- •«Томский политехнический университет»
- •Е.С. Чердынцев мультимедийные сети
- •Глава 1. Введение в мультимедиа
- •1.1. Классификация мультимедиа
- •1.2. Текст
- •1.3. Звук
- •1.4. Графика и анимация
- •1.6.1. Характеристики реального времени (ограничения на задержки и нестабильность)
- •1.5. Видео
- •1.6. Требования к передаче мультимедиа по сетям
- •1.6.2. Требование высокой пропускной способности
- •1.6.3. Требования к ошибкам
- •1.6.4. Поддержка мультикаста
- •1.6.5. Управление сессиями
- •1.6.6. Безопасность
- •1.6.7. Поддержка мобильности
- •Глава 2. Поддержка распределенного мультимедиа трафика в Интернете
- •2.1. Поддержка трафика реального времени в Интернете
- •2.1.1. Задержки при обработке пакетов
- •2.1.2. Задержки при передаче пакетов
- •2.1.3. Задержка передачи
- •2.1.4. Задержки маршрутизации и обработки очередей
- •2.2. Требование высокой пропускной способности
- •2.3. Ошибки характеристик сети
- •2.4. Предлагаемые модели сервисов Интернет
- •2.4.1. Уточнение требований к сервисам и описанию трафика
- •2.4.2. Управление доступом
- •2.4.3. Управление трафиком
- •2.4.4. Классификация пакетов
- •2.4.5. Планирование пакетов
- •2.4.6. Потеря пакетов
- •2.4.7. Маршрутизация на основе QoS
- •2.5. Интегрированные сервисы
- •2.5.1. Классы гарантированного обслуживания
- •2.5.2. Сервис управления загрузкой
- •2.5.3. Сервис негарантированной доставки
- •2.5.4. Недостатки модели Intserv для Интернета
- •2.6. Дифферецированный сервис
- •2.6.1. Per Hop Behavior
- •2.7. Мультипротокольная коммутация по меткам
- •Глава 3. Расширение стека протоколов tcp/ip для поддержки функциональных требований распределенных мультимедийных приложений
- •3.1. Поддержка мультикаста
- •3.2. Управление сессиями
- •3.3. Безопасность
- •3.4. Мобильность
- •3.6. Session Initiation Protocol
- •Глава 4. Введение в rtp
- •4.1. Базовые принципы rtp
- •4.2. Стандартные элементы rtp
- •4.3. Связанные с rtp стандарты
- •Глава 5. Описание протокола rtp
- •5.1. Сессии rtp
- •5.2. Структура пакета rtp
- •5.3. Проверка качества пакета
- •5.4. Трансляторы и миксеры
- •Глава 6. Описание протокола rtсp
- •6.1. Компоненты rtcp
- •6.2. Передача пакетов rtcp
- •6.3. Формат пакетов rtcp
- •6.4. Безопасность и конфиденциальность
- •6.5. Проверка корректности данных
- •6.6. База данных участников сессии
- •6.7. Управление характеристиками времени
- •6.7.1. Отчетные интервалы
- •6.7.2. Базовые правила передачи
- •6.7.3. Процедура пересмотра вперед
- •6.7.4. Процедура пересмотра назад
- •6.7.5. Пересмотр пакетов bye
- •6.7.6. Общие проблемы реализации
- •Глава 7. Захват мультимедиа, проигрывание и управление характеристиками времени
- •7.1. Поведение отправителя
- •7.2. Захват мультимедиа и сжатие
- •7.2.1. Захват и сжатие звука
- •7.2.2. Захват и сжатие изображения
- •7.2.3. Использование предварительно записанной информации
- •7.3. Генерация пакетов rtp
- •7.3.1. Метки времени и модель времени rtp
- •7.3.2. Фрагментация
- •7.3.3. Заголовки, зависящие от формата данных
- •7.4. Поведение получателя
- •7.5. Получение пакетов
- •7.5.1. Получение пакетов данных
- •7.5.2. Получение управляющих пакетов
- •7.6. Буфер проигрывания
- •7.7. Декодирование, смешивание и проигрывание
- •7.7.1. Декодирование
- •7.7.2. Смешивание звука
- •Глава 8. Синхронизация звука и изображения
- •8.1. Поведение отправителя
- •8.2. Поведение получателя
- •8.3. Точность синхронизации
- •Глава 9. Компенсация ошибок
- •9.1. Компенсация потерь звука
- •9.1.1. Измерение качества звука
- •9.1.2. Замещение периодами тишины
- •9.1.3. Замещение шума
- •Глава 10. Исправление ошибок
- •10.1. Прямое исправление ошибок
- •Глава 11. Контроль перегрузок
- •11.1. Необходимость контроля перегрузок
- •10.1.1. Контроль четности
- •References
- •Multimedia networks
- •Published in author’s version
1.6.2. Требование высокой пропускной способности
Очевидно, что мультимедийные приложения требуют существенно более высокой пропускной способности сетей, чем обычные текстовые приложения, широко распространенные в прошлом. Более того, мультимедийные потоки передаются с использованием протокола UDP, который не имеет механизма контроля перегрузок сети. Таблица 1.5 показывает требования к пропускной способности для наиболее распространенных типов мультимедиа.
Существует два типа сжатия: с потерей информации и без потери. В первом случае при сжатии происходит удаление избыточной информации из данных, что часто приводит к их искажению или появлению шумов. Во втором случае информация не теряется и получаемые данные идентичны отправляемым данным. Обычно сжатие с потерей информации дает степень сжатия больше, чем сжатие без потери информации. Однако в некоторых приложениях потеря информации недопустима (например, при передаче медицинской телеметрии).
Таблица 1.5
Требования к пропускной способности для различных элементов мультимедиа
Звук |
Скорость выборки |
Битов в выборке |
Скорость в битах |
Голос по телефону (до 3.4 КГц) |
8000 выборок/сек |
12 |
96 Kbps |
Широкополосная речь (до 7 КГц) |
1600 выборок/сек |
14 |
224 Kbps |
Двусторонняя широкополосная речь (до 20 КГц) |
44.1 Kвыборок/сек |
16 на канал |
1.412 Mbps на оба канала |
Изображение |
Пиксели |
бит/пиксель |
Битовая скорость |
Цветное изображение |
512 x 512 |
24 |
6.3 Mbps |
CCIR TV |
720 x 576 x 30 |
24 |
300 Mbps |
HDTV |
1280 x 720 x 60 |
24 |
1.327 Gbps |
1.6.3. Требования к ошибкам
Как отмечалось ранее, разные типы мультимедиа имеют разные требования к наличию ошибок при их передаче по сетям. Ошибки возникают при повреждении или потере пакетов. Большинство приложений, допускающих ошибки при передаче, используют технику маскирования ошибок (error concealment techniques – FEC), которая позволяет восстановить потерянную информацию на основе информации из других пакетов.
При использовании FEC в поток пакетов добавляется дополнительная информация для устранения возможных ошибок. Однако, если в процессе передачи пакетов появятся ошибки за пределами уровня FEC, они могут остаться не обнаруженными. Следовательно, для приложения мультимедиа важно знать тип ошибок в используемых коммуникационных сетях, чтобы использовать необходимый уровень FEC для обеспечения безошибочной передачи. Например, беспроводные сети требуют более высокий уровень защиты от ошибок, чем проводные сети, так как вероятность потери пакетов в них существенно выше. Минимизация повторной посылки пакетов, достигаемая использованием FEC, может быть слишком дорогой в проводных сетях, так как вероятность потери пакетов в них достаточно низка. Дополнительные затраты требуются и на повышение пропускной способности сети для передачи дополнительной информации FEC.
