分布式多媒體

多媒體技術第5章1第5章多媒體通信

5.1概述

5.2多媒體計算機網絡

5.3可視電話系統(tǒng)

5.4視頻會議系統(tǒng)2多媒體計算機

網絡的定義多媒體計算機網絡是在網絡協議的控制下，通過網絡通信設備和線路將分布在不同地理位置，且具有獨立功能的多個多媒體計算機系統(tǒng)進行連接，并通過多媒體網絡操作系統(tǒng)等網絡軟件實現資源共享的多機系統(tǒng)，稱為多媒體計算機網絡。3多媒體計算機網絡

的基本要素

1.至少有兩臺具有獨立多媒體計算機網絡操作系統(tǒng)的計算機。

2.多媒體計算機之間要有網絡通信手段將其互連。

3.多媒體計算機之間要有相互通信的規(guī)則（協議），它由以下三個要素組成的：（1）語法，即用戶數據與控制信息的結構與格式。4多媒體計算機網絡

的基本要素（2）語義，即需要發(fā)出何種控制信息，以及完成的動作與做出的響應。（3）時序，即對事件實現順序的詳細說明。

4.配有網絡軟件。

5.實現多媒體計算機資源共享。5多媒體計算機

網絡的組成由通信子網和資源子網兩部分組成。

圖8-1通信子網與資源子網6多媒體計算機

網絡的組成

1.通信子網通信子網由網絡通信設備和傳輸介質組成，其主要功能是進行數據傳輸、交換和通信控制，將資源子網中的各種資源連接起來，實現資源共享和信息交流。

2.資源子網資源子網負責全網的數據處理，并向網絡用戶提供多媒體網絡資源和服務，通過通信子網來共享多媒體資源。

7網絡多媒體

技術的特點

1.集成性（兩個方面）

一方面指多媒體信息媒體的集成。另一方面指媒體處理設備和網絡通信設備的集成，支持點到點、點到多點、多點到多點等多種通信模式，具有綜合業(yè)務的處理能力。

2.資源分散性

網絡多媒體系統(tǒng)的資源分散性是指系統(tǒng)中各種信息資源、物理資源和邏輯資源8網絡多媒體

技術的特點

在功能上和地理上都是分散的，它們基于客戶機/服務器模型，每個結點的用戶都是通過高速、寬帶網絡共享服務器上的資源。

3.流式傳輸和低時延

“流式傳輸”表示基于時間的媒體信息向用戶計算機的連續(xù)、實時傳送。要求通信的時延很低，如語音延遲要小于150ms時，視頻延遲小于250ms。9網絡多媒體

技術的特點

4.實時同步性同步性要求通信網絡不僅要實時地傳輸多媒體數據，而且要保持多媒體數據之間在時序上的同步約束關系，如多媒體中的唇同步問題。

5.交互性操作交互性是指用戶可以通過終端對通信的全過程具有完全的交互控制能力，任意地選擇不同服務器的各種多媒體資源。10網絡多媒體

技術的特點

6.信道對稱性和不對稱性

根據多媒體應用類型的不同，上行和下行信道的通信量可能是對稱的，也可能是不對稱的。例如，交互式電視系統(tǒng)就是一種典型的不對稱信息傳輸系統(tǒng)，而視頻會議系統(tǒng)卻是一種典型的對稱信息傳輸系統(tǒng)。11多媒體應用對網絡

的性能需求

1.支持多種通信模式

2.網絡吞吐量

3.差錯率

4.傳輸延遲12多媒體應用對網絡

的性能需求

1.支持綜合業(yè)務，支持多種通信模式

支持點到點、點到多點、多點到多點等多種通信模式。

2.網絡吞吐量

網絡吞吐量一般是指單位時間內網絡傳送數據的數據速率（比特率）。

數據速率的單位bps，Kbps，Mbps，Gbps。

在網絡處理固定大小的數據塊或包時，也可用“包/秒”、“信元/秒”為單位。

實際上，吞吐量要小于傳輸速率。133.

差錯率

差錯率是對網絡傳送過程中數據發(fā)生改動、丟失，重復或失序現象的度量。

造成網絡傳送差錯有以下幾種可能：（1）網絡傳輸可能會改動傳送的數據位序列，減少了位數。（2）具有檢測錯誤機制的網絡把檢測到錯誤信息塊或包丟棄。（3）分組交換網絡中可能因受結點或傳送線路的擁擠影響造成數據包的丟失。143.

差錯率（4）數據傳送失序。根據不同的網絡協議，可以用三種方法定義差錯率：

（1）位差錯率BER，它定義為出錯的位數與所傳輸的總位數之比，光纖傳輸網的BER范圍一般為10－9～10－12

。（2）幀差錯率FER，它定義為出錯的幀數與所傳輸的總幀數之比。153.

差錯率（3）包（分組）PER差錯率或者信元差錯率CER，它定義為出錯的分組或信元數與所傳輸的總分組或信元數之比。

音頻信息對網絡的抖動、差錯率的要求比視頻信息更高。表8-3部分媒體的可接受差錯率16

一般端到端傳輸延遲時間由以下三部分組成。

圖8-12端到端總延遲時間的組成

端到端傳輸延遲端口延遲端口延遲網絡傳輸延遲位傳輸延遲4.傳輸延遲174.傳輸延遲對于語音信號，端到端延時應在40ms左右。對于HDTV品質的電視來說不應超過50ms。對廣播質量的電視來說不超過100ms。對視頻會議質量來說不超過400ms。延遲抖動是指在各個分組到達接收端的延遲時間的最大變化量，即端到端延遲的最大值與最小值之差。18計算機網絡

1.ATM網絡

2.ISDN網絡

3.FDDI網絡

4.ADSL網絡191.ATM網絡

采用定長短信元、多路復用和面向連接的交換式網絡，它具有低等待時間和高吞吐量等優(yōu)點，利用各種傳輸介質，提供更高的帶寬和更遠的網絡傳輸，它支持多種不同的服務類別，適合傳輸話音、視頻和數據，提供155Mbps～622Mbps或者更高的傳輸速率。ATM作為寬帶綜合業(yè)務數字網B—ISDN的核心技術，將廣域網WAN和局域網LAN綜合在一個統(tǒng)一的公共網絡基礎平臺滿足多媒體通信的需要。20

（1）

ATM的信元結構

ATM信元是一種具有固定長度的數據分組。

表8-5ATM信元結構

信令協議由一系列用服務原語描述的過程組成，定義了建立、維護和拆除連接所需的操作。21（2）ATM網絡結構

ATM網可作為主干網構成城域網或廣域網，也可應用于ATM局域網中。

圖8-16ATM主干網結構22ATM網絡結構1）用戶網絡接口UNIUNI分為兩類：專用UNI是用戶端點到專用ATM交換機之間的接口。公共UNI是用戶端點設備與公用交換機之間的接口。2）網絡節(jié)點間接口NNINNI也分為兩類：專用NNI是兩個專用網絡交換節(jié)點之間的接口。公共NNI是公用網絡交換節(jié)點之間的接口。23（3）ATM服務類型表8-6ATM的四種服務類型

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2.ISDN網絡

綜合業(yè)務數字網ISDN是一種依靠數字電話網來提供話音和各種非話音業(yè)務的為目的的綜合業(yè)務數字網。ISDN不僅能提供電路交換與分組交換業(yè)務，而且也適用于非交換的專用線。早期ISDN稱為窄帶N－ISDN，現在有寬帶B－ISDN。

ISDN用戶—網絡接口中有兩個重要因素，即通路類型和接口結構。252.ISDN網絡通路是表示接口信息傳送的能力。通路類型的組合稱為接口結構，它規(guī)定了在這個結構上最大的數字信息傳送能力。

ISDN提供的通路有兩種主要類型：（1）信息通路，為用戶傳送各種信息流。（2）信令通路，它是為了進行呼叫控制而傳送信令信息。262.ISDN網絡

ISDN通信網絡具有以下特點：

（1）綜合性

ISDN能通過一對用戶線提供電話、數據、傳真、圖像、可視電話等多種服務（即時連接、永久連接）。ISDN可以提供電路交換或分組交換業(yè)務等。（2）經濟性

ISDN能夠在一對用戶線上最多連接8個終端，并且可以使3個以上的終端同時通信。對于基本接口的ISDN用戶可以有2個64Kbps信息通路和1個16Kbps的信息通路。272.ISDN網絡

（3）支持多種應用

用戶可以根據自己應用的需要傳送各種信息。ISDN的用戶目前主要是中小企業(yè)和公司或適用于需要在家里辦公的一些人員。

ISDN仍然存在以下局限性：

1）傳輸速率低，難于進行圖像和高速數據通信。

2）它只支持速率高于64Kbps的電路交換模式，這種模式只支持點到點連接。

3）對未來開展通信新業(yè)務適應性差。281.FDDI網絡結構

令牌Token是FDDI環(huán)路進行傳送信息的“通行證”。3.FDDI

網絡FDDI環(huán)293.FDDI

網絡

2.FDDI數據幀格式

3.FDDI網絡的優(yōu)點（1）傳輸距離長

相鄰站間的最大長度，多模光纖可達2Km，單模光纖可達40～60Km，最大距離為200Km，最多連接站點數為1000個。303.FDDI

網絡（2）具有較高的帶寬

FDDI的設計帶寬為100Mbps。（3）可靠性高FDDI采用冗余的反向雙環(huán)連接方法保證系統(tǒng)安全可靠，同時傳輸光纖具有對電磁和射頻干擾抑制能力。（4）安全性好傳輸光纖是最安全的傳輸媒體。（5）互操作性強FDDI具有統(tǒng)一的國際標準。314.ADSL網絡

是一種上行和下行傳輸速率不對稱的技術。

ADSL使用普通電話線下行速率可以達到1.5Mbps～8Mbps，而反方向的上行速率為16Kbps～640Kbps。

ADSL最大傳輸距離為5.5Km，目前已能在0.5mm芯徑雙絞線上將6Mbps信號傳送3.6Km，ADSL所支持的主要業(yè)務是Internet網的高速訪問和瀏覽、VOD視頻點播電視和交互多媒體應用等業(yè)務，其最大特點是可以利用現有的電話線網絡設施就能提供寬帶業(yè)務。324.ADSL網絡一個典型的ADSL的網絡接入系統(tǒng)模型圖

ADSL技術的優(yōu)勢是只使用一對電話線路，傳輸距離長；。電信網絡提供商Modem分離器分離器Modem機頂盒計算機電話電話電話線高速下行信道低速上行信道335.4視頻會議系統(tǒng)

多媒體會議系統(tǒng)發(fā)展情況視頻會議系統(tǒng)的結構視頻會議系統(tǒng)的標準34多媒體會議系統(tǒng)

多媒體會議系統(tǒng)的基本特征是：

通過計算機遠程地參加會議或交流，以可視化的、實時的、交互的的形式實現了在不同地理位置上人們的多媒體資源共享和信息相互交流，體現了超越空間的多點通信、群體的“面對面”的協同工作特點。

在1964年，AT＆T在世界上首次推出可視電話，到了70～80年代，世界上出現了各種各樣的視頻會議系統(tǒng)，但由于專用的設備和線路、專用芯片等器件價格昂貴，同時又要占用很大的通信頻帶帶寬，所以其推廣也受到很大的限制。35多媒體會議系統(tǒng)

到了80年代末、90年代初，隨著微電子、計算機、數字信號處理及圖像處理技術的發(fā)展，會議系統(tǒng)的理論研究和實用系統(tǒng)研制方面也得到了迅速發(fā)展，ITU－T（國際通信聯盟標準化委員會）制定的H.320協議標準在視頻會議市場占有主導地位，規(guī)定了統(tǒng)一的視頻輸入輸出標準、算法標準、誤碼校驗標準及一系列互通的模式轉換標準，解決了不同廠商的設備互通問題，極大地推動了會議電視的發(fā)展。36多媒體會議系統(tǒng)

根據通信節(jié)點的數量和會議的規(guī)模，可分為以下兩種：

1.桌面視頻會議系統(tǒng)

桌面會議系統(tǒng)利用用戶之間現有的計算機和視、音頻編解碼器、網絡通信接口組成的點對點桌面會議系統(tǒng)。價格相對較便宜，根據所使用的通信網絡帶寬的不同，視頻質量較好的在ISDN環(huán)境中運行，在112～768Kbps速率下，可提供每秒25～30幀圖像，質量一般的在局域網環(huán)境中運行，在384Kbps速率下，提供每秒15～20幀圖像質量，能基本滿足人們的要求。37多媒體會議系統(tǒng)

2.會議室會議系統(tǒng)

在會議室會議系統(tǒng)的支持下，室內配置專用的計算機硬件和軟件系統(tǒng)，還包括其它一些設備：監(jiān)視器、高質量攝像機以及音響系統(tǒng)，使用專用的控制設備和寬帶網絡通信設備，為與會者提供接近廣播級的視頻通信質量。會議室會議系統(tǒng)一般是多點視頻會議系統(tǒng)，允許三個或三個以上不同地點的參加者同時參與會議。多點控制單元MCU在通信網絡上控制各個點的視頻、音頻、通用數據和控制信號的流向，維持會議正常進行。38視頻會議系統(tǒng)

的結構

主要由視頻會議終端、網絡和控制管理軟件和多點控制器、信道（網絡）及控制管理軟件等組成。

視頻會議系統(tǒng)終端的主要功能是：

完成視頻、音頻、數據、信令等各種數字信號的采集、編輯、處理和顯示，再將符合國際標準的壓縮數字信號碼經線路接口送到信道，或從信道上將標準壓縮數字信號碼經線路接口送到終端中。此外，終端還要形成通信的各種控制信息。

39視頻會議系統(tǒng)設備

1.視頻編、解碼器及附屬設備

視頻輸入設備包括攝像機、錄像機、VCD等，主要功能是將模擬視頻信號通過視頻輸入口送入編碼器，經編碼器數字化、壓縮處理后，成為數據碼流，經數字信道傳送到接收端，接收后經解碼為模擬視頻信號，由監(jiān)視器顯示出發(fā)送端的圖像。視頻輸出設備包括監(jiān)視器、投影機、電視機等，主要功能是顯示收到的圖像。40視頻會議系統(tǒng)設備

2.音頻編、解碼器及附屬設備

音頻輸入設備有麥克風、調音設備和回聲擬制器等，輸出設備有擴音機、揚聲器等。音頻編碼部分主要采用G.711建議、G.722建議和G.728建議的音頻編、解碼器。此外，由于視頻編、解碼器會引入一定的時延，音頻編碼器要增加適當的時延，以使解碼器中的視頻信號和音頻信號同步。

3.多點控制單元MCU41視頻會議系統(tǒng)設備

MCU的基本功能是對音頻、視頻、數據、信令等數字信號的混合與切換，并確定將某一會場的視頻、音頻信號分配到其它會場，它符合多點會議電視系統(tǒng)H.231建議，組網采用星形結構。

4.多路復用/信號分離設備

把視頻、音頻、數據、信令等各種數字信號按照H.221建議（視聽電信業(yè)務中64～1920Kbps信道中的幀結構）組合成64～1920Kbps數字碼流，成為與用戶/網絡接口兼容的信號格式。42多媒體會議控制單元MCU-AM系列

AVCON路由式MCU不僅從容應對大容量、多并發(fā)的視音頻通話，也支持豐富的會議管理功能，因而成為當之無愧的會議樞紐

43視頻會議系統(tǒng)設備

5.信息處理設備與應用軟件

信息處理設備包括電子白板、書寫電話等。應用軟件通常包括白板系統(tǒng)、應用程序共享系統(tǒng)等，與會人員可以通過這些設備和應用軟件來討論問題和實現數據共享等功能。

6.用戶/網絡接口

用戶/網絡接口是用戶端的終端設備與網絡信道的連接點，被稱為“接口”，并且是數字電路接口，對于接口的物理與電氣特性應滿足G.703建議。44視頻會議系統(tǒng)設備

7.系統(tǒng)控制部分

該部分包括端到端的通信規(guī)程，端到端通信協議應符合H.242建議的要求；在多點通信時，有MCU時的通信規(guī)程應符合H.243建議的要求。

8.傳輸網絡

會議系統(tǒng)的傳輸信道可采用光纜、電纜、微波以及衛(wèi)星等數字信道，或者其他類型的傳輸信道。在傳輸方式上，它可以在現有的多種網絡上展開，例如AMT、ISDN數字通信網等。45視頻會議系統(tǒng)設備在用戶接入網的范圍內，可以采用ADSL等設備進行傳輸。新的會議系統(tǒng)標準還允許它在各種計算機網絡中傳輸，如LAN、WAN、Internet等。

9.安全保密系統(tǒng)

安全保密系統(tǒng)的主要組成部分是加密模塊和解密模塊，加密模塊是將會議終端用戶數據加密形成加密