多媒体技术应用基础第5章

1、5.1 概述 5.2 多媒体计算机网络 5.3 可视电话系统 5.4 视频会议系统 5.5 多媒体终端,第 5 章 多媒体通信,返回主目录,第5章多媒体通信,5.1 概述 5.1.1历史与发展 人生活在社会中， 是社会群体的一分子， 需要不断地从周围获取信息， 也会不时地将一些信息传递给他人，这一过程就是通信。也就是说从人类诞生之日起， 就有了通信。通信是与人类的发展联系在一起的。随着人类文明的发展， 通信技术也在不断发展， 同时也反过来促进了人类文明的发展。,1837年 F.B.莫尔斯发明了电报，1876年A.G.贝尔发明了电话，1901年G.马克尼实现了横渡大西洋的无线电通信，这一切标志着通信技术进入了现代通信新纪元。电子技术的发展促进了广播 电视等大众传播网络的发展与完善，使人们能够获得大量的高质量信息。 20世纪40年代计算机的问世，80年代计算机网络的迅速发展，引发了一场通信技术的新变革。 这一变革不仅使人们获取信息的速度、数量、质量都有较大的提高，而且信息的共享速度也有很大的提高。计算机技术和通信技术的结合产生了一批种类不同、用途各异的通信网络形式和通信业务，如电话交换网、

2、电信交换网、数字通信网、移动通信网、图像通信网增值通信网、专用通信网等。 ,5.1.2 多媒体对通信的影响 多媒体对通信产生重大的影响，主要表现在以下几个方面： (1) 多媒体数据量大，类型多，因此要求有较大的存储容量， 足够的传输带宽。总体上说，传输带宽在100 Mb/s的网络才能满足各类多媒体数据（尤其是视频）的传输。当然对数据进行压缩能够降低对传输带宽的要求，但高倍的压缩往往是以牺牲图像的质量为代价的。 (2) 多媒体中的音频、动画、视频等时基媒体对实时性有很高的要求，需要足够带宽的传输设备和适当的通信协议及数据交换方式与之适应。总之在满足数据共享等要求的同时， 应尽可能的减少信息数据在传输过程中的时延。 (3) 多媒体中的各媒体不是独立存在的，它们不仅在空间上，而且在时间上相互关联， 彼此制约。,5.1.3 多媒体通信的业务类型 1. 交互型业务 交互型业务包括会话型、 电子信函型和检索型业务。 () 会话型业务用于在两点之间或与多点之间同时传递话音、活动画面和视频扫描静止图像与文件，也包括高速数据的传输。该业务是即时发生的， 双方或几方预定，也可以是永恒型的。用户信息流量可以

3、是双向对称或不对称的。 如会议电视、 文本传送、可视电话等。 （2）电子信函型业务包括传递活动图像和伴音的电子信箱业务，以及传递混合文件的电子信箱业务。它具有存储、转发及消息处理的功能。该业务可以点对点或点对多点进行，也可以是双向对称或单向的， 如电子信箱、文本传递等。 ,（3） 检索型业务包括宽带可视图文、高分辨率图像检索和文件/数据检索等，应用于远程教学、远程诊断、远程购物及娱乐等。该业务是即时进行的， 可以点对点或点对多点方式进行。 2. 分配型业务 按用户能否进行单独演示控制，可将分配型业务画划分为两类： （1） 用户不能控制的分配型业务，包括常规电视、 文件传送、 高速数字信息传递等。分配型业务可用于电视节目的分配和电子报纸等。该业务是广播型的，用户不能控制广播信息的起始时间和顺序。 （2） 用户能够进行单独演示控制的分配型业务，包括全频道广播视频通信，可用于远程教学、新闻检索和节目点播等。 该业务是点播型的，用户可以控制节目的起止和顺序。 ,5.1.4多媒体通信的关键技术 多媒体通信技术可以分为多媒体通信终端技术、 支持多媒体业务的通信网络技术和多媒体应用系统技术三部分。

4、关键技术主要有： (1) 声音、 视频、 动画的传输技术； (2) 数据压缩和解压缩技术； (3) 多媒体实时同步问题； (4) 协议及标准化问题。 以下几节， 将对部分多媒体通信系统进行讨论。 ,图 5- 9多媒体终端的结构,5.2 多媒体计算机网络,5.2.1 计算机网络概述 计算机网络也可称为计算机通信网，是指分布在不同地点的多立运行的计算机利用通信线路互联起来，实现信息交换及资源共享。 计算机网络的结构如图5 - 1所示。 由图可见，计算机网络实际上是计算机及其有关资源与通信的结合。前者包括有关计算机、 外设硬件及相应的各种软件、 资料和信息。而后者为计算机间的交互、资源及信息的共享提供了传递手段。 ,图 5 1 计算机网络结构,根据作用范围，可以将计算机网络分为：局域网(， Local Area Network）、城域网(，Metropolitan Area Network）、广域网(， Wide Area Network）3 类局域网的覆盖范围在几m到10 km ，常用于某一个单位内部的计算机网络若该单位拥有较大的范围（30 km50 km），则使用城域网。而通常将城域网化

5、归局域网。广域网的覆盖范围更大， 超越国界、直至全球，可以为用户提供大量的信息和高速的数据传送。的传输速率从10 Mb/s至100 Mb/s或150 Mb/s，传输线路可以是同轴电缆；而则一般使用光纤光缆；更多利用VSAT卫星通信，也使用光缆和电缆。 上述专用通信网主要用于单位内部的点对点、点对多点、多点对点之间的通信，只有与公共通信网络相连，才能实现信息交换。,目前世界上最大的互联网络是Internet。它的前身是由美国国防部高级研究计划局主持开发的ARPA网。 Internet现已覆盖近150个国家约5 000万终端用户，且用户数每年增长20%。 在“信息高速公路”计划中，每个家庭、教室、工作单位都是高速信息网的潜在用户。 通常将多媒体计算机网络的发展分为以下个阶段： () 19801990年，以Ethernet（以太网）、Novell、 Token Ring为代表的局域网，传输速率为10 Mb/s， 传输线路以双绞线和同轴电缆为主，传送正文、文件等。广域网Internet传送正文，提供文件和Email服务。 () 19902000年, 高速局域网(100 Mb/s)和窄带ISDN

6、光纤网络, 提供图形、 声音、电子邮件和静止图像的传送。 ,5.2.2 现有网络对多媒体通信的支持 1. 公共电话交换网（PSTN） 公共电话交换网PSTN(Public Switched Telephone Network)是普及率最高、 覆盖范围最广的通信网。在我国广大的城镇和部分农村都建立了PSTN。 PSTN的主要缺点是信道带宽较窄， 主要用于模拟语音信号的传输，经调制解调器（Modem）将二进制数据调制成模拟信号也可在PSTN中传输。目前正在使用的电话交换网的数据传输速率可达14.4 Kb/s或28.8 Kb/s。此时， PSTN不仅可用于通话和传真， 还可以作为计算机网络，利用其交互能力，进行数据传输和交换，甚至实现可视电话的功能PSTN由传输线路、交换机和用户终端组成，如图5 - 2所示。 其基本结构有星型网、网状网、 树状网及复合网多种。 电话网一般由若干级交换中心组成自动交换网，再通过端局连接到用户。电话接续方式为电路交换。 ,图 5 2 PSTN示意图,2. 以太网（Ethernet） 以太网由Xerox、 Intel和DEC公司于1978年提出。 作为一种典型的局

7、域网，占全国局域网的90%。以太网典型的拓扑结构为总线方式，以适应现有电话网的结构方式，其连接如图5 - 3所示。现已推出星形总线方式。 工作站和服务器通过网络适配器与以太网相连。网上的工作站作为网络的一般用户，相互通信并共享网络资源。以太网采用CSMACD协议（一种冲突检测的载波监听多重访问协议），实时性较差。以太网的传输速率为10 Mb/s，最大站间距离1500 m。 网络覆盖范围可以通过中继器进行扩展。由此可见，以太网的传输速率低，传播范围有限，只能满足静态媒体传输要求，而无法满足多媒体通信动态媒体传输的实时性要求和媒体种类变化的要求。 ,图 5 3 以太网结构,3. 光纤分布式数据接口（FDDI）网络 FDDI实际上是以光纤为传输媒介速率为100 Mb/s的令牌环局域网的ANSI标准。而FDDI网络是目前唯一具有统一标准的高速网络。它能用作高速局域网（HSLN）或MAN， 最大传输距离达100 km，可连接多达500个设备。 它能作为HSLN在小范围内互连高速计算机系统，或作为城域网互连较小的网络， 还能桥接局域网和广域网 即作为主干网使用。FDDI的结构如图5 - 4所示。F

8、DDI具有动态分配带宽的能力，可同时提供同步和异步数据服务。FDDI-是FDDI的加强型，增加了实时应用能力， 可传输数据、语言及影像视频等，扩展了应用范围。其带宽可分为不超过16个面向连接服务的宽带通道， 每个通道具有6.144 Mb/s的带宽。 ,图 5 4 FDDI结构示意图,4. 综合业务数字网（ISDN） ISDN（Integrated Serviced Digital Network）是从电话综合数字网（IDN）发展而来的，其主要特点是提供端点到端点的数字连接环境。ISDN可以广泛地支持话音、传真、可视电话、视频会议等多种业务。用户能够通过一种标准的、 多用途的接口进入ISDN，如图5 - 5所示。 ISDN的信道包括如下几种： (1) 通道： 64 kb/s (2) 通道： 16 kb/s (3) 通道： 8或16 kb/s (4) 通道： 4 KHz模拟信号。,图 5 5 ISDN示意图,在ISDN中规定用户与网络有两种接口结构： 基本接口和一次群速率接口。基本接口也被称为2B+D接口。 其中一个B通道用于传输语音，另一个B通道用于传输文字和图像信息， D通道则用于传送

9、分组数据。若两个B通道合在一起使用则可获得更好的图像，其中112 kb/s用来传输图像，而剩下的16 kb/s用于传输话音。一次群速率接口也称为主业务接口。中国及欧洲采用2.048 Mb/s, 接口通道结构为30B+D; 美国、日本、 加拿大则采用1.554 Mb/s， 信道结构为23B+D，此时D通道也为64 kb/s。 这种接口可以连接PBX或LAN。 ISDN可以实现一定程度的多媒体通信，但其信道带宽仍较窄，为此出现了宽带综合业务数字网（B - ISDN）。 ,5. 宽带综合业务数字网B -ISDN和ATM 1) B -ISDN 虽然现有的各种通信网络都可在不同程度上支持多媒体通信，但最理想、 跨世纪的多媒体通信网将是宽带综合业务数字网B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network）。 在B-ISDN中，所有信息(包括话音、图像等)都转换为数字信号， 综合在一起进行传输和交换，高达Gb/s级的传输速率将满足大量宽带数字电视信号传输的要求。为了提高网络的传输速率, B -ISDN采用光纤作为传输介质，同时采用ATM(异步传输模式)交换机。与ISDN相比，B -ISDN具有以下特点： ,(1) 采用ITU - T建议的SDN（同步数字序列）等级标准所用的传输速率，分别为155.52 Mb/s、622.8 Mb/s、2488.32 Mb/s、 10 Gb/s， 具有大容量、 宽带业务特性。 (2) 可以支持5.1节概述中所介绍的各种业务。 (3) 支持各种传输速率的用户，包括固定速率的用户和可变速率的用户。为用户提供了宽带接口和窄带接口，使ISDN的业务可以与B-ISDN接口。 (4) 采用了多种新技术，包括高速分组交换、高速电路交换、光交换和ATM交换技术，使网络达到高性能。 (5) ATM技术为B - ISDN提供了信道带宽的动态分配能力， 同时使B - ISDN传输延迟小，信息受损低，十分利于多媒体信息的传输。 ,) ATM技术 ATM（Asy

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