导图社区 互联网上的音频视频服务思维导图
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互联网上的音频/视频服务
总体概要
多媒体信息
方法
IP层尽最大努力交付服务&每一个分组独立交付策略适用于传送数据信息
电路交换
保证传输质量
价格太高
两大特点
多媒体信息的信息量往往很大
在传输多媒体数据时，对时延和时延抖动要求较高
暗含“边传输边播放”特点
等时问题
转换成数字信号的比特组是等时的
分组到达接收端非等时
缓存
作用：缓存中的分组达到一定数量后再以恒定速率按顺序将这些分组读出进行还原播放
先进先出的队列
播放时延
优点：很大程度消除时延抖动
缺点：增加了时延
其余问题
传送时延敏感数据时，不仅传播时延不能太大，时延抖动也必须受到限制。
对于传送实时数据，宁可丢失少量分组，也不要太晚到达的分组
播放按序：序号
停顿区分：时间戳
服务类型
流式(streaming)存储音频/视频
边下载边播放
传统下载步骤
1.用户从客户机的浏览器上用HTTP协议向服务器请求下载某个音频/视频文件
2.服务器如有此文件就发给浏览器，RESPONSE表示服务器响应报文（可能花费很长时间）
3.浏览器完全收下该文件，传送给自己机器的媒体播放器解压缩，然后播放。
媒体播放器：单独的应用程序
具有元文件的万维网服务器
元文件
非常小的文件，描述或指明其他文件的重要信息
下载步骤
1.浏览器用户点击超链（指向元文件，元文件有统一资源定位符URL），用HTTP的GET报文接入万维网服务器。
2.万维网服务器将元文件装入HTTP响应报文主体，发回给浏览器，在相应报文中还有指明该音频/视频文件类型的首部
3.浏览器受到响应，分析首部行，将提取出的元文件发给媒体播放器
4.媒体播放器使用元文件中的URL直接和万维网服务器建立TCP连接，发送请求报文，要求下载。
5.万维网服务器响应报文，媒体播放器收到文件后，存储若干秒，以流式边解压缩边下载边播放.
媒体服务器（流式服务器）
前3步与元文件处相同
4.媒体播放器使用元文件中的URL接入到媒体服务器，请求下载浏览器所请求的音频/视频文件。
5.媒体服务器给出响应，将文件发给媒体播放器。媒体播放器在迟延了若干秒后，以流的形式边下载边解压缩边播放。
用UDP传送的缺点
接收端的播放器很难做到始终按规定的速率播放
很多单位的防火墙往往阻拦外部UDP分组的进入
如果用户端希望能够控制媒体的播放，如进行暂停、快进等操作，那么还需要使用另外的协议RTP和RTSP。（增加成本和复杂性）
用TCP传送流式视频
1.用户使用HTTP获取存储在万维网服务器中的视频文件，然后将视频数据传送到TCP发送缓存中。
2.从TCP发送缓存通过互联网向客户机中的TCP接收缓存传送视频数据，直到接收缓存被填满。
该步骤的TCP平均传送速率达到节目规定的播放速率的两倍，才能流畅播放
3.从TCP接收缓存把视频数据再传送到应用程序缓存。缓存到一定程度，播放
4.播放时，媒体播放器等时地将视频数据按帧读出。
只有这个步骤的读出速率是严格按照源视频文件的规定速率来播放
实时流式协议RTSP（Real-Time Streaming Protocol)
本身不传送数据，使媒体播放器控制多媒体流的传送（又被称为带外协议）
对实时数据进行控制（应用层的多媒体播放控制协议&互联网录像机遥控协议）
1.浏览器使用HTTP的GET报文向万维网服务器请求音频/视频文件
2.万维网服务器从浏览器发送携带有元文件的响应
3.浏览器把收到的元文件传送给媒体播放器
4.媒体播放器的RTSP客户发送SETUP报文与媒体服务器的RTSP服务器建立连接
5.媒体服务器的RTSP服务器发送响应RESPONSE报文
6.媒体播放器的RTSP客户发送PLAY报文开始下载音频/视频文件（即开始播放）
7.媒体服务器的RTSP服务器发送响应的RESPONSE报文
8.用户在不想继续观看时，可以由RTSP客户发送TEARDOWN报文断开连接
9.媒体服务器的RTSP服务器发送响应RESPONSE报文
流式实况音频/视频
边录制边播放
交互式音频/视频
实时交互式通信
IP电话
狭义：在IP网络上打电话
广义：在IP网络上进行交互式媒体实时通信（包括语音、视像），还包括即时通信IM（Instant Messaging）
IP电话网关
作用
1.在电话呼叫阶段和呼叫释放阶段进行电话信令的转换
固定电话用户需经历IP电话网关一次
2.在通信期间进行话音编码的转换
IP电话的通话质量
两个决定因素
通话双方端到端的时延和时延抖动
因素
话音信号模数转换
比特流积累成话音分组
模拟话音信号数模转换
取决于话音编码
G729 共轭结构代数码激励线性预测CS-ACELP声码器
G723.1 线性预测编码
语音分组发送
路由器存储的转发时延
缓存暂存时延
线路传播时延
接入时延
话音分组的丢失率
取决于当时网络上的通信量
Skype
P2P
全球索引（Global Index）
IP电话所需要的几种应用协议
话音分组的传送协议
实时运输协议RTP（Real-time Transport Protocol）
RTP为实时应用提供端到端的运输，但不提供任何服务质量的保证
应用层一部分
在UDP之上的的一个运输层子层的协议
首部格式
有效载荷类型
序号
时间戳
同步源标识符
参与源标识符
参与源数
版本
填充P
扩展X
标记M
提高服务质量
实时运输控制协议RTCP（RTP Control Protocol）
主要功能
服务质量的监视与反馈
媒体间的同步
多播组中成员的标志
五种分组类型
发送端报告SR
使发送端周期性地向所有接收端用多播方式进行报告
接收端报告RR
用来使接收端周期性地向所有的点用多播方式进行报告
目的
可以使所有的接收端和发送端了解当前网络的状态
可以使所有发送RTCP分组的站点自适应地调整自己发送RTCP分组的速率
源点描述SDES
给出会话中参加者的描述
结束BYE
关闭数据流
特定应用APP
信令协议
H.323协议
不是单独的协议而是一组协议
构件
H.323终端
网关
多点控制单元MCU（Multipoint Control Unit）
H.323端点
网闸（gatekeeper）
组成部分
音频编解码器
视频编解码器
H.255.0登记信令
H.255.0呼叫信令
H.245控制信令
T.120数据传送协议
实时运输协议RTP和实时运输控制协议RTCP
会话发起协议SIP（Session Initiation Protocol)
成为互联网的建议标准[W-SIP]
KISS原则（Keep It Simple and Stupid)
用户代理（user agent）
用户代理客户UAC（User Agent Client）
发起呼叫
用户代理服务器UAS(User Agent Server)
接受呼叫
网络服务器（network server）
代理服务器
接受来自主叫用户的呼叫请求
重定向服务器
不接受呼叫，通过响应告诉客户下一跳代理服务器的地址
会话过程
建立会话
通信
终止会话
会话描述协议SDP（Session Description Protocol）
由于参与者动态加入与退出，SDP详细地指明了媒体编码、协议的端口号以及多播地址。
改进“尽最大努力交付"的服务
QoS(服务质量)：服务性能的总效果，此效果决定了一个用户对服务的满意程度
应增加的一些机制
调度机制
原始：先进先出FIFO
不能区分时间敏感分组和一般数据分组
按优先级排队
用分类器对其进行优先级分类
公平排队FQ（Fair Queuing)
加权公平排队WFQ（权重）
工作原理
符号规定
权重wi 数据率R
算式
Ri=(R*wi)/∑wj
管制机制
三方面进行管制
平均速率：一定的时间间隔内通过的分组数
峰值速率：数据流在非常短的时间间隔内的流量
突发长度：网络也限制在非常短的时间间隔内连续注入到网络中的分组数
漏桶管制器
漏桶有权标，取走一个全标并准许一个分组从队列进入网络
没有就要等待新的权标进入漏桶
漏桶机制与加权公平排队相结合
通过漏桶等待WFQ服务
传输速率d 权重wi 数据率R
dmax=(bi*∑wj)/(R*wi)
将服务划分为不同类别
综合服务IntServ
特点
资源预留
呼叫建立
服务
有保证的服务
受控负载的服务
资源预留协议RSVP
软状态：各路由器中的预留信息只存储有限的时间，各终点对这些预留信息必须定期进行更新
面向终点
多播树方式
流：具有相同的源IP地址、源端口号、目的IP地址、目的端口号、协议标识符以及服务质量需求的一连串分组
接纳控制
分类器
调度器
存在主要问题
状态信息的数量与流的数目成正比
IntServ体系结构复杂。所有的路由器都必须装有RSVP、接纳控制、分类器和调度器
服务质量等级数量太少，不够灵活
区分服务DissServ
DiffServ力图不改变网络的基础结构，但在路由器中增加区分服务的功能
利用DS字段的不同数值就可提供不同等级的服务质量
服务等级协定SLA（Service Level Agreement）
DiffServ将所有复杂性放在DS域的边界节点中，而使DS域内部路由器工作得尽可能简单
边界路由器中的功能很多
通信量调节器
标记器
整形器
测定器
DiffServ提供了一种聚合功能
每跳行为PHB
迅速转发PHB
确保转发PHB
