多媒体技术（ 第8章 多媒体通信网络与应用系统电子教学课件）

我们我们,我们,我们,我们,第四级,第五级,*,*,多 媒 体 技 术,电子教学课件,第8章,9/29/2024,1,第8章 多媒体通信网络与应用系统,8.1 多媒体计算机网络的基本概念,8.2 网络多媒体技术的特点,8.3 多媒体应用对网络的性能需求,8.4 多媒体通信网络技术,8.5 多媒体会议系统,8.6 多媒体交互电视系统,9/29/2024,2,8.1,多媒体计算机网络的基本概念,8.1.1 多媒体计算机网络的定义,8.1.2 多媒体计算机网络的组成,8.1.3 网络物理连接形式拓扑结构,8.1.4 基带、频带、宽带传输,8.1.5 数据传输的同步方式,8.1.6 8.1.10,9/29/2024,3,8.1,多媒体计算机网络的基本概念,8.1.6 多路复用技术,8.1.7 数据交换,8.1.8 多媒体网络系统的种类,8.1.9 面向连接和无连接,8.1.10 服务质量QoS及其层次,8.1.1 8.1.5,9/29/2024,4,8.1.1,多媒体计算机网络的定义,多媒体计算机网络是在网络协议的控制下，通过网络通信设备和线路将分布在不同地理位置，且具有独立功能的多个多媒体计算机系统进行连接，并通过多媒体网络操作系统等网络软件实现资源共享的多机系统，称为多媒体计算机网络。,9/29/2024,5,多媒体计算机网络的基本要素,1. 至少有两台具有独立多媒体计算机网络操作系统的计算机。,2. 多媒体计算机之间要有网络通信手段将其互连。,3. 多媒体计算机之间要有相互通信的规则（协议），它由以下三个要素组成的：,（1）语法，即用户数据与控制信息的结构与格式。,9/29/2024,6,多媒体计算机网络的基本要素,（2）语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。,（3）时序，即对事件实现顺序的详细说明。,4. 配有网络软件。,5. 实现多媒体计算机资源共享。,9/29/2024,7,8.1.2,多媒体计算机 网络的组成,由通信子网和资源子网两部分组成。,图8-1 通信子网与资源子网,9/29/2024,8,8.1.2,多媒体计算机 网络的组成,1. 通信子网,通信子网由网络通信设备和传输介质组成，其主要功能是进行数据传输、交换和通信控制，将资源子网中的各种资源连接起来，实现资源共享和信息交流。,2. 资源子网,资源子网负责全网的数据处理，并向网络用户提供多媒体网络资源和服务，通过通信子网来共享多媒体资源。,9/29/2024,9,8.1.3,网络物理连接形式拓扑结构,拓扑结构是指网络单元的地理位置和互连的几何布局。,总线型结构中的所有用户结点都同等地挂接在一条公共传输总线上，如图所示。,1. 总线型拓扑结构,图8-2 总线型网络结构,A,B,D,C,E,9/29/2024,10,1.,总线型拓扑结构,总线型结构通常采用基带传输或宽带传输。,（,1）总线型结构的优点：, 线路简单，通信费用省。, 无源操作保证了网络的高度可靠性。, 有利于组建高速宽带的综合业务局域网。,（2）总线型结构的缺点：, 网络覆盖范围受到限制。, 传输信道安全性差。, CSMA/CD协议不利于网络业务量的增加。,9/29/2024,11,环型拓扑结构图,A,环接器,B,C,D,E,F,2.,环型拓扑结构,9/29/2024,12,2.,环型拓扑结构,环型网络的三种功能：,数据插入、数据接收和数据除去。,环接器的两个主要作用：, 使环路能正常运行，让经环路所有的数据都能通过。, 为所连接的站提供发送和接收数据的访问点。,9/29/2024,13,2.,环型拓扑结构,（1）环型网络的主要优点：, 网络接入控制接口部件比较简单。, 可以获得比较均等的接入和使用机会。, 网络的性能比较稳定，能承受较重的负荷。,（2）环型网络的主要缺点：, 有源部件其可靠性不如无源部件。, 环内某一结点故障会引起全网的故障。, 网络的扩充不如总线型网容易。,9/29/2024,14,3.,星型拓扑结构,星型结构图,A,B,C,D,E,F,中心,结点,9/29/2024,15,3.,星型拓扑结构,（1）星型网络结构的主要优点是：, 可以利用现有的专用自动交换机系统。, 集中控制有利于将各工作站送来的数据流进行汇集，再与别的网络互连。, 线路交换没有转接时延。,（2）星型网络的主要缺点是：, 网络的工作效率低，业务容量不高。, 结点之间的相互通信量不能过大。, 网络可靠性较差。,9/29/2024,16,8.1.4,基带、频带、 宽带传输,1. 基带传输,频带从直流起可高到数百千赫，甚至若干兆赫，未经调制的数字信号称为基带信号。,基带传输不需要调制解调器，设备化费小，适用于短距离的数据传输。,9/29/2024,17,8.1.4,基带、频带、 宽带传输,2. 频带传输,基带脉冲对载波波形的某些参量进行控制（调制），使载波参量随基带脉冲变化的信号（有一定的频带范围）称为已调信号。,9/29/2024,18,8.1.4,基带、频带、 宽带传输,3. 宽带传输,是指使用比音频带宽（4KHz）更宽的频带进行传输的系统。把高速率的数字网也称为宽带网。,基带数据传输速率为010Mbps，通常用于传输数字信息；,宽带的数据传输速率范围为0400Mbps，并被划分为多个逻辑基带信道，宽带传输一定是采用频带传输技术的。,9/29/2024,19,起始位,校验位,数据字符,停止位,8.1.5,数据传输的 同步方式,1. 异步传输,在异步传输中不需要传输时钟脉冲。,1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1,异步传输图,9/29/2024,20,1.,异步传输,异步传输优点,异步通信设备易于安装，维护简单。,价格便宜。,异步传输缺点：,开销大、效率低、速率低，如1200bps或更低的速度。,9/29/2024,21,8.1.5,数据传输的 同步方式,2. 同步传输,利用时钟的同步来使发送和接收装置之间的定时不发生误差的方法称为同步法。,如果将定时信号包含在数据信号中发送，直接从数据波形本身中提取同步信号，称自同步法。如数字信号利用曼彻斯特编码时，规定传送“0”信号时是先正后负，传送“1”信号时是先负后正。,9/29/2024,22,2.,同步传输,由于数据信号都是由二进制码按预定规律编排而成，它包含位、字、句及帧。传输时不仅位需要同步，其余字、句、帧都要同步，这就叫“群”同步。,每一数据块前、后用同步数据块加上同步定界符等控制信息的组合，常称为“帧”。帧的实际格式，常取决于传输方案。,9/29/2024,23,（1）面向字符方式,SYN，其8位编码为00010110。,一个或多个,SYN,控制字符 数据字符 控制字符,图8-6,（,a）,面向字符的帧,2.,同步传输,9/29/2024,24,2.,同步传输,（2）面向比特（位）方式,F01111110 F01111110,8比特标志 控制字段 数据字段 控制字段 8比特标志,图8-6,（,b）,面向比特的帧,9/29/2024,25,8.1.6,多路复用技术,1. 频分多路（FDM）复用技术,频分多路复用（FDM）是用划分频率来区分各个信道，将具有一定带宽的线路划分为若干条子信道，各条信道的中心频带不相重合。MODEM工作于不同的频率，把不同频率的信号进行组合后同时送到一条高速线路上进行传输；在接收端再用不同频率的MODEM，将这些不同频率的信号从线路上分开，这就达到了高速线路共用的目的。,9/29/2024,26,图8-7 频分多路复用技术,A,B,C,D,A,B,C,D,FDM,FDM,子信道 A,子信道 B,子信道 C,子信道 D,1.,频分多路复用技术,9/29/2024,27,2.,时分多路复用技术,时分多路复用（TDM）是将一条线路按每一周期T划分为若干时间片：t1，t2，tn，即：每一时间片上交叉发送每一路信号的一部分，来实现由一条线路传送多路信号。,时分多路复用在每一瞬时只有一个信号占用信道，在其占有的时间片内利用信道的全部带宽。,9/29/2024,28,4800,1,2,9600,TDM,TDM,2400,2400,3,1,2,3,1 2 3 1 2 3,2.,时分多路复用技术,图8-8 时分多路复用技术,9/29/2024,29,2.,时分多路复用技术,多个终端装置的数据速率之和就等于多路传输线路的最大数据速率，如图中所示：,240024004800=9600bps,TDM可用于计算机通信及 、 和图像通信。,9/29/2024,30,8.1.7,数据交换,数据交换方式大致分类如下：,空分电路交换 电路交换 时分电路交换数据交换 报文交换 存储交换 报文分组交换,9/29/2024,31,1.,电路交换,优点：无延时地发送数据。,缺点：线路的利用率将是非常低的。,a）空分交换线路 b）时分交换线路,1 2 3 4 5,1,2,3,4,5,O点,T1,T2,T3,Tn,公用线路,9/29/2024,32,2.,存储交换,报文交换方式是把待发送的信息分割成一份份报文正文。特点：电路的利用率高，传输可靠性高（差错校验、重发措施）。但应答迟缓，不适用会话型、实时性服务。,（1）报文交换,优点：具有存储功能，多条低速线路可以集中化、高速化，并使线路利用率得到提高。同一报文也可由交换机按需要转发到,n,个收信地。,缺点：网络延时长，不宜用于实时通信。,9/29/2024,33,2.,存储交换,2）报文分组交换,把报文在发送端把报文分割成更小的报文分组，使它适合于交换机的主存储转发，改少传输的接续时间和传送延迟时间。,优点：,传输出错概率减少，提高了传输效率和可靠性，性能价格比高。,每个报文分组按格式附加分组的收、发地地址标志，分组的编号，分组的起始、结束标志，差错校验等信息，以供存储转发之用。,9/29/2024,34,8.1.8,多媒体网络 系统的种类,1. 一对一系统,一对一的多媒体系统就是指两个终端之间的单独通信。,2. 一对多系统,由一个发送端和多个接收端构成的系统，主要的传播方式是组播方式，组播会占用较大数量的带宽。,9/29/2024,35,8.1.8,多媒体网络 系统的种类,3. 多对一系统,多个发送端通过单播或者组播的方式向单个接收端发送消息。但发送数据量超过了接收端的能力，会使接收端网络接口瘫痪。,4. 多对多系统,它包含以上两种应用，用于多媒体会议系统、远程教育、网络游戏、多人协同工作等场合。,9/29/2024,36,8.1.9,面向连接和无连接,1. 面向连接（有两种类型）,当在线路交换网上建立时，称为物理线路；例如 交换网是物理线路连接。,而在分组交换网上建立时，则称为虚拟线路，例如ATM网络技术是虚拟连接，ATM是一种将信息划分为48个字节的固定长度（称为信元）再附加上5个字节的控制信息（称为信元头）进行发送的信息复用和交换技术。,9/29/2024,37,1.,面向连接,图8-10 面向连接网络,1,4,3,2,发送端,接收端,9/29/2024,38,8.1.9,面向连接和无连接,2. 无连接,特点：,包、帧或信元通过不同的路由到达目的站。,在目的站将对话的全部分组进行会集和排序，恢复成原文件。,提高系统的可靠性和抗毁性。,9/29/2024,39,2.,无连接,图8-11 无连接网络,1,2,3,4,发送端,接收端,9/29/2024,40,8.1.10,服务质量QoS及其层次,1. 用户级服务质量,（1）用户感觉是指这些错误是否对用户有足够的影响。,（2）用户偏好服务质量主要取决于用户自己的要求。,（3）任务需求不同的任务对服务质量的需求是不同的。,9/29/2024,41,8.1.10,服务质量QoS 及其层次,2. 表现级服务质量,表现级的服务质量用来描述输出媒体的质量。例如视频有几个表现参数：帧速率、空间分辨率、色彩深度等。,3. 资源级服务质量,资源是指用来表现多媒体的计算机系统及外部设备，传送多媒体的网络系统以及用来存取多媒体的存储系统等。,9/29/2024,42,8.2,网络多媒体技术的特点,1. 集成性（两个方面）,一方面指多媒体信息媒体的集成。,另一方面指媒体处理设备和网络通信设备的集成，支持点到点、点到多点、多点到多点等多种通信模式，具有综合业务的处理能力。,2. 资源分散性,网络多媒体系统的资源分散性是指系统中各种信息资源、物理资源和逻辑资源,9/29/2024,43,8.2,网络多媒体技术的特点,在功能上和地理上都是分散的，它们基于客户机/服务器模型，每个结点的用户都是通过高速、宽带网络共享服务器上的资源。,3. 流式传输和低时延,“流式传输”表示基于时间的媒体信息向用户计算机的连续、实时传送。,要求通信的时延很低，如语音延迟要小于150 ms时，视频延迟小于250 ms。,9/29/2024,44,8.2,网络多媒体技术的特点,4. 实时同步性,同步性要求通信网络不仅要实时地传输多媒体数据，而且要保持多媒体数据之间在时序上的同步约束关系，如多媒体中的唇同步问题。,5. 交互性,操作交互性是指用户可以通过终端对通信的全过程具有完全的交互控制能力，任意地选择不同服务器的各种多媒体资源。,9/29/2024,45,8.2,网络多媒体技术的特点,6. 信道对称性和不对称性,根据多媒体应用类型的不同，上行和下行信道的通信量可能是对称的，也可能是不对称的。例如，交互式电视系统就是一种典型的不对称信息传输系统，而视频会议系统却是一种典型的对称信息传输系统。,9/29/2024,46,8.3,多媒体应用对网络的性能需求,1. 支持多种通信模式,2. 网络吞吐量,3. 差错率,4. 传输延迟,9/29/2024,47,8.3,多媒体应用对网络的性能需求,1. 支持综合业务，支持多种通信模式,支持点到点、点到多点、多点到多点等多种通信模式。,2. 网络吞吐量,网络吞吐量一般是指单位时间内网络传送数据的数据速率（比特率）。,数据速率的单位bps，Kbps，Mbps，Gbps。在网络处理固定大小的数据块或包时，也可用“包/秒”、“信元/秒”为单位。,实际上，吞吐量要小于传输速率。,9/29/2024,48,2.,网络吞吐量,（1）对于未压缩音频数据所需要的比特率,1） 质量,根据G.711技术标准，采样频率8KHz，采样用8位编码， 音频质量的比特率是64 Kbps。,2） CD质量（立体声）,CD音频质量采样频率44.1KHz，采样用16位编码，单声道的比特率是705.6Kbps，CD质量的立体声的比特率约是1.4Mbps。,9/29/2024,49,2.,网络吞吐量,（2）压缩过的音频流所需要的比特率,1） 质量：,采用编码压缩技术， 质量音频可压缩到32Kbps比特率或到16Kbps比特率，采用最新的压缩技术可压缩到4Kbps音频质量。,2）CD质量（立体声）：,采用MPEG标准的MUSICAM编码压缩技术，CD质量音频可压缩到192Kbps比特率（立体声），演播室质量的CD音频质量可压缩到384Kbps比特率。,9/29/2024,50,2.,网络吞吐量,表8-1为音频质量比特率表,9/29/2024,51,2.,网络吞吐量,（3）实时非压缩视频需要的比特率,1）非压缩HDTV采用高清晰度格式，具有高帧率和用24位编码的高分辨率数据，需要比特率是1.2Gbps。,2）对于非压缩演播室质量电视720570个像素，帧速率25帧，每个像素用24位编码，数据比特率是166Mbps。,9/29/2024,52,2.,网络吞吐量,（4）实时压缩视频所需的比特率,1）采用MPEG2压缩标准，压缩率约为1001，高分辨率、高帧速率的HDTV所需的比特率在25Mbps40Mbps。,2）采用MPEG2压缩标准，演播室质量的电视所需的比特率大约为36Mbps，广播质量电视所需的比特率大约为24Mbps。,9/29/2024,53,2.,网络吞吐量,3）采用MPEG1压缩标准，VCR质量的电视所需的比特率，可达1.2Mbps。,4）采用H.261视频会议标准产生的视频数据流的比特率约为0.1Mbps，在这种方式下，一般另分配16Kbps给音频流。,9/29/2024,54,2.,网络吞吐量,表8-2 活动视频流需要的比特率,9/29/2024,55,3.,差错率,差错率是对网络传送过程中数据发生改动、丢失，重复或失序现象的度量。 造成网络传送差错有以下几种可能：,（1）网络传输可能会改动传送的数据位序列，减少了位数。,（2）具有检测错误机制的网络把检测到错误信息块或包丢弃。,（,3）分组交换网络中可能因受结点或传送线路的拥挤影响造成数据包的丢失。,9/29/2024,56,3.,差错率,（4）数据传送失序。,根据不同的网络协议，可以用三种方法定义差错率：,（,1）位差错率BER，它定义为出错的位数与所传输的总位数之比，光纤传输网的BER范围一般为10,9,10,12,。,（,2）帧差错率FER，它定义为出错的帧数与所传输的总帧数之比。,9/29/2024,57,3.,差错率,（3）包（分组）PER差错率或者信元差错率CER，它定义为出错的分组或信元数与所传输的总分组或信元数之比。,音频信息对网络的抖动、差错率的要求比视频信息更高。,表8-3 部分媒体的可接受差错率,9/29/2024,58,一般端到端传输延迟时间由以下三部分组成。,图8-12 端到端总延迟时间的组成,端到端传输延迟,端口延迟,端口延迟,网络传输延迟,位传输延迟,4. 传输延迟,9/29/2024,59,4. 传输延迟,对于语音信号，端到端延时应在40ms左右。,对于HDTV品质的电视来说不应超过50ms。,对广播质量的电视来说不超过100ms。,对视频会议质量来说不超过400ms。,延迟抖动是指在各个分组到达接收端的延迟时间的最大变化量，即端到端延迟的最大值与最小值之差。,9/29/2024,60,8.4,多媒体通信网络技术,多媒体通信网络技术发展情况,8.4.1 电信网络,8.4.2 有线电视网CATV,8.4.3 计算机网络,9/29/2024,61,多媒体通信网络技术发展情况,大致可分为以下三个阶段：,1. 19801990年，局域网（传输速率10Mbps）主要以以太网Ethernet，Novell网，令牌网Token Ring为主，传输线路以双绞线和同轴电缆为主，传送的信息媒体以文本文件为主；广域网Internet提供传送文本文件和Email服务。,9/29/2024,62,多媒体通信网络技术发展情况,2. 19902000年，高速局域网（传输速率100Mbps）主要以窄带N-ISDN网络为主，提供网上浏览、图形、声音、电子邮件和静止图像的传送。,3. 20002010年，主要以ATM为基础的宽带B-ISDN，高速光纤网络，提供视频图像传输和实时多媒体服务，比如视频会议系统、视频/音频点播系统、协同工作系统、公共信息检索查询系统等。,9/29/2024,63,多媒体通信网络技术发展情况,从实现多媒体通信的途径来看，主要有以下三个方面：,1） 线路网络通信设备多媒体信息。,2）网络线路多媒体信息。,3）有线电视网络通信设备多媒体信息。,9/29/2024,64,8.4.1,电信网络,电信网络是模拟线路，采用电路交换方式实现点到点的双向通信。可用调制解调器MODEM传输数字信号。传输速率比较低，一般在12009600bps之间。,目前，电信网络在国家城市间或国家间都建立了大容量的光缆干线、微波干线或卫星传输网，而市内的用户网络一般采用铜芯双绞线，其传输信息容量小。,9/29/2024,65,8.4.2,有线电视网络,CATV,原来采用树型拓扑结构将模拟信号分配到网络中的所有用户，提供包括电视、调频广播以及图文信息等内容的单向广播业务。,用CATV进行数据和多媒体通信，首先要把这个网络改造为双向的，而且要把宽带提升到750MHz以上，把频带分配给原有的模拟电视、数字视频和将来的HDTV，另要留出上行的通道供交互通信的发送部分。还必须增加交换设备如ATM交换设备、电缆调制解调器Cable Modem、机顶盒或其他的多路复用装置，这样的网络由光纤和同轴电缆组成，称为光纤混合网HFC。,9/29/2024,66,8.4.3,计算机网络,1. Ethernet网络,2. ATM网络,3. ISDN网络,4. FDDI网络,5. HFC网络,6. ADSL网络,9/29/2024,67,8.4.3,计算机网络,1. Ethernet网络,1980年9月正式公布以太网Ethernet的网络技术规范，从10Mbps到100Mbps，又上升到1000Mbps。使得采用以太网IEEE 802.3标准的CSMA/CD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问）协议成了LAN标准协议。,9/29/2024,68,1. Ethernet,网络,表8-4 以太网发送的数据帧结构 96位 64位 48位 48位 16位 461500字节 32位,以太网典型的结构为总线方式，现已有星形连接方式，以适应已有的 线的结构方式，每一个工作站均通过转发器与总线相连。以太网传输速率为10Mbps，最大站间距离为1500m，可通过中继器扩展网络覆盖范围。,9/29/2024,69,转发器,转发器,服务器, ,10 Mbps,以太网结构图,9/29/2024,70,1. Ethernet,网络,提供100Mbps特点是：保持了常规以太网使用的CSMA/CD协议，改善了物理特性，保护已有网络资源，以太网的器材相对便宜。,100BaseT仍然采用IEEE 802.3标准。,100BaseT4是4对无屏蔽双绞线UTP电缆系统。,100BaseTX是2对UTP电缆系统。,100BaseFX是多模光纤系统，比较适合于超长距离或易受电磁干扰的环境。,千兆以太网是IEEE802.3以太网标准的扩展，它可取代100Mbps FDDI网，也是ATM技术的强劲对手。,9/29/2024,71,千兆以太网,IEEE802.3Z工作组已确定了以下一组规范，统称为1000BaseX。,1000BaseLX：用于多模光纤传输，距离为550m，用于单模光纤传输，距离为3000m。,1000BaseSX：用于62.5um多模光纤传输，距离为300m，用于50um多模光纤传输，距离为550m。,1000BaseCX：用于短距离设备的连接，使用高速率双绞铜质电缆，最大传输距离为25m。,1000BaseT：用5类铜质电缆传输，最大距离为100m。,9/29/2024,72,千兆以太网,千兆以太网是超高速主干网的一种选择方案，千兆以太网支持交换机之间、交换机与终端之间的全双工连接，使用中继器和CSMA/CD冲突检测机制。,千兆以太网技术将显著地提高网络的可用带宽，将网络核心部件挂到千兆以太网交换机上，而将100BaseT系统迁移到网络的边缘，可为用户提供更大的网络带宽。,但千兆以太网和其他以太网一样，没有对数据、语音、视频等实时业务方面提供真正意义上的服务质量QoS的支持，这对于多媒体通信来说是一种缺陷。,9/29/2024,73,2. ATM,网络,采用定长短信元、多路复用和面向连接的交换式网络，它具有低等待时间和高吞吐量等优点，利用各种传输介质，提供更高的带宽和更远的网络传输，它支持多种不同的服务类别，适合传输话音、视频和数据，提供155Mbps622Mbps或者更高的传输速率。ATM作为宽带综合业务数字网BISDN的核心技术，将广域网WAN和局域网LAN综合在一个统一的公共网络基础平台满足多媒体通信的需要。,9/29/2024,74,（1） ATM,的信元结构,ATM信元是一种具有固定长度的数据分组。,表8-5 ATM信元结构,信令协议由一系列用服务原语描述的过程组成，定义了建立、维护和拆除连接所需的操作。,9/29/2024,75,（2） ATM,的传输和 交换原理,传输信道、虚通道VP和虚通路VC是ATM中的三个重要概念，其关系如图8-14所示。,图814 ATM的传输通道,传输信道,VP,VP,VP,VP,VC,VC,VC,VC,9/29/2024,76,ATM,的传输和 交换原理,图8-15是一个VP交换的示例,VPI7 VPI5 VPI7 VCI1，2，3 VCI1，2，3 VCI1，2，3,ATM,节点1,ATM,节点2,A,B,9/29/2024,77,（3） ATM,网络结构,ATM网可作为主干网构成城域网或广域网，也可应用于ATM局域网中。,图8-16 ATM主干网结构,9/29/2024,78,（3） ATM,网络结构,1）用户网络接口UNI,UNI分为两类：,专用UNI是用户端点到专用ATM交换机之间的接口。,公共UNI是用户端点设备与公用交换机之间的接口。,2）网络节点间接口NNI,NNI也分为两类：,专用NNI是两个专用网络交换节点之间的接口。,公共NNI是公用网络交换节点之间的接口。,9/29/2024,79,（4） ATM,服务类型,表8-6 ATM的四种服务类型,9/29/2024,80,3. ISDN,网络,综合业务数字网ISDN是一种依靠数字 网来提供话音和各种非话音业务的为目的的综合业务数字网。ISDN不仅能提供电路交换与分组交换业务，而且也适用于非交换的专用线。,早期ISDN称为窄带NISDN，现在有宽带BISDN。,ISDN用户网络接口中有两个重要因素，即通路类型和接口结构。,9/29/2024,81,3. ISDN,网络,通路是表示接口信息传送的能力。通路类型的组合称为接口结构，它规定了在这个结构上最大的数字信息传送能力。,ISDN提供的通路有两种主要类型：,（1） 信息通路，为用户传送各种信息流。,（2）信令通路，它是为了进行呼叫控制而传送信令信息。,9/29/2024,82,ISDN,网络的通路类型,B通路：64Kbps，这是使用最普遍的通路，用来传递语音、数据等各类信息。供用户传递信息用。,D通路：16Kbps或64Kbps，供传输信令和分组数据使用。,H0通路：384Kbps，供用户传递信息用（如：立体声节目、图像和数据等）。,H11通路：1536Kbps，供传递用户信息用（如：高速数据传输、会议电视等）。,H12通路：1920Kbps，供传递用户信息用（如：高速数据传输、图像和会议电视等）。,9/29/2024,83,ISDN,网络接口结构有两类,一类是基本速率接口，它由两个B通路和一个D通路（2BD）构成。B通路的速率为64Kbps，D通路的速率为16Kbps。用户可以利用的最高信息传递速率是64216=144Kbps。可以满足千家万户对ISDN通信业务的需求。,另一类是一次群速率接口，根据用户对通信的不同要求可以有两种速率，它可由23BD，30BD组成。在此，B通路和D通路的速率都是64Kbps。可以适应可视 、电视会议15帧/S的传输。当用户需求的通信容量较大时，可以多装备几个一次群速率的网络接口，以增加通路数量。,9/29/2024,84,一次群速率接口,可以采用不同的nBD接口结构，还可以采用mH0D ，M11D或H12D等结构，还可以采用nBmH0D的结构。,表8-7 网络接口的种类,9/29/2024,85,3. ISDN,网络,ISDN通信网络具有以下特点：,（1） 综合性,ISDN能通过一对用户线提供 、数据、 、图像、可视 等多种服务（即时连接、永久连接）。ISDN可以提供电路交换或分组交换业务等。,（2）经济性,ISDN能够在一对用户线上最多连接8个终端，并且可以使3个以上的终端同时通信。对于基本接口的ISDN用户可以有2个64Kbps信息通路和1个16Kbps的信息通路。,9/29/2024,86,3. ISDN,网络,（3） 支持多种应用,用户可以根据自己应用的需要传送各种信息。ISDN的用户目前主要是中小企业和公司或适用于需要在家里办公的一些人员。,ISDN仍然存在以下局限性：,1） 传输速率低，难于进行图像和高速数据通信。,2）它只支持速率高于64 Kbps的电路交换模式，这种模式只支持点到点连接。,3）对未来开展通信新业务适应性差。,9/29/2024,87,BISDN,宽带网络,采用统一的传输与交换技术，以光缆代替金属电缆并采用ATM技术，是一种高速、异步、时分复用网络，同一个网中可以提供数据、话音和视频的多种服务，数据传输速率为155.52Mbps和622.20Mbps两种，将来还可以发展到1.3Gbps。,新一代的BISDN应具备以下性能特点：, 接口应具有135Mbps以上的速率。, 延迟小，信息受损较小。, 适合应用对固定和可变速率的要求。, 支持多种连接形式。,9/29/2024,88,1. FDDI网络结构,令牌Token是FDDI环路进行传送信息的“通行证”。,4. FDDI,网络,FDDI环,9/29/2024,89,4. FDDI,网络,2. FDDI数据帧格式,3. FDDI网络的优点,（1）传输距离长,相邻站间的最大长度，多模光纤可达2Km，单模光纤可达4060Km，最大距离为200Km，最多连接站点数为1000个。,9/29/2024,90,4. FDDI,网络,（2）具有较高的带宽,FDDI的设计带宽为100Mbps。,（3）可靠性高,FDDI采用冗余的反向双环连接方法保证系统安全可靠，同时传输光纤具有对电磁和射频干扰抑制能力。,（4）安全性好,传输光纤是最安全的传输媒体。,（5）互操作性强,FDDI具有统一的国际标准。,9/29/2024,91,4. FDDI,网络,由于FDDI是一种提供面向连接传输服务的高速局域网，它专用于数据传输，对多媒体通信支持有一定的局限性。,ANSI的X3T9.5委员会新制定的FDDIII标准是对FDDI的增强，用来处理实时多媒体服务。总带宽可最多划分为16个面向连接服务的宽带通道，每个通道具有6.144Mbps速率。同时，FDDIII提供类似电路交换服务的完全等时模式，支持实时多媒体服务，也支持通常的数据传输。,9/29/2024,92,5. HFC,网络,HFC特指利用混合光纤同轴进行宽带数字通信的CATV网络。,HFC通常具有星树型结构，利用CATV的资源，但必须改造原先的同轴电缆网络，要求保留模拟电视的广播，又要预留将来数字式的广播，而且要进行双向的数字传输。要求：双向宽带为750MHz或860MHz，典型的是5MHz50 MHz为上行通信，50MHz750或860MHz为下行通信，其中50M200MHz保留给模拟电视，200 MHz750或860MHz用于数字电视广播和视频点播等。,9/29/2024,93,5. HFC,网络,HFC网络一般采用收发不对称的电缆调制解调器技术进行数字传输，如上行仅几百Kbps，下行10Mbps或30Mbps，电缆调制解调器的输出端可接往计算机或局域网，或接到双向数字式机顶盒，通过机顶盒这种装置，电视机可以作为HFC的终端设备。,HFC特点：具有可用带宽大、传输质量好、传输距离长、抗干扰能力强、网络可靠性高等优点，而且还有巨大的开发潜力。但目前其面临的最大问题是CATV的改造需要较大的投资。,9/29/2024,94,6. ADSL,网络,是一种上行和下行传输速率不对称的技术。,ADSL使用普通 线下行速率可以达到1.5Mbps8Mbps，而反方向的上行速率为16 Kbps640Kbps。,ADSL最大传输距离为5.5Km，目前已能在0.5mm芯径双绞线上将6Mbps信号传送3.6Km，ADSL所支持的主要业务是Internet网的高速访问和浏览、VOD视频点播电视和交互多媒体应用等业务，其最大特点是可以利用现有的 线网络设施就能提供宽带业务。,9/29/2024,95,6. ADSL,网络,一个典型的ADSL的网络接入系统模型图,ADSL技术的优势是只使用一对 线路，传输距离长；但调制解调器昂贵，不便推广，传输速率和距离相互制约。,电信网络提供商,Modem,分离器,分离器,Modem,机顶盒,计算机,电话,电话,电话线,高速下行信道,低速上行信道,9/29/2024,96,8.5,多媒体会议系统,多媒体会议系统发展情况,8.5.1 视频会议系统的结构,8.5.2 视频会议系统的标准,9/29/2024,97,8.5,多媒体会议系统,多媒体会议系统的基本特征是：,通过计算机远程地参加会议或交流，以可视化的、实时的、交互的的形式实现了在不同地理位置上人们的多媒体资源共享和信息相互交流，体现了超越空间的多点通信、群体的“面对面”的协同工作特点。,在1964年，ATT在世界上首次推出可视 ，到了7080年代，世界上出现了各种各样的视频会议系统，但由于专用的设备和线路、专用芯片等器件价格昂贵，同时又要占用很大的通信频带带宽，所以其推广也受到很大的限制。,9/29/2024,98,8.5,多媒体会议系统,到了80年代末、90年代初，随着微电子、计算机、数字信号处理及图像处理技术的发展，会议系统的理论研究和实用系统研制方面也得到了迅速发展，ITUT（国际通信联盟标准化委员会）制定的H.320协议标准在视频会议市场占有主导地位，规定了统一的视频输入输出标准、算法标准、误码校验标准及一系列互通的模式转换标准，解决了不同厂商的设备互通问题，极大地推动了会议电视的发展。,9/29/2024,99,8.5,多媒体会议系统,根据通信节点的数量和会议的规模，,可分为以下两种：,1. 桌面视频会议系统,桌面会议系统利用用户之间现有的计算机和视、音频编解码器、网络通信接口组成的点对点桌面会议系统。价格相对较便宜，根据所使用的通信网络带宽的不同，视频质量较好的在ISDN环境中运行，在112768Kbps速率下，可提供每秒2530帧图像，质量一般的在局域网环境中运行，在384Kbps速率下，提供每秒1520帧图像质量，能基本满足人们的要求。,9/29/2024,100,8.5,多媒体会议系统,2. 会议室会议系统,在会议室会议系统的支持下，室内配置专用的计算机硬件和软件系统，还包括其它一些设备：监视器、高质量摄像机以及音响系统，使用专用的控制设备和宽带网络通信设备，为与会者提供接近广播级的视频通信质量。,会议室会议系统一般是多点视频会议系统，允许三个或三个以上不同地点的参加者同时参与会议。多点控制单元MCU在通信网络上控制各个点的视频、音频、通用数据和控制信号的流向，维持会议正常进行。,9/29/2024,101,8.5.1,视频会议系统 的结构,主要由视频会议终端、网络和控制管理软件和多点控制器、信道（网络）及控制管理软件等组成。,视频会议系统终端的主要功能是：,完成视频、音频、数据、信令等各种数字信号的采集、编辑、处理和显示，再将符合国际标准的压缩数字信号码经线路接口送到信道，或从信道上将标准压缩数字信号码经线路接口送到终端中。,此外，终端还要形成通信的各种控制信息。,9/29/2024,102,视频会议系统设备,1. 视频编、解码器及附属设备,视频输入设备包括摄像机、录像机、VCD等，主要功能是将模拟视频信号通过视频输入口送入编码器，经编码器数字化、压缩处理后，成为数据码流，经数字信道传送到接收端，接收后经解码为模拟视频信号，由监视器显示出发送端的图像。,视频输出设备包括监视器、投影机、电视机等，主要功能是显示收到的图像。,9/29/2024,103,视频会议系统设备,2. 音频编、解码器及附属设备,音频输入设备有麦克风、调音设备和回声拟制器等，输出设备有扩音机、扬声器等。,音频编码部分主要采用G.711建议、G.722建议和G.728建议的音频编、解码器。此外，由于视频编、解码器会引入一定的时延，音频编码器要增加适当的时延，以使解码器中的视频信号和音频信号同步。,3. 多点控制单元MCU,9/29/2024,104,视频会议系统设备,MCU的基本功能是对音频、视频、数据、信令等数字信号的混合与切换，并确定将某一会场的视频、音频信号分配到其它会场，它符合多点会议电视系统H.231建议，组网采用星形结构。,4. 多路复用/信号分离设备,把视频、音频、数据、信令等各种数字信号按照H.221建议（视听电信业务中641920Kbps信道中的帧结构）组合成641920Kbps数字码流，成为与用户/网络接口兼容的信号格式。,9/29/2024,105,视频会议系统设备,5. 信息处理设备与应用软件,信息处理设备包括电子白板、书写 等。应用软件通常包括白板系统、应用程序共享系统等，与会人员可以通过这些设备和应用软件来讨论问题和实现数据共享等功能。,6. 用户/网络接口,用户/网络接口是用户端的终端设备与网络信道的连接点，被称为“接口”，并且是数字电路接口，对于接口的物理与电气特性应满足G.703建议。,9/29/2024,106,视频会议系统设备,7. 系统控制部分,该部分包括端到端的通信规程，端到端通信协议应符合H.242建议的要求；在多点通信时，有MCU时的通信规程应符合H.243建议的要求。,8. 传输网络,会议系统的传输信道可采用光缆、电缆、微波以及卫星等数字信道，或者其他类型的传输信道。在传输方式上，它可以在现有的多种网络上展开，例如AMT、ISDN数字通信网等。,9/29/2024,107,视频会议系统设备,在用户接入网的范围内，可以采用ADSL等设备进行传输。新的会议系统标准还允许它在各种计算机网络中传输，如LAN、WAN、Internet 等。,9. 安全保密系统,安全保密系统的主要组成部分是加密模块和解密模块，加密模块是将会议终端用户数据加密形成加密后的数据在网络上传输，解密模块接收加密数据进行解密得到用户数据。,9/29/2024,108,8.5.2,视频会议系统 的标准,ITUT H.320系列标准：,用于窄带NISDN可视 系统和终端及相似特性的专用网，带宽从64Kbps到2Mbps，几乎所有的视频会议系统生产厂家都支持。,ITUT H.322系列标准：,用于能保证提供服务质量的局域网多媒体会议系统，H.322终端除具有LAN的接口外，其他功能单元均与H.320终端标准定义相同。服务质量的相关参数有网络带宽、吞吐量、数据差错率、数据丢失率及传输时延等。,9/29/2024,109,8.5.2,视频会议系统 的标准,ITUT H.320系列标准：,用于窄带NISDN可视 系统和终端及相似特性的专用网，带宽从64Kbps到2Mbps，几乎被所有的视频会议系统生产厂家都支持。,ITUT H.322系列标准：,用于能保证提供服务质量的局域网多媒体会议系统，H.322终端除具有LAN的接口外，其他功能单元均与H.320终端标准定义相同。服务质量的相关参数有网络带宽、吞吐量、数据差错率、数据丢失率及传输时延等。,9/29/2024,110,8.5.2,视频会议系统 的标准,ITUT H.323系列标准：,用于不能保证提供好的服务质量的局域网多媒体会议系统，包括以太网、高速以太网、FDDI等。会议终端和设备可以提供实时的双向音频、视频和数据通信能力。,ITUT H.324低速率多媒体通信系列标准：,是用于普通 网上的会议系统标准。使得普通交换 网（PSTN）上的低比特率多媒体通信终端也可用调制解调器上网，实现全双工、同步模式下操作。,9/29/2024,111,H.320,系列标准的 一系列建议,视频编解码:,H.261：传输数据率为P64Kbps视频编解码器的标准，即使用64Kbps整数倍速率的信道，最高达1920Kbps。,音频编解码：,G.711：传输速率为64Kbps，3.4KHz语音脉冲编码调制PCM 质量标准。,G.722：传输速率在64Kbps以内的7KHz调频广播高保真质量的语音压缩编码。,G.728：16Kbps低延码本激励线性预测编解码。,9/29/2024,112,H.320,系列标准的 一系列建议,系统控制：,H.221：视听业务中641920Kbps信道的帧结构。,H.243：使用2Mbps的数字信道，在三个或多个视听终端间建立通信的过程。,H.230：视听系统的帧同步控制和指示C&,I,信号。,H.242：使用2Mbps数字信道，在视听终端之间建立通信和设置呼叫的规程。,9/29/2024,113,8.6,多媒体交互电视系统,多媒体交互电视系统介绍,8.6.1 视频点播系统的分类,8.6.2 视频点播系统的结构,9/29/2024,114,8.6,多媒体交互电视系统,具有以下一些特点：,1. 用户具有交互式操作的控制权。,2. 为用户提供不对称的双向传输服务。,3. 点播信息内容和点播时间的集中性。,用户点播信息的时间和内容分布也是不均匀的。,4. 信息发送与重现的实时性与同步要求。,9/29/2024,115,8.6.1,视频点播,VOD,系统的分类,1. 真视频点播,随时对任一用户的点播请求立即作出响应。,2. 准视频点播,在准视频点播中一个节目用多个视频流来发送，每个相隔一段时间，但都是从头开始播送。例如一个90分钟的节目，用间隔10分钟的9个视频流周而复始播送。,9/29/2024,116,8.6.2,视频点播系统 的结构,图8-19 视频点播系统,传 输 网 络,视频服务器,用户终端,9/29/2024,117,视频点播系统,1. 视频信息源,视频服务器的存储系统具有以下一些特点：,（1）存储系统的输出带宽要高。,（2）能实时、连续地传输节目。,（3）能够存储大容量的多媒体节目。,（4）具有一套用户访问控制机制。,需要用一种前端子系统管理视频服务器。,（节目选择计算机、记帐计算机）,9/29/2024,118,视频点播系统,2. 传输网络,传输网络用于传送用户的节目选择信息和分配视、音频服务媒体流。VOD系统对网络的吞吐量、延迟和延迟变化等性能指标均有较高的要求。,通过降低视频图像的分辨率和适当减少帧速率来尽量保证音频信息的传送质量。,用千兆以太网、FDDI、ISDN、ATM、HFC、ADSL等多种网络接入技术提高性价比（高速宽带，又要便宜）。,9/29/2024,119,视频点播系统,3. 用户终端,机顶盒的主要用途有两个：,（1）支持接收电视节目，使普通（模拟）电视机接收有线电视和数字电视信号。当视频提供者如电视台提供“点播电视”功能时，机顶盒具有计次、时的各种节目具有数字化的、可交互操作的特点。,（2）机顶盒的另一功能是支持与Internet网络连接，实现上网浏览，收Email等，如果配上相应的功能和接口，还可以接收卫星广播电视。,9/29/2024,120,机顶盒,主要分为以下两种：,1. 非智能型机顶盒和智能型机顶盒,非智能型机顶盒只负责将用户的交互请求传送到服务器。,智能型机顶盒本身执行一部分应用程序，对于高度交互的服务（如交互式视频游戏）可以提供立即响应和处理，智能型机顶盒需要大容量的内存和较强的处理能力。,9/29/2024,121,机顶盒,2. 基于计算机的机顶盒和基于电视机的机顶盒,机顶盒的设计可以是基于一台工作站或PC的硬件，并在计算机的屏幕上进行显示；也可以是设计为基于一台电视机的硬件，连接到电视机上进行显示，并用遥控器进行控制。,还可以为用户提供一个友好的容易使用的界面，并向用户提供操作使用部件。,9/29/2024,122,