互联网上的音频视频服务

计算机网络（第7版）第8章的思维导图笔记，详见如下。

第8章 互联网上的音频/视频服务

• 8.1 概述
  • 多媒体信息
    • 概念：指音频/视频数据
    • 多媒体信息的特点
      • 1、信息量往往很大。因此互联网上传送的多媒体无一例外使用压缩技术
      • 2、在传输多媒体数据时，对时延和时延抖动均有较高的要求
  • 讨论问题
    • 1、播放时延T如何选择？
      • 过大，可以消除更多的抖动时延，但是所有分组经过的平均时延更长，对于交互式音频就会有延迟，交互不同步
      • 过小，不能够消除抖动时延
    • 2、能否丢失少量分组，即对丢失的容忍
    • 3、分组的到达必须是有序的，需要给分组添加序号
    • 4、增加时间戳，让接收方知道所接受的每一个分组在什么时间产生
  • 目前提供的应音频服务
    • 1、流式存储音频
      • 特点：边下载边播放，只支持一对一
      • 例如：网站上的视频
    • 2、流式实况音频
      • 特点：边录制便发送，支持多对一
      • 例如：直播
    • 3、交互式音频
      • 特点：实时交互通信
      • 例如：视频电话
• 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
    • 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
  • 8.2.2 增加媒体服务器
    • 方法：在服务器端，不但有万维网服务器，还增加上媒体服务器
    • 媒体服务器
      • 作用：专门用于存储和检索媒体的服务器
      • 意义：能够有效的为用户提供播放流式媒体文件的服务
  • 8.2.3 实时流式协议RTSP
    • RSTP
      • 作用：为了给流式过程添加更多的功能而设计的协议
      • 意义：能够让媒体播放器控制多媒体流的控制
      • 属性/特点
        • 1、有状态的，能够记录客户机的状态
        • 2、能够在TCP或UDP上传输
        • 3、以C/S方式工作
  • 演变
• 8.3 交互式音频/视频
  • 8.3.1 IP电话概述
    • IP电话网关
      • 诞生的原因：将公用电话与IP网络连接，使得IP电话能够和固定电话沟通
      • 安装位置：公用电话网与IP网络的接口设备
      • 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
        • 2、进行语音编码的转换
    • IP电话的通话质量
      • 取决因素两个
        • 1、通话双方端到端的时延和时延抖动
        • 2、语音分组的丢失率
      • 细谈端到端的时延造成因素
        • 1、语音分组的发送需要时延
          • 采用光纤即可降低时延
        • 2、模数转换、缓存等待、模数还原需要的时间
          • 取决于语音编码
  • 8.3.2 IP电话所需要的几种应用协议
    • 1、信令协议：H.323、SIP、RTSP
    • 2、服务质量协议：RTPC、RSVP
    • 3、音频/视频链路协议：RTP
  • 8.3.3 实时运输协议RTP
    • RTP的概念
      • RTP的作用：为实时应用提供端到端的传输链路，传输多媒体的数据，不会提供任何服务质量的保证。
      • RTP的层次
        • 应用层：因为应用程序的发送端将RTP分组交给UDP套接字接口，在接收端相反而言
        • 运输层：RTP封装了多媒体应用的数据块，切向应用程序提供了服务
  • 8.3.4 实时运输控制协议RTCP
    • 功能：与RTP协议配套的协议，提供服务质量；主要用来对服务器质量监控与反馈、媒体间的同步、多播组成员的标志
    • 五种分组类型
      • 1、SR
        • 名称：发送端报告
        • 意义：发送端周期的向所有接收端报告该RTP流的分组数、时间戳等信息
        • 作用：同意义
      • 2、RR
        • 名称：接受端报告
        • 意义：用来是接收端周期性的所有点进行报告
        • 报告内容：该接受的RTP流的SSRC、分组丢失率、时延抖动等等
        • 目的：让所有接受和发送端都了解网络状态，让发送方自适应的调整传输速率
      • 3、SDES
        • 名称：原点描述
        • 意义：给出会话中参加者的描述
      • 4、BYE
        • 名称：结束分组
        • 意义：表示关闭一个数据流
      • 5、APP
        • 名称：特定应用分组
        • 意义：使应用程序能够定义新的分组类型
  • 8.3.5 H.323标准
    • 复杂，且不好使用，建议使用SIP
  • 8.2.6 会话发出协议SIP
    • 作用：设计IP电话所需的信令和有关服务质量的问题，利用呼叫来建立会话
    • 优点：简单且实用
    • 两大构件
      • 1、用户代理
        • 用户代理客户，用来发起呼叫
        • 用户代理服务器，用来接受呼叫
      • 2、网络服务器
        • 代理服务器：能够接受到用户的呼叫，并且由自身作为代理，能够将这种呼叫转以下去，直到接收端
        • 重定向服务器：不接受用户的呼叫，通过响应告诉客户下一跳的代理服务器的地址
• 8.4 改进“最大努力交付”的服务
  • 8.4.1 使互联网提供服务质量
    • 服务质量QoS
      • 总概念：指服务性能的总效果，包含一组性能指标，决定了一个用户对服务的满意程度
  • 8.4.2 调度与管制机制
    • 调度机制
      • 概念：指排队的规则
      • 第一代：正常的FIFO
        • 问题：不能够对紧急的分组首先进行处理
      • 第二代：在FIFO的基础上添加按优先级排队
        • 方法：按优先级对分组进行分类，每个优先级都有一个队列
        • 问题：在高优先级的队列中，总有分组时，低优先级的队列就无法传输数据
      • 第三代：加权公平排队WFQ
        • 概念：增加队列的权重概念，高优先级的权重高，对应的处理时间长，能处理更多的高优先级分组但是处理时间到达后就处理下一个优先级的队列
    • 管制机制
      • 管制方面
        • 1、平均速率：限制一定时间间隔下的通过的分组数
        • 2、峰值速率：限制数据流在非常短的时间间隔中的流量
        • 3、突发长度
      • 管制方法：漏桶管制器
        • 思路：漏桶中最大有b个权标，路由器可以拿走一个权标时就发送一个分组，同时漏桶的注入速率为每秒r个权标
        • 注入速率r：很明显决定了路由器中将分组转发出去的速度
  • 8.4.3 综合服务IntServ和资源预留协议RSVP
    • 起初作用：将互联网中提供的服务进行划分为不同类别
    • 综合服务IntServ
      • 作用：对单个应用进程提供服务质量保证
      • 特点
        • 资源预留：路由器给出现的会话预留的通信资源
        • 呼叫建立：需要在其分组传输路径上的每一个路由器都参加，每一个路由器都检查是否够用。
      • 服务
        • 有保证的服务、受控负载的服务
      • 组成
        • 1、资源预留协议RSVP：是IntServ的信令协议
        • 2、接纳控制：同一是否使用某一个资源
        • 3、分类器：对进入路由器的分组进行分类，并根据分类结果将不同的分组放入特定序列
        • 4、调度器：根据服务质量要求决定分组发送顺序
  • 8.4.4 区分服务DiffServ
    • 问题：由于综合服务IntServ过于复杂，提出一种简单且实用的协议