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5.2 多媒体数据传输网络

多媒体数据传输网络应能提供高带宽、同步播放和群播放服务的宽带传输网络。

5.2.1 多媒体数据信息的交换方式

按信息交换方式可以分为电路交换、报文交换和分组交换三种。

1.电路交换

通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路,通信结束,物理通路立即拆除。电话通信是其典型应用。

电路交换的优点:

①电路交换网既适用于模拟信号传输,也适用于数字信号传输。

②通信线路为通信双方用户专用,数据直达,传输数据的延时非常小。

③实时性强,通信双方之间的物理通路一旦建立,双方可以随时通信。

④双方数据通信时,按发送顺序传送数据,不存在数据包失序问题。

⑤电路交换的交换设备(交换机等)及控制设备均较简单。

电路交换的缺点:

①通信建立时间(又称呼叫时间)太长,对于突发式的计算机数据通信来说显得太长了。

②信道利用率低。电路交换连接建立后,物理通路被通信双方独占,即使通信线路空闲,也不能供其他用户使用,因而信道利用率很低。

③不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信,也难以在通信过程中进行差错控制。

2.报文交换

报文交换是以报文为数据交换单位。报文携带有目标地址、源地址等信息。在交换节点采用存储-转发方式传输。

报文(Message):即要发送的数据信息,数据信息的长度不限、且可变,是网络传输的数据单元。

报文交换的优点:

①大大提高了通信线路的利用率:报文交换是一种存储-转发方式传输,不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路,用户可以随时发送报文。通信双方不是固定占有一条通信线路,可以等待线路空闲时发送数据信息而占有这条物理通路。

②提高了传输的可靠性:报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施,交换节点具有路径选择,如果某条传输路径发生故障,可以自动重新选择另一条路径传输数据。

③不同类型、规格和速度的计算机可以互相通信、存储、转发。容易实现代码转换和速率匹配,甚至无须关注接收方是否在线上。

④提供(组播/多播)多目标服务:即一个报文可以同时发送到多个目的地址,这在电路交换中是很难实现的。

⑤允许建立数据传输的优先级:使优先级高的报文优先转换。

报文交换的缺点:

①由于数据进入交换节点后要经历存储-转发过程,从而引起转发时延(包括排队、发送、接收报文、检验正确性等的延迟时间),网络的通信量越大,造成的延时就越大,因此报文交换的实时性和同步性较差。

②报文交换只适用于数字信号。

③由于报文长度没有限制,而每个中间节点都要完整地接收传来的整个报文,当输出线路无空闲时,等待转发时要存储几个完整报文,因此要求网络中每个节点有较大的缓冲区,增加了传送时延。

3.分组交换

分组交换仍采用存储-转发传输方式,不同的是将一个完整信息的长报文分割为若干段较短的、固定长度的分组(称为数据包),然后把这些分组(携带源地址、目的地址和编号)逐个地发送出去。因此分组交换除了具有报文交换的全部优点外,还具有下列优点:

①加速了数据在网络中的传输:因为分组是逐个传输,这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。因此等待发送的概率及等待时间也必然少得多。

②简化了存储管理:因为分组的长度是固定的,相应的缓冲区的大小也固定,在网络节点存储器的管理上通常被简化为较容易的对缓冲区的管理。

③减少了出错概率和重发数据量:因为分组较短,其出错概率必然减少,每次重发的数据量也就大大减少,这样不仅提高了可靠性,也减少了传输时延。

④更适用于采用优先级策略:由于分组短小和固定,便于及时传送一些紧急数据,因此对于计算机之间的突发式的数据通信,分组交换显然更为合适。

分组交换的缺点:

①分组交换仍存在存储转发时延,而且节点交换机必须具有更强的处理能力。

②分组交换与报文交换一样,每个分组都要加上源地址、目的地址和分组编号等信息,使传送的数据信息量增大5%~10%,增加了处理的时间,降低了通信效率,增加了时延。

③分组交换可能出现失序、丢失或重复分组。分组到达目的节点时,要对分组按编号进行排序等工作,增加了出错概率。

总之,从提高整个网络的信道利用率上看,报文交换和分组交换都优于电路交换,其中分组交换比报文交换的时延更小,尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。

5.2.2 多媒体传输网络的连接方式

1.数据通信的连接方式

数据通信有两种不同的连接方式:面向连接和面向无连接。

(1)面向连接方式(Connection-oriented):在发送任何数据之前,要求建立链路连接,然后才能开始传送数据,传送完成后需要释放(拆除)连接。这种“建立连接—传送数据—释放连接”的方法通常称为面向连接方式,是一种可靠的网络传输业务,可以保证数据包以相同的顺序到达。

(2)面向无连接方式(Connectionless):面向无连接简称无连接,发送方和接收方之间不需建立链路连接。发送方只要向目的地发送数据分组即可,无须关注接收方是否在线上。这与手机发短信非常相似,发短信时,只需要输入对方手机号就可以了。

无连接服务的优点是通信比较迅速,使用灵活方便,连接开销小;但是不能防止报文丢失、重复或失序。

2.通信模式

当前的网络有三种通信模式:单播、广播、组播(多播),其中组播推出的时间最晚,它同时具备单播和广播的优点,最具有发展前景。

(1)单播(Unicast):主机之间“一对一”的通信模式。网络中的交换机和路由器对数据只进行转发不进行复制,它们根据其目标地址选择传输路径,将IP单播数据传送到其指定的目的地,如果10个客户机需要相同的数据,则需要重复10次相同的工作,逐一传送。现在的网页浏览全部都是采用IP单播协议。

(2)广播(Broadcast):是“一机对所有”的通信模式。网络对连接的任何一台主机发出的信号都进行无条件复制并转发,所有其他主机都可以接收到全部信息(不管是否需要),由于其不用路径选择,所以它的网络成本可以很低廉。

有线电视网就是典型的广播型网络,电视机实际上是接收到所有频道的信号,但只将一个频道的信号还原成画面。

在数据网络中也允许广播通信模式的存在,但其被限制在二层交换机的局域网范围内,禁止广播数据穿过路由器,防止广播数据影响大面积的主机。

广播的优点:

1)网络设备简单,维护简单,布网成本低廉。

2)服务器不用向每个客户机单独发送数据,所以服务器流量负载极低。

广播的缺点:

1)无法针对每个客户提供个性化服务。

2)服务器提供的数据带宽有限,客户端的最大带宽=服务总带宽。

3)禁止在Internet宽带网上广播传输。

(3)组播(Multicast):组播又称多播,是“一机对一组”之间的通信模式,也就是加入了同一个组的主机可以接收到此组内的所有数据。网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。网络上的主机可以向路由器请求加入或退出某个组,网络中的路由器和交换机只将组内数据传输给那些加入组的主机。这样既能一次将数据传输给多个有需要(加入组)的主机,又能保证不影响其他不需要(未加入组)的主机的其他通信。

组播的优点:

1)共享一条数据流,节省了服务器的负载;需要相同数据流的客户端加入相同的组,具备广播的优点。

2)组播协议是根据接收者的需要对数据流进行复制转发,所以服务端的服务总带宽不受客户接入端带宽的限制。

3)可以提供的服务非常丰富,IPv4协议允许有2亿6千多万个(268435456)组播。

4)和单播一样,组播允许在Internet宽带网上传输。

组播的缺点:

1)没有纠错机制,发生丢包、错包后难以弥补,但可以通过一定的容错机制和QoS加以弥补。

2)现行网络虽然都支持组播传输,但在客户认证、QoS等方面还需要完善,这些缺点在理论上都有成熟的解决方案,只是需要逐步推广应用到现存网络当中。

组播和单播的区别:为了让网络中的多个主机可以同时接收到相同的报文,如果采用单播的方式,那么源主机必须不停地产生多个相同的报文来进行发送,对于一些对时延很敏感的数据,在源主机要产生多个相同的数据报文后,再产生后续的多个相同的数据报文,通常是无法容忍的。对于一台主机来说,同时不停地产生多个相同报文也是一个很大的负担。如果采用组播的方式,源主机只需要发送一个报文就可以到达每个需要接收的主机上。

组播和广播的区别:如同上个例子,当有多台主机想要接收相同的报文,广播采用的方式是把报文传送到局域网内每个主机,不管这个主机是否对报文感兴趣,这样做就会造成了带宽的浪费和主机的资源浪费。而组播有一套对组员和组之间关系维护的机制,可以明确地知道在某个子网中,是否有主机对这类组播报文感兴趣,如果没有就不会把报文进行转发,并会通知上游路由器不要再转发这类报文到下游路由器上。

5.2.3 电路交换网络

以电路连接为交换方式构成的通信网络称为电路交换网络(Circuit Switching)。电路交换网络的特点:

①电路交换:在通信前先建立电路,通信完毕,拆除电路。

②电路连接建立后,物理通路被通信双方独占,即使通信线路空闲,也不能供其他用户使用。

③提供固定的通信链路,传输延时短,延时抖动小,确定的QoS保障。

④网络带宽利用率低,不支持组播。

常用电路交换网络有PSTN、ISDN、DDN。

1.PSTN(公共电话交换网)

PSTN是一个模拟信道,是以模拟技术为基础的电路交换网络。两个站点经由PSTN网络通信时,必须通过Modem(调制解调器)将模拟信号转换为数字信号。目前Modem的最高速率可达到164kbit/s,可以支持低速率多媒体传输业务。

主要特点:以电路交换为基础,通过呼叫在收、发端之间建立一个独占的、有固定带宽的物理通道,路由固定、延时低,无延时抖动,对连续媒体信息的同步和实时传输有利。

利用PSTN实现远程计算机之间、LAN局域网与远程站点或LAN局域网之间通信是最廉价的,而且其入网方式比较灵活。但数据传输速率较低、传输质量较差、网络资源利用率较低,需接入调制解调器上网。

PSTN带宽有限,内部没有上层协议保障其差错控制能力,中间没有存储转发功能,难以实现变速率传输,只能用于通信要求不高的场合。

2.ISDN(综合服务数字网)

ISDN(Integrated Services Digital Network,综合服务数字网,俗称一线通)是指采用数字交换和数字传输技术相结合、提供综合业务的数字通信系统。

ISDN是一种典型的电路交换网络系统。ISDN全部是数字化电路,利用一根普通模拟电话线最多可连接8个终端,以更高的速率和质量提供话音、数据、图像、传真等各种业务服务。

ISDN的优点:

①多用途:一条用户线路,可以在上网的同时拨打电话、收发传真和收看视频节目。

②传输质量高:由于采用端到端的数字传输,传输质量明显提高。

③灵活方便:只需一个入网接口,使用统一的号码,就能从网络得到所需要的各种业务。用户在这个接口上可以连接多个不同种类的终端,多个终端可以同时通信。

ISDN还有窄带(N-ISDN)和宽带(B-ISDN)之分:

(1)N-ISDN(窄带综合服务数字网)。

1)N-ISDN有B信道和D信道两种信道。B信道用于数据、视频和语音信息传送;D信道用于设置和管理传送信令和控制信号。

2)N-ISDN有两种访问接口:

①基本速率接口(BRI):由2B+1D信道组成,每个B信道的带宽为64kbit/s,D信道的带宽为16kbit/s。2B+1D信道的总速率为144kbit/s。

②主速率接口(PRI):由30B+1D信道组成,30B+1D的总速率为2.048Mbit/s(E1)。

(2)B-ISDN(宽带综合服务数字网)。B-ISDN是指用户线上的传输速率在2Mbit/s以上。它是在N-ISDN的基础上发展起来的数字通信网络,其核心技术是采用ATM(异步传输模式)。可以传输各类信息,包括视频点播、电视广播、动态多媒体电子邮件、可视电话、传输CD质量的音乐、局域网互联、高速数据传送等。可以向用户提供155Mbit/s以上的通信能力。

1)B-ISDN主要以光缆作为传输媒体。保证了业务质量,减少了网络运行中的差错诊断、纠错、重发等环节,提高了网络的传输速率,带来了高效率。因而B-ISDN可以提供多种高质量的信息传送业务,通常利用现有的网络终端、用户环路等网络资源。

2)B-ISDN以信元为传输、交换的基本单位。信元是固定格式的等长分组,以信元为基本单位进行信息转移,给传输和交换带来极大的便利。

3)B-ISDN利用了虚信道和虚通道。

也就是说,B-ISDN中可以做到“按需分配”网络资源,使传输的信息动态地占用信道。使B-ISDN呈现开放状态,具有很大的灵活性。

3.DDN(数字数据网)

DDN(Digital Data Network,数字数据网),利用光纤、数字微波或卫星等数字传输通道和数字交叉复用设备组成,能为用户提供各种高质量的数据传输业务。

DDN传输数据质量高、时延小,通信速率在 N ×24kbit/s(即24~2048kbit/s)范围内,由用户根据需要选择;支持数据、图像、语音传输等多媒体业务。

DDN网络经营者向广大用户提供灵活方便的数字电路出租业务,供各行业构成自己的专用网。DDN采用包月计费制,在用户间建立永久性连接的数字数据传输信道,传输速率不变的独占带宽电路。用户不需要拨号接入,而且可不受时间限制、方便地上网。

DDN采用时分复用技术,提供永久或半永久的电路交换连接,可向用户提供2.4kbit/s、4.8kbit/s、9.6kbit/s、19.2kbit/s、 N ×64( N =1~31)及2048kbit/s速率的全透明的专用通信电路。

特点:时延低、带宽宽,适用于大型用户的多媒体实时传输。

DDN是一个为用户提供物理通道的透明传输网,只负责传送,不改动任何用户数据,没有额外的资源交换及协议开销,只要求用户的物理接口与网络提供的物理接口匹配即可。

5.2.4 分组交换网

分组交换网(Packet Switching Network)是数据通信的基础网。分组交换也称包交换,它将用户传送的报文划分成一定长度的数据段,并称为分组,在每个数据段的前面加上一个分组头,用来说明该分组的源地址和目的地址,然后由网络交换机把它们转发至目的地,这个过程称为分组交换。

分组交换采用存储-转发方式,先把整个分组存储起来,登记排队,一旦网络出现空闲,立即发送,所以称为无连接传输。分组交换比电路交换的信道利用率高,比报文交换的时延要小。

分组交换网的突出优点是可以在一条电路上同时开放多条虚电路,为多个用户同时使用,网络具有动态路由功能和先进的误码纠错功能。

其中,虚电路又称逻辑虚电路,是由分组交换网采用时分复用技术而获得的面向连接的信道复用通信服务。在两个节点或应用进程之间建立起一个逻辑上的连接(称之为虚电路)后,就可以在两个节点之间依次发送每一个分组,接收端收到分组的顺序必然与发送端的发送顺序一致,因此接收端无须负责在收集分组后重新进行排序。

分组交换网的主要优点是:网络带宽利用率高;提供定性的QoS服务;时分信道复用功能;具有动态路由功能和先进的误码纠错功能;可以实施不同速率、码型、规程转换,允许不同类型、不同速率、不同编码格式和不同通信规程的终端之间互相通信,实现数据库资源共享。

分组交换网的主要缺点是:网络延时和延时抖动较大,网络性能有不确定性。

常用分组交换网有:FR、ATM、IP互联网、WLAN、WiIMAX。

1.FR(Frame Relay,帧中继通信网)

FR是一种用于连接计算机系统的面向连接的分组通信方法,用户信息流以帧为单位在网络内传送,通过“虚电路”将帧传送到目的地。用户与网络接口之间以虚电路进行连接,对用户信息流进行统计时分信道复用,提高了网络资源的利用率。帧中继还可以灵活提供带宽,即按需要分配带宽;具有较高的吞吐量和较低延时,可靠性高且灵活性强。

(1)FR(帧中继通信网)使用光缆作为传输介质,因此误码率极低,能实现近似无差错传输,减少了进行差错校验的开销,提高了网络的吞吐量,它的数据传输速率之高和传输时延之低比X.25网络要分别高或低至少一个数量级。

(2)帧中继是一种宽带分组交换,使用异步统计时分信道复用技术,其传输速率可高达44.6Mbit/s。同一条物理链路层可以承载多条逻辑虚电路,而且网络可以根据实际流量动态调配虚电路的可用带宽,帧中继的每一个帧沿着各自的虚电路在网络内传送。

(3)仅提供面向连接的虚电路服务。主要用于数据传输,而不适合语音、视频或其他对时延敏感的信息传输。

(4)仅能检测到传输错误,而不能纠正错误,只是简单地将错误帧丢弃。

(5)帧长度可变,允许最大帧长度在1600B以上。

2.ATM(Asynchronous Transfer Mode,异步传输网)

ATM是综合了电路交换的简单性、实时性和分组交换的灵活性而形成的一种高速分组交换技术;它集数据交换、信道复用、传输为一体,采用异步时分复用信道方式。

ATM是以传送信元为基础的分组交换和信道复用技术,采用面向连接的传输方式,将数据分割成固定长度的信元,通过信元的首部或标头来区分不同信道,通过虚连接进行交换。具有高速数据传输率和支持多种类型(如声音、视频、数据和图像)的通信,适用于局域网和广域网,是实现B-ISDN(宽带综合业务数字网)的核心技术之一。

信元是ATM的传送单元,它不同于普通网络传输的帧或者包,因为帧和包是变长的,而ATM的信元是定长的,长度只有53个字节,其中5个字节是信元头,48个字节是信息段,用来承载用户要分发的信息。信元头包含各种控制信息、CRC校验码。

ATM提供任意节点间的连接和能够进行同时传送。来自网络不同节点的信息经多路信道复用成为一条信元流。

在ATM网络中引入了两个重要概念:VP(虚通道)和VC(虚电路),它们用来描述ATM信元单向传输的路由。一条物理链路可以复用多条虚通道,每条虚通道又可以复用多条虚电路,并用相应的标识符来标识,即VPI和VCI。VPI和VCI独立编号,VPI和VCI一起才能唯一地标识一条虚通路。一个单独的VPI和VCI是没有意义的,只有进行链接之后,形成一个VP链和VC链,才形成一个有意义的链接。

ATM网络由相互连接的ATM交换机构成,有交换机与终端和交换机与交换机之间的两种连接。因此交换机支持两类接口:UNI(通用网络接口)和网络节点间的NNI(网络内部接口)。ATM信元有两种不同的信元头对应两类接口。

ATM的接入带宽已达到2~155Mbit/s,因此适合高带宽、低延时或高数据突发等应用。

ATM的主要优点:高带宽、有QoS保证的服务质量和可扩展的、能提供所有速度与应用的拓扑结构。

ATM协议能为所有的传输类型提供同构网络,不论是支持传统的电话、娱乐电视,还是支持LAN、MAN和WAN上的计算机网络传输,都使用同一协议。在设计上,ATM协议能处理等时数据,如视频、音频及计算机之间的其他数据通信。

ATM协议在带宽上被设计成可扩展的,并能支持实时多媒体应用。标准正好能执行1级光学载体OC-1(51.84Mbit/s)到48级光学载体OC-48(2.488Gbit/s)的传输速率。

3.IP互联网

采用IP(Internet Protocol)互联网协议的传输网络简称IP互联网。IP协议给每个数据包写上发送主机的地址(源地址)和接收主机的地址(目的地址),具有源地址和目的地址和其他相关信息的数据包就可以在物理网上传送了。

IP互联网是面向无连接分组传输网络,采用存储/转发、支持多播;网络带宽、延时、抖动延时和丢包率等会受网络负载影响;动态路由可能会使包次序颠倒。

IP互联网可以为公众客户提供最高100Mbit/s带宽,可为政企客户提供最高1000Mbit/s带宽,IP网络的中继线带宽可达100Gbit/s,正在大力向光纤互联网方向发展。

(1)IP互联网的特性。在IP互联网上承载实时多媒体业务时,对IP技术来说是一大挑战,因为IP互联网承载实时传输业务时有两大缺陷:首先,IP技术本身是面向无连接技术,IP互联网提供的是“尽力而为”的传输,网络本身是不保证传输可靠性的;其次,在TCP/IP体系中的TCP或UDP虽然可以提供一定的容错和纠错功能,但对于传输实时多媒体业务来说,TCP(传输控制协议)的重传机制就显得苍白无力了,因为重传引入的延时对于实时多媒体业务来说是不能忍受的,而UDP(用户数据报协议)本身是不可靠的。因此必须找到一个能够解决多媒体在因特网上传输问题的途径。于是就引出了QoS服务质量问题。

(2)QoS(服务质量)。QoS(Quality of Service)是服务质量的简称,是指一个网络能够利用各种基础技术,为指定的网络通信提供更好的服务能力,是用来解决网络延迟和阻塞等问题的技术,是网络的一种安全机制。

在正常情况下,如果网络只用于无时间延迟限制的应用系统,并不需要QoS,比如E-mail设置,但是当网络发生拥塞时,所有的数据流都有可能被丢弃。为满足用户对不同应用的服务质量要求,就需要网络能根据用户要求分配和调度网络资源,对不同的数据流提供不同的服务质量,对实时性强且重要的数据报文优先处理,对于实时性不强的普通数据报文,提供较低的处理优先级,网络拥塞时甚至会丢弃数据包,于是QoS应运而生。

对于网络业务来说,能够有效地分配网络带宽,更加合理地利用网络资源。因此QoS(服务质量)包括传输带宽、传送时延、数据丢包率和时延抖动等。

对于支持QoS功能的设备来说,应能针对某种类别的数据流,标识它的相对重要性,可以为它赋予某个级别的传输优先级,并使用设备所提供的各种优先级转发策略、拥塞避免机制等为这些数据流提供特殊的传输服务。

简单来说,QoS可以让路由器自动判断各个网络设备执行任务所需的网络带宽并进行自动分配,保障重要的网络行为数据优先转发,让每个上网用户都能流畅上网,更加合理地利用网络资源。

1)QoS的定义:ITU-T将QoS定义为:QoS是一个综合指标,用来衡量一个服务的满意程度。QoS允许用户在丢包、延迟、抖动和带宽等方面获得可预期的服务水平。

2)QoS的功能:当网络发生拥塞时,所有的数据流都有可能被丢弃。为满足用户对不同应用不同服务质量的要求,就需要网络能根据用户的要求分配和调度资源,对不同的数据流提供不同的服务质量:对实时性强且重要的数据报文优先处理;对于实时性不强的普通数据报文,提供较低的处理优先级,甚至丢弃。

QoS是指一个网络能够利用各种基础技术,为指定的网络通信提供更好的服务能力,是网络的一种安全机制,是用来解决网络延迟、拥塞控制、资源预留、流量控制、差错控制等问题的一种技术。

QoS尽力避免网络拥塞,在不能避免拥塞时对带宽进行有效管理,降低报文丢包率,调控IP网络流量,为特定用户或特定业务提供专用带宽,支撑网络上的实时业务。QoS不能创造带宽,只能是让带宽的分配更加合理。当网络过载或拥塞时,QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃,同时保证网络的高效运行。

3)QoS的服务模型。网络通信都是由各种应用数据流组成的,这些数据流对网络服务和性能的要求各不相同,比如FTP(文件传输协议)下载业务希望能获取尽量多的带宽,而VoIP语音业务则希望能保证尽量少的延迟和抖动等。但是所有这些应用的特殊要求又取决于网络所能提供的QoS能力,根据网络对应用的控制能力的不同,可以把网络的QoS能力分为以下三种模型:

①Best-Effort(尽力而为)服务模型:Best-Effort(尽力而为)是单一服务模型,也是最简单的服务模型。网络尽最大的可能性来发送报文。但对时延、可靠性等性能不提供任何保证。

Best-Effort服务模型是网络的缺省服务模型,通过FIFO(First in First out)先入先出队列来实现。它适用于绝大多数网络应用,如FTP、E-Mail等。

尽力而为的服务实质上并不属于QoS的范畴,因为在尽力而为的通信中,并没有提供任何服务或转发保证。

②Int-Serv(综合型)服务模型:Int-Serv是用硬件方式来实现的QoS,是固化在设备里面的一些应用程序。它的实现主要依赖于一个重要的协议:RSVP资源预留协议,RSVP运行在从源端到目的端的每个设备上,以防止其消耗资源过多。

综合服务型中,网络节点在发送报文前,需要向网络申请资源(网络带宽)预留,确保网络能够满足数据流的特定服务要求。

综合服务型QoS可以提供保证型服务和负载控制型服务两种服务:

·保证型服务(Guaranteed Service)提供保证的带宽和时延限制来满足应用程序的要求。如VoIP(IP网络电话)应用可以预留10Mbit/s带宽和要求不超过1s的时延。

·负载控制型服务(Controlled-Load Service)保证即使在网络过载的情况下,仍能对报文提供类似Best-Effort模型在未过载时的服务质量,即在网络拥塞的情况下,保证某些应用程序报文的低时延和低丢包率需求。

但是,综合服务型对设备的要求很高,当网络中的数据流数量很大时,设备的存储和处理能力会遇到很大的压力。综合服务模型的可扩展性差,因此,不适于在流量汇集的骨干网上大量应用。

③Diff-Serv(区分型)服务模型:Diff-Serv是一种多服务模型,它可以满足不同的服务需求,对不同业务的数据流进行分类,并对报文按类进行优先级标记,然后提供有差别的服务,可以对各种不同类的数据流进行控制。这个控制是通过一个控制表(策略表)来实现的。

QoS区分型服务一般用来为一些重要的应用提供端到端的QoS服务质量,通过数据分类、流量标记、流量调节、拥塞管理和拥塞避免技术来实现。

与综合型服务不同,区分型服务不需要通知网络为每个业务预留资源。区分型服务实现简单,扩展性较好。表5-2是各种应用的QoS需求。

表5-2 各种应用的QoS需求

5.2.5 流媒体传输

在网络上传输音视频、图文等多媒体信息,主要有下载和流式传输两种方案。AV文件一般都较大,所以需要的存储容量也较大;同时由于网络带宽的限制,整个文件下载常常要花数分钟甚至数小时,所以这种下载处理方法的延迟也很大。

流式传输方式是将视频、音频、图文等多媒体文件经过特殊的数据压缩方式分成一个个压缩包,由服务器通过互联网向用户计算机连续、实时传送。用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容,而是只需要经过几秒钟或几十秒的启动下载,剩余部分的多媒体信息将继续进行边传送边下载,直至播放完毕。这个过程中的一系列相关的数据包称为“流”。流式传输避免了用户必须等待整个文件从互联网上全部下载才能观看的缺点。

流媒体又叫流式媒体,是边传送边播放的媒体,是多媒体的一种。用户一边不断地接收并观看或收听被传输的媒体。“流”媒体的“流”指的是这种媒体的传输方式,而并不是指媒体本身。

一边下载一边播放,虽然远在天涯,却如亲临现场。广泛用于远程教育、远程医疗、视频点播、网络电台、网络视频会议等方面。

目前实现流媒体传输主要有两种方法:顺序流式(Progressive Streaming)传输和实时流式(Realtime Streaming)传输,它们分别适合于不同的应用场合。

1.顺序流式传输

顺序流式传输是顺序下载,在下载文件的同时用户可观看在线媒体,用户只能观看已下载的那部分,而不能跳到还未下载的部分,由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件,也不需要其他特殊协议,它经常被称作HTTP流式传输。

顺序流式传输比较适合高质量的短片段,如片头、片尾和广告,由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的,这种方法可以保证电影播放的最终质量。但是用户在观看前,必须经历一个延迟。

尽管有延迟,毕竟可让用户发布较高质量的视频片段。顺序流式文件是放在标准HTTP或FTP服务器上,易于管理,基本上与防火墙无关。

顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的视频,如讲座、演说与演示。它也不支持现场广播。

2.实时流式传输

实时流式传输指保证媒体信号带宽必须与连接网络的带宽匹配,使多媒体信息可被实时观看到。实时流与HTTP流式传输不同,它需要专用的流媒体服务器与传输协议。

实时流式传输特别适合现场事件,也支持随机访问,用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上,实时流媒体一经播放就不会停顿。

实时流式传输必须匹配连接带宽,网络拥挤或出现问题时,由于出错丢失的信息被忽略掉,视频质量会较差。如欲保证视频质量,顺序流式传输会更好。

实时流式传输需要特定服务器,如Quick Time Streaming Server、Real Server与Windows Media Server。这些服务器允许用户对媒体发送进行更多级别的控制,因而系统设置、管理比标准HTTP服务器更复杂。实时流式传输还需要特殊网络协议,如RTSP(Realtime Streaming Protocol)或MMS(Microsoft Media Server)。这些协议在有防火墙时可能会出现问题,导致用户不能看到某些地点的实时多媒体内容。 gKHwbLhO/zuU3gk3gek7b513v+oEyrAITtVnsvxnocf7cSmds5FlPy41PDjTr/5f

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