大学计算机信息技术幻灯片第9章(第1讲)

第9章 网络多媒体应用,第1讲,教学内容与要求,主要内容 网络电话的概念与发展 （约30分钟） 视频会议的标准 （约30分钟） 流媒体网络服务 （约40分钟） 重点与难点 了解网络电话发展 掌握流媒体的原理和应用,前言,随着网络环境的改善和传输带宽的增加，尤其是IPv6网络的建设和第三代移动通信技术的推出，为宽带多媒体技术带来了前所未有的发展契机。人们对信息的需求已不满足于传统的电报电话、文件传输、电子邮件，而是追求基于网络更高品质的集视频、图像、声音、文字、动画为一体的多媒体应用服务。,9.1 网络电话,VoIP（Voice Over Internet Protocol），顾名思义，基于网际协议的语音，是支撑网络语音传输、IP网络电话应用的基本技术。IP电话以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。 IP电话最大的特点是在数据通信网络上传送语音信息，通话费用低廉，同时保证良好的语音质量。,传输过程,基于IP网络传输语音过程如图所示,VoIP工作过程,语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。 1. 语音-数据转换 2. 源数据-IP报文转换 3. 传输 4. IP报文-数据转换 5. 数据-语音转换,VOIP与传统电话的比较,VoIP技术标准,VoIP基于IP网络，提供了与电路交换方式的传统PSTN网络语音品质媲美的语音服务。 1ITU-T标准 ITU-T发布的H.32x多媒体通信系列协议主要包括以下几个标准： H.320：在窄带可视电话系统和终端（N-ISDN）上进行多媒体通信的标准； H.321：在B-ISDN上进行多媒体通信的标准； H.322：在有QoS保证的局域网上进行多媒体通信的标准； H.323：在无QoS保证的报文交换网络上进行多媒体通信的标准； H.324：在低比特率通信终端（PSTN和无线网络）上进行多媒体通信的标准,H.323,H.323基于网守概念实现集中式控制管理，但存在呼叫处理时延大的问题，网络规模也因此受到一定的限制。H.323中定义了四个主要的组件： 终端 网关 网关管理软件（也称网守） 多点控制单元,H.323 结构的信息交换方式,有五种类型： 音频（数字化）语音； 视频（数字化）； 数据（文件或图像）； 通信控制（功能支持交换、逻辑控制信道等）； 控制连接和会话（安装和解除）。,H.323协议簇体系结构,2IETF标准SIP,会话初始化协议（SIP）是IETF于1999年提出的，2002年进行了修订，文档RFC 3261对其进行了描述。 SIP是一种应用层控制协议，它可用来创建、修改或终止多媒体会话，如因特网电话呼叫。,SIP通信,SIP在五个方面支持创建和终止多媒体通信： 用户定位：决定用于通信的终端系统的确定； 用户可用性：决定被叫方是否愿意加入通信； 用户能力：媒体和媒体参数的确定； 呼叫建立：“响铃”，主叫方和被叫方的会话参数的建立； 呼叫管理：包括传输和终止会话、修改呼叫参数和调用服务。,3H.323和SIP比较,H.323和SIP协议都是为构建IP电话网而逐渐形成的，两者在发展的初期是互斥的。它们在 设计模式 设计目标 应用策略 上存在较大差异,VoIP的关键技术,（1）媒体编码技术：包括流行的G.723.1、G.729、G.729A话音压缩编码算法和MPEG-多媒体压缩技术。 （2）控制信令技术：包括ITU-T H.323和IETF会话初始化协议SIP （3）分组传输技术：主要采用实时传输协议RTP （4）业务质量保障技术 （5）网络传输技术,软IP电话的应用,IP电话或称网络电话可以以软件方式实现，例如NetSpeck公司的WebPhone、Quarterdeck公司的WebTalk以及Revolutionary公司为OS/2设计的Intercome等。带视频的IP电话软件如IPHone、NetMeeting、IRIS Phone、Video Voxphone、MediaRing Talk、Skype等。有的产品还提供增值服务，如提供网络到PSTN电话网的转接业务等。 软件方式根据接续类型的不同可以分为两种不同的实现方法： （1）通话双方被指定登录到同一台电话服务器以建立呼叫； （2）通话双方交换IP地址，并用他们来进行自发或预先安排的呼叫。,Skype软件为例,该软件提供以下功能： 在Skype上与世界上任何地方的Skype用户进行免费通话。 用相当低的每分钟费率打电话给普通电话和移动电话。 通过视频通话看到与您交谈的对方。 在途中发送短消息给朋友。 设置来电转接，避免错过下一个来电。 利用群聊功能和多达100人聊天，或使用语音会议选项与多达其他九个人交谈。,使用Skype打电话,企业IP电话网络规划与构建,硬件方式实现IP电话，实际上是将语音软交换技术做成硬件设备，从而提供高性能应用。而且，利用语音网关设备可以将PSTN网络和Internet网络的相关设备连接起来，采用数字信号处理技术（DSP）实现通话双方的连接，实现传统语音网络与Internet互联互通。 下面以神州数码网络语音设备为例，介绍语音网关、网守功能、性能和使用。,1. 语音网关,DCVG-5200是神州数码网络面向行业用户和企业级用户推出的E1中继接入语音网关产品 语音网关设备（从左到右：DCVG-5200、DCVG-232、DCVG-204）,2. 网守 神州数码网络提供了一款网守产品DCVoiceManager，是基于Windows的VoIP计费系统。支持H.323网关的计费管理。它提供安全的系统管理机制、灵活的系统参数配置、符合当今电信计费特性的费率设置、三级结构的用户管理、详细的话单信息、丰富多样的统计报表、友好的客户化界面显示等功能。 3典型应用 这里给出一个典型应用案例说明企业构建网络电话系统内容。本方案IP电话网分三层体系结构，第一层是省中心，第二层是各地市，第三层为区县。 IP电话网络拓扑如下图所示,典型应用,混合模式VoIP应用,1IP电话机 将基于IP的语音通信固化到硬件设备中，可以制作成普通电话外形的IP电话，如图所示，但它们不是与PSTN网络连接，而是直接通过双绞线与IP网络连接。,混合模式VoIP应用 （续）,2. 混合VoIP系统架构 下图给出了一个混合VoIP网络应用图。图中展现了典型设备及应用模式。,9.2 网络视频会议,随着IP数据网络的发展，基于IP网络实现远程视频会议系统成为应用主流。 视频会议系统是一种现代化的办公系统，视频会议通过通信网络把两个或多个地点的多媒体会议终端连接起来，在其间传送各种图像、话音和数据信号，使出席会议者有亲临现场的感觉。在政府行政会议、商业领域、紧急救援及抗灾防险、银行系统、远程医疗、远程教育、军队业务以及办公自动化等行业和领域，视频会议系统具有广泛地应用。,视频会议系统组成,典型视频会议系统分为：会议室型视频会议系统、桌面型视频会议系统。 桌面型视频会议系统具有一定的随意性，利用普通的USB摄像头、麦克风、耳机等设备就可以进行会议交流，在没有配摄像头的电脑终端也能以旁听者的身份参加会议。使用桌面型视频会议系统的计算机用户终端都可以进行视频会议，可以满足上百个并发用户使用 重点介绍企业视频会议系统的构建，即会议室型视频会议系统的组成和功能。,1会议室型视频会议系统组成,视频会议系统一般包括三部分内容： 会议控制中心 多点音视频分发控制单元（MCU） 视频会议系统终端 此外还包括视频捕捉卡、摄像机、USB摄像头、桌面式麦克风、回音消除器等第三方通用设备等辅助设备。,2视频会议系统功能,视频会议系统一般支持以下功能： 电子白板： 屏幕视频： 屏幕幻灯： 屏幕控制： 文件传输： 即时短信： 右图给出了一个典型视频会议系统终端界面图,3视频会议系统特点,一般功能完善的会议型视频会议系统具有以下特点。 （1）分布式系统结构 （2）高安全性 （3）会议录像 （4）电话呼叫 （5）会议室的多屏功能 （6）控制功能,视频会议系统现行的标准,1994年以Intel为首的90多家计算机和通信公司联合制定了一个个人会议标准PCS（Personal Conferencing Specification）。 ITU-T制定的适用于视频会议的标准有：H.320协议（用于ISDN上的群视频会议）、H.323协议（用于实现IP网络的视频会议）、H.324（用于电话网上的视频会议）和H.310（用于ATM和B-ISDN网络上的视频会议）。其中H.323协议成为目前应用最广最通用的协议标准。 此外，视频会议系统使用的一个重要标准是MPEG-4。,典型产品与应用,1DCMCU-5000 视频会议系统 DCMCU-5000是神州数码网络有限公司推出的高性能多媒体交换设备，如图所示，该设备基于H.323多媒体通信协议标准，提供在分组交换网络平台之上的多点、双向的视频、音频、数据等多种媒体交换服务。,典型产品与应用（续）,2DCVT-60视频会议终端 DCVT-60是神州数码网络推出的面向高端应用的视频会议终端，机身采用一体化设计，也可以应用在摄像机、机身需分离安装的场合，用户可自行选配不同品牌的摄像机。,上图给出了一个典型基于DCVT-60视频会议终端应用示例,3典型会议室型视频会议系统应用,9.3流媒体网络服务,能否直接从网络上得到平滑的数据流，且无须首先把多媒体数据下载到本地终端，流媒本技术正是试图解决这个问题。 流式传输技术实现服务器向用户实时地提供多媒体信息，采用这种方式时，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或几十秒的启动时延，在用户计算机建立缓冲区，先下载缓存一部分内容，即可播放。数据的剩余部分将在后台从服务器继续下载。 因此，所谓的流媒体（Streaming Media）就是在互联网上实时顺序地传输和播放视/音频等多媒体内容的连续时基数据流，流媒体技术包括流媒体数据采集、视/音频编解码、存储、传输、播放等内容。,相关产品支持,支持流媒体播放技术产品 Microsoft Windows Media RealNetworks Real Media Apple QuickTime。 这三个产品包含的软件内容都覆盖了服务器端、制作端、客户端，提供了从制作、发布到播放的解决方案。它们均支持两种流式传输 一种是智能流，即可以根据网络的传输速度自动改变流媒体的质量，从而产生最适合网络传输情况的流媒体数据 另一种是提供固定传输速率。,流媒体的体系构成,编码工具：用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体格式； 流媒体数据； 服务器：存放和控制流媒体的数据； 网络：适合多媒体传输协议甚至实时传输协议的网络； 播放器：供客户端浏览流媒体文件（通常是独立的播放器和ActiveX方式的插件）,流媒体相关技术标准,在视频流中 侧重于交互应用的H.263， 侧重于监控应用M-JPEG。 MPEG1和MPEG2已在激光影碟中广泛应用。 MPEG4技术的应用使当前很多提供声音和数据服务的系统得到进一步的扩展，其具备的高压缩率和很强的编码容错能力。 H.264是ITU在MPEG4基础上开发出来的新的视频编码算法， 面向影像流的标准包括JPEG、GIFF、TIFF、位图等； 面向音频的标准有AAC、ATRAC3、MP3、WMA等； 面向语音的标准有AMR、G.723.1、G.726、G.711、G.722、G.728、G.729等。,传输协议,流式传输方式在网络服务器与客户端之间进行传输，IETF制订的很多协议可用于实现流媒体技术。 更合适的流式传输协议 （1）实时传输协议RTP与RTCP （2）实时流协议RTSP （3）资源预订协议RSVP,流媒体服务安装配置,在Windows Server 2003中，微软内置了流媒体服务器组件Windows