© 多媒体通信 Multimedia communications 第5章多媒体通信终端与系统 爸2019年11月17日爸 甩于工程与后怎科学系
2019年11月17日 第5章 多媒体通信终端与系统 多媒体通信 Multimedia Communications
KC第5章多媒体通信终端与系统 ◆5.1传输层协议 ◆5.2多媒体数据的复接与复用 ◆5.3视听通信系统与终端 ◆5.4会话发起协议和会话描述协议 ◆5.5协同计算与组通信 ◆5.6多媒体流式应用系统与终端 ◆5.7对等网络(P-o-P)流式应用系统 ◆5.8动态自适应HTTP流式应用系统 2 ynh.cxh @ustc.edu.cn
{ynh,cxh}@ustc.edu.cn 第5章 多媒体通信终端与系统 5.1 传输层协议 5.2 多媒体数据的复接与复用 5.3 视听通信系统与终端 5.4 会话发起协议和会话描述协议 5.5 协同计算与组通信 5.6 多媒体流式应用系统与终端 5.7 对等网络（P-to-P）流式应用系统 5.8 动态自适应HTTP流式应用系统 2
KC5.1.1应用层分帧和集成层次处理 在计算机通信中往往采用层次化的协议结构，例如开放 系统互连OSI(Open System Interconnection)参考模型。在 这个模型中，每一层实现一种相对独立的功能，某一层不需 要知道下一层是如何实现的。 OSI Model Data unit Layer Function 7.Application Network process to application Data representation,encryption and decryption,convert machine dependent data to Host Data 6.Presentation machine independent data layers 5.Session Interhost communication,managing sessions between applications Segments 4.Transport Reliable delivery of packets between points on a network. Addressing,routing and(not necessarily reliable)delivery of datagrams between Packet/Datagram 3.Network Media points on a network. layers Bit/Frame 2.Data link A reliable direct point-to-point data connection. Bit 1.Physical A(not necessarily reliable)direct point-to-point data connection
{ynh, cxh}@ustc.edu.cn {ynh,cxh}@ustc.edu.cn 在计算机通信中往往采用层次化的协议结构，例如开放 系统互连OSI（Open System Interconnection）参考模型。在 这个模型中，每一层实现一种相对独立的功能，某一层不需 要知道下一层是如何实现的。 5.1.1 应用层分帧和集成层次处理
KC5.1.1应用层分帧和集成层次处理 ■层次化协议结构的优点 >易于实现、便于维护、灵活性好、易于标准化 ■层次化协议结构在多媒体通信中存在的问题 > 层次化协议中，下层的服务不了解上层的应用。例如TCP, 对于上层应用提交给TCP服务的数据流，TCP实体仅根据协 议，而不是根据应用需要来划分数据单元，得到所谓的协 议数据单元PDU(Protocol Data Unit) >多媒体通信中，实时性十分必要。TCP的PDU与上层应用 所提交的数据的特征（如图像帧、声音样值）之间没有明 确的关系，难以针对不同应用对PDU进行不同的处理； >每一个数据单元必须逐层处理，妨碍了协议执行的效率。 ynh,cxh @ustc.edu.cn
{ynh, cxh}@ustc.edu.cn {ynh,cxh}@ustc.edu.cn 层次化协议结构的优点 易于实现、便于维护、灵活性好、易于标准化 层次化协议结构在多媒体通信中存在的问题 层次化协议中，下层的服务不了解上层的应用。例如TCP， 对于上层应用提交给TCP服务的数据流，TCP实体仅根据协 议，而不是根据应用需要来划分数据单元，得到所谓的协 议数据单元PDU（Protocol Data Unit）； 多媒体通信中，实时性十分必要。TCP的PDU与上层应用 所提交的数据的特征（如图像帧、声音样值）之间没有明 确的关系，难以针对不同应用对PDU进行不同的处理； 每一个数据单元必须逐层处理，妨碍了协议执行的效率。 5.1.1 应用层分帧和集成层次处理
MC5.1.1应用层分帧和集成层次理 ■ 应用层分帧ALF(Application Layer Framing) >将传统的数据流进行划分，得到应用数据单元ADU (Application Data Unit).,对应于一帧图像、或若干声音 样值； >传输层协议将ADU作为一个整体来处理，即ADU可以划分 为多个PDU,某个PDU发生差错时，传输层协议可以判断 PDU属于哪个ADU,以便根据应用适当处理。 ■集成层次处理ILP(Integrated Layer Processing) >对数据的串行操作转为并行操作，提高协议执行效率。 ynh,cxh@ustc.edu.cn
{ynh, cxh}@ustc.edu.cn {ynh,cxh}@ustc.edu.cn 应用层分帧ALF（Application Layer Framing） 将传统的数据流进行划分，得到应用数据单元ADU （Application Data Unit），对应于一帧图像、或若干声音 样值； 传输层协议将ADU作为一个整体来处理，即ADU可以划分 为多个PDU，某个PDU发生差错时，传输层协议可以判断 PDU属于哪个ADU，以便根据应用适当处理。 集成层次处理ILP（Integrated Layer Processing） 对数据的串行操作转为并行操作，提高协议执行效率。 5.1.1 应用层分帧和集成层次处理
KC5.1.2传统的因特网传输协议 传统的因特网协议栈中的两类传输层协议：TCP和UDP ■TCP(Transmission Control Protocol)为在两个进程之间的 全双工比特流交换提供可靠的串行通信信道，或称虚电路。 >使用P地址识别主机，使用端口标明两个主机通信时，每个 进程的连接关系，从而建立TCP连接； >使用肯定确认(Positive Acknowledgment) 确保比特流可靠、次序不颠倒地传输： >TCP还具有流量控制和拥塞控制的 功能。 ACK FIN 等待连接终止 连接终止
{ynh, cxh}@ustc.edu.cn {ynh,cxh}@ustc.edu.cn 5.1.2 传统的因特网传输协议 传统的因特网协议栈中的两类传输层协议：TCP和UDP TCP（Transmission Control Protocol）为在两个进程之间的 全双工比特流交换提供可靠的串行通信信道，或称虚电路。 使用IP地址识别主机，使用端口标明两个主机通信时，每个 进程的连接关系，从而建立TCP连接； 使用肯定确认（Positive Acknowledgment） 确保比特流可靠、次序不颠倒地传输； TCP还具有流量控制和拥塞控制的 功能
KC5.1.2传统的因特网传输协议 TCP Header Offsets Octet 0 2 3 Octet Bit 012345678910111213141516171819202122232425262728293031 0 0 Source port Destination port 4 32 Sequence number 8 64 Acknowledgment number (if ACK set) E Reserved 12 96 Data offset R CS S I 000 Window Size R 16 128 Checksum Urgent pointer(if URG set) 20 160 Options (if data offset >5.Padded at the end with"0"bytes if necessary.) TCP pseudo-header for checksum computation(IPv4) Bit 0-3 4-7 8-15 16-31 offset 0 Source address 32 Destination address 64 Zeros Protocol TCP length 96 Source port Destination port 128 Sequence number 160 Acknowledgement number 192 Data offset Reserved Flags Window 224 Checksum Urgent pointer 256 Options (optional) 256/288+ Data ustc.edu.cn
{ynh, cxh}@ustc.edu.cn {ynh,cxh}@ustc.edu.cn 5.1.2 传统的因特网传输协议
KC5.1.2传统的因特网传输协议 UDP (User Datagram Protocol) 建立在IP之上，它与P一 样提供无连接的数据报文传输。 >在主机之间交换的数据加上简单的头信息形成UDP报文， 并检查数据校验和；然后将UDP报文封装到P报文的数据 区； >报文丢失、次序颠倒、流量控制和拥塞控制等都需要在高 层协议中解决： >UDP具有简单和高效率的特点，实时性比TCP好； >UDP协议没有面向连接的功能，对于提供多媒体信息传输 所需要的QoS保障是不利的。 ynh,cxh@ustc.edu.cn
{ynh, cxh}@ustc.edu.cn {ynh,cxh}@ustc.edu.cn UDP（User Datagram Protocol）建立在IP之上，它与IP一 样提供无连接的数据报文传输。 在主机之间交换的数据加上简单的头信息形成UDP报文， 并检查数据校验和；然后将UDP报文封装到IP报文的数据 区； 报文丢失、次序颠倒、流量控制和拥塞控制等都需要在高 层协议中解决； UDP具有简单和高效率的特点，实时性比TCP好； UDP协议没有面向连接的功能，对于提供多媒体信息传输 所需要的QoS保障是不利的。 5.1.2 传统的因特网传输协议
KC5.1.2传统的因特网传输协议 UDP Header Offsets Octet 0 1 2 3 Octet Bit 01 2345 678910111213141516171819202122232425262728293031 0 0 Source port Destination port 4 32 Length Checksum IPv4完整报文 UDP Encapsulation bits 0-7 8-15 16-23 24-31 Data Application 0 Source address 32 Destination address UDP UDP Transport 64 Zeros Protocol UDP length header data 96 Source Port Destination Port IP 128 Length Checksum IP data header Internet 160+ Data Frame Frame Frame data Link header footer ynh,cxh@ustc.edu.cn
{ynh, cxh}@ustc.edu.cn {ynh,cxh}@ustc.edu.cn 5.1.2 传统的因特网传输协议 IPv4完整报文 UDP Encapsulation
KC5.1.3实时传输协议RTP和RTCP 实时传输协议(Rea-Time Transport Protocol,RTP)是 由ET℉的音频/视频传输工作组设计的，并已被包括国际电 联在内的其他国际标准化组织所接受，成为P网多媒体系 统广泛采用的实时媒体传输层协议。 > RTP包头中的序列号域可以检测UDP传输服务中可能发生 的包丢失、包次序颠倒的问题。 RTP packet header bit offset 0-1 2 3 4-7 8 9-15 1631 0 Version cc M PT Sequence Number 32 Timestamp 64 SSRC identifier CSRC identifiers 96 96+32xCC Profile-specific extension header ID E Extension header length Extension header 128+32×CC cxh @ustc.edu.cn
{ynh, cxh}@ustc.edu.cn {ynh,cxh}@ustc.edu.cn 实时传输协议（Real-Time Transport Protocol，RTP）是 由IETF的音频/视频传输工作组设计的，并已被包括国际电 联在内的其他国际标准化组织所接受，成为IP网多媒体系 统广泛采用的实时媒体传输层协议。 RTP包头中的序列号域可以检测UDP传输服务中可能发生 的包丢失、包次序颠倒的问题。 5.1.3 实时传输协议RTP和RTCP