现代通信网及通信业务2

1、哈工大软件学院哈工大软件学院邮箱邮箱:电话电话0451-86417732- -2 2/3/37 7- -l了解模拟与数字视音频业务l了解数据通信业务种类l了解多媒体通信业务及种类l了解各种通信终端学习完本课程，您应该能够：- -3 3/3/37 7- -l信息应用中的各种业务是直接面向用户的，本节主要根据通信网络的分层结构，从信息应用的角度讲述应用层面所涉及的各类通信业务的基础知识和各类终端技术的基本原理。信息应用信息应用业务网业务网接入与传送网接入与传送网- -4 4/3/37 7- -1.4 1.4 模拟与数字音视频业务模拟与数字音视频业务1.5 1.5 数据

2、通信业务数据通信业务1.6 1.6 多媒体通信业务多媒体通信业务1.7 1.7 通信终端通信终端- -5 5/3/37 7- -1.什么是视频信息什么是视频信息2.听觉特性与音频信号听觉特性与音频信号u人的听觉特性：1.声音强弱的感觉：声音信号按指数规律增长，人会大体感到声音均匀地增强。2.声音频率的感觉：即音调的高低，对声音信号取对数，才会与人的音高感觉成线性关系。即活动或运动的图像信息，它由一系列周期呈现的画面所组成，每幅画面称为一帧，帧是构成视频信息的最基本单元。- -6 6/3/37 7- -听觉的频响特性：人对35kHz频率的声音最敏感20Hz20kHz称为可闻声。人类听觉的掩蔽效应

3、：一个声音的存在会影响人们对其他声音的听觉能力。u音频信号特性：不同类型的发声体，其声音信号的频谱分布各不相同。电话通信中一般限制在300Hz3.4kHz。- -7 7/3/37 7- -3.视频技术基础视频技术基础pal: 25帧/秒 ntsc:30帧/秒视频技术是利用光电视频技术是利用光电和电光转换原理，将和电光转换原理，将光学图像转换为电信光学图像转换为电信号进行记录或远距离号进行记录或远距离传输，然后还原为光传输，然后还原为光图像的一门技术。图像的一门技术。原理就是利用人眼视原理就是利用人眼视觉暂留的原理，通过觉暂留的原理，通过播放一系列的图片，播放一系列的图片，使人眼产生运动的感使人

4、眼产生运动的感觉（实际上就是系列觉（实际上就是系列图片）。图片）。- -8 8/3/37 7- -3.视频技术基础视频技术基础(续续)u彩色电视系统彩色电视系统:l由三种基色由三种基色R、G、B构成亮度信号构成亮度信号Y的比例关系如下：的比例关系如下：Y=0.299R+0.587G+0.114B(彩色变黑白彩色变黑白)u视频的制式视频的制式PAL制式制式(phase Alternate Line，译为相位逐行交换，译为相位逐行交换)亮度带宽：亮度带宽：6MHz 色度带宽：色度带宽：2.6MHz。我国和东南亚等地方使用。我国和东南亚等地方使用的制式的制式 ,720 x576，25帧帧/秒秒NTS

5、C(National Television System Committe,美国国家电视标准委员会美国国家电视标准委员会)亮度带宽：亮度带宽：4.2MHz。美国日本等国的制式。美国日本等国的制式,720 x480，30帧帧/秒秒ATSC(美国的先进电视系统委员会）制式美国的先进电视系统委员会）制式亮度带宽：亮度带宽：ATSC系统能在一个6MHz带宽地面电视频道中，可靠地传送约19Mbit/s数字信息流量，也可在一个6MHz带宽有线电视频道中，传输达38Mbit/s的数字信息流量。DVB制式制式(欧洲的数字视频广播制式欧洲的数字视频广播制式)选定MPEG-2作为音频及视频的编码压缩方式ISDB制

6、式：是日本的数字广播专家组（制式：是日本的数字广播专家组（DIBEG）制定的数字广）制定的数字广播系统标准播系统标准可以传送数字电视节目，又同时可以传送其他数字综合业务。该标准视频编码、音频编码、系统复用遵循MPEG-2标准- -9 9/3/37 7- - -1010/3/37 7- -3.视频技术基础视频技术基础(续续)u数字视频的特点数字视频的特点如果不压缩，以PAL制为例1小时的视频： 720 * 576 * 3 * 25 * 60 * 60 112GB特点：体积大 关键：压缩技术，他决定了视频的格式。- -1111/3/37 7- -l包括两方面内容：包括两方面内容：音频音频信息信息时

7、间上时间上的离散化和的离散化和图像图像信息信息空间空间位置的离散化；位置的离散化；u时间上的离散化即采样。时间上的离散化即采样。8kHz、11.025kHz、16kHzu空间位置的离散化空间位置的离散化- -1212/3/37 7- -1. 压缩编码u限失真压缩编码 在允许失真不超过某一限度时，压缩编码的比特率是受限的，存在一个下限，这个下限由率失真函数来定义。u无失真压缩编码 能够将编码后的信息完全还原的压缩编码。- -1313/3/37 7- -2. 压缩编码的实现压缩编码的实现 软件实现：就是将压缩算法用软件方法实现，这样做软件实现：就是将压缩算法用软件方法实现，这样做的好处是成本低、修

8、改方便灵活，但处理速度较慢，的好处是成本低、修改方便灵活，但处理速度较慢，不易保证处理的实时性。不易保证处理的实时性。 硬件实现：就是将语音压缩算法固化到专用硬件实现：就是将语音压缩算法固化到专用DSPDSP芯片中，芯片中，这样处理速度快，便于实时处理。这样处理速度快，便于实时处理。- -1414/3/37 7- -3. 信息压缩方法信息压缩方法u波形编码：在信号编解码过程中尽可能波形编码：在信号编解码过程中尽可能使重建信号与原使重建信号与原输入信号波形保持一致输入信号波形保持一致。波形编码的特点是在高码率条。波形编码的特点是在高码率条件下可获得高质量的件下可获得高质量的音频信音频信号，适于高

9、保真度语音和音号，适于高保真度语音和音乐信号的压缩技术。乐信号的压缩技术。u参数编码：参数编码：是将音频信号以某种模型表示是将音频信号以某种模型表示，再抽出合适，再抽出合适的模型参数和参考激励信号进行编码；声音重放时，再的模型参数和参考激励信号进行编码；声音重放时，再根据这些参数重建即可，这就是通常讲的声码器根据这些参数重建即可，这就是通常讲的声码器(vocoder)。参数编码压缩比很高，但计算量大，且不适。参数编码压缩比很高，但计算量大，且不适合高保真度要求的场合。合高保真度要求的场合。u混合编码：一种吸取波形和参数编码的优点，进行综合混合编码：一种吸取波形和参数编码的优点，进行综合的编码方

10、法的编码方法- -1515/3/37 7- -3. 信息压缩方法信息压缩方法采样及量化过程中考滤采样及量化过程中考滤到人的听觉特性到人的听觉特性基于音频的声学参基于音频的声学参数进行编码。数进行编码。吸取波形和参吸取波形和参数编码的优点，数编码的优点，进行综合的编进行综合的编码方法。码方法。- -1616/3/37 7- -4. 不同质量要求时的音频编码技术选择u电话质量的音频压缩编码:300Hz3.4kHz，采用标准的脉冲编码调制,32kbit/s。u调幅广播质量的音频压缩编码:50Hz7khz,信号速率：224kbit/su高保真环绕立体声音频压缩编码:50Hz20kHz705kbit/s

11、。- -1717/3/37 7- -分类分类:普通电话与智能网业务IP电话广播电视数字视频广播视频点播业务下面重点介绍一下前两种。- -1818/3/37 7- -1.普通电话业务及智能网业务普通电话业务及智能网业务u自动电话记账卡业务（300）u主被叫分摊付费业务（400）u被叫集中付费业务（800）u虚拟专用网业务（600）u通用个人通信（700）u广域集中用户交换机u电子投票（181）。- -1919/3/37 7- -2.IP电话电话关键技术关键技术u语音压缩技术：G.723.1速率为：5.3/6.3kbit/su静噪抑制技术：语音激活技术,无音即停止发送包u回声抵消技术：10ms的回

12、声要进行处理u语音抖动处理技术:IP包传输时间的长短变化u语音优先技术：带宽不足时采用语音优先uIP包分割技术：网上的长包进行分割，以保证语音uVoIP前向纠错技术：纠正错误数据包，减少错误积累。- -2020/3/37 7- -2.IP电话电话(续续)IP电话的通话方式电话的通话方式uPC到到PCuPC到到PhoneuPhone到到Phone。- -2121/3/37 7- -1.4 1.4 模拟与数字视音频业务模拟与数字视音频业务1.5 1.5 数据通信业务数据通信业务1.6 1.6 多媒体通信业务多媒体通信业务1.7 1.7 通信终端通信终端- -2222/3/37 7- -1.5.1

13、数据通信的基本概念数据通信的基本概念1.什么是数据什么是数据:2.什么是数据传输什么是数据传输:3.什么是数据通信什么是数据通信是指能够由计算机或数字设备进行处理的，以某种方式编码的数字、字母和符号。利用电信号或光信号的形式把数据从一端传送到另外一端的过程称作数据传输。指按照一定的规程或协议完成数据的传输、交换、存储和处理的整个通信过程。- -2323/3/37 7- -1.5.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念(续续)4.数据通信有如下特点：数据通信有如下特点：数据通信是人机或机机通信，计算机直接参与通信是数据通信的重要特征；数据传输的准确性和可靠性要求高；数据传输速率高，因此要求接续

14、和传输响应时间短；通信持续时间差异大。- -2424/3/37 7- -1.DDN业务业务-数字数据网数字数据网(Digital Data Network)u是一个利用数据信道传输数字信号的数据传输网络。是一个利用数据信道传输数字信号的数据传输网络。u特点：信道的传输质量高；时延小；全透明；网络灵活性高、特点：信道的传输质量高；时延小；全透明；网络灵活性高、适应高速业务。适应高速业务。2.帧中继帧中继u在开放系统互连参考模型的第二层在开放系统互连参考模型的第二层 ( 数据链路层数据链路层)上使用简化的上使用简化的方式传送和交换数据单元的一种方式。由于在链路层的数据单方式传送和交换数据单元的一种

15、方式。由于在链路层的数据单元一般称作帧，故称为帧方式。元一般称作帧，故称为帧方式。u特点：吞吐量高、时延低、适合突发性业务，主要应用在广域特点：吞吐量高、时延低、适合突发性业务，主要应用在广域网中网中。- -2525/3/37 7- -3.ISDN业务业务(综合业务数字网综合业务数字网)u是以电话业务数字网为基础发展成的通信网，能够提供端到端的数字连接。 4.ATM业务业务u异步转移模式(ATM) 采用信元交换的模式，是一种全新的面向连接的快速分组交换技术。速率为155Mbit/s或622Mbit/s。- -2626/3/37 7- -5.传真存储转发传真存储转发u即利用分组网上的通信平台为电

16、话网上的传真用户提供即利用分组网上的通信平台为电话网上的传真用户提供高速、经济的传真服务。高速、经济的传真服务。6.虚拟专用网业务（虚拟专用网业务（VPN）7.电子数据交换业务电子数据交换业务u通过计算机通信网络实现贸易、运输、保险、银行等信通过计算机通信网络实现贸易、运输、保险、银行等信息在各部门或公司之间数据交换和处理的过程息在各部门或公司之间数据交换和处理的过程。- -2727/3/37 7- -商业银行信息网络工程网络系统示意图(WAN)FR/DDN/X.25/PSTNFR/DDN/X.25/PSTNCISCO 7507商业银行总行/分行CISCO 3620VCISCO 7204支行.

17、 . . . . . .CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储蓄所InternetCISCO 3640VCISCO 3620VCISCO 7204支行CISCO 3620VCISCO 7204支行- -2828/3/37 7- -1.4 1.4 模拟与数字视音频业务模拟与数字视音频业务1.5 1.5 数据通信业务数据通信业务1.6 1.6 多媒体通信业务多媒体通信业务1.7 1.7 通信终端通信终端- -2929/3/37 7- -1.什么是多媒体通信什么是多媒体通信? 指一次通信业务中,同时涉及

18、两种或多种通信的媒体,例如,可视电话同时涉及图象通信和语音通信. 2.业务及其类型业务及其类型 分配型业务:用户只能接收信息流，但不能控制。例：模拟电视节目、数字电视分配业务等 交互型业务u会话型业务：实时端到端的信息传送方式。会话型业务：实时端到端的信息传送方式。u消息型业务：经存贮单元的用户到用户的通信消息型业务：经存贮单元的用户到用户的通信u检索型业务：信息检索检索型业务：信息检索。- -3030/3/37 7- -3.多媒体通信业务对网络的要求多媒体通信业务对网络的要求u具有足够的传输带宽u多媒体通信的实时性要求(0.25s)u支持点到点、点到多点和广播式通信u支持对称和不对称连接方式

19、(上行、下行率不同)u呼叫过程中可建立和释放一个或多个连接，多个连接间应保持一定的同步关系。- -3131/3/37 7- -lMPEG_1MPEG_1标准标准lMPEG_2MPEG_2标准标准lMPEG_4MPEG_4标准标准l多媒体信息交换标准多媒体信息交换标准声音源声音源音频编码器音频编码器系统系统复接器和复接器和编码器编码器图像源图像源视频编码器视频编码器系统时钟系统时钟MPEGMPEG码流的产生码流的产生- -3232/3/37 7- -1.4 1.4 模拟与数字视音频业务模拟与数字视音频业务1.5 1.5 数据通信业务数据通信业务1.6 1.6 多媒体通信业务多媒体通信业务1.7 1.7 通信终端通信终端- -3333/3/37 7- -1.音频通信终端音频通信终端u普通电话交换网络PSTN的普通模拟电话机、录音电话机、投币电话机、磁卡电话机、IC卡电话机u应用于ISDN网络的数字电话机以及应用于移动通信网的无线手机u具备声卡的计算机在软件支持下，也可完成音频通信终端的功