多媒体网络系统可用于交换不同计算机之间的离散和连续媒

网络系统多媒体网络系统可用于交换不同计算机之间的离散和连续媒体数据，这种通信需要有合适的服务和协议来实现数据交换。

Amultimedianetworkingsystemallowsforthedataexchangeofdiscreteandcontinuousmediaamongcomputers.Thiscommunicationrequiresproperservicesandprotocolsfordatatransmission.网络系统层、协议和服务服务就是提供给应用系统的一组操作。根据OSI模型的约定，逻辑上相关的服务放入一个层中。因此每一层都提供了一组服务。Layers,ProtocolsandServicesAserviceprovidesasetofoperationstotherequestingapplication.LogicallyrelatedservicesaregroupedintolayersaccordingtotheOSIreferencemodel.Therefore,eachlayerisaserviceprovidertothelayerlyingabove.这些服务给出了该层能提供的操作和它的服务元（服务数据元SDU）的格式（语法部分）和意义（语义部分）。不同计算机相应实例协同工作构成服务。Theservicesdescribethebehaviorofthelayeranditsserviceelements(ServiceDataUnits=SDUs).Aproperservicespecificationcontainsnoinformationconcerninganyaspectsoftheimplementation.协议由一组规则组成，当进行通信时还必须后跟相应的层实例。Aprotocolconsistsofasetofruleswhichmustbefollowedbypeerlayerinstancesduringanycommunicationbetweenthesetwopeers.它的构成成分包括交换数据信元（协议数据信元，PDU）的格式（语法部分）和意义（语义部分）。不同计算机相应实例协同工作构成服务.Itiscomprisedoftheformat(syntax)andthemeaning(semantics)oftheexchangeddataunits(ProtocolDataUnits=PDUs).ThepeerinstancesofdifferentcomputersCooperatetogethertoprovideaservice.音频和视频数据处理必须限制在一定的时限间隔内完成。数据传输（应用或传输层接口之间）都必须考虑时间范围的要求。Audioandvideodataprocessingneedtobeboundedbydeadlinesorevendefinedbyatimeinterval.Thedatatransmission--bothbetweenapplicationsandtransportlayerinterfacesoftheinvolvedcomponents--mustfollowwithinthedemandsconcerningthetimedomains.必须对端到端的抖动加以限制。对交互式应用（例如电话）来说这一点尤为重要，抖动值越大意味着需要更大的缓冲，会产生更高的端到端延时。End-to-endjittermustbebounded.Thisisespeciallyimportantforinteractiveapplicationssuchasthetelephone.Largejittervalueswouldmeanlargebuffersandhigherend-to-enddelays.为了保证数据传输能在所需的时间间隔内完成，必须有足够高的处理器性能，以保证在总线上完成数据传输；必须有保证政党处理协议所需的足够存储空间。Allguaranteesnecessaryforachievingthedatatransferwithintherequiredtimespanmustbemet.Thisincludestherequiredprocessorperformance,aswellasthedatatransferoverabusandtheavailablestorageforprotocolprocessing.使用多媒体会议系统的协同工作的应用是多媒体通信系统中最主要的应用领域。为了节省资源，这些系统必须支持多点发送连接。在一次会议中发送者可能经常发生变化。Cooperativeworkscenariosusingmultimediaconferencesystemsarethemainapplicationareasofmultimediacommunicationsystems.Thesesystemsshouldsupportmulticastconnectionstosaveresources.Thesenderinstancemayoftenchangeduringasinglesession.服务必须提供一种机制来同步不同的数据流，或者也可使用其他系统部件中的现成原语来完成同步。Theservicesshouldprovidemechanismsforsynchronizingdifferentdatastreams,oralternativelyperformthesynchronizationusingavailableprimitivesimplementedinanothersystemcomponent.多媒体通信必须与使用最广泛的多媒体协议相兼容，而且必须能利用已存在的和将来的网络。

Themultimediacommunicationmustbecompatiblewiththemostwidelyusedcommunicationprotocolsandmustuseofexisting,aswellasfuturenetworks.

音频／视频的传输比离散数据通信来得重要，它们有较高的优先级，但是离散数据的传输也应该得到保证，而不应被忽略。

Thecommunicationofdiscretedatashouldnotstarvebecauseofpreferredorguaranteedvideo/audiotransmission.Discretedatamustbetransmittedwithoutanypenalty.要强调不同的应用、用户和工作站之间的公平原则。Thefairnessprincipleamongdifferentapplications,usersandworkstationsmustbeenforced.

真正的音频／视频数据位率变化很大，这将导致服务所处理的整个数据位率的波动。图10.1给出了三个不同情况下的数据位率：人在房中走动的画面（视频），一只播放新闻的杨声器（音频），以及隔在两者之间的与两者不相关的图片。

Theactualaudio/videodataratevariesstrongly.Thisleadstofluctuationsofthedatarate,whichneedstobehandledbytheservices.Figure10.1showsdataratesofthreedifferentsituations:wedistinguishamonguncorrelatedpictures,personsinaroomandanewsspeaker.虽然事实上的数据位率值波动很大（例如峰值），但是位率的平均值还是相当低的。图10.1显示的数据位率是基于CCIR601编码技术的。注意，许多压缩技术都可提供稳定的数据位率，产生依赖于视频内容的视频质量。Inspiteofthehighfluctuationoftheactualvalues(thepeaks),theaveragevaluesarerelativelylow.Theinformationrate,showninFigure10.1,isbasedonacodingaccordingtoCCIR601.Notethatmanycompressionschemesenforceaconstantdatarate,leadingtoaqualityofvideothatdependsothecontent.上面描述的需求适用于通信系统的不同部分，下面在描述多媒体通信系统的同时，描述ISO-OSI参考模型的每一层，该参考模型至少为通信系统提供了一种概念模型。Theabovedescribedrequirementsapplytodifferentcomponentsofacommunicationsystem.Bywayofdescribingmultimediacommunicationsystems,letusconsidertheindividuallayeroftheISO-OSIReferenceModel[Tan88],whichprovidesatleasttheconceptualbasisforanycommunicationsystem:1.

物理层

物理层定义数据位在物理媒介（例如光纤）上的传输方式。1.

PhysicalLayerThephysicallayerdefinesthetransmissionmethodofindividualbitsoverthephysicalmedium,suchasfiberoptics.例如，在物理层上调制和位同步是很重要的问题，对于某一特定的调制方式，数据传输延时取决于传输媒介的传输速度与所用的电子线路。Forexample,thetypeofmodulationandbit-synchronizationareimportantissues.Withrespecttotheparticularmodulation,delaysduringthedatatransmissionariseduetothepropagationspeedofthetransmissionmediumandtheelectricalcircuitsused.2.数据链路层数据链路层提供信息块（数据帧）传输功能，并且该层还负责与物理媒介的访问协议接口、错误识别与纠正、流控制和块同步。

2.Data

LinkLayer

Thedatakinklayerprovidesthetransmissionofinformationblocksknownasdataframes.Further,thislayerisresponsibleforaccessprotocolstothephysicalmedium,errorrecognitionandcorrection,flowcontroland

blocksynchronization.访问协议对网络的依赖性很强。网络可以分成两大类：使用点对点连接的网络和使用广播发送通道（有时称为多访问通道或随机访问通道）的网络。Accessprotocolsareverymuchdependentonthenetwork.Networkscanbedividedintotwocategories:thoseusingpoint-to-pointconnectionsandthoseusingbroadcastchannels,sometimescalledmulti-accesschannelsorrandomaccesschannels.广播发送网络中，在竞争策略下关键的问题是决定由谁访问通道。为了解决这个问题，引入媒体访问控制（MAC）子层，并且开发出了MAC协议，如定时令牌轮转协议和带冲突检测的载体敏感多访问机制（CSMA/CD）。Inabroadcastnetwork,thekeyissueishowtodetermine,inthecaseofcompetition,whogetsaccesstothechannel.Tosolvethisproblem,theMediumAccessControl(MAC)sub-layerwasintroducedandMACprotocols,suchastheTimedTokenRotationProtocolandCarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection(CSMA/CD),weredeveloped.在局域网（LAN）中MAC子层非常重要，几乎所有的局域网都使用多访问通道作为它们通信的基础。TheMACsub-layerisespeciallyimportantinLocalAreaNetworks(LANs),nearlyallofwhichusemulti-accesschannelsasthebasisfortheircommunication.

连续数据流需要在整条通信线上保留资源并保证传输吞吐量。为了防止产生较大的延时，多媒体传输不能使用遇错重新传输这种错误控制，因为迟到的帧就是丢失的帧。Continuousdatastreamsrequirereservationandthroughputguaranteesoveraline.Toavoidlargerdelays,theerrorcontrolformultimediatransmissionneedsadifferentmechanismthanretransmissionbecausealateframeisalostframe.

然而，随着新的基于光纤的高速网络的出现，在这一层上不必再进行错误控制了。这些网络特别适合于多媒体传输，因为它们的传输错误率非常低。However,becauseofthenewhigh-speednetworksbasedonfiberoptics,theremaynotbeaneedforanyerrorcontrolatthislayer.Thesenetworksfavormultimediatransmissionbecauseoftheirverylowtransmissionerrorrate.并且固定大小的信息块（例如在异步传输模式（ATM）网络使用的信元）便于产生高效的协议实现，能够在整条通信线上保留资源并保证传输吞吐量。Further,afixed-sizeinformationblock(cell),suchasinAsynchronousTransferMode(ATM)networks,

allowsforanefficientprotocolimplementationproviding,reservationsandguaranteedthroughput.3．网络层网络层用于在一个站点与另一站点之间传输块（称为数据包）。传输可以在几个网络之间进行。因此，这一层提供的服务包括寻址、网络互连、错误处理、网络管理（包括拥挤控制和数据包排队）等等。3.NetworksLayer

Thenetworklayertransportsinformationblocks,calledpackets,fromonestationtoanother.Thetransportmayinvolveseveralnetworks.Therefore,thislayerprovidesservicessuchasaddressing,errorhandling,networkmanagementwithcongestioncontrolandsequencingofpackets.在这一层上的连续媒体传输需要资源保留和保证。为实现资源保证而提供的资源保留需求用服务质量（QoS）参数定义，该参数相当于连续数据流传输中的QoS

参数。

Again,continuousmediarequiteresourcereservationandguaranteesfortransmissionatthislayer.ArequestforreservationforlaterresourceguaranteesisdefinedthroughQualityofService(QoS)parameters,whichcorrespondtotherequirementsforcontinuousdatastreamtransmission.在通信的两个站点之间必须完成资源保留。出于这个目的，需要使用面向连续的方法，因为该方法在建立连接的同时就完成保留。使用这个方法，点对点的延时和抖动都很小，也能保证有正确的数据包次序。Thereservationmustbedonealongthepathbetweenthecommunicatingstations.Forthispurpose,connection-orientedbehaviorisneededwherethereservationismadeduringtheconnectionsetup.Throughthisapproach,end-to-enddelaywithsmall

jitterandcorrectpacketorderingcanbeenforced.如果存在网络互连，对于不同的多点发送和广播发送连接的通信结构，还必须有数据包的复制，这会使资源保留处理复杂化。连接网络的QoS必须在这一层决定。

Ifinternetworkingisincluded,fordifferentcommunicationstructuresinmulticastingorbroadcastingconnections,duplicationofpacketscanfollow,whichmayintroducefurthercomplexityintothereservationprocess.ThenetworkQoSforaconnectionshouldbenegotiatedatthislayer.4．传输层

传输层提供进程到进程间的连接。在这一层，网络层提供的QoS被进一步强化，即如果网络服务不适当，则传输层必须弥补传输用户与网络层提供能力之间的缺口。

4.TransportLayerThetransportlayerprovidesaprocess-to–processconnection.Atthislayer,theQoS,whichisprovidedbythenetworklayer,isenhanced,meaningthatifthenetworkserviceispoor,thetransportlayerhastobridgethegapbetweenwhatthetransportuserswantandwhatthenetworklayerprovides.在这一层，发送时将较大的数据包分成较小的数据包，在接收端又将它们组装成原来的大小。错误处理是基于进程-进程通信之上的。Largepacketsaresegmentedatthislayerandreassembledintotheiroriginalsizeatthereceiver.Errorhandlingisbasedonprocess-to–processcommunication.对于连续媒体流，QoS参数必须与它们的需求相匹配。错误处理不包括遇错重新传输机制，因为该机制会产生较高的端对端延时和较大的抖动。Withrespecttocontinuousdatastreams,theQoSparametersmustmatchtheirrequirements.Again,theerrorhandlingdoesnotincluderetransmissionbecausethismechanismwouldintroducehighend-to-enddelaysandstrongjitter.在一个连接的两个LDU（逻辑数据信元）之间的同步和不同连接的SDU（会话数据信元）之间的同步都是这一层的功能。Also,synchronization,whichallowstimerelationsbetweentwoLDUs(LogicalDataUnit)ofoneconnection,andbetweenSDUs(SessionDataUnit)ofdifferentconnections,isoftensaidtobeafunctionofthislayer.5．会话层会话层能保证在一次会话中某个连接是确实存在的。会话的类型包括点对点会话、多点发送会话（一个源连接到多个目标）和多点接收会话（多个源连接到一个目标）。5.SessionLayer

Thesessionlayerguaranteestheexistenceofaconnectionduringasession.Typesofsessionsincludepoint-to-pointsessions,multicastsessions(aconnectiontomanydestinations)andmulti-dropsessions(aconnectionfrommanysources).在连接媒体的情况下，必须建立一个或一个以上传输连接中存在的多媒体会话，这会导致非常复杂的连接重构问题。另外一方面的问题是数据编码问题。

Inthecaseofcontinuousmedia,multimediasessionswhichresideoveroneormoretransportconnections,mustbeestablished.Thisintroducesamorecomplexviewonconnectionreconstructioninthecaseoftransportproblems.Anotheraspectisdatacoding.对表示层来说，非常重要的一点是，它必须知道LDU是否准备好，特别是在内部帧已经压缩的情况下。

ItisimportantforthepresentationlayertoknowwhenanLDUisreadyforpresentation,especiallyif