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多媒体通信网络技术


压缩编码对QoS参数的影响 压缩编码对QoS QoS参数的影响
–对于视频编码,如果只采用帧内压缩编 对于视频编码, 对于视频编码 可以采取丢帧的方法允许QoS变化, QoS变化 码,可以采取丢帧的方法允许QoS变化, 还可以利用各种显示抖动算法, 还可以利用各种显示抖动算法,通过降 低显示质量来保证原帧率不变。 低显示质量来保证原帧率不变。
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多媒体通信网络技术
–对于交互式多媒体应用来说,对延迟有严格 对于交互式多媒体应用来说, 对于交互式多媒体应用来说 的限制,不能超过人所能容忍的限度。 的限制,不能超过人所能容忍的限度。否则 会严重影响对语言和图像的理解和识别。
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多媒体通信网络技术 分布式多媒体应用的通信需求
– 1. 2. 3. – 多媒体数据流的基本特征 比特率的可变性 时间依赖性 信道的对称性 多媒体通信的性能需求 多媒体通信对网络环境要求较高, 多媒体通信对网络环境要求较高,除 了传输速率, 了传输速率,还有其他一些关键性的 网络性能参数
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多媒体通信网络技术
–用户根据应用的需求来定义所需要的 用户根据应用的需求来定义所需要的 QoS参数 参数, QoS参数,系统根据当前的可用资源容 量来判断是否满足应用的QoS需要。 QoS需要 量来判断是否满足应用的QoS需要。经 过协商达成一致的QoS QoS参数值在数据传 过协商达成一致的QoS参数值在数据传 输过程中得到基本保证。 输过程中得到基本保证。
–分别用于不同的网络协议层次上计算差 分别用于不同的网络协议层次上计算差 错率。 错率。 –音频比视频的可靠性要求要高一些,这 音频比视频的可靠性要求要高一些, 音频比视频的可靠性要求要高一些 是因为人类的听觉比视觉更敏感一些, 是因为人类的听觉比视觉更敏感一些, 容忍的程度要相对低一些。 容忍的程度要相对低一些。
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多媒体通信网络技术
分类方法 按性能分 按格式分 举例参数 端到端延迟,比特率等 端到端延迟,
视频分辨率,帧率,存储格式, 视频分辨率,帧率,存储格式, 压缩方法等 按同步分 音频和视频序列起始点之间的 实滞 按费用分 连接和数据传输的费用和版权 费 按用户可接受性分 主观视觉和听觉质量
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多媒体通信网络技术 多媒体通信的服务质量
服务质量(QoS,Quality of Service): 服务质量( Service): 用于说明网络服务的“好坏”程度。 用于说明网络服务的“好坏”程度。 在开放系统互连模型OSI中,用一组QoS参 在开放系统互连模型OSI OSI中 用一组QoS QoS参 数来描述传输速率和可靠性等特性 不同的分布式多媒体应用对网络性能的要 求不同, 求不同,对网络能提供的服务质量的期望 值也不同,可以用统一的QoS QoS参数来描述 值也不同,可以用统一的QoS参数来描述 这种不同的期望值
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– 多播:即当群体中的一 个成员传送数 多播: 据时, 据时,群体中的每一个成员都收到该份 数据, 数据,而不属于这个群体成员的则不能 收到该数据,使用的是组地址,是网络 收到该数据,使用的是组地址, 上与多个站点相关的多目的地址。 上与多个站点相关的多目的地址。 同步需求: 5. 同步需求:多媒体技术需要同时处理声 文字、图像等多种媒体信息, 音、文字、图像等多种媒体信息,在多 媒体系统所处理的信息中, 媒体系统所处理的信息中,各个媒体都 与时间有着或多或少的关系。例如: 与时间有着或多或少的关系。例如:语 音是时间的函数, 音是时间的函数,声音和视频图像要求 实时处理同步进行, 实时处理同步进行,使得声音和视频具 有协同性
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吞吐量:是指有效的网络带宽, 1. 吞吐量:是指有效的网络带宽,定义 成物理链路的传输速率减去各种传输 开销。 开销。
– 网络的吞吐量随时间变化而变化 – 影响网络吞吐量的因素有网络故障,网络 影响网络吞吐量的因素有网络故障, 拥塞,瓶颈,缓冲区容量和流量控制等。 拥塞,瓶颈,缓冲区容量和流量控制等。
2. 可靠性需求
– 容错率(error rate)是一重要的性能指 容错率( rate) 反映网络传输的可靠性, 标,反映网络传输的可靠性,用三种方法 定义: 定义:
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①位差错率,定义为出错的位数与所传输的 位差错率, 总位数之比 帧差错率, ②帧差错率,定义为出错的帧数与所传输的 总帧数之比 ③分组差错率,定义为出错的分组数与所传 分组差错率, 输的总分组数之比
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多媒体通信网络技术
延迟需求:讨论端到端延迟问题, 3. 延迟需求:讨论端到端延迟问题,是指 发送端发送一个分组, 发送端发送一个分组,到接收端正确的 接收到该分组所经历的时间。 接收到该分组所经历的时间。其中包含 下面的延迟时间: 下面的延迟时间:
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多媒体网络发展: 多媒体网络发展:
( 1 ) 1 9 8 0 年 — 1 9 9 0 年 , 局 域 网 ( 1 0 Mbps), 以 , Ethernet、Novell、Token Ring为代表, 传输线 为代表, 、 、 为代表 路以双绞线和同轴电缆为主, 路以双绞线和同轴电缆为主 , 传送的信息媒体 以正文为主。广域网Internet传送正文, 提供文 传送正文, 以正文为主 。 广域网 传送正文 件和Email服务。 服务。 件和 服务 (2)1990年—2000年, 高速局域网 年 年 高速局域网(100Mbps), 窄 , 光纤网络, 提供浏览、图形、声音、 带ISDN光纤网络, 提供浏览、图形、声音、电 光纤网络 子邮件和静止图像传送。 子邮件和静止图像传送。 (3)2000年—2010年, B-ISDN,宽带 ,高速光纤 年 年 ,宽带IP, 网络, 提供视频图像传输和实时多媒体服务。 网络, 提供视频图像传输和实时多媒体服务。
⑴传播延迟 ⑵传输延迟 ⑶网络延迟 ⑷接口延迟 – 网络的单程传输延时应在 网络的单程传输延时应在100~500ms,一般 , 250ms; ; – 交互式多媒体应用,系统对用户指令响应 交互式多媒体应用, 1~2s – 延迟抖动-是指网络传输延时的变化量,即 延迟抖动-是指网络传输延时的变化量 网络传输延时的变化量, 端到端延迟的最大值与最小值之差。 端到端延迟的最大值与最小值之差。
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– 理想情况端到端延迟是一个恒定值 零抖动),但是由于网络故障, ),但是由于网络故障 (零抖动),但是由于网络故障,传 输错误以及网络拥塞等延迟抖动总是 不能避免的。 不能避免的。 – 在接受端设置足够的缓冲区容量可以 缓和延迟和延迟抖动问题。 缓和延迟和延迟抖动问题。 多点通信的需求: 4. 多点通信的需求: – 除了点对点通信外,还需支持: 除了点对点通信外,还需支持: – 广播(Broadcast):是把相同的数据 广播(Broadcast): ):是把相同的数据 传送到其他所有站点
多媒体对象 语音 视频(TV) 视频(TV) 压缩视频 数据 实时数据 图像 最大延迟 /ms 0.25 0.25 0.25 1 0.0010.001-1 1 最大延迟 抖动/ 抖动/ms 10 10 1 平均吞吐 量Mb/s 0.064 100 210 1100 <10 210 可接受的比 特差错率 <10-1 10-2 10-6 0 0 10-9
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–如果采用帧间和帧内编码,如MPEG编码, 如果采用帧间和帧内编码, MPEG编码, 如果采用帧间和帧内编码 编码 则可以通过建立不同的优先级来发送视 频的I,P I,P和 达到调节QoS的目的。 QoS的目的 频的I,P和B帧,达到调节QoS的目的。其 帧包含帧内编码, 中I帧包含帧内编码,具有最高的优先级 以保证获得良好的QoS服务。 QoS服务 别,以保证获得良好的QoS服务。 –还可以利用分层压缩法将重要信息,如 还可以利用分层压缩法将重要信息, 还可以利用分层压缩法将重要信息 运动矢量,DCT的低频分量或基本的信息 的低频分量或基本的信息, 运动矢量,DCT的低频分量或基本的信息, 用高质量的信道传输,标以高优先级别。 用高质量的信道传输,标以高优先级别。 当信道拥塞时,扔掉低优先级的分组, 当信道拥塞时,扔掉低优先级的分组, 接受端仍然可以从主要的信息中回复一 定质量的图像。 定质量的图像。
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多媒体通信网络技术 计算机网络: 通过通信线路将多台 计算机网络: 地理上分散的独立工作的计算机互联 起来,以达到通信和共享资源的目的, 起来,以达到通信和共享资源的目的, 这样一个松散耦合的系统就叫计算机 网络。 网络。 多媒体网络: 将多台地理上分散的 多媒体网络: 具有处理多媒体功能的计算机和终端 通过高速通信线路互联起来, 通过高速通信线路互联起来,以达到 多媒体通信和共享多媒体资源的网络。 多媒体通信和共享多媒体资源的网络。
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