多媒體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用于交換不同計(jì)算機(jī)之間的離散和連續(xù)媒

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)多媒體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用于交換不同計(jì)算機(jī)之間的離散和連續(xù)媒體數(shù)據(jù)，這種通信需要有合適的服務(wù)和協(xié)議來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

Amultimedianetworkingsystemallowsforthedataexchangeofdiscreteandcontinuousmediaamongcomputers.Thiscommunicationrequiresproperservicesandprotocolsfordatatransmission.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層、協(xié)議和服務(wù)服務(wù)就是提供給應(yīng)用系統(tǒng)的一組操作。根據(jù)OSI模型的約定，邏輯上相關(guān)的服務(wù)放入一個(gè)層中。因此每一層都提供了一組服務(wù)。Layers,ProtocolsandServicesAserviceprovidesasetofoperationstotherequestingapplication.LogicallyrelatedservicesaregroupedintolayersaccordingtotheOSIreferencemodel.Therefore,eachlayerisaserviceprovidertothelayerlyingabove.這些服務(wù)給出了該層能提供的操作和它的服務(wù)元（服務(wù)數(shù)據(jù)元SDU）的格式（語(yǔ)法部分）和意義（語(yǔ)義部分）。不同計(jì)算機(jī)相應(yīng)實(shí)例協(xié)同工作構(gòu)成服務(wù)。Theservicesdescribethebehaviorofthelayeranditsserviceelements(ServiceDataUnits=SDUs).Aproperservicespecificationcontainsnoinformationconcerninganyaspectsoftheimplementation.協(xié)議由一組規(guī)則組成，當(dāng)進(jìn)行通信時(shí)還必須后跟相應(yīng)的層實(shí)例。Aprotocolconsistsofasetofruleswhichmustbefollowedbypeerlayerinstancesduringanycommunicationbetweenthesetwopeers.它的構(gòu)成成分包括交換數(shù)據(jù)信元（協(xié)議數(shù)據(jù)信元，PDU）的格式（語(yǔ)法部分）和意義（語(yǔ)義部分）。不同計(jì)算機(jī)相應(yīng)實(shí)例協(xié)同工作構(gòu)成服務(wù).Itiscomprisedoftheformat(syntax)andthemeaning(semantics)oftheexchangeddataunits(ProtocolDataUnits=PDUs).ThepeerinstancesofdifferentcomputersCooperatetogethertoprovideaservice.音頻和視頻數(shù)據(jù)處理必須限制在一定的時(shí)限間隔內(nèi)完成。數(shù)據(jù)傳輸（應(yīng)用或傳輸層接口之間）都必須考慮時(shí)間范圍的要求。Audioandvideodataprocessingneedtobeboundedbydeadlinesorevendefinedbyatimeinterval.Thedatatransmission--bothbetweenapplicationsandtransportlayerinterfacesoftheinvolvedcomponents--mustfollowwithinthedemandsconcerningthetimedomains.必須對(duì)端到端的抖動(dòng)加以限制。對(duì)交互式應(yīng)用（例如電話）來說這一點(diǎn)尤為重要，抖動(dòng)值越大意味著需要更大的緩沖，會(huì)產(chǎn)生更高的端到端延時(shí)。End-to-endjittermustbebounded.Thisisespeciallyimportantforinteractiveapplicationssuchasthetelephone.Largejittervalueswouldmeanlargebuffersandhigherend-to-enddelays.為了保證數(shù)據(jù)傳輸能在所需的時(shí)間間隔內(nèi)完成，必須有足夠高的處理器性能，以保證在總線上完成數(shù)據(jù)傳輸；必須有保證政黨處理協(xié)議所需的足夠存儲(chǔ)空間。Allguaranteesnecessaryforachievingthedatatransferwithintherequiredtimespanmustbemet.Thisincludestherequiredprocessorperformance,aswellasthedatatransferoverabusandtheavailablestorageforprotocolprocessing.使用多媒體會(huì)議系統(tǒng)的協(xié)同工作的應(yīng)用是多媒體通信系統(tǒng)中最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。為了節(jié)省資源，這些系統(tǒng)必須支持多點(diǎn)發(fā)送連接。在一次會(huì)議中發(fā)送者可能經(jīng)常發(fā)生變化。Cooperativeworkscenariosusingmultimediaconferencesystemsarethemainapplicationareasofmultimediacommunicationsystems.Thesesystemsshouldsupportmulticastconnectionstosaveresources.Thesenderinstancemayoftenchangeduringasinglesession.服務(wù)必須提供一種機(jī)制來同步不同的數(shù)據(jù)流，或者也可使用其他系統(tǒng)部件中的現(xiàn)成原語(yǔ)來完成同步。Theservicesshouldprovidemechanismsforsynchronizingdifferentdatastreams,oralternativelyperformthesynchronizationusingavailableprimitivesimplementedinanothersystemcomponent.多媒體通信必須與使用最廣泛的多媒體協(xié)議相兼容，而且必須能利用已存在的和將來的網(wǎng)絡(luò)。

Themultimediacommunicationmustbecompatiblewiththemostwidelyusedcommunicationprotocolsandmustuseofexisting,aswellasfuturenetworks.

音頻／視頻的傳輸比離散數(shù)據(jù)通信來得重要，它們有較高的優(yōu)先級(jí)，但是離散數(shù)據(jù)的傳輸也應(yīng)該得到保證，而不應(yīng)被忽略。

Thecommunicationofdiscretedatashouldnotstarvebecauseofpreferredorguaranteedvideo/audiotransmission.Discretedatamustbetransmittedwithoutanypenalty.要強(qiáng)調(diào)不同的應(yīng)用、用戶和工作站之間的公平原則。Thefairnessprincipleamongdifferentapplications,usersandworkstationsmustbeenforced.

真正的音頻／視頻數(shù)據(jù)位率變化很大，這將導(dǎo)致服務(wù)所處理的整個(gè)數(shù)據(jù)位率的波動(dòng)。圖10.1給出了三個(gè)不同情況下的數(shù)據(jù)位率：人在房中走動(dòng)的畫面（視頻），一只播放新聞的楊聲器（音頻），以及隔在兩者之間的與兩者不相關(guān)的圖片。

Theactualaudio/videodataratevariesstrongly.Thisleadstofluctuationsofthedatarate,whichneedstobehandledbytheservices.Figure10.1showsdataratesofthreedifferentsituations:wedistinguishamonguncorrelatedpictures,personsinaroomandanewsspeaker.雖然事實(shí)上的數(shù)據(jù)位率值波動(dòng)很大（例如峰值），但是位率的平均值還是相當(dāng)?shù)偷?。圖10.1顯示的數(shù)據(jù)位率是基于CCIR601編碼技術(shù)的。注意，許多壓縮技術(shù)都可提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)位率，產(chǎn)生依賴于視頻內(nèi)容的視頻質(zhì)量。Inspiteofthehighfluctuationoftheactualvalues(thepeaks),theaveragevaluesarerelativelylow.Theinformationrate,showninFigure10.1,isbasedonacodingaccordingtoCCIR601.Notethatmanycompressionschemesenforceaconstantdatarate,leadingtoaqualityofvideothatdependsothecontent.上面描述的需求適用于通信系統(tǒng)的不同部分，下面在描述多媒體通信系統(tǒng)的同時(shí)，描述ISO-OSI參考模型的每一層，該參考模型至少為通信系統(tǒng)提供了一種概念模型。Theabovedescribedrequirementsapplytodifferentcomponentsofacommunicationsystem.Bywayofdescribingmultimediacommunicationsystems,letusconsidertheindividuallayeroftheISO-OSIReferenceModel[Tan88],whichprovidesatleasttheconceptualbasisforanycommunicationsystem:1.

物理層

物理層定義數(shù)據(jù)位在物理媒介（例如光纖）上的傳輸方式。1.

PhysicalLayerThephysicallayerdefinesthetransmissionmethodofindividualbitsoverthephysicalmedium,suchasfiberoptics.例如，在物理層上調(diào)制和位同步是很重要的問題，對(duì)于某一特定的調(diào)制方式，數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)取決于傳輸媒介的傳輸速度與所用的電子線路。Forexample,thetypeofmodulationandbit-synchronizationareimportantissues.Withrespecttotheparticularmodulation,delaysduringthedatatransmissionariseduetothepropagationspeedofthetransmissionmediumandtheelectricalcircuitsused.2.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層提供信息塊（數(shù)據(jù)幀）傳輸功能，并且該層還負(fù)責(zé)與物理媒介的訪問協(xié)議接口、錯(cuò)誤識(shí)別與糾正、流控制和塊同步。

2.Data

LinkLayer

Thedatakinklayerprovidesthetransmissionofinformationblocksknownasdataframes.Further,thislayerisresponsibleforaccessprotocolstothephysicalmedium,errorrecognitionandcorrection,flowcontroland

blocksynchronization.訪問協(xié)議對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性很強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)可以分成兩大類：使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò)和使用廣播發(fā)送通道（有時(shí)稱為多訪問通道或隨機(jī)訪問通道）的網(wǎng)絡(luò)。Accessprotocolsareverymuchdependentonthenetwork.Networkscanbedividedintotwocategories:thoseusingpoint-to-pointconnectionsandthoseusingbroadcastchannels,sometimescalledmulti-accesschannelsorrandomaccesschannels.廣播發(fā)送網(wǎng)絡(luò)中，在競(jìng)爭(zhēng)策略下關(guān)鍵的問題是決定由誰(shuí)訪問通道。為了解決這個(gè)問題，引入媒體訪問控制（MAC）子層，并且開發(fā)出了MAC協(xié)議，如定時(shí)令牌輪轉(zhuǎn)協(xié)議和帶沖突檢測(cè)的載體敏感多訪問機(jī)制（CSMA/CD）。Inabroadcastnetwork,thekeyissueishowtodetermine,inthecaseofcompetition,whogetsaccesstothechannel.Tosolvethisproblem,theMediumAccessControl(MAC)sub-layerwasintroducedandMACprotocols,suchastheTimedTokenRotationProtocolandCarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection(CSMA/CD),weredeveloped.在局域網(wǎng)（LAN）中MAC子層非常重要，幾乎所有的局域網(wǎng)都使用多訪問通道作為它們通信的基礎(chǔ)。TheMACsub-layerisespeciallyimportantinLocalAreaNetworks(LANs),nearlyallofwhichusemulti-accesschannelsasthebasisfortheircommunication.

連續(xù)數(shù)據(jù)流需要在整條通信線上保留資源并保證傳輸吞吐量。為了防止產(chǎn)生較大的延時(shí)，多媒體傳輸不能使用遇錯(cuò)重新傳輸這種錯(cuò)誤控制，因?yàn)檫t到的幀就是丟失的幀。Continuousdatastreamsrequirereservationandthroughputguaranteesoveraline.Toavoidlargerdelays,theerrorcontrolformultimediatransmissionneedsadifferentmechanismthanretransmissionbecausealateframeisalostframe.

然而，隨著新的基于光纖的高速網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，在這一層上不必再進(jìn)行錯(cuò)誤控制了。這些網(wǎng)絡(luò)特別適合于多媒體傳輸，因?yàn)樗鼈兊膫鬏斿e(cuò)誤率非常低。However,becauseofthenewhigh-speednetworksbasedonfiberoptics,theremaynotbeaneedforanyerrorcontrolatthislayer.Thesenetworksfavormultimediatransmissionbecauseoftheirverylowtransmissionerrorrate.并且固定大小的信息塊（例如在異步傳輸模式（ATM）網(wǎng)絡(luò)使用的信元）便于產(chǎn)生高效的協(xié)議實(shí)現(xiàn)，能夠在整條通信線上保留資源并保證傳輸吞吐量。Further,afixed-sizeinformationblock(cell),suchasinAsynchronousTransferMode(ATM)networks,

allowsforanefficientprotocolimplementationproviding,reservationsandguaranteedthroughput.3．網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層用于在一個(gè)站點(diǎn)與另一站點(diǎn)之間傳輸塊（稱為數(shù)據(jù)包）。傳輸可以在幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行。因此，這一層提供的服務(wù)包括尋址、網(wǎng)絡(luò)互連、錯(cuò)誤處理、網(wǎng)絡(luò)管理（包括擁擠控制和數(shù)據(jù)包排隊(duì)）等等。3.NetworksLayer

Thenetworklayertransportsinformationblocks,calledpackets,fromonestationtoanother.Thetransportmayinvolveseveralnetworks.Therefore,thislayerprovidesservicessuchasaddressing,errorhandling,networkmanagementwithcongestioncontrolandsequencingofpackets.在這一層上的連續(xù)媒體傳輸需要資源保留和保證。為實(shí)現(xiàn)資源保證而提供的資源保留需求用服務(wù)質(zhì)量（QoS）參數(shù)定義，該參數(shù)相當(dāng)于連續(xù)數(shù)據(jù)流傳輸中的QoS

參數(shù)。

Again,continuousmediarequiteresourcereservationandguaranteesfortransmissionatthislayer.ArequestforreservationforlaterresourceguaranteesisdefinedthroughQualityofService(QoS)parameters,whichcorrespondtotherequirementsforcontinuousdatastreamtransmission.在通信的兩個(gè)站點(diǎn)之間必須完成資源保留。出于這個(gè)目的，需要使用面向連續(xù)的方法，因?yàn)樵摲椒ㄔ诮⑦B接的同時(shí)就完成保留。使用這個(gè)方法，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的延時(shí)和抖動(dòng)都很小，也能保證有正確的數(shù)據(jù)包次序。Thereservationmustbedonealongthepathbetweenthecommunicatingstations.Forthispurpose,connection-orientedbehaviorisneededwherethereservationismadeduringtheconnectionsetup.Throughthisapproach,end-to-enddelaywithsmall

jitterandcorrectpacketorderingcanbeenforced.如果存在網(wǎng)絡(luò)互連，對(duì)于不同的多點(diǎn)發(fā)送和廣播發(fā)送連接的通信結(jié)構(gòu)，還必須有數(shù)據(jù)包的復(fù)制，這會(huì)使資源保留處理復(fù)雜化。連接網(wǎng)絡(luò)的QoS必須在這一層決定。

Ifinternetworkingisincluded,fordifferentcommunicationstructuresinmulticastingorbroadcastingconnections,duplicationofpacketscanfollow,whichmayintroducefurthercomplexityintothereservationprocess.ThenetworkQoSforaconnectionshouldbenegotiatedatthislayer.4．傳輸層

傳輸層提供進(jìn)程到進(jìn)程間的連接。在這一層，網(wǎng)絡(luò)層提供的QoS被進(jìn)一步強(qiáng)化，即如果網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不適當(dāng)，則傳輸層必須彌補(bǔ)傳輸用戶與網(wǎng)絡(luò)層提供能力之間的缺口。

4.TransportLayerThetransportlayerprovidesaprocess-to–processconnection.Atthislayer,theQoS,whichisprovidedbythenetworklayer,isenhanced,meaningthatifthenetworkserviceispoor,thetransportlayerhastobridgethegapbetweenwhatthetransportuserswantandwhatthenetworklayerprovides.在這一層，發(fā)送時(shí)將較大的數(shù)據(jù)包分成較小的數(shù)據(jù)包，在接收端又將它們組裝成原來的大小。錯(cuò)誤處理是基于進(jìn)程-進(jìn)程通信之上的。Largepacketsaresegmentedatthislayerandreassembledintotheiroriginalsizeatthereceiver.Errorhandlingisbasedonprocess-to–processcommunication.對(duì)于連續(xù)媒體流，QoS參數(shù)必須與它們的需求相匹配。錯(cuò)誤處理不包括遇錯(cuò)重新傳輸機(jī)制，因?yàn)樵摍C(jī)制會(huì)產(chǎn)生較高的端對(duì)端延時(shí)和較大的抖動(dòng)。Withrespecttocontinuousdatastreams,theQoSparametersmustmatchtheirrequirements.Again,theerrorhandlingdoesnotincluderetransmissionbecausethismechanismwouldintroducehighend-to-enddelaysandstrongjitter.在一個(gè)連接的兩個(gè)LDU（邏輯數(shù)據(jù)信元）之間的同步和不同連接的SDU（會(huì)話數(shù)據(jù)信元）之間的同步都是這一層的功能。Also,synchronization,whichallowstimerelationsbetweentwoLDUs(LogicalDataUnit)ofoneconnection,andbetweenSDUs(SessionDataUnit)ofdifferentconnections,isoftensaidtobeafunctionofthislayer.5．會(huì)話層會(huì)話層能保證在一次會(huì)話中某個(gè)連接是確實(shí)存在的。會(huì)話的類型包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)會(huì)話、多點(diǎn)發(fā)送會(huì)話（一個(gè)源連接到多個(gè)目標(biāo)）和多點(diǎn)接收會(huì)話（多個(gè)源連接到一個(gè)目標(biāo)）。5.SessionLayer

Thesessionlayerguaranteestheexistenceofaconnectionduringasession.Typesofsessionsincludepoint-to-pointsessions,multicastsessions(aconnectiontomanydestinations)andmulti-dropsessions(aconnectionfrommanysources).在連接媒體的情況下，必須建立一個(gè)或一個(gè)以上傳輸連接中存在的多媒體會(huì)話，這會(huì)導(dǎo)致非常復(fù)雜的連接重構(gòu)問題。另外一方面的問題是數(shù)據(jù)編碼問題。

Inthecaseofcontinuousmedia,multimediasessionswhichresideoveroneormoretransportconnections,mustbeestablished.Thisintroducesamorecomplexviewonconnectionreconstructioninthecaseoftransportproblems.Anotheraspectisdatacoding.對(duì)表示層來說，非常重要的一點(diǎn)是，它必須知道LDU是否準(zhǔn)備好，特別是在內(nèi)部幀已經(jīng)壓縮的情況下。

ItisimportantforthepresentationlayertoknowwhenanLDUisreadyforpresentation,especiallyif