计算机网络(第5版) 第八章 音频视频(谢希仁著)

计算机网络(第 5 版)第 8 章 因特网上的音频/视频服务

课件制作人：谢希仁

第 8 章 因特网上的音频/视频服务8.1 概述 8.2 流式存储音频/视频 8.2.1 具有元文件的万维网服务器 8.2.2 媒体服务器 8.2.3 实时流式协议 RTSP

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第 8 章 因特网上的音频/视频服务 (续)8.3 交互式音频/视频 8.3.1 IP 电话概述 8.3.2 IP 电话所需要的几种应用协议 8.3.3 实时运输协议 RTP 8.3.4 实时运输控制协议 RTCP 8.3.5 H.323 8.3.6 会话发起协议 SIP课件制作人：谢希仁

第 8 章 因特网上的音频/视频服务 (续)8.4 改进“尽最大努力交付”的服务 8.4.1 使因特网提供服务质量 8.4.2 调度和管制机制 8.4.3 综合服务 IntServ 和资源预留 协议 RSVP 8.4.4 区分服务 DiffServ

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8.1 概述计算机网络最初是为传送数据信息设计 的。因特网 IP 层提供的“尽最大努力交 付”服务，以及每一个分组独立交付的 策略，对传送数据信息也是很合适的。 因特网使用的 TCP 协议可以很好地解决 网络不能提供可靠交付这一问题。

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多媒体信息的特点多媒体信息(包括声音和图像信息)与 不包括声音和图像的数据信息有很大的 区别。 多媒体信息的信息量往往很大。 在传输多媒体数据时，对时延和时延抖 动均有较高的要求。 多 媒 体 数 据 往 往 是 实 时 数 据 (real time data),它的含义是：在发送实时数据的 同时，在接收端边接收边播放。课件制作人：谢希仁

因特网是非等时的模拟的多媒体信号经过采样和模数转换变为数 字信号，再组装成分组。这些分组的发送速率 是恒定的(等时的)。 传统的因特网本身是非等时的。因此经过因特 网的分组变成了非恒定速率的分组。

模拟信号 采样后的信号 构成分组 因特网 t t 恒定速率 t 非恒定速率 t

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在接收端设置缓存接收端需设置适当大小的缓存。当缓存中的分 组数达到一定的数量后再以恒定速率按顺序把 分组读出进行还原播放。 缓存实际上就是一个先进先出的队列。图中标 明的 T 叫做播放时延。有可能发生 分组丢失 缓存(队列) t 非恒定速率 T 恒定速率 t

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缓存的影响缓存使所有到达的分组都经受了迟延。 早到达的分组在缓存中停留的时间较长， 而晚到达的分组在缓存中停留的时间则 较短。 以非恒定速率到达的分组，经过缓存后 再以恒定速率读出，就能够在一定程度 上消除了时延的抖动。但我们付出的代 价是增加了时延。课件制作人：谢希仁

分组 发出 1 到达分组数 6 5 如果网络无时延 4 3 缓存时间 2 1 分组 1 的时延 缓存时间 t 1 实际的

网络 2 3 4 5 分组 到达 1 6 t 2 3 4 5 6 网络出现时延 推迟播放 2 3 4 5 6

t

分组迟到

再推迟播放时间

需要解决的问题在传送时延敏感(delay sensitive)的实时 数据时，不仅传输时延不能太大，而且 时延抖动也必须受到限制。 对于传送实时数据，很少量分组的丢失 对播放效果的影响并不大(因为这是由 人来进行主观评价的),因而是可以容 忍的。丢失容忍(loss tolerant)也是实时 数据的另一个重要特点。课件制作人：谢希仁

需要解决的问题(续)由于分组的到达可能不按序，但将分组还原和 播放时又应当是按序的。因此在发送多媒体分 组时还应当给每一个分组加上序号。这表明还 应当有相应的协议支持才行。 要使接收端能够将节目中本来就存在的正常的 短时间停顿(如音乐中停顿几拍)和因某些分 组的较大迟延造成的“停顿”区分开来。这就 需要增加一个时间戳(timestamp),以便告诉接 收端应当在什么时间播放哪个分组。

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必须改造现有的因特网大量使用光缆和高速路由器，网络的时延和时 延抖动就可以足够小，在因特网上传送实时数 据就不会有问题。 把因特网改造为能够对端到端的带宽实现预留 (reservation),把使用无连接协议的因特网转 变为面向连接的网络。 部分改动因特网的协议栈所付出的代价较小， 而这也能够使多媒体信息在因特网上的传输质 量得到改进。课件制作人：谢希仁

目前因特网提供的音频/视频服务 大体上可分为三种类型流式(streaming)存储音频/视频 ——边下 载边播放。 流式实况音频/视频 ——边录制边发送 。 交互式音频/视频——实时交互式通信。

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“边下载边播放”中的“下载”“边下载边播放”结束后，在用户的硬盘上没有 留下有关播放内容的任何痕迹。 流媒体(streaming media),即流式音频/视频。 流媒体特点就是“边下载边播放” (streaming and playing) 。

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8.2 流式存储音频/视频传统的下载文件方法客户机 服务器 GET: 音频/视频文件 浏览器 RESPONSE 万维网 服务器

音频/视频文件 媒体 播放器

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传统的浏览器从服务器 下载音频/视频文件用户从客户机(client machine)的浏览器上用 HTTP 协议向服务器请求下载某个音频/视频文 件。 服务器如有此文件就发送给浏览器。在响应报 文中就装有用户所要的音频/视频文件。整个下 载过程可能会花费很长的时间。 当浏览器完全收下这个文件后，就可以传送给 自己机器上的媒体播放器进行解压缩，然后播 放。课件制作人：谢希仁

8.2.1 具有元文件的万维网服务器元文件就是一种非常小

的文件，它描述或指明其他文 件的一些重要信息。客户机 服务器 GET: 元文件 浏览器 RESPONSE 万维网 服务器 GET: 音频/视频文件 媒体 播放器 RESPONSE课件制作人：谢希仁

元文件

使用元文件下载音频/视频文件浏览器用户使用 HTTP 的 GET 报文接入到万维网服 务器。这个超链指向一个元文件。这个元文件有实际 的音频/视频文件的统一资源定位符 URL。 万维网服务器把该元文件装入 HTTP 响应报文的主体， 发回给浏览器。 客户机浏览器调用相关的媒体播放器，把提取出的元 文件传送给媒体播放器。 媒体播放器使用元文件中的 URL ,向万维网服务器发 送 HTTP 请求报文，要求下载音频/视频文件。 万维网服务器发送 HTTP 响应报文，把该音频/视频文 件发送给媒体播放器。媒体播放器边下载边解压缩边 播放。课件制作人：谢希仁

8.2.2 媒体服务器媒体服务器也称为流式服务器(streaming server) ,它支持流式音频和视频的传送。 媒体播放器与媒体服务器的关系是客户与服务 器的关系。 媒体播放器不是向万维网服务器而是向媒体服 务器请求音频/视频文件。 媒体服务器和媒体播放器之间采用另外的协议 进行交互。

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使用媒体服务器客户机 服务器

GET: 元文件浏览器

RESPONSE

万维网 服务器

元文件 GET: 音频/视频文件媒体 播放器

RESPONSE

媒体 服务器课件制作人：谢希仁

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