Glava 9 Multipleksiranje Vo Paketski Mrezi

Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta

Glava 9

Multipleksirawe vo paketski mreì

9.1 Voved

Vo tekot na 90-te godini, vo golema merka po~na da se voveduva paketskiot

prenos vo telekomunikaciite. Glavna pri~ina za toa e nastojuvaweto da se krei-

raat mreì so integrirani servisi namesto porane{niot koncept vo koj ima{e

posebni mreì za posebni servisi (na primer: posebna telefonska mreà, po-

sebna podato~na mreà itn.). Glavnata prednost na mreìte so integrirani ser-

visi se poniskite ceni za instalacija na mreàta, poekonomi~no odrùvawe i

upravuvawe, kako i pogolemo iskoristuvawe na raspoloìvite kapaciteti pre-

ku t.n. statisti~ko multipleksirawe na razli~nite tipovi soobra}aj vo mreà-

ta (t.e. razli~nite servisi). Mreìte so integrirani servisi moàt da bidat vo

kanalen mod ili vo paketski mod. Na primer, vo kanalen mod se ISDN (Integrated

Services Digital Networks) mreìte, dodeka vo paketski mod se glavno IP (Internet

Protocol) baziranite mreì (iako tuka pripa|aat i ATM mreìte i drugi, no tie

se poretko zastapeni denes).

Vo prodolènie }e se zadrìme na multipleksirawe vo paketski mreì

bazirani na IP protokolot, t.e. Internet. Vo prethodnite glavi go razgleduvav-

me multipleksiraweto koe se vr{i vo najdolnite nivoa od OSI (Open System for

Interconnection) modelot, odnosno na nivo na samite prenosni mediumi. Me|utoa,

multipleksiraweto na informaciite se izvr{uva i vo pogornite nivoa od OSI

modelot, {to posebno doa|a do izraz vo paketskite mreì (ovde }e usvoime pod

poimot “paketski mreì” da gi podrazbirame IP-baziranite mreì).

Glava 9 - 1


Vo prodolènie vo ovaa glava }e go razgledame multipleksiraweto i de-

multipleksiraweto na protokoli vo paketskite mreì, a potoa }e go razgledame

i multipleksiraweto na razli~ni tipovi informacii (audio, video) vo multi-

mediski sodrìni.

9.2 Multipleksirawe vo IP protokolniot stek

Ima pove}e nivoa na multipleksirawe na protokoli vo IP mreìte. Ima

nekolku pri~ini za toa, t.e.:

Protokolite na nivo link se povrzani so pove}e mre`ni protokoli

Mre`nite protokoli se povrzani so pove}e transportni protokoli

Transportnite protokoli se povrzani so pove}e aplikacii

]e se zadrìme na IP multipleksiraweto, bidej}i site IP paketski mreì

mora da go koristat IP protokolot, dodeka link protokolite zavisat od tipot na

linkot (na primer, Ethernet, ATM, SDH itn.), a isto taka ima i pove}e transport-

ni protokoli (na primer: TCP, UDP, RTP) i pove}e tipovi na aplikacii koi mo-

àt da se koristat vo Internet (World Wide Web – WWW, e-mail, FTP, streaming

itn.). Se razbira, ima i pove}e protokoli na mre`no nivo, no denes dominanten

e IP protokolot (go ima vo sekoj kompjuter ili terminal zaka~en za Internet –

ì~no ili bezì~no, i vo sekoj ruter ili paketski komutator vo Internet mre-

àta).

Ethernet

IP ARPIPX

IP - Internet ProtocolARP - Address Resolution Protocol

Slika 9.1 Ethernet multipleksirawe

Ethernet multipleksirawe

Pod Ethernet multipleksirawe podrazbirame multipleksirawe na soobra}ajot od

mre`noto nivo (t.e. razli~nite mre`ni protokoli) kon Ethernet mreàta, i vo

Glava 9 - 2


obratna nasoka demultipleksirawe na soobra}ajot. Eden primer na Ethernet mul-

tipleksirawe/demultipleksirawe e prikaàn na Slika 9.1.

Kako Ethernet odreduva dali paketot {to }e pristigne do hostot (kompjute-

rot {to e zaka~en na Ethernet mreàta) e namenet za IP ili za ARP protokolot,

ili za nekoj drug? Toa go pravi so koristewe na 2 bajta, nare~eni Ethertype Field,

koi se del od Ethernet ramkata. Na primer, vrednosta za ARP vo toa pole od dva

bajta e 2054 (vo dekaden broen sistem), a za IP e 2048 dekadno (ili 0800 heksade-

cimalno).

IP multipleksirawe

IP paketite moàt da prenesuvaat razli~ni sodrìni vo nivnite podato~ni po-

liwa, kako na primer:

TCP (Transport Control Protocol) segmenti

UDP (User Datagram Protocol) segmenti

ICMP (Internet Control Message Protocol) poraki itn.

Site sodrìni koi se prenesuvaat so IP paketi se smestuvaat vo podato~niot del

na paketot, kako {to e prikaàno na Slika 9.2.

IP podato~en del (Data Field) IP zaglavie(IP header)

Slika 9.2 IP paket

UDP IP-H UDP IP-H ICMP IP-HTCP IP-H

Potok na dojdovni ili pojdovni IP paketi

Edine~en IP paket {tonosi UDP datagram

IP-H -IP zaglavie

Slika 9.3 Potok na IP paketi

Na paketot sekoga{ mu se dodava IP zaglavie pri multipleksiraweto kon podol-

noto nivo na link (na primer: Ethernet), kako {to e pokaàno na Slika 9.3. Na toj

na~in, sodrìnite koi doa|aat od razli~ni aplikacii i transportni protokoli

Glava 9 - 3


se smestuvaat vo edinstveni IP paketi, koi ponatamu se upatuvaat na ist izlezen

link i se prenesuvaat po isti pravila niz Internet mreàta.

Demultipleksiraweto se vr{i vo nasoka od IP nivoto kon transportnite

protokoli (na primer: TCP, UDP, ICMP itn). Pri demultipleksiraweto IP proce-

sot mora da ja isprati sodrìnata na dojdovnite IP paketi do soodvetniot proces

za taa sodrìna (Slika 9.4). Pri multipleksiraweto IP procesot mora da gi pri-

fati porakite od pove}e procesi i da gi multipleksira vo izlezniot potok

(Slika 9.5).

UDP IP-H TCP IP-H

Potok na dojdovni IP paketi

IP-H -IP zaglavie

IP

TCP UDP

ICMP

Slika 9.4 Demultipleksirawe na dojdoven IP potok

UDP IP-H TCP IP-H

Potok na pojdovni IP paketi

IP-H -IP zaglavie

IP

TCP UDP

ICMP

Slika 9.5 Multipleksirawe na IP paketi vo pojdoven potok

Se postavuva pra{aweto kako IP procesot odreduva do koj transporten protokol

treba da ja dostavi sodrìnata od podato~niot del na IP paketot (po otstranuva-

we na IP zaglavieto)? Za taa cel se koristi posebno pole vo zaglavieto na IP pa-

ketite koe se narekuva “Protokol” i ima dolìna od 8 biti (Slika 9.6). Poleto

“Protokol” sluì za identifikacija na sodrìnata na podato~niot del na IP

paketite. Na primer, ako sodrìnata na IP paketot e nameneta za ICMP protoko-

lot, toga{ vo poleto “Protokol” od IP zaglavieto na toj paket }e bide zapi{ana

vrednosta 1; ako sodrìnata e nameneta za TCP, toga{ vrednosta vo poleto }e bi-

Glava 9 - 4


de 6; ako sodrìnata e nameneta za UDP, toga{ vrednosta }e bide 17 itn. (Tabela

9.1).

Verzija Dolìna na zaglavieto

Tip na servis (ToS) Vkupna dolìna

Identifikacija na fragmentot Zname Ofset na fragmentot

Vreme na ìvot na paketot Protokol Kontrola na gre{ka na zaglavieto (Header Checksum)

IP adresa na izvorot (Source Address)

IP adresa na destinacijata (Destination Address)

Opcii Dopolnuvawe (padding)

0 4 8 16 19 24 31

Slika 9.6 Izgled na zaglavie na IP paket (IP verzija 4 – IPv4)

Tabela 9.1 Pova`ni vrednosti na poleto “Protokol” vo IP zaglavieto

Dekadna vrednost na

“Protokol” poleto Protokol od transportno nivo

0 Rezervirano

1 Internet Control Message Protocol (ICMP)

2 Internet Group Management Protocol (IGMP)

4 IP in IP encapsulation

5 Stream IP

6 Transmission Control Protocol (TCP)

17 User Datagram Protocol (UDP)

Multipleksirawe na transportno protokolno nivo

Koga TCP ili UDP (ili nekoj tret) protokolen modul }e primi paket od IP nivo-

to (kako stignuvaat do niv vidovme prethodno pri opis na IP multipleksirawe-

to), toj treba da gi razdeli paketite koi treba da bidat procesirani od razli~ni

aplikacii (na primer: FTP, HTTP ili web-aplikacijata, SMTP, SNTP itn.). TCP i

UDP protokolnite moduli go pravat toa so pomo{ na pole vo nivnite zaglavija

vo koe se sodrì 16-biten broj na porta za dadenite paketi (16-bit port number).

Glava 9 - 5


Bidej}i, TCP i UDP protokolite se dva razli~ni protokoli, sledstveno i nivni-

te broevi na porti se nao|aat vo razli~ni adresni prostori (vo ovoj slu~aj, pod

adresen prostor na porti gi podrazbirame site broevi na porti koi moàt da

bidat dodeleni na daden protokol). Me|utoa, nekoi aplikacii imaat isti porti

i za TCP i za UDP. Toa e vo slu~aj koga dadenite aplikacii (servisi) moàt da se

koristat i preku edniot i preku drugiot protokol (t.e. i preku TCP i preku

UDP).

TCP

SMTP TelnetWWW

WWW - World Wide WebSMTP - Simple Mail Transfer Protocol

Slika 9.7 TCP multipleksirawe/demultipleksirawe

Source Port # (16) Destination Port # (16)

Sequence Number (32 bits)

Acknowledgement Number (32 bits)

Hdr Len(4)

Flags (6) Window Size (16)Reserved (6)

Broj na izvorna porta - Source Port #(16 biti)

Broj na destinaciona porta - Destination Port #(16 biti)

Broj na sekvenca - Sequence Number (32 biti)

Broj na potvrda - Acknowledgement Number (32 biti)

Dolìna(4 biti)

Znamenca(6 biti)

Golemina na prozorecot - Window Size (16)Rezervirani

(6 biti)

Slika 9.8 Izgled na zaglavie na TCP paket

]e go razgledame podetalno TCP multipleksiraweto/ demultipleksirawe-

to (Slika 9.7). Na Slika 9.8 e prikaàn izgledot na zaglavieto na eden TCP pa-

ket. Moè da se zabeleì deka ima dva broja na porti, izvorna i destinaciska

porta. Pod izvorna porta se podrazbira brojot na portata preku koja se vr{i

TCP multipleksiraweto vo nasoka od aplikacijata kon TCP protokolot, a pod

destinaciska porta se podrazbira brojot na portata preku koja se vr{i TCP de-

multipleksiraweto na priemnata strana (t.e. vo priemniot host).

[to e “broj na porta”? Imeno, transportnoto nivo vr{i multipleksira-

we vo koe pove}e softverski elementi (po OSI terminologijata, softverskite

elementi se narekuvaat protokoli) delat ista mre`na adresa (vo IP mreìte, t.e.

Internet, toa e IP adresata). Za da moè na edinstven na~in da se identifikuva-

Glava 9 - 6


at tie softverski elementi (t.e. aplikacii), potreben e na~in za nivno adresi-

rawe vo transportnoto nivo. Ovie adresi se narekuvaat i “transportni adresi”,

a vo TCP/IP mreìte za transportnite adresi se koristi nazivot “broevi na por-

ti” (port numbers). Vo Tabela 9.2 se dadeni nekoi pova`ni broevi na porti koi gi

koristi TCP protokolot.

Tabela 9.2 Pova`ni broevi na porti koi se koristat za TCP multipleksira-

we/demultipleksirawe

Broj na porta Aplikacija

20 FTP data port

21 FTP control port

23 Telnet

25 SMTP

80 World Wide Web (HTTP)

IP

TCP

FTP SNMPTelnetFTPWWW

UDP

ICMP

Ethernet

TCP

FTPSNMP Telnet FTP WWW

UDP

ICMP

Ethernet

Internet

Broevi na porti

Identifikacija na protokol

Tip na Ethernet

IP IP

Slika 9.9 Multipleksirawe/demultipleksirawe na protokoli

Na slika 9.9 e prikaàn celiot pat od aplikacijata na predavatelnata

strana (levo na slikata), procesot na multipleksirawe na transportno nivo, IP

multipleksirawe i Ethernet multipleksirawe, prenosot na informaciite niz

Glava 9 - 7


Internet, i demultipleksiraweto vo priemniot host (desno na slikata) koe se

vr{i po obraten redosled od multipleksiraweto.

9.3 Multipleksirawe na multimediski sodrìni

Vo paketskite mreì e karakteristi~no da imame razli~ni tipovi na in-

formacii smesteni vo razli~ni sodrìni. Multimediskite sodrìni vklu~uva-

at pove}e razli~ni tipovi informacii vo sebe (audio, video, podatoci). Pod

prenos na multimediska sodrìna podrazbirame prenos na razli~nite tipovi

informacii multipleksirani vo zaedni~ki potok, ili vo pove}e oddelni poto-

ci koi se po potreba sinhronizirani me|usebe. Eden od najrasprostarnetite ti-

povi na multimediska sodrìna se MPEG (Moving Pictures Experts Group) standar-

dite. Vo prodolènie }e vidime kako se vr{i multipleksirawe-

to/demultipleksiraweto vo najrasprostranetite MPEG standardi denes, t.e.

MPEG-1, MPEG-2 i MPEG-4.

9.3.1 Multipleksirawe vo MPEG-1

Standardot MPEG-1 e kreiran so cel kodirawe na video so pridruèno au-

dio za brzini do 1,5 Mbit/s. Glavna cel pri kreiraweto na ovoj standard e zapis

na video i audio informacii za pristap do niv lokalno na kompjuterot. Vakov

tip na aplikacii se snimeni video informacii, interaktivni CD zapisi i igri.

Pritoa, standardot e optimiziran za odredena rezolucija SIF (Standard Image For-

mat), 352 240 za frekvencija na ramkite 30 Hz (ovoj format e namenet za TV

soglasno standardot NTSC pri 60 poluramki/sek.), odnosno 352 288 za 25 Hz

(format namenet za standardite za televizija PAL i SECAM, pri 50

poluramki/sek.) za t.n. luminentni komponenti. Rezolucijata za kolor-

diferentnite komponenti e dvapati pomala po dimenzii.

Vo standardot se koristat tri tipa na sliki (ramki), I, P i B. Luminantni-

te komponenti na sekoj makroblok se 16 16 pikseli, dodeka kolor

diferentnite komponenti vo eden makroblok se so dimenzii 8 8. Trite tipa

Glava 9 - 8


na sliki se grupiraat vo grupi na sliki (GOP – Group of Picture), koj e definiran

so dva parametri: brojot na P sliki me|u dve posledovatelni I sliki i brojot na

B sliki me|u dve posledovatelni I ili P sliki.

Audio delot na MPEG-1 ovozmoùva semplirawe so frekvencii do 48kHz,

i 4 tipa na rabota: mono, stereo, nezavisni dva izlezi i spoeno stereo.

Vo standardot MPEG-1 e definiran sistemskiot del za multipleksirawe

na podatocite od razli~ni potoci vo edinstven potok na izlez od koderot. Ele-

mentarnite potoci se referenciraat kako elementarni potoci (elementary stre-

ams). Za sinhronizacija na potocite se koristat vremenski oznaki (time stamps).

Ovie vremenski oznaki se koristat od strana na dekoderot za dekodirawe i pri-

kaùvawe na video i audio informaciite.

Sinhronizacija

Ovde nakratko }e se zadrìme na sinhronizacijata kaj MPEG kodiranite signa-

li. MPEG obezbeduva mehanizam za sinhronizacija me|u videoto i pridruènoto

audio. Pritoa se koristat dva parametri: referenca na sistemskiot ~asovnik

(System Clock Reference – SCR) i vremenski oznaki za prikaùvawe (Presentation Ti-

meStamp – PTS). Sistemskiot ~asovnik specifiran so MPEG raboti na 90 kHz.

SCR i PTS se kodiraat so 33 biti so {to moè da se pretstavi bilo koj vremen-

ski ciklus vo tek na 24 ~asa (233 = 8589934592 > 60 60 24 90000 = 7776000000

> 232 = 4294967296).

SCR e kopija vo daden moment od sistemskiot ~asovnik na koderot koj se

smestuva vo potokot biti vo sistemskoto nivo. Pri dekodiraweto, ovie vredno-

sti se koristat za osveùvawe na sistemskiot ~asovnik.

PTS se otse~oci od sistemskiot ~asovnik na koderot, a se povrzani so de-

lovi od kodiran video ili audio signal. PTS go specifiraat vremeto relativno

vo odnos na sistemskiot ~asovnik koga treba da bide prikaàna video slika ili

pak za audio, koga treba da zapo~ne audio sekvenca.

Dekoderot moè da preskokne ili pak da povtori odredena slika pri pri-

kaùvawe na video sekvenca, zavisno od toa dali PTS vo ramkite na slikata e vo

ramkite na pomestuvawe pomalo od (1/90000) sekundi vo odnos na SCR. Dokolku

PTS e porano od momentalnata vrednost na SCR pri prikaùvawe na slikata, to-

Glava 9 - 9


ga{ dekoderot ja otfrla slikata. Obratno, ako PTS e podocna od SCR (ima pogo-

lema vrednost), toga{ dekoderot go povtoruva prikaùvaweto na slikata.


Po standardot MPEG-1 se pojavila potreba i za kompresija na TV signali-

te za poefikasna distribucija na istite vo kabelskite mreì i satelitskite

sistemi. Podocna so standardot bila opfatena i televizijata so visoka

rezolucija (HDTV), koja prethodno bila planirana da bide vo poseben standard

MPEG-3.

MPEG-2 vnesuva pove}e noviteti vo odnos na negoviot prethodnik MPEG-

1. MPEG-2 ovozmoùva prenos i vo sredini so odredena verojatnost na zagubi na

paketite ili bitski gre{ki {to ne e slu~aj so MPEG-1. Vo MPEG-2 se vnesuvaat

pove}e rezolucii na sliki koi se poddrùvaat, kako i pove}e formati na sliki.

Se pojavuva i skalestoto kodirawe za prvpat vo serijata na MPEG standardi. Vo

MPEG-2 se voveduva interaktivnost vo multimedija servisite, kako {to e inte-

raktivna televizija, funkcii na dale~inska kontrola (VCR functions), kako i pa-

ralelen prenos na pove}e video ili audio potoci. Se voveduva i definira trans-

porten potok.

Imeno, MPEG-2 ima dve {emi za multipleksirawe, i toa:

programski potok (PS – Program stream), koj ovozmoùva sinhronizacija i

multipleksirawe na pove}e video i audio potoci. Programskiot potok e

kompatibilen so MPEG-1 standardot i e namenet za sredini bez gre{ki

pri prenosot (namenet e za podatoci koi lokalno se skladiraat na kompju-

terot). Paketite se dolgi i imaat promenliva dolìna, a so cel da se na-

mali u~estvoto na zaglavieto vo potokot. Razlikata na programskiot po-

tok na MPEG-2 vo odnos na MPEG-1 e postoeweto na signalizacija vo ovoj

standard;

transporten potok (transport stream), gi kombinira eden ili pove}e pro-

gramski potoci vo eden potok. Pritoa, programite moè, no ne mora da

imaat ista vremenska baza (na primer, pri distribucija na TV treba da

ima sinhronizacija me|u elementarnite potoci, {to ne e slu~aj so prenos

Glava 9 - 10


na podatoci kako {to se igrite i sl.). Ovoj potok se upotrebuva vo sredi-

ni so pogolema verojatnost na gre{ka. Pritoa, transportniot potok ne

obezbeduva tehniki za za{tita od gre{ki pri prenosot, tuku toa go prepu-

{ta na mre`nite nivoa pod nego. Toj e vsu{nost vlez vo transportno nivo

soglasno definiciite od OSI referentniot model so 7 nivoa, a ne e vis-

tinski transportno nivo.

I za dvete nivoa na multipleksirawe postoi zaedni~ka struktura na podatoci-

te, a toa se tn. elementarni programski potoci (PES – Program Elementary Stream).

Toa e prvoto nivo pri multipleksiraweto, a vtoroto e zavisno od komunikacis-

kiot medium.

pristapni edinici (access units)

paketiziran elementaren potok (packetized elementary stream)

PES paket

transporten paket (188 bajti)

transporten potok (transport stream)

Slika 9.10 Pakuvawe na MPEG-2 kompresiranite podatoci vo programskiot i

transportniot potok na MPEG-2

Pritoa, programskiot potok se generira preku ednostavno povrzuvawe na PES

paketite so neophodnite podatoci za da se sozdade edinstven potok. Ponatamu

transportniot potok se sozdava so pakuvawe na programskiot potok vo paketi so

fiksna golemina od 188 bajti (TS – Transport Packet). Goleminata od 188 bajti pro-

izlegla od te`nenieto MPEG-2 da se koristi za prenos preku ATM mreì so ko-

ristewe na CBR servisite za koi {to e definirano ATM adaptaciskoto nivo 1

Glava 9 - 11


(ATM Adaptation Layer 1 – AAL1). AAL1, soglasno specifikacijata od ITU-T, ima

dolìna na podato~niot del od 47 bajti, a 4*47=188 bajti, kolku {to e golemina-

ta na transportniot paket vo MPEG-2.

Vo MPEG-2 se koristat dva tipa na vremenski oznaki, i toa: 1) referentni

vremenski oznaki, odnosno SCR vo programskiot potok, a PCR vo transportniot

potok, i 2) vremenski oznaki za momentite na dekodirawe i prikaùvawe na vi-

deo i audio ramkite, DTS (Decoding Time Stamp) i PTS (Presentation Time Stamp) so-

odvetno. Vremenskite oznaki se koristat koga ima potreba za sinhronizacija (na

primer, pri distribucija na digitalna televizija), no ne e zadolìtelno da se

koristat vo MPEG-2 video potocite (na primer, nema potreba od vremenski ozna-

ki pri simnuvawe na MPEG-2 fajlovi od mreà).


MPEG-4 standardot e napraven vrz baza na tri uspe{ni podra~ja vo svetot

na komunikaciite i kompjuterskite sistemi: digitalnata televizija, interak-

tivnata grafika i WWW (World Wide Web). Celta na MPEG-4 e da ovozmoì inte-

gracija na ovie tri poliwa vo odnos na produkcijata, distribucijata i prista-

pot do sodrìnata.

Definicii na osnovnite poimi vo MPEG-4 standardot

Bidej}i edna od osnovnite karakteristiki na MPEG-4 kako standard e in-

terakcijata so sodrìnata na odredena scena vo odnos na manipulacija na ob-

jektite koi se nao|aat na nea, definirani se AVO (Audio Visual Object). Pod AVO

se podrazbira audio vizuelen objekt od odredena scena do koj moè da se

pristapi. Toa e osnovniot ~ekor nadvor od standardnoto kodirawe koe ne

ovozmoùva{e interaktivnost vo odnos na sodrìna na edna scena. Generalno,

eden AVO moè da ima:

• samo komponenta video objekt (VOC);

• samo komponenta audio objekt (AOC);

• dvete komponenti.

Glava 9 - 12


multipleksiran potokna podatoci/kontrola

lu|e

govor

pozadina

trofej

multipleksiran potokna podatoci/kontrola

x

z

y

koordinaten sistem nascenata

hipoteti~ka to~ka nagledawe na scenata

proektnaramnina na

videokompozitorot

audio kompozitor

video displej

zvu~nik

vlez vo sistemot

Slika 9.11. MPEG-4 audiovizuelna scena

Audio-vizuelnite sceni se dobivaat so kombinirawe na pove}e AV objekti, or-

ganizirani vo hierarhiski redosled. Na zavr{etocite od edna takva razgraneta

hierarhija se nao|aat primitivni AVO, kako {to se slika na lice koe zboruva,

Glava 9 - 13


glasot pridruèn na toa lice i sli~no. Audio komponentite moàt da bidat mo-

no, stereo ili pove}ekanalni. Video objektite moàt da bidat 2D ili 3D, pri-

rodni ili ve{ta~ki generirani, mono ili virtuelni. Primer na edna audio-vi-

zuelna scena sostavena od pove}e AVO e dadena na Slika 9.11.

Pove}e primitivni audiovizuelni objekti moàt da se kombiniraat za da

se sozdadat novi posloèni audiovizuelni objekti. Standardot MPEG-4 ovozmo-

ùva da se smestuvaat audio-vizuelnite objekti bilo kade vo daden koordinaten

sistem i da se grupiraat primitivnite AVO za da se dobijat sloèni AVO. Isto

taka, moè da se promeni interaktivno to~kata na gledawe ili slu{awe bilo

kade na scenata, da se otstranat ili premestat odredeni objekti, da se vmetnat

novi objekti na scenata.

Zaradi ovozmoùvaweto na manipulacija so sodrìnata na scenata kaj

MPEG-4, podato~nata struktura se razlikuva od prethodnite dva standardi,

MPEG-1 i MPEG-2.

scena

pozadinatrofejlu|e

govorlikovi

Slika 9.12. Opis na video scena

Za da se ovozmoì individualen pristap do sekoj objekt na scenata, po-

trebno e scenata da bide pretstavena kako kompozicija od razli~nite objekti

koi na priemnata strana se komponiraat spored “scenarioto” za da se rekonstru-

ira scenata. Tuka moème da go definirame poimot virtuelna ramnina na objekt

VOP (VOP – Virtuel Object Plane). VOP pretstavuva dvodimenzionalen VOC so pro-

izvolen oblik (na primer, trofejot na Slika 9.11 e eden VOP, pozadinata so

zgradi e drug itn.).

Glava 9 - 14


Za da moè da se rekonstruira scenata na priemnata strana postoi opis

na scena (scene description), koj mu e pridruèn na audio-vizuelniot objekt, se ko-

dira i se ispra}a od koderot istovremeno so AVO. Opisite na scenite se kodira-

at nezavisno od potokot (stream) na AVO, a so cel da se obezbedi polesna avtori-

zacija vo odnos na pravoto za pristap ili manipulacija, polesna interaktivnost

i manipulacija so parametrite na objektite. Parametrite na audio-vizuelnite

objekti koi moàt da se menuvaat se sodràt vo opisot na scenata, so {to se

ovozmoùva tie da se menuvaat bez da se dekodira audio-vizuelniot objekt. Na

Slika 9.12 e daden {ematski prikaz na opisot na scenata od Slika 9.11.

Multipleksirawe na potoci vo MPEG-4

Kodiranite audiovizuelni objekti se smestuvaat vo eden ili pove}e ele-

mentarni potoci (elementary streams). Sekoj od ovie potoci e definiran preku pa-

rametrite za odreduvawe na QoS (Quality of Service) koj treba da bide obezbeden

pri prenosot (na primer: maksimalna bitska brzina, verojatnost na gre{ka pri

prenosot itn.).

Sistemskiot model za MPEG-4 kodiranite podatoci e prikaàn na Slika

9.13. Vo osnova moè da se podeli na nivoa i interfejsi koi se orientirani po-

ve}e kon aplikacijata i nivoa i interfejsi orientirani kon prenosniot sistem

vo podolnite nivoa. Generalno, razlikuvame 3 nivoa.

Nivoto za pristap (AccessUnit Layer – AL) ili sinhronizaciskoto nivo (Synchro-

nization Layer – SL) ovozmoùva identifikacija na razli~nite edinici do koi

moè da pristapi, kako na primer video ili audio sekvenci, opis na scena itn,

potoa ima zada~a obnovuvawe na naru{ena vremenska baza na opisot na scenata i

sinhronizacija.

Sinhronizaciskoto nivo go definira na~inot (sintaksata) za pakuvawe

na elementarnite potoci vo pristapni edinici (access units). Sekvenca od SL pa-

keti sozdava SL-paketski potok (SL-packetized stream – SPS). Pristapnite edinici

se osnovni edinici za sinhronizacija.

Glava 9 - 15


Elementarni potoci

Fleksibilno-multipleksen potok

Paketiziran potok nasinhronizaciono nivo

SL SL SLSL SL SL

Fleks. multipleks Fleks. multipleks

(RTP)UDP

IP

AAL2ATM

H223PSTN

(PES)MPEG2

TSFajl Distri

bucija

Interaktivenservis

Transportno-multipleksiran potok

Interfejs na elementarnitepotoci

Sinhronizaciono nivo

DMIF aplikaciskiinterfejs

Niv

o za

pre

nos

DMIF mreèninterfejs

Transportno-multipleksno

nivo

DMIF nivo

Fleksibilno-multipleksen

kanal

Transportno-multipleksen

kanal

Slika 9.13. Sistemski model na MPEG-4

Eden SL paket e sostaven od zaglavie na paketot i podatoci (payload). Zag-

lavieto na SL paketot ovozmoùva kontinuirana proverka vo slu~aj na zagubi i

gi sodrì vo kodirana forma vremenskite oznaki (timestamps) i pridruènata

informacija. Me|utoa, SL paketot ne sodrì informacija za svojata dolìna,

pa zatoa ima potreba od soodveten protokol od ponisko sistemsko nivo koj }e gi

vnese SL paketite vo ramki (frames). Toa nivo e nivoto za fleksibilno mul-

tipleksirawe (FlexMux Layer).

Sinhronizaciskite (SL) paketi ne ja nosat informacijata za identitetot

na elementarniot potok vo svoeto zaglavie. Ova preslikuvawe me|u elementar-

nite potoci i sinhronizaciskite paketi se obezbeduva so tabeli na mapirawe na

potocite koi se prenesuvaat so koristewe na soodvetna signalizacija vo zavis-

nost od transportniot mehanizam (ATM, IP itn.).

Interfejsot na elementarnite potoci kon SL (Elementary Stream Interface – ESI)

e interfejs koj specificira koi podatoci treba da se razmenuvaat me|u nivoto

za kodirawe i sinhronizaciskoto nivo pod nego. Komunikacijata me|u ovie dve

nivoa ne se zasnova samo na prenos na kompresirani informacii (audio, video),

Glava 9 - 16


tuku i dopolnitelni informacii kako {to se vremenskite oznaki, dolìnata na

pristapnite edinici itn.

Interfejsot na poto~en multipleks (Stream Multiplex Interface – SMI) e

interfejs me|u sinhronizaciskoto nivo i transportniot mehanizam (Slika

9.13). Ovoj interfejs ne gi vklu~uva samo SL-paketskite podatoci, tuku i

dopolnitelni informacii vo odnos na dolìnata na sekoj SL paket.

Fleksibilen multipleks (FlexMux Layer) e multipleksno nivo, celosno speci-

ficirano so MPEG-4 standardot kako i site nivoa nad nego. Ova nivo sodrì

alatka za multipleksirawe koja ovozmoùva grupirawe na elementarnite

potoci so dodavawe na dopolnitelno malo zaglavie (overhead). Upravuvaweto so

sesiite (otvoraweto na transportnite potoci) e zada~a na t.n. DMIF (Delivery

Multimedia Integration Framework). Ova zna~i deka interfejsot me|u DMIF i

sistemot se nao|a me|u dvete multipleksni nivoa na MPEG-4. Ottamu,

fleksibilno multipleksiranoto nivo se referencira i kako DMIF nivo.

Nivoto za fleksibilno multipleksirawe e opcionalno i moè da bide

izbegnato dokolku podolnoto transportno nivo ekvivalentno gi obezbedi

negovite funkcii.

Transporten multipleks (Transport Multiplex Layer) e prvoto multipleksno nivo

koe treba da ponudi transportni servisi soodvetni na barawata za QoS. Za da se

ovozmoì maksimalna fleksibilnost pri kreirawe na servisite i aplikaciite,

ova nivo ne e specificirano vo MPEG-4 standardot. Samo interfejsot me|u

transportniot multipleks i pogornoto nivo e specifiran so MPEG-4. Vo ova ni-

vo moè da se upotrebi bilo koja hierarhija na transportni nivoa koja {to e po-

godna: (RTP)/UDP/IP, (AAL5)/ATM ili MPEG-2 transportnoto nivo preku soodvet-

no fizi~ko nivo. Izborot im e prepu{ten na proizvoditelite na opremata i

krajnite korisnici.

Glava 9 - 17


Multipleksirawe na elementarnite potoci

Vo ovoj del }e go razgledame fleksibilnoto multipleksirawe na paketi-

ziranite potoci koi doa|aat od sinhronizaciskoto nivo SL.

Vo nivoto na fleksibilniot multipleks se koristi alatka koja e fleksi-

bilen multiplekser {to vr{i razmestuvawe (interleaving) na SL-paketskite poto-

ci so momentalni promeni vo bitskata brzina. Osnovna podato~na edinka na ova

nivo e fleksibilno multipleksiraniot paket (FlexMux packet), koj ima promen-

liva dolìna. Tuka MPEG-4 standardot se razlikuva od MPEG-2 (prethodniot

MPEG standard) kade {to postoe{e vo standardot specificirano transportno

nivo (koe ovde ne e specificirano i e ostaveno da se izbere nekoe od

postoe~kite koi odgovaraat, kako {to se IP, ATM itn.).

Za da se razlikuvaat sinhronizaciskite paketi koi poteknuvaat od raz-

li~ni elementarni potoci, alatkata za fleksibilno multipleksirawe dodeluva

tn. broj na fleksibilen multipleksen kanal (FlexMux Channel). Sekoj SL-

paketski potok e preslikan vo eden fleksibilen multipleksen kanal. So toa,

moè bez grià da se razmestuvaat fleksibilno multipleksiranite paketi od

razli~ni SL potoci. Sekvenca od vaka razmesteni FlexMux paketi koi se nao|aat

vo eden potok se vika fleksibilno multipleksiran potok (FlexMux Stream).

Nivoto za fleksibilno multipleksirawe ne obezbeduva slu~aen pristap

(random access) ili sanacija na gre{ki (error recovery), {to e prepu{teno na po-

dolnite protokoli koi treba za taa cel da gi smestuvaat fleksibilno multiple-

ksiranite paketi vo ramki. Isto taka, od podolnite transportni nivoa se bara

da imaat i dovolno dobra detekcija na gre{ka.

Glava 9 - 18

Documents

Glava 9 Multipleksiranje Vo Paketski Mrezi