需要的時間，和光速有關(guān)傳輸時延（TransmissionDelay）將一個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，全部發(fā)送到鏈路上的時間處理時延（ProcessingDelay）在IP網(wǎng)絡(luò)中，指的是路由器處理包頭（PacketHeader）的時延排隊時延（QueuingDelay）數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中的排隊時延演示DT=N/RN:包長度R:傳輸速率端到端時延(End-to-EndDelay)時延抖動（Jitter）描述了時延的變化程度，即不同數(shù)據(jù)分組時延之間的差別對音、視頻業(yè)務(wù)的影響比較大多媒體對象最大延時/s最大時延抖動/ms平均吞吐量/(Mbit/s)可接受的誤碼率語音0.25100.064<10-1圖像1-2~1010-4視頻(TV品質(zhì))0.251010010-2壓縮視頻0.2512~1010-6數(shù)據(jù)(文件傳送)1-1~1000實時數(shù)據(jù)0.001~1-<100多媒體通信中部分媒體的QoS參數(shù)3.3多媒體通信的關(guān)鍵技術(shù)多媒體信息獲取與顯示技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)多媒體信息存儲技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)庫及其檢索技術(shù)多媒體信息交換與同步技術(shù)多媒體網(wǎng)絡(luò)與終端技術(shù)分布式多媒體信息處理技術(shù)移動多媒體與流媒體傳輸技術(shù)多媒體通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)于本課程基本概念多媒體通信業(yè)務(wù)與技術(shù)多媒體通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)多媒體通信網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展多媒體通信體系結(jié)構(gòu)討論四、多媒體通信

協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)4.1國際標(biāo)準(zhǔn)化組織與機構(gòu)ITU-T(國際電信聯(lián)盟-電信標(biāo)準(zhǔn)化部,

InternationalTelecommunicationUnion)ITU-R(國際電信聯(lián)盟-無線電通信部)ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織,

InternationalOrganizationforStandardization)IEC(國際電工委員會,InternationalElectrotechnicalCommission)電信和信息標(biāo)準(zhǔn)化組織論壇與工作組NMF(網(wǎng)絡(luò)管理論壇,NetworkManagementForum)IETF(因特網(wǎng)工程任務(wù)組,

InternetEngineeringTaskForce)3GPP、3GPP2(第三代合作伙伴計劃,

3rdGenerationpartnershipProject,)DAVIC(數(shù)字視聽委員會,

DigitalAudioVideoCouncil)4.2通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(Protocol)

:對等實體用來交換數(shù)據(jù)的規(guī)程不同的通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、終端可能有不同的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)公共協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)專用協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)

實時多媒體通信協(xié)議RTP(Real-timeTransferProtocol)RTCP(Real-timeTransferControlProtocol)RTSP(Real-timeStreamingProtocol)支持基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信業(yè)務(wù)運行于UDP之上提供實時特征數(shù)據(jù)的一對一或一對多服務(wù)作為RTP協(xié)議的控制協(xié)議與RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務(wù)定義了如何有效地通過IP網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)在體系結(jié)構(gòu)上位于RTP和RTCP之上，使用TCP或RTP完成數(shù)據(jù)傳輸RSVP(ResourceReservationProtocol)能在一定程度上為流媒體的傳輸提供QoS解決IP網(wǎng)絡(luò)無QoS的問題運行于IP層之上，屬于傳輸層協(xié)議多媒體通信系列標(biāo)準(zhǔn)適用于傳輸系統(tǒng)、媒體數(shù)字系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的G.7xx系列標(biāo)準(zhǔn)適用于試聽及多媒體通信系統(tǒng)的H系列標(biāo)準(zhǔn)G.711、G.723、G.729H.323、H.248、H.263、H.264關(guān)于本課程基本概念多媒體通信業(yè)務(wù)與技術(shù)多媒體通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)多媒體通信網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展多媒體通信體系結(jié)構(gòu)討論五、多媒體通信網(wǎng)絡(luò)

及其發(fā)展現(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)早期的電話網(wǎng)絡(luò)5.1通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)簡單的異步通信使用數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議實現(xiàn)計算機之間的通信分組交換計算機網(wǎng)絡(luò)模擬有線電視網(wǎng)絡(luò)光纖主干的數(shù)字廣播無線局域網(wǎng)移動通信網(wǎng)蜂窩模型電信網(wǎng)廣播電視網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)實時通信電路交換大容量視頻信號廣播信道，非對稱TCP/IP分組交換歷史：三網(wǎng)分離演進(jìn)路徑：分組交換電信網(wǎng)分組交換替代電路交換即時通信替代實時通信：VoIP技術(shù)廣播電視網(wǎng)視頻點播IP多播STB互聯(lián)網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層組網(wǎng)化信息網(wǎng)絡(luò)分層、分域現(xiàn)狀與趨勢電信網(wǎng)廣播電視網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)全I(xiàn)P化傳輸網(wǎng)核心網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)分組交換一切統(tǒng)一于數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)在應(yīng)用層實現(xiàn)通信與計算機領(lǐng)域高度合并現(xiàn)狀與趨勢傳輸網(wǎng)提供靈活的接入和傳輸服務(wù)基于IP融合，全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)移動互聯(lián)網(wǎng)，隨時隨地接入核心網(wǎng)提供公共的業(yè)務(wù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化中間層網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)網(wǎng)業(yè)務(wù)邊緣化面向服務(wù)的體系架構(gòu)綜合化全I(xiàn)P化帶來的變化業(yè)務(wù)綜合化在單一平臺上可以集成話音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)集成化業(yè)務(wù)更易于集成，不同的解決方案，不同的廠商，不同的業(yè)務(wù)可以集成到同一個系統(tǒng)移動位置無關(guān)性網(wǎng)絡(luò)接入與業(yè)務(wù)接入獨立，業(yè)務(wù)接入與位置無關(guān)業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)分離業(yè)務(wù)交換與傳輸交換的分離業(yè)務(wù)提供商與網(wǎng)絡(luò)提供商分工的改變業(yè)務(wù)的發(fā)展前所未有的簡單、自由，因此迅猛發(fā)展IP多媒體通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)網(wǎng)核心網(wǎng)電話網(wǎng)電視網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)無線移動網(wǎng)基于IP的核心網(wǎng)連接到多個接入網(wǎng)提供合并的服務(wù)服務(wù)有線和無線用戶5.2多媒體通信主要技術(shù)業(yè)務(wù)網(wǎng)技術(shù)視頻業(yè)務(wù)可視電話、視頻點播話音業(yè)務(wù)IP電話、呼叫中心數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)文件傳送、即時消息/出席狀態(tài)、發(fā)布訂閱遠(yuǎn)程共享多媒體會議電子白板、遠(yuǎn)程協(xié)助會議組織、協(xié)作、控制終端技術(shù)全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)中，終端技術(shù)扮演更重要的角色網(wǎng)絡(luò)傻瓜化，功能從網(wǎng)絡(luò)核心遷移到網(wǎng)絡(luò)邊緣終端智能化，功能上移，從網(wǎng)絡(luò)層遷移到應(yīng)用層終端功能采集/顯示：設(shè)備驅(qū)動操縱通信：人機界面、工作流、應(yīng)用控制數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮，信道編碼數(shù)據(jù)控制：信令控制、媒體控制糾錯，消除抖動，丟包補償通信傳輸：應(yīng)用層傳輸協(xié)議UDT、RTP數(shù)字表示中存在的問題：數(shù)據(jù)量龐大音頻：高質(zhì)量音頻信號需要約1.5Mbit/s.高清視頻：1920x1080象素，24bit，60f/s，2.78Gbit/s，1小時視頻：1251GB壓縮編碼壓縮的必要性通信挑戰(zhàn)：對有限帶寬資源的挑戰(zhàn)，信息不加壓縮無法通信存儲挑戰(zhàn)：存儲的花費仍然不便宜壓縮的可行性-感知冗余和表示冗余相鄰象素。序列圖像。音頻：人耳聽不到，沒有用，感知冗余統(tǒng)計冗余：文檔中的冗余核心網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)技術(shù)穿越NAT防火墻網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡：P2P、用戶中繼、CDN、云計算可靠運營：服務(wù)器可靠性技術(shù)媒體中繼服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)連接控制：為用戶選擇合適的登錄點用戶歸屬控制：服務(wù)控制、業(yè)務(wù)簽約控制業(yè)務(wù)控制：選擇執(zhí)行用戶請求的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)安全：授權(quán)、鑒權(quán)、證書管理、不可抵賴、加密/解密、密鑰管理關(guān)于本課程基本概念多媒體通信業(yè)務(wù)與技術(shù)多媒體通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)多媒體通信網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展多媒體通信體系結(jié)構(gòu)討論六、多媒體通信

體系結(jié)構(gòu)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用/業(yè)務(wù)(文件/話音/視頻/會議/郵件/遠(yuǎn)程共享）媒體流編解碼協(xié)議H.264/iLBC/G.729RTP信令/協(xié)議DNSRTCPSIP/XMPPHTTPUDPTCPIP