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20022002 秋季学期网上课程秋季学期网上课程多媒体技术基础与应用多媒体技术基础与应用

(Multimedia Fundamentals and Applications)(Multimedia Fundamentals and Applications)

(Face To Face 4 of 4)(Face To Face 4 of 4)

林 福 宗清华大学 计算机科学与技术系智能技术与系统国家重点实验室

Linfz@mail.tsinghua.edu.cn

2002 年 11 月 20 日

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多媒体网络应用 在多媒体网络应用中

– 网络结构– 网络协议– 网上多媒体

期末考试– 考试形式– 考试范围– 考试例子

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“多媒体网络应用”前言 在《多媒体技术基础》教材中，第三部分“多媒体网络应用”的内容是 1998 年底编写的，在 2001 年底提交第 2 版教材稿本时没有作修改。四年过去了，现在回头看，目前还没有发现有重大 变化，只是讲解多媒体网络应用的教学站点的数量比以前多得多，并增加了深度和广度。为弥补 《多媒体技术基础》教材在技术深度方面的不足，我从中选择了几个其内容很值得借鉴的教学站 点，以供有进一步研究需求的同学或从事这类课题研究的同学参考。

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补充参考文献和站点补充参考文献和站点 COMP 249, Multimedia Networking, Spring 2002

, Department of Computer Science, University of North Carolina at Chapel Hill, http://www.cs.unc.edu/Courses/comp249-s02

Intensive Graduate Course “Internet Multimedia” by Henning Schulzrinne Department of Electrical and Information Engineering, Linnanmaa BOX 4500 FIN-90014, University of Oulu, Finland ( 芬兰 ),http://www.ee.oulu.fi/~skidi/teaching/internet_multimedia/

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补充参考文献和站点补充参考文献和站点 (( 续续 ))

Video Transmission over The Internet (EO 37725081 Winter 2001/2002) ， Department of Communication System Engineering ，Ben Gurion University, Israel ( 以色列 ) http://cse.cse.bgu.ac.il/courses/multimedia/Video_Over_the_Internet/

Multimedia Networking References (http://www.cis.ohio-state.edu/~jain/refs/mul_refs.htm)

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一、网络结构 ISO/OSI Reference model (International Organiza

tion for Standardization Open Systems Interconnection Reference model)– ISO/OSI 模型

» 国际标准化组织 / 开放系统互连参考模型– 一种层次体系结构，为计算机在通信网络上进行信息交换的服务层次和交互类型制定的标准。

– ISO/OSI 模型把计算机之间的通信分成七层，每一层建立在下一层的基础上。最底层负责处理硬件链接，而最高层则在应用程序一级处理软件交互

– 便于软件和硬件设计

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网络结构 (cont’d)

ISO/OSI Reference modelOSI 参考模型 主要任务应用层 (application) 程序之间的消息传输表示层 (presentation) 文本格式和显示，代码转换对话层 (session) 建立、维护和协调通信传输层 ( transport) 精确传送，服务质量网络层 (network) 传输路径，消息处理和传送数据链路层 (data link) 编码、寻址和传送信息物理层 (physical) 硬件连接

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网络结构 (cont’d)

OSI 参考模型 TCP/IP(Internet)

应用层 (application) 应用层(application)表示层 (presentation)

对话层 (session)

传输层 ( transport) 传输层 ( transport)

网络层 (network) 网络层 (network)

数据链路层 (data link)

数据链路层 (data link)

物理层 (physical) 物理层 (physical)

Internet(TCP/IP) 的参考模型

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二、网络协议

TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) 传输控制协议 / 网际协议– 美国国防部高级研究计划署 (ARPA) 负责开发的计算机间通信协议，并已成为包括因特网在内的网络上数据传输的事实上的标准。

– TCP/IP 是支配因特网上所有联网计算机之间进行通信的规程， IP 确定信息包途径何处到达目的地，而TCP 确保信息包正确到达目的地

– 在 UNIX 系统中 TCP/IP 是 UNIX操作系统中的一部分，在 DOS 和 Windows环境中 TCP/IP 的功能由Winsock 实现，在 MAC 系统中使用苹果公司的 TCP/IP 。

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网络协议 (cont’d)

各网络层上的部分协议 网络层次 执行的协议 应用层 FTP ， Telnet ， SMTP ，

MIME ， X ， HTTP ，Kerberos ， DNS

NFS ， SNMP ，TFTP ， RPC ，DNS ，专用协议

传输层 TCP UDP

网络层 IP ， ICMP ， IGMP

数据链路层 HDLC ， PPP ， SLIP ， Ethernet ， X.25 ，FDDI ， TokenRing

物理层 RS-232 ， V.35 ， 10Base ， FiberOptic

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网络协议 (cont’d)

缩写词– CLNP(Connectionless Network Protocol) 无连接网络协议

– DNS(Domain Name System) 域名系统– HDLC(High-level Data Link Control) (IBM) 高级数据链路控制规程

– ICMP(Internet Control Messages Protocol) 网际控制消息协议

– IGMP(Internet Group Multicast Protocol) 因特网多目标广播协议

– Kerberos 科巴楼司协议 ( 美国麻省理工学院制定的一种网络确认协议 )

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网络协议 (cont’d)

缩写词– MIME(Multipurpose Internet Mail Extension protocol) 多用途网际邮件扩充协议

– NFS(Network File System) 网络文件系统– RPC(Remote Procedure Call) 远程过程调用– SMTP(Simple Message Transfer Protocol) 简单邮件传输协议

– SNMP(Simple Network Management Protocol) 简单网络管理协议

– TFTP(Trivial File Transfer Protocol) 普通文件传输协议– TP4(Transport Protocol Class 4) 传输协议类 4– X： X-Windows

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网络协议 (cont’d)

RFC (Request for Comments) 评议征文– 一种文档，其中公布了有关因特网运行所依靠的标准、协议或其他信息。

– 因特网最初采用的是合作式和非正式的开发过程，开发一个标准的方法通常是发行一个提议或想法并征求意见。

– RFC 在因特网体系结构研究部 (Internet Architecture Board ， IAB) 的管理下，只有经过讨论后才可成为标准。它可以从 InterNIC等处得到。

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网络协议 (cont’d)

RFC(Request for Comments) 3429 – November 2002– Assignment of the 'OAM Alert Label' for Multiprotocol

Label Switching Architecture (MPLS) Operation and Maintenance (OAM) Functions

STD– Internet Protocol Standards – 0058

Structure of Management Information Version 2 (SMIv2. K. McCloghrie, D. Perkins, J. Schoenwaelder. April 1999. (Format: TXT=89712 bytes) (Obsoletes RFC1902) (Also RFC2578, RFC2579, RFC2580)

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三、网上多媒体 网络上的多媒体

– Continuous/continue media 连续媒体» 在播放过程中不能被中断

语音、音乐、电视等媒体» Often large

» Real time

– Web pages» definitely multimedia

» but don’t fit the characteristics of continuous media.

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网上多媒体 (cont’d)

多媒体网络应用中的主要问题– Problems of Bandwidth

– Problems of Delay

– Problems of Jitter

– Problems of Loss

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网上多媒体 (cont’d)

Problems of Bandwidth/Throughput– Estimating throughput is problematic.

» Media coding may be tunable, but generally changes in quality are perceptually annoying.

» Throughput will often vary faster than feedback delay which makes estimation hard.

– Multicast makes this worse. – Scalable encoding is one solution path. – QoS mechanisms are another.

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网上多媒体 (cont’d)

Problems of Delay– Interactive applications

» Video conferencing » Human communication starts to break down at arou

nd 500 msec delays.

– Feedback loops » Nanomanipulator

– Quality of Service » Best effort and end-to-end mechanisms can do little

to control delay.

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网上多媒体 (cont’d)

Problems of Jitter– Buffer management

» Buffers are used to smooth jitter, but how big should the buffer be?

» Unexpected jitter can lead to starvation.

» Over-provisioning buffers creates delay.

– Jitter is hard to bound even with QoS.

– Media jitter vs. packet jitter » Variable bitrate media (where number of packets for “unit” of

media varies) makes this relationship hard to model.

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网上多媒体 (cont’d)

Problems of Loss– Effect of loss is very media and encoding specif

ic. » Loss of one packet in a video stream can result in the

loss of multiple frames. » Other packets received can be rendered useless.

Goodput vs. Throughput

– Retransmission often not feasible. – Encoding may be designed to alleviate packet lo

ss effects. – Forward Error Correction

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期末考试 形式 范围 例子

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【例 1】从供选择的答案中，选出应填入下面叙述中 __？ __ 内的最确切的解答，把相应编号写在答卷的对应栏内。 （分析 XXX 老师的考题及考题本身的问题）

– 在多媒体的音频处理中，由于人所敏感的声频最高为 __A__赫兹 (Hz) ，因此，数字音频文件中对音频的采样频率为 __B__赫兹 (Hz) 。对一个双声道的立体声，保持一秒钟声音，其波形文件所需的字节数为 __C__ ，这里假设每个采样点的量化位数为 8位。

– MIDI 文件是最常用的数字音频文件之一， MIDI 是一种__D__ ，它是该领域国际上的一个 __E__ 。

– A: (1) 50 (2) 10K (3) 22K (4) 44K– B: (1) 44.1K (2) 20.05K (3) 10K (4) 88K– C: (1) 22050 (2) 88200 (3) 176400 (4) 44100– D: (1) 语音数字接口 (2) 乐器数字接口 (3) 语音模拟接口 (4) 乐器模拟接口

– E: (1) 控制方式 (2) 管理规范 ? (3) 通信标准 (4) 输入接口

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试题 (cont’d)

【例 2】 Sun Microsystems ， Inc. 成立于 1982年，名称取自 Bavarian-born Andreas Bechtolsheim 在 1981 年设计的一种计算机，叫做 Stanford University Network 。该公司的域名：

【例 3】在带宽为 10 Mbps 的局域网上各组点播不同内容的 MPEG-1电视，在满足播放要求的前提下最多可容纳多少个用户组？能够容纳的最大用户组数＝ ____________ ( 个 )祝大家学习进步，事业有成！

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End of Lecture

多媒体技术基础与应用Multimedia Networking