《多媒体技术》第10章多媒体通信和网络.ppt

1,第10章 多媒体通信和网络,2,多媒体通信是通信技术和多媒体技术相结合的产物，具有计算机的交互性、多媒体的复合性、通信的分布性及电视的真实性。,3,主要内容,10.1 分布式多媒体应用的通信需求10.2多媒体通信的服务质量10.3多媒体通信网络环境10.4多媒体通信协议（了解）,4,10.1 分布式多媒体应用的通信需求,多媒体数据流的基本特征1.比特率可变性 恒定比特率(CBR)可变比特率(VBR)2.时间依赖性 传输须实时，端到端等待时间应控制在 一个很短的时间端内。3.信道对称性 上行信道和下行信道 对称和不对称（VOD,对等式视频会议）,5,10.1 分布式多媒体应用的通信需求,多媒体通信的性能需求1.吞吐量需求2.可靠性需求3.延迟需求4.多点通信需求5.同步需求,6,10.1 分布式多媒体应用的通信需求,多媒体通信的性能需求1.吞吐量需求：网络吞吐量是指有效的网络带宽，通常定义为物理链路传输速率减去各种传输开销(物理传输开销、网络冲突、拥塞和差错等开销)。影响吞吐量的因素：网络故障、网络拥塞、瓶颈、缓冲区容量和流量控制等。多媒体通信要求高传输带宽、大缓冲容量,7,10.1 分布式多媒体应用的通信需求,多媒体通信的性能需求2.可靠性需求 网络差错主要由位出错、分组丢失和乱序等原因引起的。多媒体应用允许网络传输中存在一定的错误人类感知能力的限制。视频比音频的可靠性需求要高一些。,8,10.1 分布式多媒体应用的通信需求,多媒体通信的性能需求3.延迟需求 端到端延迟是指发送端发送一个分组到接收端正确地接收该分组所经历的时间。主要包括：(1)传播延迟：传输一个二进制位，为常数；(2)传输延迟：传输一个数据块，与网络传输速率和中间节点处理延迟有关；(3)网络延迟：传播延迟和传输延迟之和；(4)接口延迟：发送端从开始准备发送数据块到实际利用网络发送需要的时间。延迟抖动：在一条连接上分组延迟的最大变化量，即端到端延迟的最大值和最小值之差。,9,10.1 分布式多媒体应用的通信需求,多媒体通信的性能需求4.多点通信需求通信种类：(1)点到点通信：(2)多播通信(组播)：把相同的数据传送给其它相关站点；(3)广播通信：把相同的数据传送给其它所有站点。,10,10.1 分布式多媒体应用的通信需求,多媒体通信的性能需求5.同步需求 多媒体通信的同步有两种：(1)流内同步：保持单个媒体流内部的时间关系，以满足感官上的需求；否则，音频断续，视频不连续(2)流间同步：不同媒体（音、视频）间的同步。需要在目的地对这些媒体流进行同步。,11,10.2多媒体通信的服务质量,服务质量：用于说明网络“好坏”的程度。多媒体网络系统必须提供QoS参数定义和相应的管理机制。QoS=吞吐量,差错率,端到端延迟,延迟抖动,Quality of Service,端到端延迟的最大值与最小值之差,12,不同的多媒体应用系统，QoS参数集的定义方法可能是不同的,13,对于交互式多媒体应用来说，对延迟有严格的限制，不能超过人所能容忍的限度。否则会严重影响对语言和图像的理解和识别。,14,用户根据应用的需求来定义所需要的QoS参数，系统根据当前的可用资源容量来判断是否满足应用的QoS需要。经过协商达成一致的QoS参数值在数据传输过程中得到基本保证。,15,如果采用帧间和帧内编码，如MPEG编码，则可以通过建立不同的优先级来发送视频的I,P和B帧，达到调节QoS的目的。其中I帧包含帧内编码，具有最高的优先级别，以保证获得良好的QoS服务。还可以利用分层压缩法将重要信息，如运动矢量，DCT的低频分量或基本的信息，用高质量的信道传输，标以高优先级别。当信道拥塞时，扔掉低优先级的分组，接受端仍然可以从主要的信息中回复一定质量的图像。,压缩编码对QoS参数的影响对于视频编码，如果只采用帧内压缩编码，可以采取丢帧的方法允许QoS变化，还可以利用各种显示抖动算法，通过降低显示质量来保证原帧率不变。,16,QoS参数的体系结构在分布式多媒体应用中通常采用层次化的QoS参数体系结构对等层之间表现为对等协商关系，双方按照承诺的QoS参数提供服务；同一方的不同层之间表现为一种映射关系不同的应用系统中，QoS参数集的定义方法不同，通常使用吞吐量，差错率，端到端延迟，延迟抖动等网络性能参数来定义QoS,17,应用层：面向端用户，采用直观，形象的表达描述不同的QoS,供用户选择传输层：须由支持QoS的传输层协议提供可选择和定义的QoS参数网络层：通过支持QoS的网络层协议提供可选择和定义的QoS参数,如RSVP和ST网络协议数据链路层：实现对物理介质的访问控制能力，与网络类型有关。如ATM网络能构较充分的支持QoS,QoS参数体系结构,18,QoS的管理1.QoS服务的分类在数据传输过程中，网络应该履行所承诺的QoS参数服务，但是由于网络负载是动态变化的，会引起QoS的动态波动，结果如何主要取决于QoS类型确定型QoS：即必须履行所承诺的QoS参数服务统计型QoS：即对承诺的QoS运行在一定范围内波动，而且不会造成不良后果尽力型QoS：最佳效果传输，网络不提供任何QoS保证，网络性能随负载的增加而明显下降,19,2.QoS管理机制为了标准化QoS参数定义，国际组织提供了一系列相关的协议,如IEEE 802.1p,资源保留协议RSVP和区分服务DiffServ 以及ATM等，都是从不同网络协议层提供QoS定义，分类和保证机制QoS管理机制应该提供的QoS管理特性如下：QoS管理是可配置的 QoS管理是可协商的 QoS管理是动态的 QoS管理是端到端的 QoS管理应是层次化的,20,101.3 多媒体通信网络环境,多媒体计算机网络现有网络对多媒体通信的支持,21,10.3 多媒体计算机网络,计算机网络：计算机通信网，指分布在不同地点的多台独立运行的计算机利用通信线路互联起来，实现信息交换及资源共享。,主机,终端控制器,终端,网络节点,终端控制器,终端,通信子网,用户子网,22,计算机网络的拓朴结构,总线结构环形结构星形结构树形结构网状结构,23,总线结构,所有节点都连到一条主干电缆上，信号沿总线传输优点：单一的节点故障互不影响。缺点：总线任务重，易产生瓶颈问题，且总线本身的故障对系统将是毁灭性的。,24,环型结构,将总线结构的两端相连，形成一个闭合的环，信息在环中作单向流动。优点：电缆长度短、成本低。缺点：环中任意一处的故障都会造成网络瘫痪，而且增减节点时需要断开环路，灵活性较差。,25,星型结构 以一台设备作为中央节点，外围节点都单独连接到中央节点上，必须通过中央节点才能通信。优点：通信协议简单，建网容易；故障诊断比较简便 缺点：中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。,26,树型结构 树型结构又称为改进型星型结构（星型 星型），也可以看成是星型拓扑的扩展，适用于连入众多计算机的场合并具有星型拓扑的特点。,27,网状结构 各个网络节点之间网状连接。优点：容错能力最强 缺点：代价最高。,28,层次化的网络结构定义,分布层,核心层,访问层,29,终端接入设备到网络的接入点,访问层,访问层特性,30,访问层的汇接点路由数据分割广播域 介质转换安全性远程访问的接入点,分布层,分布层特性,31,核心层特性,高速传送数据对数据不作任何处理,核心层,32,网络分层的优点,分层的优点：各层间相互独立，把网络操作分成低复杂性单元灵活性好。某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块功能。促进标准化工作定义了用于即插即用兼容性的标准接口，使网络易于维护和实现,33,OSI参考模型,OSI RM：开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model）,网络世界的法律!,34,网络协议,网络协议是网络设备之间通信规则的正式描述。,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,TCP/IP协议栈,Source Host A,Destination Host B,“宝塔镇河妖”,“天王盖地虎”,TCP/IP协议栈,35,OSI参考模型,数据流层,传输层,数据链路层,网络层,物理层,应用层(高),会话层,表示层,应用层,36,TCP/IP协议和OSI参考模型,TCP/IP协议栈具有简单的分层设计，与OSI参考模型有清晰的对应关系。,OSI参考模型,TCP/IP,37,OSI参考模型,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,1,2,3,4,5,11,7,提供应用程序间通信,处理数据格式、数据加密等,建立、维护和管理会话,建立主机端到端连接,寻址和路由选择,提供介质访问、链路管理等,比特流传输,38,TCP/IP体系结构,39,应用层作用,Telnet SMTPHTTP FTP,用户接口,例子,应用层,应用层与提供网络服务相关，这些服务包括文件传送、打印服务、数据库服务、电子邮件等。应用层提供了一个应用网络通信的接口,40,Telnet SMTPHTTP FTP,ASCIIEBCDICJPEG,用户接口,数据表示加密等特殊处理过程,例子,表示层,应用层,应用层作用,表示层主要处理应用实体间交换数据的语法，其目的是解决格式和数据表示的差别，从而为应用层提供一个一致的数据格式，如文本压缩、数据加密、字符编码的转换，从而使字符、格式等有差异的设备之间相互通信。,41,TelnetHTTP,ASCIIEBCDICJPEG,保证不同应用间的数据区分,用户接口,数据表示加密等特殊处理过程,Operating System/Application Access Scheduling,例子,会话层,表示层,应用层,应用层作用,会话层的主要功能：在建立会活时核实双方身份是否有权参加会活；确定何方支付通信费用；双方在各种选择功能方面取得一致；在会话建立以后，需要对进程间的对话进行管理与控制，例如对话过程中某个环节出了故障。,42,保证不同应用间的数据区分,用户接口,数据表示加密等特殊处理过程,传输层,数据链路层,网络层,物理层,例子,会话层,表示层,应用层,应用层作用,43,应用层,文件传输FTP、TFTP邮件服务SMTP、POP3网络管理SNMP、Telnet、Ping、Tracert网络服务HTTP、DNS、WINS,44,数据流层的作用,EIA/TIA-232V.35,物理层,设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等,物理层主要讨论在通信线路上比特流的传输问题。这一层协议描述传输媒质的电气、机械、功能和过程的特性。其典型的设计问题有：信号的发送电平、码元宽度、线路码型、物理连接器插脚的数量、插脚的功能、物理拓扑结构、物理连接的建立和终止、传输方式等。,45,定义介质类型连接器类型 信号类型,物理层功能,46,物理层设备,集线器 中继器 编码解码器 传输介质连接器,47,物理层:Ethernet/802.3,集线器,多个主机,主机,10Base2细缆以太网10Base5粗缆以太网,10BaseT双绞线,48,A,B,C,D,物理层,所有设备在同一冲突域所有设备在同一广播域所有设备共享相同的带宽,集线器运行在物理层,49,冲突域 广播域,冲突（collision）：在以太网中，当两个节点同时传输数据时，从两个设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏冲突域（collision domain）一个支持共享介质的网段广播域(broadcast domain)：广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为router不转发广播）。,50,集线器：同一个冲突域,接入设备越多冲突机率越大用CSMA/CD技术（载波侦听多路访问/冲突检测),51,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,数据流层的作用,数据链路层,物理层,将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等,主要讨论在数据链路上帧流的传输问题。这一层协议的内容包括：帧的格式，帧的类型，比特填充技术，数据链路的建立和终止，信息流量控制，差错控制，等。这一层协议的目的是保障在相邻的站与节点或节点与节点之间正确地、有次序、有节奏地传输数据帧。,52,定义源和目标的物理地址与帧关联的高层协议(Service Access Point)网络拓扑 帧顺序数据流控制有向或无向连接,数据链路层功能,53,每段有自己的冲突域所有的段都在同一广播域,数据链路层,或,1,2,3,1,2,交换机和桥运行在链路层,54,交换机,每段有自己的冲突域广播信息向所有段转发,缓冲区,交换,55,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,IPIPX,数据流层的作用,网络层,数据链路层,物理层,将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,网络层主要处理分组在网络中的传输。这一层协议的功能是：路由选择、数据交换，网络连接的建立和终止，一个给定的数据链路上网络连接的复用，根据从数据链路层来的错误报告而进行的错误检测和恢复，分组的排序，信息流的控制等。,56,什么是路由,路由是指导IP报文发送的路径信息,57,定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址定义通过网络的路径多链路连接,网络层功能,58,IP报文格式,59,数据,源地址,目标地址,IP,头,主机号,网络号,逻辑地址,网络层端接设备的数据包,网络层功能(续),网络层功能(续),11111111,11111111,00000000,00000000,10101100,00010000,01111010,11001100,二进制掩码,二进制地址,172,111,122,204,255,地址,掩码,255,0,0,网络部分,主机部分,61,路由表,目标网络,端口,距离,1,2,4,S0,S0,E0,1,0,0,1.0,4.0,1.3,E0,4.3,S0,2.2,E0,2.1,S0,4.1,4.2,1.1,1.2,路由表,目标网络,端口,距离,1,2,4,E0,S0,S0,0,0,1,逻辑地址提供分层结构的网络需要的配置利用配置信息来识别到达目标网络的路径,网络层功能(续),62,路由器：运行在网络层,广播信息控制多点发送信息控制路径优化流量管制逻辑寻址提供WAN连接,63,路由和交换,路由与交换的区别交换机在二层处理数据包，速度快，但容易造成广播风暴路由器是第三层设备，很早就作为网络连接的设备出现了。路由器处理包速度慢，但在隔阻广播风暴方面相当有效,64,TCPUDPSPX,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,IPIPX,例子,数据流层的作用,传输层,数据链路层,物理层,可靠或不可靠的数据传输数据重传前的错误纠正,将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等,网络层,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,传输层是一个端到端的层次，也就是计算机-计算机的层次,65,区分不同的上层应用（分段）建立应用间的端到端连接定义流量控制（缓存技术、源抑制报文、窗口机制）为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务,网络层,IPX,IP,传输层,SPX,TCP,UDP,传输层功能,66,同步请求,回应同步请求,同步请求,回应同步请求,数据传输,(传输数据段),发送方,接收方,连接建立,可靠的传输层功能,67,TCP/UDP报文格式,68,端口号,传输层协议用端口号来标识和区分各种上层应用程序。,80,20/21,23,25,53,119,116,69,TCPUDPSPX,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,IPIPX,表示层,应用层,会话层,例子,数据流层的作用,可靠或不可靠的数据传输数据重传前的错误纠正,将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正,设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等,传输层,数据链路层,物理层,网络层,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,70,PDU,PDU（protocol data unit):每一层使用自己层的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。上层:MessageTransport layer:SegmentNetwork layer:PacketData-link layer:FramePhysical layer:bit,71,对等层通信,每一层利用下一层提供的服务与对等层通信；每一层使用自己的协议。,Host A,Host B,APDU,PPDU,SPDU,Segment,Packet,Frame,Bit,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,72,封装,封装（encapsulate/encapsulation）：数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据包装到一个特殊协议报头中，这个过程叫 封装,73,数据封装,数据封装和解封装过程。,Data,Data,H,Data,H,H,主机,服务器,交换机,路由器,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,Data,Data,H,Data,H,H,74,上层数据,LLC 头+IP+TCP+上层数据,MAC 头,IP+TCP+上层数据,LLC 头,TCP+上层数据,IP 头,上层数据,TCP 头,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,解封装数据,75,计算机网络的硬件组成,服务器（网络操作系统，提供共享服务）工作站网卡连接介质：无线、有线（双绞线、同轴电缆、光纤、电话线）连接设备：集线器（HUB）、交换机（Switch)、路由器（Router）、网桥（Bridge)、中继器（Repeater）、网关、调制解调器（Modem)等,76,冲突域,1 4 4 4,广播域,1 1 1 4,网络设备的域,77,IP 地址,Host ID,Network ID,78,w,x,y,z,A 类,0nnnnnnn,主机 IDXXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX,B 类,10nnnnnn nnnnnnnn,主机 IDXXXXXXXX XXXXXXXX,C 类,110nnnnn nnnnnnnn nnnnnnnn,主机 IDXXXXXXXX,网络 ID,网络 ID,网络 ID,D 类,1110mmmm mmmmmmmm mmmmmmmm mmmmmmmm,组播地址,E 类,1111pppp pppppppp pppppppp pppppppp,预留地址,IP 地址分类,0-1211,128-191,192-223,224-239,240-255,预留私网地址RFC1918定义,192.1118.0.xx-,79,特殊IP地址,80,FDDI浙大校园网,信息学院,路由器网关,校网中心,光纤,其它校区,Internet,防火墙,某网站的网络拓朴图,82,现有网络对多媒体通信的支持,11.3.2.1 局域网局域网是在一个较小的区域内的网络，通常是指一幢楼内或一个单位内。11.3.2.2 广域网广域网又称远程网，它的作用范围通常为几十到几千公里，甚至整个世界。11.3.2.3 ATM网络ATM网络是一种面向连接的交换式网络。,83,11.3.2.1 局域网络,1.100BASET网络（IEEE 802.3u）100BASET是由快速以太网联盟开发的100Mb/s以太网。MAC层仍沿用CSMA/CD这种随机性介质访问协议。,数据传送的时间不确定，站点对网络带宽无调控能力；冲突将会产生传送延迟，延迟时间随机。,84,11.3.2.1 局域网络,2.千兆位以太网（IEEE 802.3z，IEEE 802.3ab）IEEE 802.3z定义的传输介质为光纤和宽带同轴电缆，链路操作模式为全双工操作。IEEE 802.3ab定义的传输介质为5类UTP电缆，传输距离为100m，链路操作模式为半双工。MAC层仍采用CSMA/CD协议。,显著地提高了网络带宽；仍没有提供对QoS的支持。,85,11.3.2.1 局域网络,3.100VG-AnyLAN网络（IEEE 802.12）100VG-AnyLAN是由100VG-AnyLAN论坛开发的一种100Mb/s高速网络。100VG-AnyLAN的涵义是指在语音级的UTP电缆上进行100Mb/s速率传输且支持IEEE 802.3和802.5两种帧格式（不是同时支持）。100VG-AnyLAN的MAC层采用需求优先权访问方法。,采用轮流访问方式，避免了冲突的发生；与以太网不兼容。,86,11.3.2.1 局域网络,4.FDDI网络（IEEE 802.8）FDDI（光纤分布式数据接口）是由美国国家标准化协会（ANSI）制定的一种以光纤为传输介质、传输速率为100Mb/s的网络标准。FDDI采用双环结构，主环进行正常的数据传输，次环为冗余的备用环，一旦主环链路发生故障，则备用环的相应链路就代行其工作，使FDDI具备较强的容错能力。,高带宽，高造价；MAC层主要定义了一种定时令牌循环协议，是一种分布式确定型访问控制协议，在介质利用和带宽分配等方面具有更高的性能。,87,FDDI浙大校园网,信息学院,路由器网关,校网中心,光纤,其它校区,Internet,防火墙,88,11.3.2.2 广域网络,局域网通过高速交换式网络技术较容易地解决网络带宽和延迟问题，对多媒体通信的支持比较充分；多媒体通信的重点是解决广域网支持多媒体流的综合传输和QoS问题；近几年，相继推出了一些以光纤为传输介质的广域网，如同步光纤网（SONET）、同步数字序列（SDH）和密集波分复用（DWDM）等，其传输速率已达10Gbs，大大改善了广域网的拥挤状况。,89,11.3.2.2 广域网络,1、公共电话交换网（PSTN）（Public Switched Telephone Network）组成：传输线路、交换机、用户终端,本地网,长途网,国际,国际局,一级交换中心C1,二级交换中心C2,三级交换中心C3,四级交换中心C4,端局C5,汇接局Tm,90,11.3.2.2 广域网络,2.X.25网络 ITU的X.25建议就是针对分组交换网而制定的国际标准。它所提供的网络功能相当于ISO/OSI参考模型的低三层，即物理层、数据链路层和网络层功能。因此，分组交换网有时也称为X.25网。分组交换网主要由分组交换机、传输线路和用户接入设备组成。分组交换机是分组交换网的核心，分组交换机之间以全互连方式连接。,91,11.3.2.2 广域网络,传统的X.25分组交换网存在着传输速率低、网络延时大、吞吐量小以及通信费用高等缺陷，已难以满足今后通信业务质量的要求；这促使人们研究新的分组交换技术，于是，帧中继、ATM等快速分组交换技术便应运而生。,92,11.3.2.2 广域网络,3.帧中继网络 在90年代初推出了一种新型的WAN技术：帧中继（Frame Relay）；支持HDLC规程的宽带数据业务标准，并已获得ANSI和ITU的批准。,继承了X.25的优点，如提供统计复用功能、永久虚电路、交换虚电路等改进了X.25的性能。,93,11.3.2.2 广域网络,X.25的改进主要表现在两个方面：一是提高了网络传输速率，用户接入速率可在511/114kb/s到1.544/2.048Mb/s的范围内，而上限速率实际可达50Mb/s；二是简化了大量的网络功能，网络不再提供流量控制、纠错和确认等功能，由用户终端根据需要自行解决。这样，就可以减少网络时延，降低通信费用。帧中继网由三个部分组成：帧中继接入设备、帧中继交换设备和帧中继服务。,94,11.3.2.2 广域网络,4ISDN网络 综合业务数字网ISDN(Integrated Services Digital Network)是一种由数字交换机和数字信道构成的，以传输数字信号为目的的综合数字网，并利用这个网提供话音、数据等各种业务。ISDN=ISN+IDN。ISDN主要是依靠数字电话网的交换和接续功能提供话音和各种非话音业务的，是一种电路交换网络。,95,ISDN信道分类：（1）B通道：114kb/s（2）D通道：16kb/s网络接口分类：（1）基本接口（2B+D接口）（2）基群速率接口（主业务接口）如（30B+D）：中国、欧洲（23B+D）：美国、日本等国家,11.3.2.2 广域网络,提供端点到端点的数字连接环境；支持话音、传真、可视电话等多种业务；标准、多用途的用户接口。,96,11.3.2.2 广域网络,5IP宽带网络宽带Internet骨干网是以宽带IP网络为基础，其物理网络采用ATM、SONET、SDH和DWDM等高速网络；通过IP Over ATM、IP Over SONET、IP Over SDH以及IP Over DWDM等技术构成基于IP协议的集成平台；这种宽带IP网络也是下一代Internet(如Internet 2)的核心技术。,97,11.3.2.2 广域网络,5IP宽带网络采用无连接、统计复用方式实现远程数据通信；自适应选路；尽力而为的服务。,大大提高了广域网的带宽；通过IPv6、RSVP和区分服务等协议协调网络资源，以提供OoS保证；,98,ATM技术是以高速分组传送模式为主，综合电路传输模式优点的一种宽带传输模式，是面向连接的网络技术。原理：将传送的数据切割成固定长度的“信元”，建立虚通道（virtual path）和虚路径（virtual channel）。最高速率可达1122Mbps.ATM网络中传输的的数据不叫数据包，而叫“信元”，信元长53字节。,11.3.2.3 ATM网络,99,ATM（Asynchronous Transfer Mode）技术,信头（5个字节）,信元,信息段（48个字节）,11.3.2.3 ATM网络,100,11.3.2.3 ATM网络,ATM网络参考模型,101,11.3.2.3 ATM网络,用户平面：具有分层结构，提供用户所要求的应用、协议和服务；控制平面：也具有分层结构，包括呼叫建立、维护以及撤销连接等有关的功能；管理平面：提供层管理和平面管理二部分功能。层管理执行各层实体间的控制交互管理，平面管理则执行与系统整体有关的管理功能，协调各平面之间的关系。管理平面执行本地管理功能，无须分层，而用户和控制平面可分为物理层、ATM层、ATM适配层和用户层（高层）。,102,11.4 多媒体通信协议,通信协议是指通信双方必须遵循的控制信息交换的规则之集合。通信协议：在网络基础结构上提供面向连接或无连接的数据传输服务，以支持各种网络应用。,103,11.4.1 IP v6协议,IP v6的一个重要设计目标是保证与Ip v4兼容。128位的地址空间允许更多的主机被寻址，并且允许地址层上有更多的层次。改进的多站点寻址方案允许将多站点路由限制在指定的范围内。组块头的新定义的“流标志字段”允许鉴别属于同一数据流的所有组块。用于真实性、完整性及数据加密性的新机制。,104,我们为什么需要IPv6？,IPv4地址资源面临枯竭，我国仅有3000多万个IP地址互联网黑客、病毒泛滥，IPv6能提供更安全的保障 实现3G与互联网的融合，让每部手机等信息家电都有IP地址IPv6支持“永远在线”，为客户提供更满意的服务IPv6目标：让地球上每粒“沙子”都有IP地址。Ipv6地址的数量大到每一个人都可以拥有上万个IP地址。对于128位的IPv6地址，考虑到IPv6地址的长度是原来的四倍，RFC1884规定的标准语法建议把IPv6地址的128位（16个字节）写成8个16位的无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，这些数之间用冒号（：）分开；例如：3ffe:3201:1401:1:280:c8ff:fe4d:db39,105,IPv6 与IPv4的比较,相同点：非连接方式；每个分组根据其包含的目的地址在网络内独立流动；两者都有跳数限制；IPv6保留了IPv4各选项所提供的绝大多数设施。不同点：地址域的长度：IPv6为128bits，而IPv4是32bits，扩大的地址空间可满足互联网发展的需要。标头格式：IPv6完全不同于IPv4，域的数目由12 减为8，几乎每个域都被改变。扩展标头：IPv4只用一个标头，用选项扩展功能；IPv6一般有多个标头（包括一个基本标头和0或多个扩展标头），支持可选的功能扩展。支持视频音频流应用：IPv6有建立高质量通路的机制。,106,IPv4 to IPv6,共存过渡策略：现有的IPv4网络将继续运行，逐步建立和扩大基于IPv6的互联网。最后由IPv6取代IPv4。因此，在相当长的时间内将出现两网共存的局面。在此过渡期内，可采取如下具体策略：各IPv6岛通过IPv4隧道互联（即IPv6 over IPv4);IPv4网络与IPv6网络之间采用网关互联；新开发的路由器等设备支持IPv4/v6双协议栈。,107,11.4.1 IP v6协议,IP v6目前定义了三种地址：单播(Unicast)、多播(Multicast)和任播(Anycast)，利用地址格式前缀表示各种类型。IP v6的路由选择是基于地址前缀概念实现的，这样可以很方便地建立层次化的路由选择关系，服务提供者可以根据网络规模来汇聚IP地址，充分利用IP地址空间。IP v6中的路由协议尽量保持了与IP v4相一致，当前Internet的路由协议稍加修改后便可用于IP v6路由。IP v6报头中的优先级和流标识字段提供了QoS支持机制。,108,11.4.2 ST 协议,ST协议是面向发送方的，由发送方规定QoS和接收组。如果新成员要加入接收组，必须首先使用常规的IP数据报向发送方提出请求，然后由发送方重新定义接收组并发布出去。这种方法的优点是发送方总知道谁是接收者，并控制接收组新成员的加入，这对于某些需要限制多媒体信息传播范围的应用系统(如视频会议内容不便公开广播，仅限少数有关人员收看)来说是必要的，但也会带来一些不便之处，还会增加网络流量负担。此外，由于QoS是发送方规定的，对所有接收者都是相同的，这意味着每个接收者不能根据各自的需要选择相应的QoS，缺乏灵活性。,109,11.4.3 RSVP协议,110,RSVP协议（Resource reSerVation Protocol）是一种基于网络资源保留的多媒体通信协议，通过建立连接，为特定的媒体保留资源，提供QoS服务。RSVP允许应用程序为它们的数据流保留带宽。主机根据数据流的特性使用这个协议向网络请求保留一个特定量的带宽，路由器也使用RSVP转发带宽请求。为执行RSVP，在接收端、发送端和路由器中都必须要有执行RSVP的软件。,111,RSVP的2个主要特征是：保留组播树的带宽，单播是一特殊情况；接收端驱动，即接收端启动和维护资源的保留实现RSVP的关键技术是路由器对RSVP的支持能力，包括路由器的QoS编码方案，资源调度策略，可提供的RSVP连接数量等。,112,RESV消息沿着PATH消息的反向路径到达源端,在沿途路由器上预留资源Path报文Resv报文：对发送者的保留请求给予确认，并与到达同一端口的其他Resv报文合并，再传送给上游路由器，直至到达发送者,113,当应用需要QoS保证的服务时，发送端要向接收端发送一个称之为路径的组播包说明所要求的服务类型和业务流特点，沿途的路由器将路径消息逐段传递至接收端，接收端返回一个称之为预留的消息来请求资源，在此消息中给出接收端所要求的服务质量。网络在回传这消息时，沿途的每个路由器可接受或拒绝预留消息的请求。如果拒绝，则返回一个错误给接收端，呼叫被终止，如果接受，则为该业务流分配带宽资源，并将该流的状态信息记录下来。另外，在组播中由各终端声明自己所要求的服务质量，比由发送端来向网络提出QoS要求更为合理一些。,114,由于RSVP实现起来比较复杂，IETF建议另一种QoS的保障机制即区分服务(DS)。DS通过IP数据报中的服务类型域来区别服务类型，在IPv4中，位于报头中该域可由用户设定。DS中服务类型域称为DS域，根据DS域的不同类型，将数据报以不同的方式传递，这便是区分服务概念的由来，其实际上是一种相对优先级的服务。DS域中可定义的服务有：低延时低抖动的最高服务；比尽力服务有更高可靠性的确保服务；具有金、银、铜3种质量的奥林匹克服务。,115,用户要获得区分服务须先与ISP协商取得服务水平协定(SLA)，规定给用户的服务等级和每个等级所允许的流量。SLA可是静态或动态的。静态SLA是用户和ISP协商好的，在一定期限有效的协定，用户在此期间可随时享受区分服务，而动态SLA是用户需要区分服务时，通过信令协议(如RSVP)建立起来的。当SLA建立之后，用户对数据报的DS域进行标示，边界路由器根据这种SLA对这些报文进行分类和处理。如果链路上有的路由器不支持区分服务，它会忽视数据报中DS域的内容而给予尽力服务。由于支持区分服务的路由器对确保服务的包会给予应有的服务，因此从整体性能上，用户得到了比尽力服务更好的服务。,116,11.4.4 RTP协议,RTP协议提供了一种端到端的强制性同步控制机制，以满足多媒体流内和流间的同步控制需求。基于RTP的带宽调节控制算法可以将报文丢失率限制在某一范围内，使基于无连接协议的网络传输质量的不稳定性得到了一定的补偿。与其它多媒体通信协议相比，RTP协议具有协议简单、易于实现、传输控制信息占用的通信带宽小、无需路由器支持等特点。,117,11.4.4 RTP协议,RTP定义了两种报文：RTP报文和RTCP报文。RTP报文用于传送媒体数据(如音频和视频)，它由RTP报头和数据两部分组成，RTP数据部分称为有效载荷(payload)；RTCP报文用于传送控制信息，以实现协议控制功能。RTP报文和RTCP报文将作为下层协议的数据单元进行传输。,118,11.4.4 RTP协议,RTP控制协议(RTCP)通过周期性地发送RTCP报文实施协议控制功能。RTCP报文是一种短报文，由固定的RTCP报头和结构化的元素两部分组成，其发送机制与RTP报文相同。为了实施不同的控制功能，RTCP定义了四种不同的报文类型。SR：发送者报告报文；RR：接收者报告报文；SDES：信源描述报文；BYE：结束报文。,119,总结,掌握：分布式多媒体系统的特点 分布式多媒体系统的通信需求 多媒体通信网络环境了解：多媒体通信网络服务质量 多媒体通信的网络协议,