第九章 多媒体通信 n概述 n可视电话系统 n视频会议系统 n多媒体网络 n接入网 n多媒体网络的服务质量 n分布式多媒体系统 9 1 概 述 n多媒体通信是多媒体技术与通信技术的完 美结合 突破了计算机 通信 电子等传 统领域的界限 把计算机的交互性 通信 网络的分布性和多媒体信息的综合性融为 一体 提供了全新的服务 n历史与现状 信息共享 n现代通信技术以电报 1835年 和电话 1876 年 出现为诞生的标志 占据重要的地位 n计算机技术和通信技术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 n多媒体对通信的特点 1 多媒体数据量 数据量大 存储量大 2 多媒体实时性 对传输设备要求高 3 多媒体时空约束 相互关联和约束既存在空 间中 也存在时间上 4 多媒体交互性 要求提供双向的数据传输 5 多媒体分布式处理和协同工作要求 业务具有 协同性和分布性 n实现途径 1 话路 视频 多媒体通信 即增加话路传输带宽 传 送视频信息 2 网络 视频 多媒体通信 3 有线电视 交换功能 多媒体通信 n关键技术 1 声音 视频 动画等的传输技术 2 数据压缩和解压缩技术 3 解决多媒体实时同步问题 4 解决协议和标准化问题 9 2 典型多媒体通信系统 n理想的多媒体通信方式是人们可以在任何地点 任何 时间通过网络进行多媒体信息交换 n电话交换网的显著特点是呼叫一建立 处于不同地点 的两个用户就通过交换机形成一个直接通路进行信息 交换 在传统的电话线 只能传输模拟信号的声音 必须通过调制解调器的转换 方能实现传输数字信息 n为了使电话网能传送视频信号 人们很早就开始可视 通信系统的研究 n由于传输线路性能的局限性 可视电话 会议系统一直 没能广泛应用 9 2 1 可视电话系统 n从概念上区分 可视电话 在模拟通信网上传输 静态图像的电话 电视电话 在模拟通信网和数字 网上传输动态的或准动态图像的可视电话 一般统 称为可视电话 n1 可视电话组成 n语音处理部分 电话 语音编码器等 n图象输入部分 光导摄像管 CCD摄像机 n图象输出部分 电视机 监视器 液晶显示器 n图象信号处理部分 专用的控制器 核心 2 可视电话控制器 1 图象信号A D和D A转换 2 帧存储器 3 信源编码 解码 4 信道编码 解码 5 调制 解调 6 传输信道 可视电话控制器功能框图 帧储 存器 A D D A 信源编码 解码 信道编码 解码 调制 解调 摄像 显示 模拟信道 公用电话网 数字信道 ISDN 数字网 3 静止图像传输 静止图象传输的过程 n在发送端摄得的图象首先经A D转换 把模拟信号变 成数字信号后存入帧存贮器 即把活动图象冻结 获 取一帧画面 并高速写入数字存贮器 n 该静止图象以低速读出 经信源编码和信道编码后 送到电话线上传送 n在接收端 接收信号经解调 解码恢复成原来的数字 信号后 再送入帧存储器 然后反复以高速读出 D A 变换后送往显示器或监视器 n在显示器上显示出原来的静止图象 静止图象传输原理 n主要是利用帧存储器来改变信号的时间轴 把快 信号变成慢信号 频带相应由宽变窄 使其能在电 话线上传送 n这实际上是利用延长时间轴的方法传输要求宽 带的大数据量的数字图象信号 n传输中声音的中断 要求高速传输图像 信号 从以下两方面解决 n1 图像处理 一是利用图像压缩 解码技 术 二是降低图像分辨率 即把图像质 量控制在人们视觉的极限范围内 n2 通信处理 在传送比特数一定得情况 下 选用高速调制方式 nISDN的应用为动态图象的传输开辟了广阔的前 景 可视电话正朝看动态图象方向发展 n早期编码 解码无标准 互不兼容 无法通信 为 此CCITT制订了H 261标准 它规定了视频编码 传输速度 n目前H 262 MPEG 2 H 263 低速线路 等标准 提供了不同速率的视频编码技术 4 动态图像传输 9 2 2 视频会议系统 n1 发展概况 n视频会议系统是一种在位于两个或多个地点的一 群用户之间提供语音和运动彩色画面的双向实时 传送的视听会话型电信会议业务 n早期的视频会议系统推广受到很大的限制 nCCITT为视听通信系统制定了H 261标准 解决了不 同厂商产品兼容性问题 为其普及打下良好的基础 商品化的视频会议系统 1 高档会议室型 DDN 专网 300K 2M 2 桌面会议系统 DDN ISDN 112 768K 或 LAN 384K 3 可视电话型 PSTN 28 8 33 6K 1990年12月 ITU T批准了在窄带ISDN上进行视听业 务的标准H 320建议 视频会议系统的组成 n视频编解码器及附属设备 n音频编解码器及附属设备 n信息通讯设备 n多路复用 信号分离设备 n用户 网路接口 n多点控制设备 MCU n系统控制部分 2 视频会议系统的组成 多点视频会议系统 视频输 入输出 设备 视频编 解码器 音频输 入输出 设备 音频编 解码器 时 延 用 户 网 络 接 口 多 路 复 用 信 号 分 离 设 备 信息通信设备 系 统 控 制 会议电视 终端设备 B 会议电视 终端设备 C MCU 会议电视终端设备A 传输信道 H 320建议 H 261H 221G 703 G 711 G 722 G 728 H 242 H 230 H 221 H 243 H 281 T 120系列 H 200 AV 270 ITU多媒体通信标准 nITU从1990发布了H系列 G系列 T系列等规范 形成了多媒体视频会议系统标准体系 解决了不同 系统的互通问题 nH 320系统的其它相关协议包括 H 243 多个终端与MCU之间的通信规程 H 230 帧同步控制与指示信号 H 233 视听业务的加密系统 H 234 视听业务的密钥管理与认证 H 281 会议电视远端摄像机控制规程 等等 nH 320系统在N ISDN的64Kbps B信道 384Kbps H0信道 和1536 1920Kbps H11 H12信道 上提供 视听业务是ITU最早批准的视频会议系统标准 n其它标准 H 323 运行在LAN Intranet的视频会议框架标准 H 324 运行在低速率传统电话线和无线通信信道 上的视频会议框架标准 H 321 H 310 ATM 2种可视通信协议 视频会议系统的基本功能 n视频会议系统工作时 各会议点的多媒体终端 将反映各个会场的主要场景 人物及有关资料 的图象以及发言者的声音同时进行数字化压缩 n根据视频会议的控制模式 经过数字通信系统 沿指定方向进行传输 n同时在各个会议点的多媒体计算机上 通过数 字通信系统实时接收解压缩多媒体会议信息 并在其监视器上实时显示出指定会议参加方的 会议室场景 人物图象 图片和语音 视频显示的转换控制的3种模式 1 语音激活模式 或称自动模式 特征是会议系统 的视频源根据与会者的发言情况来转换 2 主席控制模式 与会的任意一方均可能作为会议 的主席 可以控制会议的视频源指定为某个地方 3 讲课模式 所有分会场均可观看主会场的情况 而主会场可以有选择的观看分会场的情况 9 3 多媒体网络 9 3 1 概述 n计算机网络 通过通信线路将多台地理上分散 的独立工作的计算机互联起来 以达到通信和 共享资源的目的 这样一个松散耦合的系统就 叫计算机网络 它是计算机技术和通信技术结 合的产物 使信息传输和信息加工紧密联系 n可分为 局域网 广域网 城域网 n多媒体网络 将多台地理上分散的具有处理多 媒体功能的计算机和终端通过高速通信线路互 联起来 以达到多媒体通信和共享多媒体资源 的网络 1 1980 1990年 局域网 10Mbps 以Ethernet Novell Token Ring为代表 传输线路以双绞线和 同轴电缆为主 传送的信息媒体以正文为主 广域 网Internet传送正文 提供文件和Email服务 2 1990 2000年 高速局域网 100Mbps 窄带ISDN 光纤网络 提供浏览 图形 声音 电子邮件和静 止图象传送 3 2000 2010年 B ISDN 宽带IP 高速光纤网络 提 供视频图象传输和实时多媒体服务 多媒体网络发展 9 3 2 数据通信网络 nPDN 公众数据网 它是远程信息处理 技术产生的能为公众提供数据传输业务 的公众数据网 且得到广泛的应用 nPDN中的DTE 数据终端设备 与DTE之 间的数据通信和电话语音通信的本质不 同 需要有专门的交换方式 n分组交换 1 分组交换网X 25 nPSN 分组交换网 是大型的计算机网络 它由数据交 换节点和连接它们的各种不同信道组成 数据传输 速率在500Kbps到2 3Mbps nITU对分组交换的特点 1 所有报文必须划分为分组 每个分组的大小一般有一定 的限制 如1000bits左右 2 分组必须附加目的地址 分组编号及校验码等控制信息 且有标准格式 3 按存贮 转发方式传递分组 由于分组长度较短 利用高速 传输实时性较好 4 各分组可通过不同的传输途径先后到达目的地 n传统的X 25分组交换网非常适合于数据传 输 但存在着传输速率低 网络时延大 吞 吐量小以及通信费用高等缺点 很难满足多 媒体通信的要求 新的分组交换技术 如帧 中继 FR ATM等提高了分组交换技术的性 能 n其中帧中继FR是一种支持HDLC规程的宽 带数据业务标准 它一方面继承了X 25的优 点 如提供统计复用功能 永久虚电路 交 换虚电路等 另一方面又改进了X 25的性能 n具体表现 1 提高了网络传输速率 用户接入 速率可在56kbps 1 54Mbps或者56kbps 1 54Mbps得范围内 上限速率实际可达 50Mbps n2 简化了大量的网络功能 网络不再提供流量 控制 纠错和确认等功能 由用户端自行解决 可减少网络延时 降低通信费用 n帧中继业务兼有X 25分组交换业务和电路交换 业务的长处 在实现上又比ATM简单 ISDN 新一代通信网 nISDN是以电话网的数字化为基础而演变而来的 并力图用ISDN来逐步代替原有的电话网 n基本概念归纳 1 ISDN是通信网 2 是以电话 问那个的数字化并形成综合数字网 IDN 为 基础发展起来的 3 ISDN支持端到端的数字连 接 4 ISDN支持通信业务 5 ISDN支持电话 机非电话业务 6 ISDN提供标准的用户 网络 访问 7 用户通过一组有限个多用途用户 网络 访问 ISDN 新一代通信网 nITU把ISDN定义 ISDN是以提供端到端连接的电话网IDN为基础发 展而成的通信网 用以支持包括电话及非话的多种 业务 n用户对通信网有一个由有限个标准多用途的用户 网络接口构成的出入口 包括两部分 1 基本速率接口 BRI 2B D 即2个传输用户信息的 64Kbps的B通道 1个传输低速数据信息的16Kbps的D通 道共计144 Kbps 距离在7km之内 2 基群速率接口 PRI 30B D 主要面向设有PBX 用户小 交换机 或具有召开电视会议用的高速信道等需要大业 务量的用户 9 3 3 B ISDN及ATM n由于ISDN传输速率低 N ISDN只能处理1 5 2 0Mbps以内业务 难以进行图像通信 LAN通 信 nB ISDN的特点 n1 在宽带用户 网络接口上至少能够提供H1 135Mbps 以上的接口速率 并且能够在接口速率 内提供任意的业务 对业务变化适应性强 n2 提供各种连接形态 n3 信息传输的延时及其变化很小 n4 适合应用对固定和可变速率的要求 各类应用及速率要求 信息速率 ISDNB ISDN 10Kbps 100kbps 1Mbps10Mbps 100Mbps 传送连续快信 息 语音 TV电话 TV会议 FAX CATV HDTV 传送数据信息 CAD CAM 低速数据 LAN间通信 高速数据 可视图 文 静态图 象检索 高清晰度图象 传送多路信息 多媒体多路通信 B ISDN及ATM 续 nB ISDN的宽带业务通常指其传输