多媒体通信网络技术第一章概述

多媒体通信网络技术第一章概述第1页，课件共63页，创作于2023年2月内容1.1什么是多媒体1.2多媒体与通信网络1.3媒体及其流特性1.4多媒体与分层的体系结构1.5多媒体标准1.6内容结构第2页，课件共63页，创作于2023年2月1.1什么是多媒体多媒体是数据和信息的载体，多种媒体复合具有更丰富的信息表现力。多媒体数据具有与常规字符数值数据不同的特性，不同的媒体类型又具有不同的特性，其中时间特性对多媒体通信传输的影响最大。第3页，课件共63页，创作于2023年2月1.1什么是多媒体多媒体的概念媒体的分类多媒体数据的基本类型多媒体数据的时空特性第4页，课件共63页，创作于2023年2月1.1什么是多媒体多媒体的概念从用户角度看，计算机信息可以通过音频、视频、文本、图像、图形和/或动画表现出来，这些媒体的组合就称为多媒体。从技术角度看，还要考虑到媒体之间的时间关系、集成特性和用户交互能力。要处理好其中的时间、集成和交互特性，才是多媒体技术面临的真正挑战。第5页，课件共63页，创作于2023年2月多媒体通信中,难点是连续媒体的传输.所谓连续媒体,是指数字连续媒体,它的基本单元(幀或数据包)是以周期性的序列形式表现,称为连续媒体.典型的有数字视频和音频.与连续媒体对应的是离散媒体,其包含的基本数据单元之间没有时间约束,如文本、图像和图形。第6页，课件共63页，创作于2023年2月连续媒体具有隐含的时间关系,其播放速度将影响所含信息的再现,必须在一段特定的时间内按特定的速度播放;否则,媒体信息的完整性就会受到影响。而离散媒体则是与时间无关的媒体,其播放速度不会影响所含信息的再现。第7页，课件共63页，创作于2023年2月 媒体的分类感知媒体(perceptionmedium)

指能直接作用于人的感官，使人直接产生感觉的媒体。表示媒体(representationmedium)为加工、处理和传输感觉媒体而人为研究、构造出来的一种媒体。表现媒体(presentationmedium)

指感知媒体和用于通信的电信号之间转换用的一类媒体,用于信息的表现。存储媒体(storagemedium)

表示媒体(感觉媒体数字化后的代码)的存储介质。传输媒体(transmissionmedium)

用来将媒体从一处传送到另一处的物理载体。

第8页，课件共63页，创作于2023年2月1.1什么是多媒体多媒体数据的基本类型文本声音图形和图像视频和动画复合媒体：由以上两种或两种以上数据类型合成的媒体。第9页，课件共63页，创作于2023年2月1.1什么是多媒体多媒体数据的时空特性空间性1、表现空间显示空间的安排，或者听觉空间的安排。实际是媒体内的空间关系，具有媒体对象的空间相邻、方位、叠加等关系。第10页，课件共63页，创作于2023年2月2、空间的上下文关系把环境中各种表达信息的媒体按照相互的空间关系进行组织，整体地反映信息的空间结构。本质上是根据媒体内容的空间关系，将信息在空间上进行了有序的组织。第11页，课件共63页，创作于2023年2月3、多种媒体的空间关系视觉媒体和听觉媒体即相互独立又需要相互结合，才能构成多媒体下的虚拟空间信息环境。媒体间的空间关系，是多个媒体间媒体单元或对象的关系。第12页，课件共63页，创作于2023年2月时间性媒体的时间性质有两种含义：1、表现所需的时间2、媒体单元之间的时间关系两种：一个是描述单个媒体内部单元之间的时间结构；另一个是描述多种媒体单元之间的时间结构。具有这种时间关系的媒体为时基媒体。第13页，课件共63页，创作于2023年2月按照时间划分的媒体：时基媒体非时基媒体第14页，课件共63页，创作于2023年2月第15页，课件共63页，创作于2023年2月1.2多媒体与通信网络什么是通信网络常用的通信网络通信网络的数字汇聚第16页，课件共63页，创作于2023年2月1.2多媒体与通信网络什么是通信网络信息交换和共享的各种通信和网络系统的统称第17页，课件共63页，创作于2023年2月1.2多媒体与通信网络常用的通信网络电话网络计算机网络无线网络有线电视网络第18页，课件共63页，创作于2023年2月第19页，课件共63页，创作于2023年2月第20页，课件共63页，创作于2023年2月第21页，课件共63页，创作于2023年2月第22页，课件共63页，创作于2023年2月第23页，课件共63页，创作于2023年2月第24页，课件共63页，创作于2023年2月第25页，课件共63页，创作于2023年2月第26页，课件共63页，创作于2023年2月第27页，课件共63页，创作于2023年2月1.2多媒体与通信网络电话网络、计算机网络、有线电视网络和无线网络的差别是很大的，各自技术和市场走过的路是不同的，但是可以看到，它们的发展趋势是技术融合，相互提供其他网络涉及的服务领域，业务相互渗透，这个就是数字汇聚。第28页，课件共63页，创作于2023年2月1.2多媒体与通信网络通信网络的数字汇聚多媒体通信网络其实就是数字汇聚的焦点。通过提供更宽的带宽、时间相关的服务质量保障、分组传输与交互等方式，来支持连续视频和音频的传送，以及计算机数据通信及其Internet访问。第29页，课件共63页，创作于2023年2月第30页，课件共63页，创作于2023年2月1.3媒体及其流特性多媒体信息的特点：数据量庞大码率可变、突发性强复合性信息多，同步性、实时性要求高第31页，课件共63页，创作于2023年2月1.3.1传输的时间约束PDU数据流异步传输模式（AsynchronousTransmissionMode，ATM）

通信双方没有时间约束，发送的数据包只要尽快到达接收端即可。也就是说，通信双方的数据包到达时间是没有时间约束的，不期望它们按照一个时间限制到达接收端，所以称之为异步。例如，E-MAIL的传输。第32页，课件共63页，创作于2023年2月同步传输模式(SynchronousTransmissionMode,STM)

要求发送端和接收端之间的传输有时间约束。定义最大的端到端时延Dmax，则要求每个数据包的端到端传输时延小于Dmax，这就是同步的含义。在时间约束下，数据包及时传递到接收端。注意，如果只定义最大端到端时延，在满足最大时延的前提下，数据包可以在任意时间早到接收端。同步传输模式的例子时视频传输。第33页，课件共63页，创作于2023年2月等时传输模式(IsochronousTransmissionMode，ITM)

不仅定义最大端到端时延，而且定义了最小端到端时延。所谓等时，就是相等的时间间隔。这个旧意味着数据包到达接收端的时间受到严格约束。这种模式适合于连续的音频流和视频流传递。通常，同步传输模式和等时传输模式尤其适合于多媒体通信。第34页，课件共63页，创作于2023年2月1.3媒体及其流特性传输的时间约束连续媒体流的特性媒体与逻辑数据单元第35页，课件共63页，创作于2023年2月1.3.2连续流媒体的特性连续媒体流的特性在通信网络传输过程中，连续的多媒体流，例如音频和视频流，通常是弱周期性的、弱规则性的、非相连性的数据流。1、相继数据包的时间间隔第36页，课件共63页，创作于2023年2月强周期性

两个相继数据包之间的时间间隔是一个恒定值，呈现强周期性。弱周期性

两个相继数据包之间的时间间隔可以用一个有限周期的周期函数来描述，但时间间隔不恒定，呈现弱周期性。非周期性

其他形式的时间间隔，不呈现任何周期规律，称为非周期间隔。第37页，课件共63页，创作于2023年2月第38页，课件共63页，创作于2023年2月2、相继数据包大小的变化性强规则性数据流通信期间，数据包的大小是不变的，称为强规则性。弱规则性数据包的大小随时间周期性变化，称为弱周期性。非规则性数据包大小既不是恒定不变，也不按照周期性函数变化，称为非规则性。第39页，课件共63页，创作于2023年2月第40页，课件共63页，创作于2023年2月可变比特率（VariableBitRate,VBR）

多媒体信息源通常具有动态的特性，在不同的时间周期，会产生数目不定的数据，信息数据常常以猝变和跳变的形式出现。为了获得连续、真实的效果，网络的传输速率也要随时间的变化而变化，这样的网络传输方式称为可变比特率（VBR）传输。

多媒体网络不但要具有通常的恒定比特率（CBR）传输能力，能很好传输以恒定比特率产生的数据，而且还要能以VBR传输突发数据。这样的数据流称为可变比特率数据流。第41页，课件共63页，创作于2023年2月3、数据包的相连性相连性相继数据包之间没有间隔，称为相连性非相连性相继数据包之间存在间隔，称为非相连性。第42页，课件共63页，创作于2023年2月第43页，课件共63页，创作于2023年2月4、多媒体数据流的特性在通信网络传输过程中，连续的多媒体流，比如音频流和视频流，通常是弱周期性、弱规则性、非相连的数据流。第44页，课件共63页，创作于2023年2月1.3媒体及其流特性媒体与逻辑数据单元协议数据单元PDUVS

逻辑数据单元LDULDU是按照逻辑意义划分的数据单元，大多数是高层协议划分的数据块。对于多媒体而言，LDU意义非常重要。从逻辑上讲，连续媒体是由时间相关的信息单元序列组成的，如帧，这些可看作是媒体的LDU。第45页，课件共63页，创作于2023年2月LDU与PDU的含义不同。PDU是按照信道编码及其协议要求组成的数据块。而LDU则是按照信源编码及其数据的逻辑结构划分的数据块，如视频的基本LDU是帧。帧由像素构成，连续的帧构成镜头，多个镜头构成场景，多个场景构成一个视频节目。第46页，课件共63页，创作于2023年2月第47页，课件共63页，创作于2023年2月音频和视频可以看作是由LDU构成的时间序列。LDU的划分由具体的应用、编码方式、数据的存储方式、传输方式等因素决定。连续媒体数据的各个LDU之间存在固定的时间关系，比如，视频数据流中以一帧图像为一个LDU，每秒25帧图像，那么相继的LDU之间的时间间隔为40ms。这种时间关系是在数据的获取时确定的，而且要在存储、处理、传输和播放过程中保持不变，否则就会影响媒体显示时的质量，如产生图像的停顿、跳动，或声音的间断等。第48页，课件共63页，创作于2023年2月1.4多媒体与分层的体系结构网络体系结构的概念OSI参考模型TCP/IP参考模型多媒体通信的需求多媒体与层功能第49页，课件共63页，创作于2023年2月1.4.1网络体系结构的概念协议协议的三要素：语法、语义和时间关系。邮局寄信的分层结构第50页，课件共63页，创作于2023年2月第51页，课件共63页，创作于2023年2月第52页，课件共63页，创作于2023年2月第53页，课件共63页，创作于2023年2月第54页，课件共63页，创作于2023年2月第55页，课件共63页，创作于2023年2月第56页，课件共63页，创作于2023年2月1.4.4多媒体通信的需求数据处理时间的限制端到端时延带宽数据的波动多播（组播）同步兼容性公平性第57页，课件共63页，创作于2023年2月1.4.5多媒体与层功能物理层与带宽提供足够高的带宽；有线解决，无线瓶颈数据链路层与差错控制为连续媒体的传输预留带宽，以保障一定的吞吐量；分配较高的介质访问优先权，利于连续媒体的快速发送；需要改进的差错控制机制，反馈重传不合适，不采用，或使用简单的差错控制，节约时间。第58页，课件共63页，创作于2023年2月网络层与资源预留需要为连续媒体预留网络资源，以提供服务质量保障；采取面向连接的传递，减少时延和时延抖动，强制数据包按序到达接收端；高效的组播机制的应用。传输层与端到端服务质量端到端的服务质量，逻辑数据单元的同步，单连接和多连接（音频加视频）；TCP的不足：滑动窗口及其差错控制导致数据流断续起伏，而拥塞控制的慢启动、拥塞避免和快速递减机制，亦会造成数据流起伏断续。显著的数