多媒体通信系统课件.ppt
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现代通信技术概论现代通信技术概论 第第9章章 多媒体通信系统多媒体通信系统9.1 概述9.2 多媒体会议电视系统9.3 IP9.4 视频点播系统2 9.1 概述概述o实现多媒体通信的系统，称为多媒体通信系统o多媒体通信是指在通信过程中能同时提供多种媒体信息，如声音、图像、图形、数据、文本等的一种通信方式o与、电报、、文本数据传输等传统的单一媒体通信比较，多媒体通信的用户之间不仅能声像图文并茂地交流信息，而且用户对通信全过程具有完备的交互控制能力 3 9.1. 1媒体和多媒体媒体和多媒体(1/4)(1/4) o媒体媒体n n定义定义 表示、传播和存储信息的载体n n分类分类oo感觉媒体（感觉媒体（Perception MediumPerception Medium））oo表示媒体（表示媒体（Representation MediumRepresentation Medium））oo显示媒体（显示媒体（Presentation MediumPresentation Medium））oo存储媒体（存储媒体（Storage MediumStorage Medium））oo传输媒体（传输媒体（Transmission MediumTransmission Medium））4 9.1. 1媒体和多媒体媒体和多媒体(2/4) o感觉媒体 人类接触信息的感觉形式，即由听觉、视觉、嗅觉、触觉等感觉器官直接感知信息的一类媒体。
这类媒体包括声音、文字、静止或活动图像、色彩、气味、冷热等元素感觉媒体通过各类传感设备能够转换成相应的模拟电信号o表示媒体 信息的表示形式，它是为有效传输和处理感觉媒体而人为构造出的一种媒体通常表现为感觉媒体所生成模拟电信号的数字化编码这类媒体包括图像编码、文本编码、声音编码和各类传感设备的编码输出等5 9.1. 1媒体和多媒体媒体和多媒体(3/4) o显示媒体 获取和表现信息的一类媒体这类媒体包括键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、红外线接收器等输入设备和显示屏、打印机、扬声器等输出设备o存储媒体 存储信息的媒体，这类媒体包括硬盘、光盘、软盘、磁带、ROM、RAM等存储媒体可以存储模拟信息或数字信息，如果无特别说明，存储媒体一般指存储数字信息的媒体o传输媒体 指承载与传输信息的媒体这类媒体包括双绞线、同轴电缆、光缆、无线链路等 6 9.1. 1媒体和多媒体媒体和多媒体(4/4) o多媒体n n“ “多媒体多媒体” ”就是上述表示媒体的结合，即声音、就是上述表示媒体的结合，即声音、文字、静止图像、活动图像等数字化编码信号所文字、静止图像、活动图像等数字化编码信号所代表媒体的混合体代表媒体的混合体n n多媒体系统与多种媒体系统是不同的概念，两者多媒体系统与多种媒体系统是不同的概念，两者间最显著的区别在于媒体之间的同步性。
间最显著的区别在于媒体之间的同步性n n在多媒体系统中，媒体之间是相互关联的，即以在多媒体系统中，媒体之间是相互关联的，即以时空同步的方式存在；而在多种媒体系统中，媒时空同步的方式存在；而在多种媒体系统中，媒体与媒体之间可以是孤立的，相互间毫无关系的体与媒体之间可以是孤立的，相互间毫无关系的例如：因特网的例如：因特网的WebWeb服务可以为用户提供声音、文服务可以为用户提供声音、文本和图像的服务，但它们之间不存在同步机制，本和图像的服务，但它们之间不存在同步机制，是一种典型的多种媒体服务方式是一种典型的多种媒体服务方式 7 9.1.2多媒体通信系统的特征多媒体通信系统的特征(1/3) o集成性n n多媒体通信系统能够处理、存储和传输多种表示媒多媒体通信系统能够处理、存储和传输多种表示媒体（即图像编码、文本编码、声音编码等），并能体（即图像编码、文本编码、声音编码等），并能显现多种感觉媒体（图像、文字、声音等）显现多种感觉媒体（图像、文字、声音等）n n多媒体通信系统是集多种编译码器、多种感觉媒体多媒体通信系统是集多种编译码器、多种感觉媒体显现方式于一体，能够与多种传输媒体进行接口，显现方式于一体，能够与多种传输媒体进行接口，并且能与多种存储媒体进行通信的集成通信系统。
并且能与多种存储媒体进行通信的集成通信系统8 9.1.2多媒体通信系统的特征多媒体通信系统的特征(2/3) o交互性n n多媒体通信系统的终端用户对通信的全过程具有完多媒体通信系统的终端用户对通信的全过程具有完善的交互控制能力善的交互控制能力n n交互性并非多媒体通信系统独有的特性，许多通信交互性并非多媒体通信系统独有的特性，许多通信系统也具有不同程度的交互性系统也具有不同程度的交互性9 9.1.2多媒体通信系统的特征多媒体通信系统的特征(3/3) o同步性n n在多媒体通信终端上显现的图像、文字和声音在时在多媒体通信终端上显现的图像、文字和声音在时间和空间上是同步的这些图像、文字和声音可以间和空间上是同步的这些图像、文字和声音可以来自不同的信息源，可以通过不同的传输途径传送来自不同的信息源，可以通过不同的传输途径传送过来，多媒体通信终端能够将这些图像、声音、文过来，多媒体通信终端能够将这些图像、声音、文字同步起来，构成一个完整的多媒体信息显现在用字同步起来，构成一个完整的多媒体信息显现在用户面前例如多媒体会议电视系统的声音和图像之户面前例如多媒体会议电视系统的声音和图像之间不允许存在延迟，必须严格间不允许存在延迟，必须严格“ “唇音同步唇音同步” ”，否则，否则传输的声音和图像就失去意义。
传输的声音和图像就失去意义n n同步性是多媒体通信系统的重要特征，各种信息是同步性是多媒体通信系统的重要特征，各种信息是否同步决定了该系统是多媒体系统还是多种媒体系否同步决定了该系统是多媒体系统还是多种媒体系统统 10 9.1.3 多媒体通信系统的组成多媒体通信系统的组成图9-1 多媒体通信系统基本组成部件 11 数字图像通信的组成（数字图像通信的组成（1/2））o用户视听设备由用户视频、音频输入/输出设备组成如监视器、投影仪、录像机、摄像机、打印机、话筒、喇叭等，用以实现多媒体信息的输入/输出o多媒体终端是多媒体通信系统中的关键设备，其作用是接入、压缩及传输多媒体信息，包括视频、音频输入/输出接口、视频和音频编解码器、多路信号复用/分接设备、信息通信设备、控制系统和网络接口等从功能上看，多媒体终端和用户视听设备的功能是独立的，但在实现时，二者功能经常结合在一起，统称为多媒体终端设备12 数字图像通信的组成（数字图像通信的组成（2/2））o通信网络为多媒体通信系统提供承载信息的传输通道，可以是PSTN、ISDN、以太网、数据通信网、ATM网等能够提供高带宽、多种服务类型的分组交换网络，比如高速以太网、ATM网等在多媒体通信系统中应用最多。
o在一些多媒体会议系统中，还有多点控制单元MCU: Multipoint Control UnitMCU的作用相当于特殊的交换机，在多点通信中完成网络中的各个终端之间的切换，控制分布在不同地点的终端同时进行相互间的通信在一些不涉及多点通信的多媒体通信系统中，并不需要MCU，所以图9-1中没有画出 13 9.1.4多媒体通信业务多媒体通信业务(1/3)表9-1 多媒体通信业务类型 业务类型具体应用会话型业务可视、会议电视分配型业务视频点播、音/视频广播检索型业务图文传送、多媒体信息检索消息型业务话音信箱、多媒体邮件14 多媒体通信业务多媒体通信业务(2/3)o会话型多媒体通信业务，包括点对点的可视业务、点对多点的视频教育业务、多点对多点的会议电视业务等这些业务需要传递视频、声音、图像、数据和文本中的某一种媒体流或几种媒体流的组合与交互o分配型业务是指信息源与受众之间的信息传递，是一种点对多点的业务不同于传统的电视业务，它既可以是视频或音频广播型业务，也可以是点播型业务，如视频点播15 多媒体通信业务多媒体通信业务(3/3)o检索型业务是指个人与多个信息源之间的信息检索，用户可以随时从不同地点的多媒体数据库中检索到需要的多媒体信息，如文字、音频、图像或视频信息。
检索型和分配型业务的实现从原理上都是通过人与计算机之间的交互操作完成的o消息型业务一种信息转发业务，可以是点对点、点对多点、多点对点方式转发的信息可以是文字、图像、声音和视频信息一般无实时性要求，采用的是存储转发方式消息型业务与会话型业务一样，实现的是人与人之间的通信，不同的是消息型业务要经过计算机的中间存储 16 实用化的多媒体通信系统类型实用化的多媒体通信系统类型(1/2)o多媒体会议系统：包括可视、会议电视、桌面声像会议、个人会晤系统等，主要在两点以上用户之间进行可视文件、图像、资料、图表、声音的信息交换o远程信息服务系统：包括远程教育、远程医疗、声像信息服务、多媒体邮件、多媒体检索、多媒体写作和编辑出版系统等，主要提供多个分散用户共享教材、图表、图像、师资、医务人员的信息资源，以及用户间的电子邮件、语音信箱、电子金融业务、各种认证系统信息等o多媒体数据库系统：包括多媒体图书馆、博物馆、展览、多媒体商业广告购物、多媒体查询和检索系统等它提供用户以不同速率检索信息中心多媒体数据库的房地产、旅游、交通、商业广告以及邮购业务信息等17 实用化的多媒体通信系统类型实用化的多媒体通信系统类型(2/2)oIPIP是在IP网络上以语音业务为主，同时提供多种增值业务的一种多媒体通信方式。
利用IP技术，不仅可以在IP网络上传送语音，还可以实现、视频和数据等业务o视频点播 视频点播是一种可以按照用户需要点播节目的交互式多媒体通信系统用户可以根据自己的需要在任何时刻收看任意一个视频节目，而且不需要受到节目提供者在时间和内容安排上的约束用户可以对节目进行相应的控制，如在播出过程中留言、发表评论等，从而加强交互性，增加了用户与节目之间的交流 18 9.1.5 多媒体终端设备多媒体终端设备 （（1/4））o多媒体终端设备是多媒体信息交流的源点或终点，是人机交互的接口o多媒体终端设备是软硬件相结合的设备，硬件以多媒体计算机为主，它集成了计算机与多媒体信息处理设备，软件主要是多媒体数据库，此外，还包括相应的支撑软件、接口等19 多媒体终端设备多媒体终端设备 (2/4））o多媒体计算机 多媒体计算机是在通用的个人计算机基础上，加上各类信号处理专用芯片、通信接口、相应软件和应用数据库所构成，具有综合处理图、文、声、像等多媒体信息的能力n n硬件配置高，运算速度快，传输速率高硬件配置高，运算速度快，传输速率高, ,存储量大存储量大, ,硬硬盘读取速度快盘读取速度快n n音频处理硬件音频处理硬件: :用于处理音频信息，它可以把话筒、用于处理音频信息，它可以把话筒、录音机、电子乐器等输入的声音信息进行模数转换、录音机、电子乐器等输入的声音信息进行模数转换、压缩等处理，也可以把经过计算机处理的数字化的声压缩等处理，也可以把经过计算机处理的数字化的声音信号通过还原（解压缩）、数模转换后用音箱播放音信号通过还原（解压缩）、数模转换后用音箱播放出来，或者用录音设备记录下来出来，或者用录音设备记录下来n n视频信息处理硬件视频信息处理硬件: :用来支持视频信号的输入与输出用来支持视频信号的输入与输出20 多媒体终端设备多媒体终端设备 (3/4））o多媒体信息处理o包括多媒体信息采集、加工和利用技术o多媒体信息加工包含诸如模数转换、编码压缩、存储变换、传输识别、检测估计、差错控制、同步重建等技术。
由于多媒体信息数据量庞大，编码压缩技术是多媒体信息处理技术中的关键技术例如，第8章介绍的视频数据压缩编码技术21 多媒体终端设备多媒体终端设备 (4/4））o多媒体数据库将多媒体技术与数据库技术相结合而产生的一种新型的数据库n n存储的不仅有一般格式的文本字符型资料，而且还包存储的不仅有一般格式的文本字符型资料，而且还包括大量图形、图像、声音等非格式化资料括大量图形、图像、声音等非格式化资料n n可适应扩充数据类型和存储多种媒体信息的数据库，可适应扩充数据类型和存储多种媒体信息的数据库，它将多媒体信息进行统一处理和存取，使之能为多个它将多媒体信息进行统一处理和存取，使之能为多个用户所共享，同时又能保证多媒体信息的完整性用户所共享，同时又能保证多媒体信息的完整性22 9.2多媒体会议电视系统多媒体会议电视系统 典型的会话型多媒体通信业务o通过通信网络的连接，分散在不同地理位置上的一组用户可以进行视频、音频和数据等多媒体信息交流，召开异地会议多媒体会议电视改变了传统的千里奔波的集中会议形式，也改变了单向会议的局面，提高了会议效率，降低了会议开销，加强了与会者之间的交互性，是目前常见和较为成熟的一种多媒体通信形式。
o由于视觉与听觉并用，所以图像或声音的延时对与会者来说是敏感的，这对多媒体会议电视系统提出了较高的通信质量要求23 9.2.1概述概述oH.320标准是ITU-T制订的第一套多媒体会议电视系统框架协议定义了在ISDN上用于两点或多点之间多媒体视频会议系统视频图像编码标准是H.261和H.263，数据标准采用的是T.120建议oH.324标准是在低比特率的PSTN上进行多媒体电视会议的标准，支持的传输速率为每秒28.8千比特或每秒33.6千比特oH.323标准是在分组交换网络上的多媒体通信系统标准分组交换网可以是X.25网、ATM网、帧中继网或IP网不保证服务质量基于IP网的多媒体会议电视系统将是今后多媒体会议电视系统的主要方向24 9.2.2 H.323系统的基本组成系统的基本组成 图9-2 H.323多媒体会议电视系统的基本组成 25 终端(1/3)o提供实时的双向通信，可以发起，也可以响应一次声音、视频或数据会议的呼叫o必须具有语音通信功能，基本的音频编解码器为G.711，压缩速率为每秒64千比特，也可选择使用G.722、G.728、G.729、G.723和MPEG-1音频编解码o支持音频混合，可以接收多个音频信道，为用户提供复合的音频信号o视频和数据通信功能可选oH.323系统区别于其他会议电视系统的一个重要特征是，在进行实时视频和音频交流的同时，支持数据信息的传送。
数据应用包括电子白板、静止图像传输、文件交换、数据库共存、数据会议和运程设备控制等26 o核心功能是系统控制功能，保证了H.323终端的正确操作，包括H.245控制、呼叫信令控制和RAS控制oH.245协议用于控制各种信道（如语音、视频和数据信道）的使用和性能，完成终端之间通信能力的协商、初始通信、逻辑信道建立、通信结束等功能o任意两个H.323终端之间，或者终端与网守之间的连接是通过呼叫控制信令来完成的呼叫控制信令用于呼叫建立、请求呼叫的带宽改变、获得呼叫中终端或网守的状态、拆除呼叫等呼叫建立之后才建立若干个支持H.245控制信道、数据信道和呼叫信令信道的可靠连接，所以呼叫控制不受H.245控制信道的管理终端终端(2/3)27 o呼叫建立之前，终端可以向某个网守注册，RAS信号就是终 端 与 网 守 之 间 注 册 （ Registration） 、 认 可（Admission）和状态（Status）等通信过程所需要的信令RAS通道不受H.245控制信道的管理没有网守时，不用建立RAS通道；如果存在网守，RAS通道是最早建立的信道oH.323终端必须支持的另外一个协议是H.225.0协议，它负责将上述各种信号，即音频、视频、数据、H.245控制信令、呼叫控制信令和RAS信号进行复用和解复用，将这些信息格式化并发送，同时从网络接收数据。
另外，还负责处理一些诸如逻辑分帧、加序列号、错误检测等功能多媒体会议电视系统将是今后多媒体会议电视系统的主要方向终端终端(3/3)28 网守网守(1/2)(1/2)o主要功能是提供呼叫控制服务n n地址变换、访问控制、带宽控制和区域管理等四种地址变换、访问控制、带宽控制和区域管理等四种基本服务功能基本服务功能n n带宽管理、呼叫鉴权、呼叫控制信令和呼叫管理等带宽管理、呼叫鉴权、呼叫控制信令和呼叫管理等可选服务可选服务o地址变换是将终端的别名翻译成传输地址终端在网络环境中使用传输地址进行通信，但是用户往往记住的是易于记忆的别名，这时需要由网守进行地址变换，才能保证终端之间能够建立连接o访问控制功能根据不同的权限和网络资源使用情况，对终端进行鉴权，允许或拒绝用户进入会议会场29 网守网守(2/2)(2/2)o带宽控制功能通过控制用户数和用户的使用带宽，以保证会议质量一般说来，在网络不拥挤的时候，对用户的任何带宽请求都给予满足，否则拒绝用户的请求上述功能都属于网守的RAS控制功能o所谓“域”，指的是由网守管理的网关、多点控制单元和所有终端组成的集合，它是H.323系统的基本组成单元一个域最少包含一个终端，而且必须有且只有一个网守。
网守的区域管理功能就是对域中的终端、网关和多点控制单元进行注册、更新和上述各种功能管理o从逻辑功能上看，网守是独立的，但在实际应用中，网守的功能可以放入H.323终端、网关和多点控制单元等物理设备中 30 o作用是为三个或三个以上的终端或网关设备参加多点会议提供服务，完成各个终端之间的切换o两个主要部件：多点控制器和多点处理器o多点控制器n n处理终端之间的处理终端之间的H.245H.245控制信息，以确定在当前会控制信息，以确定在当前会议中共同使用的音频和视频处理能力议中共同使用的音频和视频处理能力n n控制会议资源，确定哪些音频流和视频流需要进行控制会议资源，确定哪些音频流和视频流需要进行多点广播多点广播多点控制单元多点控制单元(1/2)(1/2)31 o多点处理器负责对音频、视频和数据信息进行混合、切换和处理n n对视频的处理主要是进行视频切换和视频复合，视对视频的处理主要是进行视频切换和视频复合，视频复合是将若干端点的画面组合在一个画面上频复合是将若干端点的画面组合在一个画面上n n对音频的处理主要是混合，将经由多个通道输入的对音频的处理主要是混合，将经由多个通道输入的音频流经过处理后再用多个通道输出。
多点处理器音频流经过处理后再用多个通道输出多点处理器也具有音视频编解码和格式转换的功能也具有音视频编解码和格式转换的功能oMCU可以作为一个单独的端点设备接入到网络上，也可以集成到其它H.323组件内，比如网守中如果不需要进行多点通信，H.323系统中可以不包含MCU 多点控制单元多点控制单元(2/2)(2/2)32 网关网关(1/2)(1/2)oH.323系统的互联设备，负责完成H.323会议设备与其他ITU系列终端之间的转换功能，还负责在分组交换网络（例如局域网）和电路交换网络（例如PSTN）之间进行实时的双向通信，实现不同类型不同结构的网络之间的互连互通o格式转换：不同类型的通信网络具有不同的传输格式o通信协议和通信规程转换n n不同类型的网络采用不同的音频、视频和数据信息不同类型的网络采用不同的音频、视频和数据信息编码格式，需对这些不同的编码格式进行转换编码格式，需对这些不同的编码格式进行转换n n协议转换，完成不同通信规程的转换协议转换，完成不同通信规程的转换33 网关网关(2/2)(2/2)o由于网关是两个网络之间的“桥梁”，对于两个网络中的任何一个来说，网关都是网络中的设备，它要么是网内的一个终端，要么起到MCU的作用。
对于只在一个网络中召开的会议，是不需要网关的 34 9.2.3 9.2.3 H.323H.323系统的工作方式系统的工作方式(1/4) (1/4) o会议方式会议方式 n n广播组会是多点会议和广播会议的组合在这类会广播组会是多点会议和广播会议的组合在这类会议中，可以有若干终端举行多点会议，其他终端仅议中，可以有若干终端举行多点会议，其他终端仅是信息接收者加入多点会议的终端之间是双向通是信息接收者加入多点会议的终端之间是双向通信，其他终端是单向传送信，其他终端是单向传送n n集中型多点会议，所有终端都以单播的方式与集中型多点会议，所有终端都以单播的方式与MCUMCU通信终端把自己的音频、视频和数据等媒体流发通信终端把自己的音频、视频和数据等媒体流发送给送给MCUMCU，，由多点处理器集中管理会议，它将处理由多点处理器集中管理会议，它将处理后的各种媒体流再返回每个终端在这种会议方式后的各种媒体流再返回每个终端在这种会议方式中，终端只处理音频和视频信号，对终端和网络要中，终端只处理音频和视频信号，对终端和网络要求较低求较低35 H.323H.323系统的工作方式系统的工作方式(2/4)(2/4)o非集中型多点会议不需通过MCU，终端将自己的媒体流多播给所有其他终端，与会终端可以选择接收所需的一路或多路视频流，并且可以混合所接收的多路音频流。
会议由多点控制器管理，不再需要多点处理器终端通过H.245协议的控制通道与点控制器通信这种会议方式对终端的要求高，而且要求网络支持多播工作方式o混合多点会议，一些端点参加集中会议，而另一些端点参加非集中会议MCU在两种会议之间提供桥接，会议中的终端不过问整个会议的性质，只知道自己所参加的会议类型 36 H.323H.323系统的工作方式系统的工作方式(3/4)(3/4)o通信呼叫过程o第一阶段，使用呼叫控制信息进行呼叫建立带宽预留请求也在此阶段完成发起呼叫请求的可以是H.323域中任何一个端点设备（终端、MCU或网关）o第二阶段，完成初始通信和能力交换一旦双方完成呼叫建立过程，端点设备首先建立H.245控制信道然后在控制信道上进行能力交换、决定双方的主从关系，继而打开视频、音频和数据等各种媒体的逻辑信道37 H.323H.323系统的工作方式系统的工作方式(4/4)(4/4)o第三阶段，建立视听通信逻辑信道建立以后，即可进行正常的视频、音频通信 o第四阶段，为呼叫服务（带宽变化、状态变化等）在通信的过程中，网守还负责一系列的呼叫服务，例如带宽的改变、状态的改变、会议的扩展等 o第五阶段，终止呼叫。
任意一个端点设备都可以按照规定的程序中止呼叫，但终止呼叫并不等于终止一个会议 38 9.3 IP o也称为VOIP（Voice Over IP），是在IP网络上以语音业务为主，同时提供多种增值业务的一种多媒体通信方式o利用IP技术，不仅可以在IP网络上传送语音，还可以实现、视频和数据等业务，比如统一消息、虚拟、虚拟语音/邮箱、查号业务、因特网呼叫中心、因特网呼叫管理、电子商务和各种信息的存储转发等o通信成本低，利用四通八达的因特网和IP互连环境，具有传统无法比拟的廉价性业务 39 9.3.19.3.1概述概述(1/2) (1/2) o基本处理过程n n语音信号的数字化语音信号的数字化n n数字语音封装成数字语音封装成IPIP分组分组n nIPIP分组通过网络传送分组通过网络传送n nIPIP分组的解包分组的解包n n数字语音还原为模拟信号数字语音还原为模拟信号o三种应用形式oo计算机计算机——计算机计算机oo机机——机机oo计算机计算机——机机40 概述概述(2/2)(2/2)o主要的IP控制信令标准n nH.323H.323标标准准：复杂，但成熟：复杂，但成熟n n会会话发话发起起协议协议（（SIP: Session Initiation ProtocolSIP: Session Initiation Protocol）。
n n基于现有因特网协议的一种应用层协议，将基于现有因特网协议的一种应用层协议，将IPIP作为因特网上的一种应用，只是增加了信令和服务作为因特网上的一种应用，只是增加了信令和服务质量的要求质量的要求n n需要与其他标准和协议共同工作需要与其他标准和协议共同工作n n简单、开放、扩展性和缩放性好、与现有因特网应简单、开放、扩展性和缩放性好、与现有因特网应用组合紧密等特点用组合紧密等特点n n将功能推向网络边缘，网络部分很简单，终端却高将功能推向网络边缘，网络部分很简单，终端却高度智能化度智能化41 9.3.2 9.3.2 基于基于SIPSIP的的IPIP系统系统 图9-3 基于SIP的IP系统基本组成 42 终端终端o用户进行实时通信的端点设备，按照接入系统的方式分，可以是PSTN网络中的普通机，也可以是IP网络中的各种IP终端IP终端除了具有普通机所有功能以外，还要能够对媒体流进行编解码移动、多媒体手持设备、个人计算机和PDA等都属于IP终端oSIP协议采用客户机/服务器工作方式，SIP系统中的终端称为用户代理（UA: UserAgent），包括客户机和服务器两部分当用户发起呼叫时，由客户机处理，当用户为被叫时由服务器应答 43 SIPSIP服务器服务器(1/3)(1/3)o系统核心设备，相当于H.323系统中的网守o提供名字解析和用户定位，由代理服务器、重定向服务器和注册服务器相互配合工作完成o注册服务器接收用户代理的注册请求，完成用户地址的注册，所以域中所有用户代理的位置的数据库就放在注册服务器中。
在SIP系统中，注册服务器会检索各个参与者的IP地址和其他相关信息，并发送到代理服务器44 SIPSIP服务器服务器(2/3)(2/3)o代理服务器负责接收、转发主叫终端的呼叫请求，本身并不对呼叫请求进行响应n n被叫终端与主叫终端在同一域中，代理服务器首先被叫终端与主叫终端在同一域中，代理服务器首先查询查询SIP SIP 注册服务器，获取被叫终端的地址信息，注册服务器，获取被叫终端的地址信息，然后将呼叫请求直接转发到被叫终端然后将呼叫请求直接转发到被叫终端n n被叫终端与呼叫终端不在同一域中，则根据重定向被叫终端与呼叫终端不在同一域中，则根据重定向服务器给出的地址信息将呼叫请求转发给下一跳代服务器给出的地址信息将呼叫请求转发给下一跳代理服务器，由下一跳代理服务器负责继续转发呼叫理服务器，由下一跳代理服务器负责继续转发呼叫请求，直至到达被叫终端请求，直至到达被叫终端45 SIPSIP服务器服务器(3/3)(3/3)o重定向服务器本身不转发呼叫请求，它接收来自代理服务器的呼叫请求，解析出下一跳代理服务器的地址，并将该地址信息回送给发送呼叫请求的代理服务器，使得呼叫请求消息可以在不同域间进行传递。
o在实际应用中，SIP重定向服务器可以与SIP注册服务器和SIP代理服务器实现在同一个硬件上SIP的用户定位功能很强大，它不仅可以使用本身的注册服务器功能，也可以利用其他定位服务器，例如域名服务系统和轻量目录访问协议等提供的定位服务来增强其定位功能 46 通信网络通信网络o可以是IP网络，比如局域网、企业内部网和因特网，还包括公用交换网PSTNo一个实际的IP系统应该能与PSTN互连互通，实现普通用户与IP终端用户，甚至普通用户与普通用户之间的会话功能在基于SIP的IP系统中，普通用户经由本地网接入IP网，PSTN起到本地接入的作用 47 网关网关(1/3)(1/3)o系统互连设备，完成网间协议转换，是实现SIP系统与其他网络互连互通的关键设备o采用了分离网关的概念，将网关的功能分解为三个功能实体，即媒体网关、信令网关和媒体网关控制器，如图9-4所示48 图9-4 SIP系统的网关功能模型 网关(2/3)49 网关网关(3/3)(3/3)o媒体网关负责媒体变换如果跨接在IP网络与PSTN之间，媒体网关还要负责PSTN和IP网络两侧不同的传输通路的连接。
o信令网关负责信令转换，只进行信令的低层转换，并不改变其应用层的消息因此，从应用层角度看，信令网关对于信令是透明的o媒体网关控制器根据收到的信令控制媒体网关的呼叫建立和释放媒体网关控制器真正完成对信令消息的分析和处理，并进行应用层的互通变换o在实际应用中，可以将信令网关的功能嵌入媒体网关，也可以做成独立的信令网关设备50 媒体网关控制协议媒体网关控制协议o在媒体网关控制器和媒体网关之间传递信息o常用协议n nMGCPMGCP协议（协议（Media Gateway Control ProtocolMedia Gateway Control Protocol））n nMEGACOMEGACO，，MGCPMGCP的扩展，可以用于包括的扩展，可以用于包括ATMATM等等在内的更广泛网络环境在内的更广泛网络环境 51 SIPSIP系统与其他系统的互连互通系统与其他系统的互连互通(1/3)(1/3)o与H.323系统的互连 n n网关主要完成媒体流和信令转换网关主要完成媒体流和信令转换oo首先完成地址解析和映射，不仅要识别地址类型，首先完成地址解析和映射，不仅要识别地址类型，而且还要根据地址映射的规则将其变换为相应的而且还要根据地址映射的规则将其变换为相应的对方地址类型对方地址类型oo在进行在进行SIPSIP和和H.323H.323协议媒体流的转换时，既要完协议媒体流的转换时，既要完成成SIPSIP网络侧和网络侧和H.323H.323网络侧的语音、数据和视频网络侧的语音、数据和视频编码算法映射，又要协商主被叫所使用的端口地编码算法映射，又要协商主被叫所使用的端口地址、址、IPIP地址、是否使用回声控制等地址、是否使用回声控制等52 SIPSIP系统与其他系统的互连互通系统与其他系统的互连互通(2/3)(2/3)o与H.323系统的互连 oo信令转换包括信令转换包括n n信令消息编码方式的转换信令消息编码方式的转换n n按照信令语义相同的规则进行转换，并将转换按照信令语义相同的规则进行转换，并将转换后的信令消息转发到对方终端实体后的信令消息转发到对方终端实体n n在在SIPSIP网络侧，网关好比是一个网络侧，网关好比是一个SIPSIP端点，需要端点，需要向向SIPSIP注册服务器进行注册。
在注册服务器进行注册在H.323H.323网络侧，网络侧，它相当于一个它相当于一个H.323H.323端点，需要向端点，需要向H.323H.323网守进网守进行注册网关可以作为独立的功能实体存在，行注册网关可以作为独立的功能实体存在，也可以将功能集成到也可以将功能集成到H.323H.323网守或网守或SIPSIP服务器服务器（代理服务器或重定向服务器）中（代理服务器或重定向服务器）中 53 o与PSTN互连n n媒体格式的转换媒体格式的转换n n在在PSTNPSTN中，存在着发话端话音回声现象，为了提高中，存在着发话端话音回声现象，为了提高通话质量，网关设备需要进行必要的监视，并尽可通话质量，网关设备需要进行必要的监视，并尽可能自动完成对多余回声的抵消能自动完成对多余回声的抵消n n信令转换信令转换n n不同不同传输传输模式之模式之间间的互的互连转换连转换ooPSTNPSTN使用使用时时分复用的分复用的时时隙通道来隙通道来传输传输信令和媒信令和媒体流信息，体流信息，ooSIPSIP系系统统工作在分工作在分组组交交换换网网络络上，上，IPIP分分组组是基是基本的本的传输单传输单元元SIPSIP系统与其他系统的互连互通系统与其他系统的互连互通(3/3)(3/3)54 9.3.3 9.3.3 SIPSIP系统的工作过程系统的工作过程(1/5) (1/5) o用户注册n n要进行会话通信，必须进行注册要进行会话通信，必须进行注册n n一旦开机，通过用户代理客户机自动向其所在域的服一旦开机，通过用户代理客户机自动向其所在域的服务器端发送注册信息（例如地址信息等）。
务器端发送注册信息（例如地址信息等）SIPSIP注册服注册服务器接收注册信息后，对客户机进行身份验证，确认务器接收注册信息后，对客户机进行身份验证，确认合法后对该用户的状态信息、合法后对该用户的状态信息、IPIP地址信息等进行更新地址信息等进行更新 55 SIPSIP系统的工作过程系统的工作过程(2/5)(2/5)o 建立呼叫图9-5 SIP呼叫建立过程56 SIPSIP系统的工作过程系统的工作过程(3/5)(3/5)oSIP终端通过其用户代理客户机向管理所在域的本地代理服务器发出呼叫建立请求，本地代理服务器判断被叫终端是否属于同一个域n n如果在同一域内，则该代理服务器通过用户注册信息查如果在同一域内，则该代理服务器通过用户注册信息查找被叫终端，进行定位代理服务器判定被叫终端是否找被叫终端，进行定位代理服务器判定被叫终端是否为可接通状态，如是则直接将呼叫建立请求转发给被叫为可接通状态，如是则直接将呼叫建立请求转发给被叫终端，否则向主叫终端返回拒绝信息终端，否则向主叫终端返回拒绝信息n n如果被叫终端不在同一域内，则代理服务器向重定向服如果被叫终端不在同一域内，则代理服务器向重定向服务器转发呼叫建立请求。
务器转发呼叫建立请求o重定向服务器返回下一跳代理服务器的地址，本地代理服务器向该地址指定的下一跳代理服务器发送呼叫建立请求57 SIPSIP系统的工作过程系统的工作过程(4/5)(4/5)o下一跳代理服务器使用非SIP协议，例如域名服务系统的定位服务器查询被叫终端位置o定位服务器返回被叫终端所在域的本地代理服务器地址，下一跳代理服务器向被叫终端的本地代理服务器转发呼叫建立请求o被叫终端的代理服务器确定被叫终端，并判定被叫终端是否为可接通状态，如是，向被叫终端转发呼叫请求；否则，向主叫终端返回拒绝信息如果被叫终端应答，主叫终端收到应答消息后还需要回送一个确认消息，主叫和被叫之间的呼叫才建立起来 58 SIPSIP系统的工作过程系统的工作过程(5/5)(5/5)o通话过程n n呼叫建立后，双方可以直接进行通信，直到会话结呼叫建立后，双方可以直接进行通信，直到会话结束通话结束后，类似建立过程，还需要进行呼叫束通话结束后，类似建立过程，还需要进行呼叫拆除拆除 59 9.4 视频点播系统视频点播系统 简称为VOD（Video On Demand），泛指一类可以按照用户需要点播节目的交互式多媒体视频业务。
用户可以根据自己的需要在任何时刻收看任意一个视频节目，而且不需要受到节目提供者在时间和内容安排上的约束 作为一种新型多媒体通信系统，VOD利用网络和视频技术的优势，彻底改变了过去收看节目的被动方式，实现了节目的按需收看和任意播放VOD的本质是信息的使用者根据自己的需求主动获得多媒体信息，它区别于信息发布的最大不同就是主动性和选择性60 9.4.1 9.4.1 概述概述(1/3)(1/3)o必备功能n n下载：部分功能存储在下载：部分功能存储在VODVOD用户终端中，另一部分用户终端中，另一部分功能环境随着功能环境随着VODVOD应用一起下载应用一起下载n n导航：智能化的导航系统有助于为用户提供一个友导航：智能化的导航系统有助于为用户提供一个友好的界面，帮助用户使用系统好的界面，帮助用户使用系统n n用户定制：用于给用户提供选择定义自动登录模式、用户定制：用于给用户提供选择定义自动登录模式、确定语言、业务、导航系统或业务提供者确定语言、业务、导航系统或业务提供者 61 概述概述(2/3)(2/3)n n 用户身份鉴定用户身份鉴定/ /鉴权：不同类型的用户只能使用他们鉴权：不同类型的用户只能使用他们被授权的任何应用并定制他们的业务环境被授权的任何应用并定制他们的业务环境n n计费和加密所有的业务提供应该只有一张帐单，必计费和加密所有的业务提供应该只有一张帐单，必须有先进的加密手段须有先进的加密手段n n因特网访问：新业务必须能结合因特网应用的特点因特网访问：新业务必须能结合因特网应用的特点并满足使用因特网传输的需要，例如可以完成数据并满足使用因特网传输的需要，例如可以完成数据封装和不同类型地址之间的转换封装和不同类型地址之间的转换62 概述概述(3/3)(3/3)o质量要求n n音频、视频数据流平滑、无停顿和抖动音频、视频数据流平滑、无停顿和抖动n n综合各种文字、图片、声音、视频信息综合各种文字、图片、声音、视频信息n n查询方法简便、快捷查询方法简便、快捷n n具有快速的响应速度具有快速的响应速度n n多媒体信息展示的界面简洁、明了、切合需要多媒体信息展示的界面简洁、明了、切合需要 63 9.4.2 9.4.2 系统组成系统组成 图9-6 VOD系统组成 64 节目提供者节目提供者 o主要功能是存储和制作节目n n浏览器和各种应用的用户界面；浏览器和各种应用的用户界面；浏览器和各种应用的用户界面；浏览器和各种应用的用户界面；n n各种应用的具体节目内容的制作，如远程教育中的课程内各种应用的具体节目内容的制作，如远程教育中的课程内各种应用的具体节目内容的制作，如远程教育中的课程内各种应用的具体节目内容的制作，如远程教育中的课程内容、家庭购物中的商品信息、电影点播中的电影节目、容、家庭购物中的商品信息、电影点播中的电影节目、容、家庭购物中的商品信息、电影点播中的电影节目、容、家庭购物中的商品信息、电影点播中的电影节目、电子图书馆中的电子图书等电子图书馆中的电子图书等电子图书馆中的电子图书等电子图书馆中的电子图书等o节目制作完后，大部分存放在节目提供者处，另一部分经常被点播的节目可以存放到服务器上。
o节目内容的好坏，数量的多少，用户界面是否友好等，将影响到用户的兴趣，也将最终影响到VOD业务是否成功o节目应定期更换，让用户始终保持新鲜感，能够不断地访问和购买各种内容，是一个需要长期不断投资的部分65 服务器服务器(1/2) (1/2) o用户和节目之间的中间桥梁n n服务器的作用是接受用户的点播请求，查询存储信息的数服务器的作用是接受用户的点播请求，查询存储信息的数服务器的作用是接受用户的点播请求，查询存储信息的数服务器的作用是接受用户的点播请求，查询存储信息的数据库，并将查询到的视频流信息通过网络接口发送给用据库，并将查询到的视频流信息通过网络接口发送给用据库，并将查询到的视频流信息通过网络接口发送给用据库，并将查询到的视频流信息通过网络接口发送给用户户户户o服务器应该具有与传输网络的接口、连接控制功能、会话控制功能、分析和处理各种业务的能力，以及在节目提供者与用户之间传送节目的能力66 服务器服务器(2/2)(2/2)o服务器类型n n主要有视频服务器、管理调度服务器、编辑服务器、主要有视频服务器、管理调度服务器、编辑服务器、数据库服务器等，这些服务器主要完成资源存储、数据库服务器等，这些服务器主要完成资源存储、用户入口控制、计费、存储管理等功能用户入口控制、计费、存储管理等功能o视频服务器处于服务器的核心，为用户提供存储和播放视频节目功能n n应该具有大容量的存储设备和高速输入应该具有大容量的存储设备和高速输入/ /输出接口输出接口n n可以基于一般计算机、大型机或服务器，也可以是可以基于一般计算机、大型机或服务器，也可以是各个功能单元组合起来的专用计算机系统各个功能单元组合起来的专用计算机系统n n需要有专用的软件功能模块配合硬件工作，以支持需要有专用的软件功能模块配合硬件工作，以支持VODVOD业务的特殊需求业务的特殊需求 67 用户终端用户终端(1/2)(1/2)o客户端系统，是用户与VOD服务器进行交互操作的终端设备o机顶盒提供用户交互控制的接口，接收和解释用户发出的命令，并按用户的命令作出反应，或是对用户命令进行编码传送给服务器。
它还要完成视频、音频信号的编解码输出，完成与传输网络的接口，以及相关的信令处理o硬件结构包括网络接口单元和机顶单元两部分n n网络接口单元负责与网络的接口，不同的接入网结网络接口单元负责与网络的接口，不同的接入网结构有不同的网络接口单元，包括不同的物理接口、构有不同的网络接口单元，包括不同的物理接口、调制方式和连接控制机制调制方式和连接控制机制n n机顶单元接收和分析用户通过遥控器发来的，或者机顶单元接收和分析用户通过遥控器发来的，或者是网络传送来的控制信息，完成相关处理是网络传送来的控制信息，完成相关处理68 用户终端用户终端(2/2)(2/2)o还需要处理与之相关的各种软件问题o比如，为了满足用户的多媒体交互需求，客户系统界面必须加以改造o在进行连续媒体演播时，媒体流量的缓冲管理、声频与视频同步、网络中断与演播中断的协调等问题都需要进行充分的考虑 69 传输网络传输网络o传输网络负责将来自VOD服务器和其他信号源的信息传送给用户，并回送用户的反向信息o传输网络分为核心网和接入网两大部分，即主干网和本地网o核心网可以是SDH传输系统、卫星传输系统和采用ATM技术的光传输网等目前基于因特网的VOD系统也开始大量出现o接入网是连接用户与核心网络的本地网络，可以采用多种接入方式，常用的有经过改造的有线电视网HFC，ADSL、光纤FTTC、高速局域网和无线接入等。
关于接入网技术可详见第8章 70 9.4.3 9.4.3 三种常见的三种常见的VODVOD系统系统 o基于有线电视网的VOD系统 o基于因特网的VOD系统 o基于网的VOD系统 带宽实时性交互性PSTN窄， 56k bps实时交互有线电视网宽, 1000 Mbps实时广播计算机网络较宽, 10～1000 Mbps 非实时非实时交互表9-2 三种网络的多媒体通信特性比71 基于有线电视网的基于有线电视网的VODVOD系统系统(1/4)(1/4)o有线电视网络是目前建设最为广泛、最接近用户的宽带广播通信网o以光纤为主干传输媒体，以同轴电缆作为用户接入，整个网络的带宽可达1000 MHz，除了传送有线电视节目以外，还有丰富的频带资源，在现有的有线电视网上建立VOD系统是一种经济的手段 72 图9-7 基于双向有线电视网VOD系统结构基于有线电视网的基于有线电视网的VODVOD系统系统(2/4)(2/4)73 基于有线电视网的基于有线电视网的VODVOD系统系统(3/4)(3/4)o数字前端平台、公共传输网络和用户机顶盒三个部分o数字前端平台是在有线电视网前端中增设VOD服务器（包含节目提供者和业务提供者）、数字压缩编码器、QAM调制器，利用前端下行光发和上行光收部分，通过传输网络和机顶盒完成与用户的视频点播业务交互。
oVOD服务器的各种信源（如自办节目、各种视音频数字信号）进入有线电视网前端的输入端，经过解调、压缩、编码，进入中央网络中心处理器进行处理（监视、节目选择、条件接收、加扰、网管）以及通信交换，输出部分进行QAM-64调制后，混合输出下行信道的数字信号流，由下行光发射机转换为光数字信号流，经光分路器输出，进入公共传输网络74 基于有线电视网的基于有线电视网的VODVOD系统系统(4/4)(4/4)传送到光收发工作平台（其中有网管等），经光电转换输出数字信号流，由同轴电缆传输网传送到全数字多功能机顶盒，供用户收看o用户的上行信号（IP、计算机主机数据通信、或信令或VOD指令），经机顶盒中调制、编码、交换后，输出数字信号，各自分别通过上行信道发送到光收发工作平台汇集混合输出后，经光电转换，接入数字前端输入部分和交换平台，数据信号、VOD指令、IP、因特尔网由交换机进行交换，分别进入各自的服务器，从而完成双向数字传输功能 75 基于因特网的基于因特网的VODVOD系统系统(1/2) (1/2) o由VOD服务器和Web服务器组成oVOD服务器是整个VOD系统的核心，负责提供VOD服务oWeb服务器主要负责用户身份鉴别、Web查询以及对VOD服务器进行任务分配。
o规模小的VOD系统，VOD服务器和Web服务器可以合二为一，对于访问量特别大并且对数据安全要求较高的系统，需要为VOD服务器配备后备服务器 o 结构如图9-8所示76 基于因特网的基于因特网的VODVOD系统系统(2/2) (2/2) 图9-8基于因特网的VOD系统 77 基于网的基于网的VODVOD系统系统 o最早的VOD业务就是在公用交换网PSTN上开通的，利用ADSL等宽带接入技术，就建立基于PSTN的VOD系统oPSTN信道带宽较窄，目前常与有线电视网结合起来建立VOD系统，PSTN提供窄带上行通道，传送用户终端发出的点播指令，有线电视网提供宽带下行通道，传送视频音频等各种媒体流 78 本章小结和知识点本章小结和知识点o多媒体业务类型o多媒体通信系统的基本组成o多媒体会议电视系统标准和组成o IP系统标准和基于SIP的IP系统组成o VOD系统79 本章习题解题指导本章习题解题指导1.主要给出对应的知识点，教学中可以指导学生在相关章节中自己归纳2.图可参看教材80 什么是多媒体系统？它与多种媒体系统有什么是多媒体系统？它与多种媒体系统有何区别？何区别？ 多媒体系统指的是多种表示媒体结合在一起的系统。
多媒体系统与多种媒体系统的重要的区别在于媒体之间的同步性，即在多媒体系统中，媒体之间是相互关联的，是以时空同步的方式的特点是存在；而在多种媒体系统中，媒体与媒体之间可以是孤立的，相互间毫无关系的 81 多媒体通信的主要业务类型有哪些？各自多媒体通信的主要业务类型有哪些？各自的特点是什么？的特点是什么？ 多媒体通信业务主要包括会话型业务、分配型业务、检索型业务和消息型业务等四种类型 会话型业务一般是指人与人之间的多媒体通信业务，特点是需要传递视频、声音、图像、数据和文本中的某一种媒体流或几种媒体流的组合和交互处理 分配型业务是指信息源与人群之间的信息传递，特点是一种点对多点的业务，既可以是广播型业务，也可以是点播型业务 检索型业务是指个人与多个信息源之间的信息检索，特点是用户分布的随地性和信息检索的随时性 消息型业务是指人与人之间信息的转发，特点是点对点、点对多点、多点对点无对实时性要求 82 多媒体通信与图像通信的关系是什么？多媒体通信与图像通信的关系是什么？ 多媒体通信可以看作是图像通信技术的一种应用领域，图像信息是多媒体通信系统中传送的主要内容。
不过，图像通信系统一般不具有多媒体通信实时性、同步性等特征此外，多媒体通信为图像通信提供了更多类型的网络环境83 H.323终端要完成整个系统控制功能，需终端要完成整个系统控制功能，需要包含哪几部分工作？要包含哪几部分工作？ H.323终端要完成整个系统控制功能，需要完成对H.245控制信道、H.225.0呼叫信令信道和RAS信道的控制 84 为什么说为什么说IP已超越了传统的含义，已超越了传统的含义，成为多媒体通信系统？成为多媒体通信系统？ 因为它不仅是普通业务，而且还包含语音、图像、数据，支持各种智能业务的双方及多方多媒体通信业务 85 在支持在支持IP方面，方面，SIP协议与协议与H.323协议有哪些不同之处？协议有哪些不同之处？ H.323协议不保证服务质量保证，它将IP当作传统，只是传输方式由电路交换变成了分组交换 SIP则是基于现有因特网协议的一种应用层协议，它将IP作为因特网上的一种应用，只是增加了信令和服务质量的要求；将功能推向网络边缘，网络部分很简单，终端却高度智能化它具有简单、开放、扩展性和缩放性好、与现有因特网应用组合紧密等特点 86 视频点播与传统电视广播的不同之处是什视频点播与传统电视广播的不同之处是什么？么？ 视频点播彻底改变了收看节目的被动方式，实现了节目的按需收看和任意播放。
VOD的本质是信息的使用者根据自己的需求主动获得多媒体信息，它区别于传统电视广播的不同之处就是主动性和选择性 87 说出基于因特网的说出基于因特网的VOD系统的基本组成，系统的基本组成，并简要评述两种服务器的功能并简要评述两种服务器的功能 基于因特网的VOD系统一般由VOD服务器和Web服务器组成 VOD服务器是整个VOD系统的核心，负责提供VOD服务Web服务器主要负责用户身份鉴别、Web查询以及对VOD服务器进行任务分配 88 。
