信息应用技术

1、信息应用技术第1页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一第二章 通信业务 本章主要讲述在通信系统中的各种通信业务，以及上述业务涉及的基本技术原理。从一定意义上说，正是不断发展的业务需求驱动了现代通信技术和通信网络的发展。 模拟与数字视音频业务 数据通信业务 多媒体通信业务第2页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1 模拟与数字视音频业务 此类业务包括： 普通电话、 IP电话、 移动电话、 数字电话、 可视电话、 会议电视、 广播电视、 数字视频广播、 点播电视等第3页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1 视音频信息基本概念

2、音频信息主要是指由自然界中各种音源发出的可闻声和由计算机通过专门设备合成的语音或音乐。按表示媒体的不同，此类声音主要有三类，即语音、音乐声和效果声等。 视频信息即活动或运动图像信息，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。 第4页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.1 听觉特性与音频信号 （1）人的听觉特性 人对声音强弱的感觉 人对声音频率的感觉 人类听觉的频响特性 人类听觉的掩蔽效应 第5页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.1 听觉特性与音频信号（续） （2）音频信号特性 音频信号是随时

3、间变化的连续媒体，对音频信号的处理要求有比较强的时序性，即较小的延时和时延抖动。不同类型的发声体其声音信号的频谱分布各不相同。语音的主要能量分布较窄，大概为100Hz5kHz；歌唱声的频谱要宽的多，大概为82Hz10kHz；各种乐器发声的频谱范围一般要到2020kHz。声音信号的强度在一个范围内随时随刻发生着改变，声音信号的动态范围：语音信号大概有2040分贝的动态范围；交响乐、戏剧等声音的动态范围可高达6080分贝。 第6页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.2 视频技术基础 视频技术是利用光电和电光转换原理，将光学图像转换为电信号进行记录或远距离传输，然后还

4、原为光图像的一门技术。 视频信号与图像扫描 彩色电视系统 视频信号频谱特点 第7页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.2 视频技术基础（续1） （1）视频信号与图像扫描 第8页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.2 视频技术基础（续2） （1）视频信号与图像扫描 第9页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.2 视频技术基础（续3） （1）视频信号与图像扫描为得到连续的、没有跳跃感的重建活动图像 图像帧频 20 Hz为得到没有闪烁感的重建图像 图像刷新速率 40 Hz现有各种制式的电视系统均采用了隔行扫

5、描方式。隔行扫描方式较好地解决了图像连续感、闪烁感和电视信号带宽的矛盾。 第10页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.2 视频技术基础（续4） （2）彩色电视系统 第11页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.2 视频技术基础（续5） （2）彩色电视系统 BGR矩阵运算矩阵运算YYUUVV色度调制调制色度解调解调CC第12页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.2 视频技术基础（续6） （2）彩色电视系统 Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B U = 0.493 ( B Y )V =

6、 0.877 ( R Y )第13页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.2 视频技术基础（续7） （3）视频信号频谱特点 静止图像频谱第14页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.2 视频技术基础（续8） （3）视频信号频谱特点 活动图像频谱第15页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.1.2 视频技术基础（续9） （4）广播电视信号频谱组成结构 广播电视信号频谱组成结构示意图 6.06.58.01.250.75图像载频伴音载频频率 MHz第16页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.

7、1.2 视音频信息数字化 视音频信息的数字化包括两方面的内容：音频信息时间上的离散化和图像信息空间位置的离散化。音频信息电平值和图像灰度值的离散化。 上述过程涉及视音频信号的采样，量化和编码。 第17页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.2 视音频信息数字化（续1） 音频信号采样是使音频信号在时间轴上离散化，每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值，采样的时间间隔称之为采样周期。 现代通信技术中通常选用的音频采样频率有，8kHz，11.025kHz，16kHz，22.05kHz，32kHz，44.1kHz和48kHz等。 经过抽样后的视音频信号，只是一系列时间或

8、空间上的离散样值，而每个样值的取值仍是连续的，要想进行数字化表示必须将它转换为有限个离散值，这个过程称为量化。每个量化电平最终被赋予一个二进制码字来表示，这一过程被称为编码。 音频信号通常采用 8 20 bit 量化编码第18页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.2 视音频信息数字化（续2） 由于在形成视频信号过程中已经在时间轴上完成了离散化过程，即将图像表达成了一帧一帧的形式，因此视频信号的采样是使图像信号进一步在空间位置上实现离散化。 视频信号通常采用 6 10 bit 量化编码第19页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3 视音频压

9、缩编码 视音频信号数字化后所产生的数据速率相当大，例如一分钟的双声道立体声，采样频率为11.025kHz，8bit量化，其数据速率达176.4kbps，存储容量需要1.323MB，而数字化激光唱盘的CD-DA红皮书标准是采用44.1kHz采样，16bit量化，双声道一分钟其存储容量达10.584MB。 视频信息数字化后数据量更大，以标准清晰度分量编码数字视频信号为例，其数据率高达216Mbps，在此情况下，1小时的电视节目需要近80GB的存储容量，要远距离传送这样一路高速率的数字视频信号，通常要占用108216MHz的信道带宽， 第20页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一

10、2.1.3.1 数据压缩的理论依据 在数据压缩技术中Shannon所创立的信息论对数据压缩有着极其重要的指导意义，它一方面给出了数据压缩的理论极限，一方面指明了数据压缩的技术途径。 根据信息熵的定义，信源概率分布越均匀其熵越大；反之，其熵越小。对离散无记忆信源，只要其概分布不均匀就存在着信息的冗余，因而就存在着数据压缩的可能性。而信源压缩编码的基本途径之一，就是在一定信源概率分布条件下，尽可能使编码平均码长接近于信源的熵，减少冗余信息。 信源往往并不是无记忆的，其前后出现的信源符号常常具有一定的相关性。两信源符号间的相关性越大，冗余也越大。因此，数据压缩的另一个基本途径则是去除信源中各信源符号

11、间的相关性。 第21页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.2 限失真压缩编码 限失真压缩编码即是在允许解码后信号有一定失真的情况下，通过去除信源的自相关来达到压缩数据的目的。 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，存在着一个下限，这个下限由率失真函数来定义。 率失真理论表明：在给定信号允许失真度的条件下，为了减少信号传输的比特率，应尽量减小传输信号的方差。 其中：D为允许的均方误差失真，2为信号的方差。第22页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.3 无失真压缩编码 无失真压缩编码的基本原理是去除信源的概率分布不均匀

12、性，使编码后的数据接近其信息熵而不产生失真 。 无失真压缩编码的方法主要有：基于信号样值概率分布特性的Huffman编码、算术编码和基于信号样值相关性的游程编码。 变字长编码的最佳编码定理：在变字长编码中，对于出现概率大的信息符号编以短字长的码，对于概率小的符号编以长字长的码。如果码字长度严格按所对应符号出现概率大小逆顺序排列，则平均码字长度一定小于其它任何符号顺序排列方式。 第23页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.3 无失真压缩编码（续1） Huffman编码：在给定符号集和概率模型时，没有任何其它整数码比Huffman码有更短的平均码长，也即它是一种最优

13、码。由于Huffman构码过程的最基本依据是信源的离散概率，如果信源的实际概率模型与构码时所假设的概率模型有差异，实际的码长将大于预期值，编码效率将下降。 算术编码：是另一种利用信源概率分布特性、能够趋近熵极限的编码方法，在信源概率分布比较均匀的情况下其编码效率高于Huffman编码。它和Huffman编码的最大区别在于它不是使用整数码。 游程编码：在某个特定方向上将样本值相同的若干像素或某一时间段内的声音样本用一个游程长度和一个样本值来表示。 第24页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.4 音频压缩编码技术波形编码：在信号编解码过程中尽可能使重建信号与原输入信

14、号波形保持一致。全频带编码(包括脉冲编码调制PCM，瞬时、准瞬时压扩PCM，自适应差分ADPCM等)；子带编码(包括自适应变换编码ATC、心理学模型等)；矢量量化。波形编码的特点是在高码率条件下可获得高质量的音频信号，适于高保真度语音和音乐信号的压缩技术。第25页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.4 音频压缩编码技术（续1） 参数编码：是将音频信号以某种模型表示，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，再根据这些参数重建即可，这就是通常讲的声码器(vocoder)。用此类方法构成声码器的有，线性预测(LPC)声码器、通道声码器(Channel

15、Vocoder)、共振峰声码器(Format Vocoder)等。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。第26页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.4 音频压缩编码技术（续2） 音频信号压缩编码方法 混合编码：一种吸取波形和参数编码的优点，进行综合的编码方法。如多脉冲线性预测MP-LPC，矢量和激励线性预测VSELP，码本激励线性预测CELP，短延时码本激励线性预测编码LD-CELP，长时延线性预测规则码激励RPE-LTP等。 第27页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一2.1.3.5 视频压缩编码技术空间冗余时间冗余 信

16、息熵冗余 结构冗余 知识冗余 视觉冗余 （1）视频信息冗余第28页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.5 视频压缩编码技术（续1） 预测编码 运动补偿 子带编码 分层编码模型编码 （2）视频压缩编码变换编码 矢量量化 小波变换 分形编码 第29页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.5 视频压缩编码技术（续2） 预测编码 预测编码基于图像数据的空间和时间冗余特性，用相邻的已知像素(或图像块)来预测当前像素(或图像块)的取值，然后再对预测误差进行量化和编码。 第30页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一第31页，共9

17、2页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.5 视频压缩编码技术（续3） 预测编码 第32页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.5 视频压缩编码技术（续4） 变换编码 变换编码通常是将空间域相关的像素点通过正交变换映射到另一个域上，使变换后的系数之间的相关性降低，能量集中于少数几个系数上，采用适当的量化和熵编码可以有效地压缩图像的数据量。 第33页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.3.5 视频压缩编码技术（续5） 变换编码 第34页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4 视音频业务种类

18、普通电话与智能网业务IP电话移动电话模拟广播电视数字视频广播视频点播业务 第35页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4.1 普通电话与智能网业务（1）普通电话业务 普通电话业务是发明最早和应用最为普及的一种通信业务，它在基于电路交换原理的电话交换网络支持下，提供人们最基本的点到点语音通信功能。 根据通信距离和覆盖范围电话业务可分为市话业务、国内长途业务和国际长途业务。 基于这样一个电话交换网络，除了可以提供基本的点到点语音通信之外，现在还可以为用户提供来电显示、三方通话、转移呼叫、会议电话、短消息收发等增值功能。 此外，还可以提供传真、互联网拨号接入等功能。 第3

19、6页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4.1 普通电话与智能网业务（续1） （2）智能网业务 智能网是在现有程控交换机的电话网上设置的一种附加网络。它采用全新的“控制与交换相分离”的思想，把网络中原来位于各个端局交换机中的网络智能集中到了若干个新设的功能部件上（如业务交换点、业务控制点、智能外设、业务生成环境和业务管理点等）。新业务的提供、修改以及管理等功能全部集中于智能网，程控交换机则提供交换这一基本功能，而与业务提供无直接关联。 第37页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4.1 普通电话与智能网业务（续2） （2）智能网业务 自动

20、电话计账卡业务ACCS（300） 被叫集中付费AFP（800） 虚拟专用网业务VPN（600） 通用个人通信UPT（700） 广域集中用户交换机WAC 电子投票VOT（181） 大众呼叫MAS 第38页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4.2 IP电话业务 IP电话是一种利用基于分组交换的IP数据网络进行语音传输的新业务。 由于Internet中采用“存储转发”的方式传递数据包，不独占电路对语音信号进行了很大的压缩处理，IP电话占用带宽仅为 8kbit/s10kbit/s分组交换的计费方式与距离的远近无关，大大节省了长途通信费用第39页，共92页，2022年，5月

21、20日，0点42分，星期一 2.1.4.2 IP电话业务（续1） IP电话的通话方式 PC到PC、PC到PHONE和PHONE到PHONE PHONE到PHONE IP 电话通信过程： 语音信号通过公用电话网络被传输到 IP 电话网关；然后网关再将话音信号转换压缩成数字信号传递进入Internet；而这些数字信号通过遍及全球而成本低廉的网络将信号传递到对方所在地的网关，再由这个网关将数字信号还原成为模拟信号，输入到当地的公共电话网络，最终将语音信号传给收话人。 第40页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4.2 IP电话业务（续2） IP电话的关键技术 语音压缩技术

22、 静噪抑制技术 回声抵消技术 延时抖动处理技术 语音优先技术 IP包分割技术 前向纠错技术 第41页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4.3 模拟广播电视业务 模拟电视信号在通过无线广播发射或有线传输时，对图像信号采用残留边带调幅、对伴音信号采用调频的发送方式。我国规定的开路电视信号每一路电视节目所占的频带为8MHz，一共划分为68个频道。 在无线电频谱中48958MHz的频率范围被划分为五个频段 频段：为电视广播的15频道（48.592MHz） 频段：为调频广播和通信专用 频段：为电视广播的612频道（167223MHz） 频段：为电视广播的1324频道（470

23、566MHz） 频段：为电视广播的2568频道（606958MHz） 112频道属于“甚高频段”，常用VHF表示；1368频道属于“特高频段”，常用UHF表示。 第42页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4.3 模拟广播电视业务（续1） 有线电视系统中的增补频道 A1 频段：增补 1 7 频道（111 167MHz） A2 频段：增补 8 16 频道（223 295MHz） A3 频道：增补 17 35 频道（295 447MHz） 第43页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4.4 数字视频广播业务 采用现代的数字视频压缩技术和信道调

24、制技术，可实现在一路模拟电视信号占用带宽内传送46路数字压缩标准清晰度电视节目或一路数字高清晰度电视节目。第44页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4.4 数字视频广播业务（续1） 在数字视频广播的一系列标准中，其核心系统采用了对各种传输媒体（包括卫星、有线电缆与光缆、地面无线发射等）均适用的通用技术。核心系统的设计采用如下方式：系统被设计成一个容器，能承载MPEG-2视频和音频或者其他数据的灵活组合；使用统一的MPEG-2传输流(TS)多路复用器；使用统一的业务信息(SI)系统给出广播的节目的细节和其它信息；使用统一的Reed-Solomon(RS)前向纠错编码

25、系统FEC；根据需要可选择附加的通道编码系统来满足不同传输媒体的要求；使用统一的扰码系统；使用统一的有条件接收系统接口。 第45页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.1.4.5 视频点播业务 VOD即视频点播，是一种受用户控制的视频分配和检索业务，观众可自由决定在何时观看何种节目。 VOD的最大特点是信息的使用者可根据自己的需求主动获得多媒体信息，它区别于信息发布的最大不同一是主动性、二是选择性。 在VOD应用系统中，信息提供者将节目存储在视频服务器中，服务器随时应观众的请求通过传输网络将用户选择的多媒体信息传送到用户端，然后由用户计算机或机顶盒将多媒体信息解码后输出至

26、显示器或电视机供用户收看。 第46页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2 数据通信业务 数据通信业务是随着计算机的广泛应用而发展起来的，它是计算机和通信紧密结合的产物。由于计算机与其外部设备之间，以及计算机与计算机之间都需要进行数据交换，特别是随着计算机网络互联的快速发展，需要高速大容量的数据传输与交换，因而出现了数据通信业务。 与传统的电信网络不同，根据网络覆盖的地理范围大小，数据通信网络被分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN），它们采用各自的技术和通信协议，在网络拓扑结构、传输速率、网络功能等方面均有差别。 第47页，共92页，2022年，5月2

27、0日，0点42分，星期一 2.2.1 数据通信的基本概念 所谓数据，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。 数据传输与数据通信：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，而数据通信是指按照一定的规程或协议完成数据的传输、交换、储存和处理的整个通信过程。 数据通信与数字通信的关系： 第48页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2.1 数据通信的基本概念 （续） 数据通信的一些特点：数据业务比其它通信业务拥有更为复杂、严格的通信规程或协议数据业务相对于视音频业务实时性要求较低，可采用存储转发交换方式工作数据业务相

28、对于视音频业务差错率要求较高，必须采取严格的差错控制措施 数据通信是进程间的通信，可在没有人的参与下自动完成通信过程 第49页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2.2 数据通信业务 DDN业务 帧中继FR ISDN业务 ATM业务传真存储转发虚拟专网业务VPN电子数据交换EDI 第50页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2.2.1 DDN业务 数字数据网DDN是一个利用数字信道传输数据信号的数据通信业务网络。基于该网络电信部门可以向用户提供永久性和半永久性连接的数据传输业务，既可用于计算机之间的通信，也可用于传送数字化传真，数字话音，数字图像

29、信号或其它数字化信号。 永久性连接的数字数据传输信道是指用户间建立固定连接，传输速率不变的独占带宽电路。 半永久性连接的数字数据传输信道对用户来说是非交换性的。但用户可提出申请，由网络管理人员对其提出的传输速率、传输数据的目的地和传输路由进行修改。 第51页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2.2.1 DDN业务（续） DDN网是一个全透明网络，能提供多种业务来满足各类用户的需求：提供（128bit/s2Mbit/s）任选的中高速数据通信业务。如局域网互连、大中型主机互连、计算机互联网接入等。为分组交换网、公用计算机互联网等提供中继电路。提供点对点、一点对多点的业务。

30、适用于金融证券公司、科研教育系统、政府部门租用DDN专线组建自己的专用网或虚拟专用网 。提供语音、G3传真、图像、智能用户电报等通信。 第52页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2.2.2 帧中继FR业务 帧中继FR是在数字与光纤通信日益普及，用户终端日益智能化的条件下发展起来的一种分组数据通信业务。 帧中继完成OSI 物理层和链路层核心层的功能，它具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。 帧中继技术主要应用在广域网(WAN)中，支持多种数据型业务，如局域网(LAN)互连，远程计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)，文件传送，图像查询业务，图像监视，会

31、议电视等。 第53页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2.2.3 ISDN业务 综合业务数字网ISDN是以电话业务数字网（TSDN）为基础发展成的通信网，能提供端到端的数字连接，用来承载包括话音和非话音在内的多种电信业务，用户能够通过有限的一组标准多用途用户/网络接口接入这个网络，享用各种类型的网络服务。 第54页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2.2.3 ISDN业务（续） ISDN的基本速率业务是由两个B通道和一个D通道组成，即基本速率接口为2BD，每个B通道可提供64Kbit/s传输速率，每个D通道可提供16Kbit/s传输速率。IS

32、DN基本速率用户不但可以同时进行两路通话或同时绑定两个通道以128K的速率上网，也可以在以64K上网的同时在另一个通道上打电话，或是进行可视电话及其它补充业务。 ISDN的主速率业务是由30个B通道和一个D通道组成，即主速率接口为30BD。第55页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2.2.4 ATM业务 ATM业务是一种全新的面向连接的快速分组交换数据通信业务。它综合了分组交换和电路交换技术的优点，采用异步时分复用的方法，将信息流分成53字节的固定长度的信元进行高速交换。由于采用固定信元交换技术，兼有分组交换的可调带宽和高速度，以及电路交换和信元交换的低时延等特点，且

33、由于信元字节固定，交换可以由硬件交换技术来实现路由的选择。它具有传输速度快、距离不受限制等特点，其集语音、图像和声音传输于一体的特色，尤其适合多媒体业务的应用。 第56页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2.2.4 ATM业务（续） ATM的特点： 统计复用、动态按需分配带宽采用短的固定长度的信元交换，可用硬件逻辑完成对信元的接收、识别、分类和交换，保证数据的高速通信ATM网内不处理纠错重发、流量控制等复杂的协议可承载不类同型的业务，如话音、数据、图象和视频等是面向连接的具有QoS（服务质量）保障 第57页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.2

34、.2.5 虚拟专网VPN业务 虚拟专用网VPN是指用户利用公共网络，如公共分组交换网、帧中继网、ISDN或Internet等的一部分来发送专用信息，形成逻辑上的专用网络。 VPN综合了传统数据网络的性能优点（安全和QoS）以及共享数据网络结构的优点（简单和低成本），能够提供远程访问，外部网和内部网的连接，价格比专线或者帧中继网络要低。而且，VPN在降低成本的同时满足了对网络带宽、接入和服务不断增加的需求。 第58页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3 多媒体通信业务 多媒体技术是一种能同时综合处理多种信息，在这些信息之间建立逻辑联系，使其集成为一个交互式系统的技术。多

35、媒体技术主要用于实时地综合处理声音、文字、图形、图像和视频等信息，并把它们融合在一起的技术。 多媒体的关键特性在于信息载体的多样性，交互性和集成性。 第59页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3.1.1 多媒体业务及其类型 多媒体通信业务融合了人们对现有的视频、音频和数据通信等多方面的需求。在多媒体通信业务中，信息媒体的种类和业务形式多种多样，从不同的角度可以将其分成不同的业务类型。 从所传输的信息媒体类型这一角度来看，不同业务由不同的媒体构成，一种业务也可能由视频、图像、音频、数据多种媒体组成，不同媒体有不同的统计特性，对网络的要求也相差很大。研究网络中不同媒体的业

36、务特性，对提高网络利用率、提高业务质量是很有利的。了解不同媒体的统计特性和服务质量QoS要求，可以在保证业务服务质量的情况下，通过合理分配资源实现较高的统计复用增益。 第60页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3.1.1 多媒体业务及其类型 （续1） 多媒体通信业务主要分为两大类：交互型业务是在用户间或用户与主机间提供双向信息交换的业务，交互型业务又可分为会话型业务、消息型业务、检索型业务；分配型业务是由网络中的一个给定点向其它位置单向传送信息流的业务，分配型业务又可分为不由用户控制的分配型业务和可由用户控制的分配型业务。 每种业务又包含视频、图像、音频、数据多种媒体

37、形式第61页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3.1.1 多媒体业务及其类型 （续2） （1）分配型业务 不由用户个别参与控制的分配型业务是一种广播业务，它提供从一个中央源向网络中数量不限的有权接收器分配的连续信息流。用户可以接收信息流，但不能控制信息流开始的时间和出现的次序。对用户而言，信息并不总是从头开始，而是和用户接入的时刻有关。 此类分配业务有：标准质量的模拟电视节目分配业务、数字电视分配业务、HDTV分配业务、正程图文电视业务、音频节目分配业务以及电子出版业务等。 第62页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3.1.1 多媒体业务及其

38、类型 （续3） （1）分配型业务 由用户个别参与控制的分配型业务也是自中央源向大量用户分配信息，然而信息是作为一个有序的实体（如帧）周而复始地提供给用户，用户可以控制信息出现的时间和它的次序。由于信息重复传送，用户所选择的信息实体总是从头开始的。 此种业务主要有逆程图文电视、远程教学、电子广告、新闻检索、软件发布等。 第63页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3.1.1 多媒体业务及其类型 （续4） （2）交互型业务 会话型业务：以实时端到端的信息传送方式提供用户和用户或用户和主机之间的双向通信。用户信息流可以是双向对称或双向不对称的。信息由发送侧的一个或多个用户产生

39、，供接收侧的一个或多个通信对象专用。 这类业务有POTS电话、可视电话、会议电视、Internet接入、高速数据通信以及交互式视频娱乐如视频点播、网上游戏、电视购物等。 POTS电话、可视电话、会议电视、高速数据通信等需要双向通信能力，而Internet接入、交互式视频娱乐等则需要典型的双向不对称通信能力，要求下行具有比上行宽的多的带宽。 第64页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3.1.1 多媒体业务及其类型 （续5） （2）交互型业务 消息型业务：消息型业务是个别用户之间经过存储单元的用户到用户通信，这种存储单元具有存储转发、信箱、或消息处理功能（如信息编辑、处理

40、和变换）。 这方面的业务有电子信箱、语音信箱、视频邮件、文件传递等。 此类业务需要有双向对称通信能力的支持，但在一次具体业务实现时，可能只需要非对称的通信能力。 第65页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3.1.1 多媒体业务及其类型 （续6） （2）交互型业务 检索型业务：检索型业务是根据用户需要向用户提供存储在信息中心供公众使用的信息的一类业务。用户可以单独地检索他所需要的信息，并且可以控制信息序列开始传送的时间。传送的信息包括文本、数据、图形、图像、声音等。 此类业务主要有可视图文、图形图像检索、文件检索、数据检索等。 第66页，共92页，2022年，5月20日

41、，0点42分，星期一 2.3.1.2 多媒体通信业务对网络的要求 具有足够的传输带宽，对信息采取必要的压缩措施 支持实时传输特性支持点到点、点到多点和广播方式通信支持对称和不对称方式连接在一次呼叫过程中可修改连接的特性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 第67页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3.2 多媒体通信技术规范与标准 （1）MPEG-1标准 MPEG-1规定了1.52.0Mbit/s数字存储媒体的全活动视音频信息的编解码器和数据码流的表示。标准主要由系统、视频、音频三部分组成。MPEG系统编码层说明了各种基本码流ES的复用语

42、法，如压缩后音频、视频以及其它辅助数据。 第68页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3.2 多媒体通信技术规范与标准（续1） （2）MPEG-2标准 MPEG-2 是为了适应数字视音频的生成、编辑、存储、恢复、传输和显示的综合要求而提出的。MPEG-2 能够处理标准清晰度电视 SDTV、高清晰度电视 HDTV，以及活动图像电影。MPEG-2 还支持数据传输，可用于向数字机顶盒发送控制信息，也能用于传输用户数据。 MPEG- 2标准提供了一套视频和音频压缩以及相关数据的复杂的复接传输方法。 第69页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一2.3.2 多媒体

43、通信技术规范与标准（续2） （2）MPEG-2标准 MPEG-2系统部分阐述了如何把一个或多个视频和音频基本码流ES以及其它数据组合成为单路或复接的码流，以适合存储或传输。 与 MPEG-1 相比，MPEG-2对系统层语法有了较大的扩充，包含了两类数据码流：传输码流 TS 和节目码流 PS 。节目码流 PS 是一组音频、视频和数据基本分量，它们具有共同的相对时间关系，并且一般用于传输、存储和回放。传输码流 TS 是节目码流 PS 或基本码流ES的集合，它们可以以非特定关系复接到一起，一般用于传输目的。 第70页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 2.3.2 多媒体通信技术规

44、范与标准（续3） （3）MPEG-4标准 MPEG-4标准不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG-4的主要目标是提供新的编码标准，支持数字AV信息通信、存取和操作的新方法，为各领域融合而成的交互式AV终端提供一般性的解决方案。 MPEG-4规定了数字AV场景用具有某种时空关系的“AV对象”加以描述。从这一结构出发，MPEG-4将能够提供一种新的交互性，在编码、解码和物体合成阶段均可与每一AV物体交互，同时也能够集成不同性质的物体，例如自然视频、图形、文本等。 第71页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一第72页，共92页，2022

45、年，5月20日，0点42分，星期一第73页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一本章小结 现代通信系统中，不管采用什么样的物理传输媒介、传输网结构以及什么样的交换方式，为用户提供他们所需的各类通信业务，满足他们对不同业务的服务质量需求，才是通信最终要达到的目的。因此，了解各种通信业务的特点、信号传输方式、以及服务质量需求，对于理解整个通信系统具有十分重要的作用。 第74页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一第三章 通信终端 通信终端作为人们享用通信业务的直接工具，承担着为用户提供良好用户界面、完成所需业务功能和接入通信网络等多方面任务。本章主要讲述不同业务所需

46、的终端类型，以及各类通信终端的组成、简单工作原理等内容。 音频通信终端 图形图像通信终端 视频通信终端 数据通信终端 多媒体通信终端 第75页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 3.1 音频通信终端 音频通信终端是通信系统中应用最为广泛的一类通信终端，它可以是应用于普通电话交换网络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，也可以是应用于ISDN网络的数字电话机，以及应用于移动通信网的无线手机。此外，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能。 一般来讲，具备最基本功能的电话机是由通话模块、发号模块、振铃模块以及线路接口组成的。

47、 第76页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 3.2 图形图像通信终端 传真机是目前已被广泛应用的一种图形图象通信终端，它是把纸质介质所记录的文字、图表、照片等信息，通过光电扫描方法变为电信号，经公共电话交换网络传输后，在接收端以硬拷贝的方式得到与发端相类似的纸介质信息。 目前应用最为广泛的三类传真机，是由CCD图像传感器、视频处理电路、电机驱动电路、记录控制电路、编码解码器、系统控制器、调制解调器、网络控制器、操作面板及电源系统等部分组成。 第77页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 3.3 视频通信终端 目前，通信系统中使用的主要视频通信终端为各种电

48、视摄象机、多媒体计算机用摄像头、电视接收机、视频监视器以及计算机显示器。 第78页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 3.3.1 彩色电视摄象机 彩色摄像机主要是由光学系统、摄像管（或固体成像器件）、视频处理电路，同步信号发生器以及彩色信号编码器组成。 彩色摄象机组成方框图 第79页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 3.3.2 多媒体计算机用摄像头 多媒体计算机用摄像头与彩色摄像机相比其结构简单，但技术指标较低。其光学系统一般使用较为廉价的塑料镜头，成像器件采用单片CCD或CMOS固体成像器件。按照其信号输出形式，可分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。

49、目前电脑摄像头被广泛地运用在视频会议上，或者当成网络摄影机通过互联网或局域网传送视频信号。也可利用它来捕捉静态画面，供多媒体展示或网页设计使用。 第80页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 3.3.3 视频显示终端 彩色电视接收机、视频监视器以及计算机显示器是目前主要的视频通信终端设备。彩色电视接收机主要用来接收显示广播电视信号、有线电视信号以及各种视频播放设备输出的视频电视信号视频监视器主要用在各种专业领域，用于视频图像信号的监示，其各项技术性能指标要高于电视接收机，但一般不具备高频电视信号的接收功能计算机显示器主要用于计算机图形图像的显示，由于它没有高频解调和彩色全电视

50、信号解码电路，因此不能直接用来显示电视信号。计算机显示器在显示分辨率、屏幕刷新速率等方面远高于电视接收机，并工作在逐行扫描状态。 第81页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一彩色电视接收机原理方框图 第82页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 3.4 数据通信终端 各类调制解调器 在数字通信系统中，要实现信源与信宿之间的数据通信，除了必要的信源编解码设备和差错控制设备以外，为了适应不同信道的传输特性还必须采用适当的传输技术对数据进行必要的变换，以达到最佳的传输性能。因此，调制解调器便成为数据通信业务中最为常用的终端设备之一 ISDN终端设备 ISDN的终端设备品种繁多，常用的终端设备主要有：网络终端 、数字电话机、 ISDN终端适配器、ISDN路由器等。 第83页，共92页，2022年，5月20日，0点42分，星期一 V.34 与 V.90 调制解调器 V.34