第8章 多媒体网络技术与网络服务质量

1、1第第8 8章章 多媒体网络技术与网络服务质量多媒体网络技术与网络服务质量2多媒体多媒体通信扩展了计算机通信网络的应用通信扩展了计算机通信网络的应用领域，如何保证网络服务质量是最大的问领域，如何保证网络服务质量是最大的问题。本章首先介绍题。本章首先介绍多媒体网络多媒体网络通信的模型通信的模型及其相关的通信技术，然后介绍服务质量及其相关的通信技术，然后介绍服务质量的概念，实现的概念，实现多媒体网络多媒体网络通信的常用的标通信的常用的标准，提高服务质量的主要技术。要求理解准，提高服务质量的主要技术。要求理解多媒体网络应用系统的特性、服务质量的多媒体网络应用系统的特性、服务质量的概念，掌握多媒体通信

2、的典型协议概念，掌握多媒体通信的典型协议RTP与与RTCP、SIP的工作原理，掌握集成服务、的工作原理，掌握集成服务、区分服务、区分服务、MPLS的基本思路。的基本思路。 【本章目标【本章目标】3【本章要点】 1 多媒体网络应用系统的特性 2多媒体压缩与传输，主要有流媒体及RTSP协议、RTP协议与RTCP协议、SIP 与H.323会话控制 3 服务质量、集成服务的服务类型、RSVP、区分服务 4 MPLS多协议标记交换技术 48.1 8.1 多媒体网络应用系统的特性多媒体网络应用系统的特性 1.1.多媒体的概念多媒体的概念所谓媒体就是信息的载体。媒体在计算机领域中有两所谓媒体就是信息的载体。

3、媒体在计算机领域中有两种含义：一是指存储信息的载体，如磁盘、光盘、半导体种含义：一是指存储信息的载体，如磁盘、光盘、半导体等也称介质；二是指传递信息的载体，如数字、文字、声等也称介质；二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形图像也称媒介。音、图形图像也称媒介。 多媒体就是如数字、文字、声音、图形图像等多种媒多媒体就是如数字、文字、声音、图形图像等多种媒体的组合。体的组合。 5 2.2.多媒体网络的概念多媒体网络的概念 多媒体网络是一个端到端的、能够提供多性能服多媒体网络是一个端到端的、能够提供多性能服务的网络。务的网络。 多媒体网络由多媒体终端、多媒体接入网络、多多媒体网络由多媒体终端、

4、多媒体接入网络、多媒体传输骨干网络以及能够满足多媒体网络化应媒体传输骨干网络以及能够满足多媒体网络化应用的网络软件等用的网络软件等4 4个部分组成。个部分组成。8.1 8.1 多媒体网络应用系统的特性多媒体网络应用系统的特性6 多媒体网络应用分为三类：多媒体网络应用分为三类： （1 1）存储式的流媒体应用；）存储式的流媒体应用；（2 2）直播式的流媒体应用；）直播式的流媒体应用；（3 3）实时交互式的应用。）实时交互式的应用。8.1 8.1 多媒体网络应用系统的特性多媒体网络应用系统的特性7 3. 3. 多媒体网络应用系统之例多媒体网络应用系统之例VODVOD是一个常见的多媒体网络应用，对于用

5、户而言，是一个常见的多媒体网络应用，对于用户而言，只需配备响应的多媒体电脑终端或者一台电视机和机顶盒，只需配备响应的多媒体电脑终端或者一台电视机和机顶盒，一个视频点播遥控器，一个视频点播遥控器，“想看什么就看什么，想什么时候想看什么就看什么，想什么时候看就什么时候看看就什么时候看”，用户和被访问的资料之间高度的交互，用户和被访问的资料之间高度的交互性使它区别于传统的视频节目的接收方式。性使它区别于传统的视频节目的接收方式。8.1 8.1 多媒体网络应用系统的特性多媒体网络应用系统的特性8 一个一个VODVOD系统可以分成节目制作中心、服务器、网络传输和用户终端几系统可以分成节目制作中心、服务器

6、、网络传输和用户终端几个子系统，其中网络传输部分又可分为交换网和接入网，其结构框图如图个子系统，其中网络传输部分又可分为交换网和接入网，其结构框图如图8-18-1所示。所示。 图图8-1 VOD系统结构框图系统结构框图 8.1 8.1 多媒体网络应用系统的特性多媒体网络应用系统的特性94. 4. 多媒体网络的特性多媒体网络的特性由由VODVOD系统可知，多媒体网络需要传输文本、图像、声音、视频系统可知，多媒体网络需要传输文本、图像、声音、视频等多媒体信息，表等多媒体信息，表8-18-1显示了这些多媒体信息对网络的要求。显示了这些多媒体信息对网络的要求。多媒体信息多媒体信息对网络的要求对网络的要

7、求语音语音实时性：延时、抖动敏感；误码相对不敏感实时性：延时、抖动敏感；误码相对不敏感;数据数据实时性要求不高，但要有严格的误码实时性要求不高，但要有严格的误码/校错保证；校错保证；图象图象实时性要求不高，但要求更高的带宽实时性要求不高，但要求更高的带宽;视频视频高的带宽、并对实时性要求较严，允许有误码高的带宽、并对实时性要求较严，允许有误码;表表8-1 多媒体信息对网络的要求多媒体信息对网络的要求 8.1 8.1 多媒体网络应用系统的特性多媒体网络应用系统的特性10从上表可以看出，为了完成承载多媒体业务的要求，多媒体网络应具有从上表可以看出，为了完成承载多媒体业务的要求，多媒体网络应具有如下

8、几个特性：如下几个特性：(1)(1)业务等级保证，也称为业务等级保证，也称为QOSQOS（Quality Of ServiceQuality Of Service）保证。）保证。多媒体网络应能根据不同的业务提供不同的质量等级（如带宽、延时、多媒体网络应能根据不同的业务提供不同的质量等级（如带宽、延时、抖动等）。抖动等）。 (2)(2)高带宽，也就是网络的宽带化。高带宽，也就是网络的宽带化。随着图象、视频等多媒体在网上的大量采用，要求网络能提供足够的带随着图象、视频等多媒体在网上的大量采用，要求网络能提供足够的带宽。宽。 (3)(3)可靠性保证。可靠性保证。作为向用户提供服务的运营网络，必须提供

9、充分的网络可靠性，以满足作为向用户提供服务的运营网络，必须提供充分的网络可靠性，以满足各种业务不中断的要求。各种业务不中断的要求。 (4)(4)实时性，这是多媒体通信网与传统数据网的本质区别。实时性，这是多媒体通信网与传统数据网的本质区别。多媒体通信网应能满足各种实时业务（如语音、视频）的要求。实时数据传多媒体通信网应能满足各种实时业务（如语音、视频）的要求。实时数据传输对数据从发送者到达接收者之间的延迟极其敏感，数据必须在特定的时间输对数据从发送者到达接收者之间的延迟极其敏感，数据必须在特定的时间内被接收，否则无效。内被接收，否则无效。在实时数据传输中，根据不同的需求，将其分成两种：在实时数

10、据传输中，根据不同的需求，将其分成两种：数据的数据的“丢失丢失”将将引起严重的或灾难性的后果；引起严重的或灾难性的后果；对延迟和丢失有一定的容忍能力。对延迟和丢失有一定的容忍能力。8.1 8.1 多媒体网络应用系统的特性多媒体网络应用系统的特性11上述四点，体现了网络多媒体包括了两个基本特性，上述四点，体现了网络多媒体包括了两个基本特性，即等时性和实时性。即等时性和实时性。 等时性是指应用对于一次传输发起时的延迟并不十分关等时性是指应用对于一次传输发起时的延迟并不十分关心，但是一旦开始传输数据，就要求在连续的数据帧之间心，但是一旦开始传输数据，就要求在连续的数据帧之间的延迟保持稳定在一定范围内

11、。的延迟保持稳定在一定范围内。 实时性即网络多媒体应用所要求的是多媒体信息的及时传实时性即网络多媒体应用所要求的是多媒体信息的及时传递，可以忍受一定的报文丢失率。递，可以忍受一定的报文丢失率。 8.1 8.1 多媒体网络应用系统的特性多媒体网络应用系统的特性12 实时多媒体流又称为连续媒体（实时多媒体流又称为连续媒体（continouscontinous media media），其），其中两个使用最为广泛的媒体流是音频和视频多媒体信息。中两个使用最为广泛的媒体流是音频和视频多媒体信息。 视频传输的视频流的速率一直在变化。视频数据可能没有视频传输的视频流的速率一直在变化。视频数据可能没有音频那

12、样有比较严格的延时限制，如果没有足够的带宽，音频那样有比较严格的延时限制，如果没有足够的带宽，可以降低帧刷新的频率。可以降低帧刷新的频率。 这就是多媒体网络的通信特性这就是多媒体网络的通信特性: :网络上的多媒体通信应用网络上的多媒体通信应用和数据通信应用有比较大的差别和数据通信应用有比较大的差别，多媒体应用要求在客户，多媒体应用要求在客户端播放声音和图像时要流畅，声音和图像要同步，因此对端播放声音和图像时要流畅，声音和图像要同步，因此对网络的时延和带宽要求很高。而数据通信应用则把可靠性网络的时延和带宽要求很高。而数据通信应用则把可靠性放在第一位，对网络的时延和带宽的要求不那么苛刻。放在第一位

13、，对网络的时延和带宽的要求不那么苛刻。8.1 8.1 多媒体网络应用系统的特性多媒体网络应用系统的特性138.2 8.2 多媒体压缩与传输多媒体压缩与传输 8.2.1 8.2.1 多媒体压缩多媒体压缩 8.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议 8.2.3 RTP8.2.3 RTP协议与协议与RTCPRTCP协议协议 8.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制148.2.1 8.2.1 多媒体压缩多媒体压缩目前，多媒体计算机技术是面向三维图形、环绕立体目前，多媒体计算机技术是面向三维图形、环绕立体声和彩色全屏幕运动画面的处理技术。而数字计

14、算机面临声和彩色全屏幕运动画面的处理技术。而数字计算机面临的是数值、文字、语音、音乐、图形、动画、图像、视频的是数值、文字、语音、音乐、图形、动画、图像、视频等多种媒体的问题，它承载着由模拟量转化成数字量信息等多种媒体的问题，它承载着由模拟量转化成数字量信息的输入、输出、存储和传输。的输入、输出、存储和传输。数字化了的视频和音频信号的数量之大是非常惊人的，数字化了的视频和音频信号的数量之大是非常惊人的，它给存储器的存储容量、通信干线的信道传输率以及计算它给存储器的存储容量、通信干线的信道传输率以及计算机的速度都增加了极大的压力，解决这一问题，单纯用扩机的速度都增加了极大的压力，解决这一问题，单

15、纯用扩大存储器容量、增加通信干线的传输率的办法是不现实的。大存储器容量、增加通信干线的传输率的办法是不现实的。 158.2.1 8.2.1 多媒体压缩多媒体压缩 数据压缩技术为图像、视频和音频信号的压缩，文件存储数据压缩技术为图像、视频和音频信号的压缩，文件存储和分布式利用，提高通信干线的传输效率等应用提供了一和分布式利用，提高通信干线的传输效率等应用提供了一个行之有效的方法，同时使计算机实时处理音频、视频信个行之有效的方法，同时使计算机实时处理音频、视频信息，以保证播放出高质量的视频、音频节目成为可能。息，以保证播放出高质量的视频、音频节目成为可能。 目前，有三个重要的有关视频图像压缩编码的

16、国际标准系目前，有三个重要的有关视频图像压缩编码的国际标准系列：列：JPEGJPEG标准；标准；H H261261标准；标准；MPEGMPEG标准。标准。168.2.1 8.2.1 多媒体压缩多媒体压缩 在多媒体技术中，存储声音信息的文件格式主要有：在多媒体技术中，存储声音信息的文件格式主要有：WAVWAV文件、文件、VOCVOC文件、文件、MIDIMIDI文件、文件、AIFAIF文件、文件、SONSON文件及文件及RMIRMI文件文件等。等。 至于音频格式，有至于音频格式，有MP3MP3、WMA(WMA9)WMA(WMA9)、WAV(PCM,ADPCM)WAV(PCM,ADPCM)、DATD

17、AT等。等。 至于视频格式，至于视频格式，H.264H.264将会是未来流行的编解码格式，其将会是未来流行的编解码格式，其次是次是MPEG-4MPEG-4、MPEG-2MPEG-2、WMVWMV、RMVBRMVB等格式。等格式。178.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议 1.1.问题的提出问题的提出 如何用我们前面章节的计算机网络技术，为用如何用我们前面章节的计算机网络技术，为用户提供通过户提供通过InternetInternet访问位于访问位于WWWWWW的多媒体文的多媒体文件呢？件呢？即：随着多媒体压缩技术和计算机硬件的发展，即：随着多媒体压缩技术和计算机硬件的发

18、展，音频和视频信息经过录制之后可以保存在计算音频和视频信息经过录制之后可以保存在计算机的存储器中，与此同时机的存储器中，与此同时ADSLADSL、FTTCFTTC等宽带网等宽带网络技术为用户带来了相对充裕的网络带宽，那络技术为用户带来了相对充裕的网络带宽，那么用户如何通过么用户如何通过InternetInternet访问位于访问位于WWWWWW的多媒的多媒体文件呢？体文件呢？18 第一种方法，通过第一种方法，通过HTTPHTTP服务器访问多媒体文件。服务器访问多媒体文件。多媒体信息首先被录制下来并进行压缩后保存在多媒体信息首先被录制下来并进行压缩后保存在HTTPHTTP服务器上，用户然后通过浏

19、览器把服务器上，用户然后通过浏览器把HTTPHTTP服务服务器上保存的媒体文件完整地下载下来后再进行播器上保存的媒体文件完整地下载下来后再进行播放。常常通过一个单独的帮助器应用程序放。常常通过一个单独的帮助器应用程序（helper applicationhelper application）来播放多媒体文件，该）来播放多媒体文件，该应用程序通常叫做媒体播放器（应用程序通常叫做媒体播放器（media playermedia player）。）。8.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议198.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议 这种方法的基本过程如

20、下：这种方法的基本过程如下： （1 1）用户通过浏览器点击该媒体文件对应的超链接，）用户通过浏览器点击该媒体文件对应的超链接，首先与首先与HTTPHTTP服务器建立一条服务器建立一条TCPTCP连接，然后提交连接，然后提交HTTPHTTP请请求来传送媒体文件。求来传送媒体文件。（2 2）HTTPHTTP服务器通过该服务器通过该TCPTCP连接发送包含了对应的媒连接发送包含了对应的媒体文件的体文件的HTTPHTTP响应。响应。（3 3）浏览器检查）浏览器检查HTTPHTTP响应的头部信息后，了解到响应的头部信息后，了解到HTTPHTTP响应中携带的内容的媒体类型，启动相应的媒体播放响应中携带的内

21、容的媒体类型，启动相应的媒体播放器，然后把下载后的文件递交给该媒体播放器，媒体器，然后把下载后的文件递交给该媒体播放器，媒体播放器开始进行播放。播放器开始进行播放。208.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议 这种方法存在的问题：这种方法存在的问题：媒体文件经常会非常大，通过网络传输到客户方进行媒体文件经常会非常大，通过网络传输到客户方进行播放，会导致播放时延很长。播放，会导致播放时延很长。由于媒体文件下载后首先要保存到存储设备上，也会由于媒体文件下载后首先要保存到存储设备上，也会占用比较大的空间。占用比较大的空间。 这种方法要求媒体文件已经预先录制好，对于那这种方法要

22、求媒体文件已经预先录制好，对于那些实时录制的媒体流就无法进行播放。些实时录制的媒体流就无法进行播放。218.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议 第二种方法，考虑采取边下载边播放的方法，以减少播放第二种方法，考虑采取边下载边播放的方法，以减少播放时延。时延。 这也就是所谓的流媒体技术，有时也称之为网络放送这也就是所谓的流媒体技术，有时也称之为网络放送（webcastingwebcasting）。）。 流媒体技术的基本原理：当一个预先录制或者在线录制的流媒体技术的基本原理：当一个预先录制或者在线录制的音频或视频文件通过流放技术传递时，客户方的媒体播放音频或视频文件通过流放

23、技术传递时，客户方的媒体播放器首先保留一小块缓冲区。收到的媒体分组被保存在这个器首先保留一小块缓冲区。收到的媒体分组被保存在这个缓冲区中，一旦缓冲区满（经常只要几秒钟的时间）后就缓冲区中，一旦缓冲区满（经常只要几秒钟的时间）后就开始进行播放。只要数据到达的速度不小于播放速度，多开始进行播放。只要数据到达的速度不小于播放速度，多媒体数据就能够平滑地播放。媒体数据就能够平滑地播放。 228.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议 基本步骤：基本步骤：（1 1）用户通过浏览器点击超链接以请求传送音频或视）用户通过浏览器点击超链接以请求传送音频或视频文件，这个超链接指向一个媒体说

24、明文件，也称为频文件，这个超链接指向一个媒体说明文件，也称为元文件（元文件（meta-filemeta-file），该文件包含有实际的媒体文件），该文件包含有实际的媒体文件的的URLURL地址。地址。（2 2）WebWeb浏览器首先与浏览器首先与HTTPHTTP服务器建立一条服务器建立一条TCPTCP连接，连接，然后提交然后提交HTTPHTTP请求来传送包含了实际的媒体文件请求来传送包含了实际的媒体文件URLURL的的元文件。元文件。（3 3）HTTPHTTP服务器通过该服务器通过该TCPTCP连接发送包含了元文件的连接发送包含了元文件的HTTPHTTP响应。响应。（4 4）浏览器检查）浏览器

25、检查HTTPHTTP响应的头部信息后，了解到响应的头部信息后，了解到HTTPHTTP响应中携带的内容的媒体类型，启动相应的媒体播放响应中携带的内容的媒体类型，启动相应的媒体播放器，然后把下载后的元文件递交给该媒体播放器。器，然后把下载后的元文件递交给该媒体播放器。（5 5）媒体播放器直接与）媒体播放器直接与HTTPHTTP服务器建立服务器建立TCPTCP连接，然连接，然后发送后发送HTTPHTTP请求来传送实际的媒体文件。请求来传送实际的媒体文件。（6 6）HTTPHTTP服务器把媒体文件封装进服务器把媒体文件封装进HTTPHTTP响应中，媒体响应中，媒体播放器在收到一小段数据后开始播放。播放

26、器在收到一小段数据后开始播放。238.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议这种方法相比第一种方法大大地减少了播放这种方法相比第一种方法大大地减少了播放时延，但由于媒体流是通过时延，但由于媒体流是通过HTTPHTTP协议来进行传送，协议来进行传送，用户和服务器之间的交互非常困难，且这种面向用户和服务器之间的交互非常困难，且这种面向连接的方式来传输媒体流也是非常不适合的。连接的方式来传输媒体流也是非常不适合的。248.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议第三种方法中，媒体流不再是直接从第三种方法中，媒体流不再是直接从HTTPHTTP服务器通过服务器通

27、过HTTPHTTP连接连接传给媒体播放器，而是引入了一个流媒体服务器，这样流媒体服务器传给媒体播放器，而是引入了一个流媒体服务器，这样流媒体服务器和媒体服务器之间可以使用它们自己的协议进行通信。和媒体服务器之间可以使用它们自己的协议进行通信。 其基本步骤：其基本步骤： （1 1）用户通过浏览器点击超链接以请求传送音频或视频文件，）用户通过浏览器点击超链接以请求传送音频或视频文件，这个超链接指向一个媒体说明文件。这个超链接指向一个媒体说明文件。 （2 2）WebWeb浏览器首先与浏览器首先与HTTPHTTP服务器建立一条服务器建立一条TCPTCP连接，然后提连接，然后提交交HTTPHTTP请求来

28、传送包含了实际的媒体文件请求来传送包含了实际的媒体文件URLURL的元文件。的元文件。 （3 3）HTTPHTTP服务器通过该服务器通过该TCPTCP连接发送包含了元文件的连接发送包含了元文件的HTTPHTTP响应响应浏览器检查浏览器检查HTTPHTTP响应的头部信息后，了解到响应的头部信息后，了解到HTTPHTTP响应中携带的响应中携带的内容的媒体类型，启动相应的媒体播放器，然后把下载后的元内容的媒体类型，启动相应的媒体播放器，然后把下载后的元文件递交给该媒体播放器。文件递交给该媒体播放器。 （4 4）媒体播放器按照自己的协议与流媒体服务器进行通信，）媒体播放器按照自己的协议与流媒体服务器进

29、行通信，收到一小段数据后开始播放。收到一小段数据后开始播放。 （5 5）流媒体服务器和媒体播放器之间通过建筑于）流媒体服务器和媒体播放器之间通过建筑于UDPUDP之上的实之上的实时运输协议时运输协议RTPRTP来传输多媒体协议。来传输多媒体协议。258.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议 流媒体系统的组成：一个流媒体系统包含了用于通过流媒体系统的组成：一个流媒体系统包含了用于通过WebWeb来创建、存储和递交相应的音频和视频等媒体文件的硬件来创建、存储和递交相应的音频和视频等媒体文件的硬件和软件。和软件。 包括三个部分，分别是媒体服务器和媒体文件、单独的或包括三个部分

30、，分别是媒体服务器和媒体文件、单独的或者作为插件的媒体播放器、相应的多媒体编码和创建工具。者作为插件的媒体播放器、相应的多媒体编码和创建工具。268.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议 2. RTSP2. RTSP协议协议（1 1）RTSPRTSP协议概述协议概述 媒体流的控制方法可以有两种方法：一种方法媒体流的控制方法可以有两种方法：一种方法是发送消息给源要求其进行播放、停止等操作。该方是发送消息给源要求其进行播放、停止等操作。该方法可用于媒体流只有一个客户进行控制的环境中。另法可用于媒体流只有一个客户进行控制的环境中。另一种方法是媒体流会正常到达接收者，在接收者处

31、进一种方法是媒体流会正常到达接收者，在接收者处进行媒体流的播放控制。该方法在有多个接收者并且没行媒体流的播放控制。该方法在有多个接收者并且没有场地控制（有场地控制（floor controlfloor control）的环境下更有效。）的环境下更有效。278.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议RTSPRTSP的设计思想：是一种控制一个或者多个时间同步的实时音频、视的设计思想：是一种控制一个或者多个时间同步的实时音频、视频等连续媒体流的递交的客户频等连续媒体流的递交的客户/ /服务方协议。服务方协议。RTSPRTSP相当于媒体服务器相当于媒体服务器的的“网络远程控制器网

32、络远程控制器”，提供了类似于，提供了类似于VCRVCR的远程控制功能，比如暂的远程控制功能，比如暂停、播放、跳转等。停、播放、跳转等。 RTSPRTSP消息采用消息采用TCPTCP或或UDPUDP来传输。来传输。 RTSPRTSP提供了相应的机制来保证提供了相应的机制来保证RTSPRTSP消息传输的可靠。消息传输的可靠。RTSPRTSP消息分为请求或响应类型。消息分为请求或响应类型。288.2.2 8.2.2 流媒体及流媒体及RTSPRTSP协议协议 RTSPRTSP相对于相对于HTTPHTTP的改进：的改进：（1 1）RTSPRTSP服务器需要维护相应的状态，服务器需要维护相应的状态，RTS

33、PRTSP协议引入了会话标识协议引入了会话标识的概念，会话标识代表了客户方和服务方共享的状态。的概念，会话标识代表了客户方和服务方共享的状态。（2 2）RTSPRTSP允许服务器发送请求，同时允许服务器发送请求，同时RTSPRTSP也提供了相应的协议扩也提供了相应的协议扩展机制，允许加入新的请求类型。展机制，允许加入新的请求类型。（3 3）RTSPRTSP消息和多媒体数据是通过不同的协议和信道来传递的。消息和多媒体数据是通过不同的协议和信道来传递的。 RTSPRTSP支持多种传输模式，第一种是单播，第二种是组播。支持多种传输模式，第一种是单播，第二种是组播。298.2.2 8.2.2 流媒体及

34、流媒体及RTSPRTSP协议协议 （2 2）RTSPRTSP协议过程协议过程 HTTP GETSETUPPLAYmedia streamPAUSETEARDOWNmediaplayerWebservermediaserverWebbrowserclientserverpresentation desc. 图图8-3 RTSP基本操作过程基本操作过程 308.2.3 RTP8.2.3 RTP协议与协议与RTCPRTCP协议协议 进行实时多媒体通信时，需要解决以下问题：进行实时多媒体通信时，需要解决以下问题：（1 1）通信的实体间应该就采取什么样的压缩算法进行）通信的实体间应该就采取什么样的压缩算

35、法进行协商，以采取最有效的压缩算法。协商，以采取最有效的压缩算法。（2 2）实时多媒体要求提供时间戳，接收者能够根据时）实时多媒体要求提供时间戳，接收者能够根据时间戳来进行回放。间戳来进行回放。 318.2.3 RTP8.2.3 RTP协议与协议与RTCPRTCP协议协议为了满足实时多媒体通信要求，需要新的运输层协议，为了满足实时多媒体通信要求，需要新的运输层协议，实时运输协议实时运输协议RTPRTP是一种用于实时多媒体的标准传输协议，是一种用于实时多媒体的标准传输协议，在在RFC 1889RFC 1889定义。定义。 RFC 1889RFC 1889定义了一对协议，定义了一对协议，RTPRT

36、P和实时和实时运输控制协议运输控制协议RTCPRTCP。 328.2.3 RTP8.2.3 RTP协议与协议与RTCPRTCP协议协议 1.RTP1.RTP RTPRTP用于交换多媒体信息，设计目的是提供实时数据传输中的时用于交换多媒体信息，设计目的是提供实时数据传输中的时间戳信息以及各数据流的同步功能。而间戳信息以及各数据流的同步功能。而RTCPRTCP用于定期发送对应该用于定期发送对应该多媒体流的控制信息。两个协议都独立于下面的传输层和网络层多媒体流的控制信息。两个协议都独立于下面的传输层和网络层协议。协议。RTPRTP本身并不能为按序传输数据包提供可靠的保证，也不提供流量本身并不能为按序

37、传输数据包提供可靠的保证，也不提供流量控制和拥塞控制，这些都由实时传输控制协议控制和拥塞控制，这些都由实时传输控制协议RTCPRTCP来负责完成。来负责完成。RTPRTP一般运行于一般运行于UDPUDP之上，之上，RTPRTP数据流的端口为偶数端口（数据流的端口为偶数端口（x x），而），而RTCPRTCP则使用相邻的那个为奇数的端口（则使用相邻的那个为奇数的端口（x+1x+1）。）。RTPRTP支持组播方式支持组播方式的多媒体应用，它也可以运行在其他网络或者运输协议之上。会的多媒体应用，它也可以运行在其他网络或者运输协议之上。会话发起协议（话发起协议（SIPSIP）和）和H.232H.232

38、都使用都使用RTP RTP 。 338.2.3 RTP8.2.3 RTP协议与协议与RTCPRTCP协议协议RTPRTP在在InternetInternet体系中的位置如图体系中的位置如图8-48-4所示。所示。 应用层RTPUDPIP子网socket 图图8-4：RTP在在Internet中的位置中的位置348.2.3 RTP8.2.3 RTP协议与协议与RTCPRTCP协议协议RTPRTP支持点到点的通信，也支持会议方式的通支持点到点的通信，也支持会议方式的通信，采用组播方式进行通信，所有会议成员的音信，采用组播方式进行通信，所有会议成员的音频流都通过该组播地址频流都通过该组播地址 + +

39、 第一个第一个UDPUDP端口号（偶端口号（偶数）传输。数）传输。RTPRTP头中的信息将告诉接收器如何重建头中的信息将告诉接收器如何重建数据，并描述了比特流是如何打包的。数据，并描述了比特流是如何打包的。358.2.3 RTP8.2.3 RTP协议与协议与RTCPRTCP协议协议 2 2RTCPRTCP RTCPRTCP作为实时传输控制协议，它的主要功能是：作为实时传输控制协议，它的主要功能是： （1 1）对多媒体递交的质量的反馈；）对多媒体递交的质量的反馈； （2 2）提供把多媒体流与会话成员对应起来的手段；）提供把多媒体流与会话成员对应起来的手段； （3)3)提供提供RTPRTP媒体时间

40、戳和发送者的实时时钟之间的关系；媒体时间戳和发送者的实时时钟之间的关系； （4 4）提供了相应的文本信息来标识会话中的发送者。）提供了相应的文本信息来标识会话中的发送者。通常通常RTCPRTCP会采用与会采用与RTPRTP相同的分发机制，向会话中的所相同的分发机制，向会话中的所有成员周期性地发送控制信息，应用程序通过接收这有成员周期性地发送控制信息，应用程序通过接收这些数据，从中获取相关资料，从而能够对服务质量进些数据，从中获取相关资料，从而能够对服务质量进行控制或者对网络状况进行诊断。行控制或者对网络状况进行诊断。 368.2.3 RTP8.2.3 RTP协议与协议与RTCPRTCP协议协议

41、 3 3工作过程工作过程当应用程序开始一个当应用程序开始一个RTPRTP会话时将使用两个端口：一会话时将使用两个端口：一个给个给RTPRTP，一个给，一个给RTCPRTCP。在。在RTPRTP会话期间，各参与者周期性会话期间，各参与者周期性地传送地传送RTCPRTCP包。包。RTCPRTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，服务器可以利用这失的数据包的数量等统计资料，因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。RTPRTP和和RTCPRTCP配合使用，它们能

42、以有效的反馈和最小的开销配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。 378.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 1.SIP1.SIP协议的背景和功能协议的背景和功能 所谓会话指的是多个参与者互相交换数据的情况。会所谓会话指的是多个参与者互相交换数据的情况。会话中成员可以通过组播、单播或者两者结合一起进行话中成员可以通过组播、单播或者两者结合一起进行通信，交换的数据可以是音频、视频、数据等多媒体通信，交换的数据可以是音频、视频、数据等多媒体类型类型SIP( Se

43、ssion Initiation Protocol,SIP( Session Initiation Protocol,会话初始协议会话初始协议) )的开发目的是用来帮助提供跨越因特网的高级电话业的开发目的是用来帮助提供跨越因特网的高级电话业务，它用来建立，改变和终止基于务，它用来建立，改变和终止基于IPIP网络的用户间的网络的用户间的呼叫。呼叫。 388.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 SIPSIP它既不是会话描述协议，也不提供会议控制功能。它既不是会话描述协议，也不提供会议控制功能。 为了描述消息内容的负载情况和特点，为了描述消息内容的负载情况和特点

44、，SIP SIP 使用使用 Internet Internet 的会话描述协议的会话描述协议 (SDP) (SDP) 来描述终端设备的特点。来描述终端设备的特点。 为了提供电话业务它还需要结合不同的标准和协议，例如，为了提供电话业务它还需要结合不同的标准和协议，例如，为了提供服务质量为了提供服务质量 (QoS(QoS) )，它与负责语音质量的资源保留，它与负责语音质量的资源保留设置协议设置协议 (RSVP) (RSVP) 互操作。它还与若干个其他协议进行协互操作。它还与若干个其他协议进行协作，包括负责定位的轻型目录访问协议作，包括负责定位的轻型目录访问协议 (LDAP)(LDAP)、负责身、负

45、责身份验证的远程身份验证拨入用户服务份验证的远程身份验证拨入用户服务 (RADIUS) (RADIUS) 以及负责以及负责数据实时传输的数据实时传输的 RTP RTP 等多个协议。等多个协议。 398.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 SIP SIP是一种应用层的控制协议，它是在诸如是一种应用层的控制协议，它是在诸如SMTPSMTP（简单邮件传送协议）和（简单邮件传送协议）和HTTPHTTP（超文本传送协议）（超文本传送协议）基础之上建立起来的。基础之上建立起来的。到目前为止它走过了以下几个到目前为止它走过了以下几个阶段：阶段：（1 1）19961996

46、年出现年出现SIPSIP的概念，这时的概念，这时SIPSIP的主要应用是针对的主要应用是针对InternetInternet上的各种文本应用，如电子邮件、文字聊天等。上的各种文本应用，如电子邮件、文字聊天等。 （2 2）19991999年，年，ITEFITEF针对多方多媒体会话控制（针对多方多媒体会话控制（MMUSICMMUSIC）发布了第）发布了第一个一个SIPSIP规范，即规范，即RFC2543RFC2543建议，供各厂商和机构讨论。建议，供各厂商和机构讨论。 （3 3）20022002年，年，ITEFITEF发表了发表了RFC3261RFC3261建议，以取代建议，以取代RFC2543R

47、FC2543。 408.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 SIPSIP提供以下功能：提供以下功能： 用户定位：用户定位：SIPSIP通过通过EMAILEMAIL形式的地址来标明用户地形式的地址来标明用户地址。址。特征协商：它允许与呼叫有关的组（这可以是多方特征协商：它允许与呼叫有关的组（这可以是多方呼叫）在支持的特征上达成一致。例如视频可以或不呼叫）在支持的特征上达成一致。例如视频可以或不可以被支持。可以被支持。会话参与者管理：呼叫中参与者能够引入其它用户会话参与者管理：呼叫中参与者能够引入其它用户加入呼叫或取消到其它用户的连接。此外，用户可以加入呼叫或

48、取消到其它用户的连接。此外，用户可以被转移或置为呼叫保持。被转移或置为呼叫保持。 呼叫特征改变：用户应该能够改变呼叫过程中的呼呼叫特征改变：用户应该能够改变呼叫过程中的呼叫特征。叫特征。 418.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 2. SIP2. SIP系统基本组成系统基本组成 SIPSIP中有两类设备。中有两类设备。SIPSIP用户代理和用户代理和SIPSIP网络服网络服务器。务器。用户代理是呼叫的终端系统元素，而用户代理是呼叫的终端系统元素，而SIPSIP服务服务器是处理与多个呼叫相关联信令的网络设备，器是处理与多个呼叫相关联信令的网络设备，有三种服

49、务器形式存在于网络中：有三种服务器形式存在于网络中：SIPSIP代理服代理服务器，务器，SIPSIP重定向服务器以及重定向服务器以及SIPSIP注册服务器。注册服务器。 428.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 各类设备的主要功能如下：各类设备的主要功能如下：（1 1）SIPSIP用户代理：又称为用户代理：又称为SIPSIP终端，是终端，是SIPSIP系统中的系统中的最终用户，在最终用户，在RFC3261RFC3261中将它们定义为一个应用。中将它们定义为一个应用。（2 2）SIPSIP注册服务器注册服务器 （SIP Register ServerSIP

50、 Register Server）：用）：用来完成对来完成对UASUAS的登录，在的登录，在SIPSIP网络中，所有网络中，所有UASUAS都要在某都要在某个注册服务器中登录，以便个注册服务器中登录，以便UACUAC通过服务器能找到它们。通过服务器能找到它们。（3 3）SIPSIP代理服务器（代理服务器（SIP Proxy ServerSIP Proxy Server）：是一个）：是一个中间元素，它既是一个客户机又是一个服务器，具有中间元素，它既是一个客户机又是一个服务器，具有解析名字的能力，能够代理前面的用户向下一跳服务解析名字的能力，能够代理前面的用户向下一跳服务器发出呼叫请求，由服务器决

51、定下一跳的地址。器发出呼叫请求，由服务器决定下一跳的地址。（4 4）重定向服务器（）重定向服务器（Redirect ServerRedirect Server）：是一个规）：是一个规划划SIPSIP呼叫路径的服务器，在获得了下一跳的地址后，呼叫路径的服务器，在获得了下一跳的地址后，立刻告诉前面的用户，让该用户直接向下一跳地址发立刻告诉前面的用户，让该用户直接向下一跳地址发出请求，而自己则退出对这个呼叫的控制。出请求，而自己则退出对这个呼叫的控制。438.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 一个一个SIPSIP呼叫建立的过程，如图呼叫建立的过程，如图8-78

52、-7所示。所示。 图图8-7 SIP呼叫建立过程呼叫建立过程 448.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 对于建立请求，对于建立请求，SIPSIP称之为方法，称之为方法，SIPSIP定义了下述定义了下述方法：方法：INVITEINVITE邀请用户加入呼叫。邀请用户加入呼叫。BYEBYE终止一呼叫上的两个用户之间的呼叫终止一呼叫上的两个用户之间的呼叫OPTIONSOPTIONS请求关于服务器能力的信息。请求关于服务器能力的信息。ACKACK确认客户机已经接收到对确认客户机已经接收到对INVITEINVITE的最终响应。的最终响应。REGISTERREGIST

53、ER提供地址解析的映射，让服务器知道提供地址解析的映射，让服务器知道其它用户的位置。其它用户的位置。INFOINFO用于会话中信令。用于会话中信令。 458.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 3. H.3233. H.323网络网络H.323H.323是是ITUITU多媒体通信系列标准多媒体通信系列标准H.32xH.32x的一部的一部份，该系列标准使得在现有通信网络上进行视份，该系列标准使得在现有通信网络上进行视频会议成为可能频会议成为可能. .其中，其中，H.320H.320是在是在N-ISDNN-ISDN上进行多媒体通信的上进行多媒体通信的标准标准;

54、 ;H.321H.321是在是在B-ISDNB-ISDN上进行多媒体通信的标准上进行多媒体通信的标准; ;H.322H.322是在有服务质量保证的是在有服务质量保证的LANLAN上进行多媒体上进行多媒体通信的标准通信的标准; ;H.324H.324是在是在GSTNGSTN和无线网络上进行多媒体通信和无线网络上进行多媒体通信的标准。的标准。468.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 H.323H.323为现有的分组网络为现有的分组网络PBNPBN（Packet Based Networks ，如，如IPIP网络）提供多媒体通信标准。网络）提供多媒体通信标准。

55、 H.323H.323专门为不提供服务质量（专门为不提供服务质量（QoSQoS）保证的局域）保证的局域网技术制定，例如运行于以太网、快速以太网和网技术制定，例如运行于以太网、快速以太网和令牌环网（令牌环网（Token RingToken Ring）上的）上的TCPTCPIPIP和和IPXIPX。尽。尽管管H.323H.323协议特别为局域网制定，只要带宽时延满协议特别为局域网制定，只要带宽时延满足要求同样可以应用在更大范围，例如城域网和足要求同样可以应用在更大范围，例如城域网和广域网。广域网。478.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 H.323H.323

56、协议在规定了与协议在规定了与H.320H.320相同的视、音频压缩算法的同相同的视、音频压缩算法的同时又补充了一些新的算法。它是一个庞大的协议族，主要时又补充了一些新的算法。它是一个庞大的协议族，主要定义了四个逻辑部件：终端、网关、网守和多点控制单元。定义了四个逻辑部件：终端、网关、网守和多点控制单元。（1 1）终端：在基于）终端：在基于IPIP的网络上是一个客户端点。的网络上是一个客户端点。（2 2）网关：提供在包交换网络和电路交换网络（）网关：提供在包交换网络和电路交换网络（SCNSCN，Switch Circuit NetworkSwitch Circuit Network）之间的一个连

57、接。）之间的一个连接。 （3 3）网守：在）网守：在.323.323系统中是可选的，但如果出现，系统中是可选的，但如果出现，它们就具有某些强制性的功能，所有终端的呼叫都必它们就具有某些强制性的功能，所有终端的呼叫都必须受到网守的控制。须受到网守的控制。（4 4）多点控制单元（）多点控制单元（MCUMCU）：多点控制单元支持）：多点控制单元支持3 3个以个以上的端用户进行会话。上的端用户进行会话。 488.2.4 SIP8.2.4 SIP与与H.323H.323会话控制会话控制 4.H.3234.H.323协议协议 H.323H.323是一个复杂而庞大的协议族，图是一个复杂而庞大的协议族，图8-

58、8 8-8 给出了给出了H.323H.323终端的协议终端的协议栈。栈。 音频视频G.711G.729G.723.1H.261H.263RTP终端呼叫管理器RTCPH.225.0RASH.225.0呼叫信令H.245控制信令T.120数据运输协议和网络接口图图8-8 H.323终端的协议栈终端的协议栈498.3 8.3 服务质量服务质量 8.3.1 8.3.1 服务质量服务质量QoSQoS 8.3.2 8.3.2 集成服务概述集成服务概述 8.3.3 8.3.3 集成服务的服务类型集成服务的服务类型 8.3.4 RSVP8.3.4 RSVP 8.3.5 8.3.5 区分服务区分服务508.3.

59、1 8.3.1 服务质量服务质量QoSQoS 什么是什么是QoSQoS？对于通信网络来说，对于通信网络来说，QoSQoS指的是网络提供给用户或者应指的是网络提供给用户或者应用的服务的等级或者质量描述；而对于应用程序来说用的服务的等级或者质量描述；而对于应用程序来说QoSQoS指的是用户感受到的应用质量。指的是用户感受到的应用质量。一般说来服务质量可以通过定性或者定量的方法进行一般说来服务质量可以通过定性或者定量的方法进行描述。通过一些具体的描述。通过一些具体的QoSQoS参数的定量来描述的，常用参数的定量来描述的，常用的的QoSQoS参数包括延迟、延迟抖动、丢失率和带宽等。参数包括延迟、延迟抖

60、动、丢失率和带宽等。 518.3.1 8.3.1 服务质量服务质量QOSQOS 服务指的是分组在通过网络传递过程中所获得的服务指的是分组在通过网络传递过程中所获得的预先定义好的对待。预先定义好的对待。 延迟指的是分组在传输过程中所花的时间。延迟指的是分组在传输过程中所花的时间。 分组在网络中分组在网络中4 4种不同类型的延迟的：传输延迟、种不同类型的延迟的：传输延迟、传播延迟、处理延迟、排队延迟。延迟抖动指的传播延迟、处理延迟、排队延迟。延迟抖动指的是网络延迟的变化。分组丢失的三个原因：网络是网络延迟的变化。分组丢失的三个原因：网络拥塞；分组太迟到达；分组在通过通信链路传输拥塞；分组太迟到达；