软考多媒体第三章：多媒体信息传输技术
第三章：多媒体信息传输技术
3.1 多媒体通信技术
服务质量（Qos）指的是网络服务的”良好程度”
吞吐量：一定时间内网络传输的数据总量
差错率：一定时间内网络产生的错误数据量占全部数据量的比例
端到端延迟：单位数据从传送端到接收端的平均时间
延迟抖动：同一数据流中不同信息所呈现的端到端延迟不同
视频通信的QOS质量，从级别5（细微）到级别一（不可忍受）
确定型服务质量：数据传输过程中，网络提供强制的服务保证，否则可能造成严重的后果，
网络提供”硬”的QOS保证，如核磁共振扫描
统计型服务质量：提供一定的服务保证，允许波动并且不会造成不良后果，提供软的Qos保
证，比如视频点播系统
尽力型服务质量：不提供任何的服务质量保证，网络性能随负载增加下降，受网络带宽的限
制，现有Internet的多媒体应用多数使用尽力型Qos
TCP/IP协议
协议层 功能 TCP/IP协议族
应用层 提供面向用户服务 HTTP（超文本）、FTP（文件传输）、SNMP（网络管理）、SMTP（邮件传输）
传输层 提供端对端的接口 TCP（传输控制，面向连接，可靠）、UDP（用户数据报，非连接，不可靠）
网络层 提供路径选择 IP
数据链路层 提供数据帧差错控制 ARP（正向：IP->MAC）、RARP（反向：MAC->IP）
应用层-RTSP
传输层-RTP RTCP
网络侧-RSVP
数据链路层
项目 协议标准
ISDN会议 H.320窄带综合业务数据网（N-ISDN） H.321宽带综合业务数据网（B-ISDN）
LAN会议 H.322
IP网络 H.323
PSTN会议 H.324
SIP 用于创建、修改和终结一个或多个参与者的多媒体会话
因特网接入的方法
1.通过公共交换电话网(PSTN)接入因特网
2.通过综合业务数字网(ISDN)接入因特网
3.通过非对称数字用户环路(ADSL)接入因特网
实时传输协议(RTP)：基于TCP/IP协议栈中的用户数据报协议(UDP)。
表 3.3 RTP 数据包的包头
位 元 内 容
0~31 标识信息
32~63 时间戳
64~95 同步源标识符
96~96+（CC×32）~1 提供源标识符
实时传输控制协议：
实时传输控制协议(RTCP)通过向多媒体信息的发送反馈数据传输质量信息来监控服务质量QoS的变化。实时传输控制协议也提供必要的同步信息以保证多数据流的同步，应用在组播中。主要功能是为应用程序提供会话质量或者广播性能质量信息。
实时流协议：
实时流协议(RTSP)是一个应用层的协议，实际是为满足流媒体服务而开发的，这些服务通常包括视频点播、视频会议和视频监控等。流媒体服务的一大贡献是支持”边下载边播放”。
实时传输协议(RTP)和实时控制协议(RTCP)通常一起使用，RTP是一种提供端对端传输服务的实时传输协议，用来支持在单播和组播网络服务中传输实时数据，RTCP主要通过服务器发送数据传输质量的反馈来控制QoS变化，用来监视服务质量和传送有关与会者的信息。
资源预留协议(RSVP)应用在组播中。
实时传输协议(RTP)应用在单播和组播中。
实时控制协议(RTCP)应用在组播中。
实时流协议(RTSP)不能应用在组播中。
3.1.4 多媒体通信技术的应用
多媒体通信分类: (1) 对称的全双工的多媒体通信: (2) 非对称全双工的多媒体通信。
多媒体通信要解决两个关键技术: 多媒体数据压缩和高速数据通信问题。
视频会议系统分类: (1) 点对点视频会议: (2) 多点视频会议(关键技术是多点控制器MCU)。
3.2 计算机网络概述
3.2.1 计算机网络定义
所谓计算机网络，就是把分布在不同地理位置的计算机与专用外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的计算机应用系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。
从定义中可以看出计算机网络设计三个方面的问题:
(1) 至少有两台计算机互联
(2) 通信设备与线路介质
(3) 网络软件，是指通信协议和网络操作系统
3.2.2 计算机网络的分类
按照网络覆盖的范围大小不同，计算机网络可分为局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)。
按照网络的拓扑结构来划分，计算机网络可分为环型网、星型网、总线型网等。
按照通信传输介质来划分，可以分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、微波网、卫星网、红外网。
按照信号频带占用方式来划分，又可以分为基带网和宽带网。
3.2.3 计算机网络的构成
计算机网络有三个主要组成部分:
① 若干个主机，它们各为用户提供服务;
② 一个通信子网，它主要由结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成。
③ 一系列协议。
一般从逻辑上将网络分为通信子网和资源子网两个部分。
一个完整的计算机网络系统的组成分为网络硬件系统和网络软件系统两大部分。
一、计算机网络硬件系统
计算机
网络传输介质
网络接口卡(NIC)
传输与交换设备
网络互连设备
常用的网络互连设备
设备 工作层次 功能
中继器（Repeater） 物理层 延长网络距离
集线器（Hub） 物理层 集线器连接了一个冲突的网络，所有设备相互交替使用
网桥（Bridge） 数据链路层 根据MAC地址来转发针
交换机（Switch） 数据链路层 隔离冲突域，形成广播域，也叫多端口的网桥
路由器（Router） 网络层 隔离冲突域和广播域
网关（Gateway） 传输层以上 用于高层协议不同的网络互连
【例题】
下面关于集线器与交换机的说明中，错误的是（ ）。
A. 交换机是一种多端口网桥
B. 交换机的各个端口形成一个广播域
C. 集线器的所有端口组成一个冲突域
D. 集线器可以起到自动寻址的作用
[d]
3.2.4 计算机网络协议
1、OSI体系结构
层次名称 功能 相应问题
应用层 与用户应用进程的接口 “做什么”
表示层 数据格式的转换 “对方看起来象什么”
会话层 会话管理与数据传输同步 “该谁讲话””从哪儿讲起”
传输层 端到端可靠的数据传输 “对方在哪儿”
网络层 分组传送，路由选择，流量控制 “走哪条路可以到达对方”
数据链路层 相邻结点间无差错地传送帧 “每一步”该怎么走
物理层 在物理媒体上透明传输位流 “怎样利用物理媒体”
3、IP地址
根据TCP/IP协议，连接在Internet上的每个设备都必须有一个IP地址，它是一个32位的二进制数，可以用十进制数字形式书写，每8个二进制位为一组，用一个十进制数来表示，即0~255.每组之间用”.”隔开，例如176.16.122.204
将IP地址中网络位和主机位固定下来后，IP地址被分成了不同的几类：A类、B类、C类、D类和E类注：127.0.0.1是一个特殊地址，叫做回环地址，用于本地机器上的测试和进程通信。（课外了解下各类IP地址，可私信店主）
A类地址
网络地址(7位) 主机地址(24位)
1.0.0.0到127.255.255.255
B类地址
10 网络地址（14位） 主机地址（16位）
128.0.0.0到191.255.255.255
C类地址
110 网络地址(21位) 主机地址(8位)
192.0.0.0到223.255.255.255
D类地址
1110 多目的广播地址（28位）
224.0.0.0到239.255.255.255
E类地址
11110 保留用于实验和将来使用
240.0.0.0到247.255.255.255
4、域名
域名由多个分量组成，分量之间用点号隔开，格式为*.三级域名.二级域名.顶级域名(例: www.ibm.com其中com是顶级域名，ibm是二级域名)
【例题】
按照域名系统的定义，域名www.sales.microsoft.com包含4个标识符，其中（1）是顶级域名，（2）是注册给组织或个人的二级域名。
A. www B. sales C. microsoft D. com
A. www B. sales C. microsoft D. com
[D][C]
5、IPv6
IPv6数据包的格式
（4bit）版本 （4bit）优先级 （24bit）流标号
（16bit）净负荷长度 （8bit）下一个首部 （8bit）跳数限制
（128bit）源站IP地址
（128bit）目的站IP地址
版本：说明了IP协议的版本。
优先级：指明数据包的类型或优先级。
流标号：表示这个数据包属于源节点和目标节点之间的一个特定数据包序列。
净负荷长度：表示IPv6有效载荷长度，包括首部与数据数据部分之和。
下一个首部：表示在基本首部后面接收到的一个首部的类型。
跳数限制：用来防止数据包在网络中无限期地存在。
源站IP地址：数据包的发送站的IP地址。
目的站IP地址：数据包的接收站的IP地址。
【例题】
IPv6采用的是（）位的IP地址。
A、6
B、32
C、64
D、128
[D]
IPv6的地址表示
一个IPv6数据包的目的地址可以是单播、多播、任意播三种基本;类型地址之一. IPv6没有用广播的术语，而是将广播看作多播的一个特例。任播是IPv6增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但是数据包在交付给其中一个，通常是距离最近的一个。
IPv6使用冒号十六进制记法，它把每个16bit用相应的十六进制表示，各组之间用冒号分隔。冒号十六进制记法允许零压缩，即一连串连续的零可以用一对冒号所取代。例如: FF05:0:0:0:0:0:0:B3可以定为: FF05::B3. 在任一地址中，只能使用一次零压缩。
【例题】
IPv6新增加了一种任意播地址，这种地址( )。
A、可以用作源地址，也可以用作目标地址
B、只可以作为源地址，不能作为目标地址
C、代表一组接口的标识符
D、可以用作路由器或主机的地址
[c]
3.2.5 计算机网络接入技术
公共交换电话网(PSTN)
基于标准电话线路的电路交换服务，比较典型的应用有:远程端点和本地LAN之间互联、远程用户拨号上网和用作专用线路的备份线路。使得通过模拟线路传输数据的速率被限制在33.4kb/s以内，模拟电话线路的通信质量无法得到保证，线路噪声的存在也将直接影响数据传输速率。
窄带综合业务数字网(N-ISDN)
在ITU定义的N-ISDN标准化组合中，规定有两类接口标准:基本速率接口和一次群速率接口。
基本速率接口提供2B+D=144kb/s的数字通道(每个B通道为64kb/s/, D通道为16kb/s)。
一次群速率接口有两种速率标准:
① 一种是30B+D=1984kb/s (D通道为64kb/s)，加上帧同步和监控信号后，其传输速率为2048kb/s. 恰好与欧洲和我国采用的E1系统的传输速率相对应。
② 另一种是23B+D=1536kb/s，加上帧同步和监控信号后，其传输速率为1544kb/s，恰好与美国和日本采用的T1系统的传输速率相对应。
宽带综合业务数字网(B-ISDN)
B-ISDN与N-ISDN的主要区别是:
(1) B-ISDN使用一种快速分组交换，叫异步传输模式(ATM)。
(2) B-ISDN的用户环路和干线都采用光纤。
(3) B-ISDN采用了虚通路的概念。
(4) B-ISDN的传输速率可达百兆每秒甚至千兆比特每秒。
X.25分组交换网
X.25是CCIT制订的在公用数据网上供分组型终端使用的，数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的接口。X.25只是一个以虚电路服务为基础的对公用分组交换网接口的规格说明。它动态地对用户传输的信息流分配带宽，能够有效地解决突发性、大信息流的传输问题，分组交换网络同时可以对传输信息进行加密和有效的差错控制。
数字数据网(DDN)
DDN是利用数字通道提供半永久性连接电路，向用户提供端到端的中高速率、高质量的数字专用电路，全程实现数字信号透明传输的数据传输网。
DDN网通常由4个部分组成，分别是：
(1) 本地传输系统。
(2) 复用与交叉连接系统。
(3) 同向传输与同步系统。
(4) 网络管理系统。
帧中继(FR)
帧中继是为了克服传统X.25的缺点，提高其性能而发展出来的一种高速分组交换与传输技术。当检测到有误码的帧后，立即发送终止这次传输的指令，即使帧到达目的的结点了，也采用丢弃出错帧的方法。帧中继的主要思想是”虚拟租用线路”。
异步传输(ATM)
电路交换的实时性好，分组交换的灵活性好，B-ISDN采用了一种结合这两种交换方式优点的交换技术，即ATM。当帧长可变时就是帧中继(Frame Relay)主要使用在网络边界，即如何接入网络，当帧长固定是就是信元中继(Cell Relay)即ATM，通常使用在网络中间的核心部分。
甚小天线地球站(VSAT)
VSAT是一种卫星通信系统。VSAT由一个主站及众多分散设置在各个用户所在地的远端VSAT组成，可不借用任何地面线路，不受地形、距离和地面条件限制，主站和VSAT间可直接进行高达2Mb/s的数据通信。地面服务商接入网关站(双向64Mb/s)和一般移动用户(下行64Mb/s，上行2Mb/s)直接与卫星连接接入。
数字用户接入(xDSL)
数字用户线xDSL就是利用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。xDSL技术的最大特点是使用电信部门已经铺设双绞线作为传输路线提供高带宽传输速率(从64kb/s到52Mb/s)。
非对称:数字用户线(ADSL)和最高速数字用户线(VDSL)。
对称:高速数字用户线(HDSL)和单对数字用户线(SDSL)。
宽带网接入
宽带网实际上的名称叫作”IP域域网”在城市范围内以多种传统媒介为基础，采用TCP/IP协议，通过路由器组网，实现IP数据包的路由和交换传输。
1）LAN接入（网线）
2）FTT接入（光纤）
3）FTTH光纤到户
4）FTTD光纤到桌面
HFC和Cable Modem
HFC网是指光纤同轴电缆混合网，它是一种新型的宽带网络，采用光纤到服务区，而在进入用户的”最后1千米”采用同轴电缆。HFC网络大部分采用传统的高速局域网技术，但是最重要的组成部分也就是同轴电缆到用户计算机这一段使用了另外的一种独立技术，这就是Cable Modem。
HFC有线电视上网的优点:可以充分利用现有的有线电视网络，不需要再单独架设线路，并且速度比较快。
HFC有线电视上网的缺点:网络结构是树型，Cable Modem上行10Mb/s下行38Mb/s的信道是整个社区用户共享的，一旦用户数增多，每个用户所分配的宽带就会急剧下降，安全性低。
本地多点分配接入系统(LMDS)
是一种宽带无线点对多点接入技术。能够在3～5km的范围内以点对多点的形式进行广播信号传送，也称为本地多点通信系统LMDS。能够实现64kb/s～2Mb/s，甚至高达155Mb/s的用户接入速率，具有很高的可靠性，被称为是一种”无线光纤”技术。
“本地”是指:网络的有效距离是单个基站所能覆盖的范围。
“多点”是指信号从基站到用户是以点对多点的广播方式传送的，而信号从用户到基站则是以点对点的方式传送。
“分配”是指基站将发出的信号(包括话音、数据及视频业务)分别分配至各个用户。
无源光网络(PON)
是一种点对多点的光纤传输接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活组成网络拓扑结构，在光分支点不需要结点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可。
ATM-PON (APON，基于ATM的无源光网络)：对实时业务的支持较好，并能够以较低成本服务质量保证。
Ethernet-PON (EPON，基于以太网的无源光网络)：融合了PON和以太网数据产品的优点，形成了许多独有的优势，它不仅能够综合现有的有线电视、数据和语音业务，还能兼容其它业务，如数字电视、VOIP、电视会议、VOD等，实现综合业务接入。
3.3 Internet技术基础
因特网接入的方法
通过公共交换电话网 (PSTN) 接入因特网
通过综合业务数字网 (ISDN) 接入因特网
通过非对称数字用户环路 (ADSL) 接入因特网
