多媒体通信网络

第1章概论1

1.1什么是多媒体1

1.1.1多媒体的概念1

1.1.2媒体的分类3

1.1.3多媒体数据的基本类型4

1.1.4多媒体数据的时空特性6

1.2多媒体与通信网络7

1.2.1什么是通信网络8

1.2.2常用的通信网络8

1.2.3通信网络的数字汇聚13

1.3媒体及其流特性14

1.3.1传输的时间约束14

1.3.2连续媒体流的特性15

1.3.3媒体与逻辑数据单元18

1.4多媒体与分层的体系结构18

1.4.1网络体系结构的概念18

1.4.2OSI参考模型21

1.4.3TCP/IP参考模型22

1.4.4多媒体通信的需求24

1.4.5多媒体与层功能25

1.5多媒体标准27

1.5.1ITU-T视听通信标准27

1.5.2ISO/IEC/JTC1标准27

1.5.3Internet多媒体标准28

1.5.4其他标准相关的论坛和组织29

1.6本书的内容结构30

本章小结32

思考与练习32

第2章多媒体通信网络的需求33

2.1音频和视频基础33

2.1.1听觉感知33

2.1.2数字音频35

2.1.3视觉感知36

2.1.4数字视频38

2.2典型的分布多媒体应用需求40

2.2.1音频流和视频流40

2.2.2对话及其多方通信41

2.2.3点到点通信42

2.2.4Web中的多媒体43

2.2.5分布多媒体应用的需求43

2.3性能需求44

2.3.1面向连续比特流的通信44

2.3.2典型的性能度量指标45

2.3.3带宽46

2.3.4时延47

2.3.5差错控制50

2.3.6多点通信51

2.4服务质量52

2.4.1QoS的概念52

2.4.2QoS参数52

2.4.3编码与QoS53

2.4.4协议层中的QoS53

本章小结54

思考与练习54

第3章通信子网56

3.1多媒体应用对通信子网的需求回顾56

3.2电信网络技术与多媒体传输57

3.2.1电话网57

3.2.2ISDN网络58

3.2.3SONET/SDH59

3.3传统面向连接的分组交换网络与多媒体传输63

3.3.1X.2563

3.3.2帧中继64

3.4Internet与多媒体传输65

3.4.1Internet的多媒体能力65

3.4.2多媒体电子邮件66

3.4.3多播与MBone68

3.4.4Internet270

3.5局域网与多媒体传输71

3.5.1标准以太网71

3.5.2交换以太网72

3.5.3高速以太网73

3.5.4无线局域网74

3.6ATM网络与多媒体传输76

3.6.1ATM的概念和特性76

3.6.2ATM协议参考模型79

3.6.3ATM连接和交换81

3.6.4ATM提供的服务与QoS83

3.7接入网络与多媒体传输84

3.7.1信息使用的对称与非对称模式84

3.7.2电话线接入网ADSL85

3.7.3有线电视接入网HFC87

3.7.4光纤接入网90

3.8WiMAX技术91

3.8.1什么是WiMAX91

3.8.2802.16协议栈91

3.8.3无线传输方式92

3.8.4MAC控制93

3.8.5帧结构94

3.93G移动多媒体通信95

3.9.1移动通信的发展95

3.9.23G体制种类99

3.9.3WCDMA技术100

3.9.4TD-SCDMA技术102

3.9.5CDMA2000技术105

3.9.6移动管理108

3.9.73G的多媒体业务111

本章小结113

思考与练习114

第4章多媒体网络与传送协议116

4.1传统网络协议116

4.1.1协议的功能116

4.1.2传统协议的问题119

4.2IPv6协议121

4.2.1IPv6协议121

4.2.2数据报格式121

4.2.3IPv6对多媒体的支持124

4.3网络层服务质量126

4.3.1提高服务质量的技术126

4.3.2综合服务134

4.3.3差别服务135

4.3.4标签交换和MPLS138

4.3.5服务质量问题的讨论146

4.4资源预留协议146

4.4.1RSVP基础147

4.4.2RSVP预留方式148

4.5IP多播协议152

4.5.1广播与多播的概念152

4.5.2广播路由选择153

4.5.3多播路由选择155

4.5.4IP多播及其协议157

4.5.5IP多播编程160

4.6实时传送协议164

4.6.1RTP165

4.6.2RTCP167

本章小结169

思考与练习170

第5章分布多媒体应用及协议171

5.1多媒体应用171

5.1.1多媒体应用的发展171

5.1.2多媒体应用的类型172

5.1.3ITU应用175

5.1.4MPEG应用178

5.2应用级成帧182

5.2.1ALF的概念182

5.2.2ALF与RTP182

5.3Internet上的实时语音通信应用183

5.3.1IP尽力服务的问题183

5.3.2平滑抖动和时延限制184

5.3.3数据包丢失处理187

5.3.4VoIP188

5.4流媒体193

5.4.1流媒体的概念193

5.4.2流媒体服务结构194

5.4.3实时流协议196

5.4.4流媒体技术实例197

5.5基于分组的多媒体通信系统H.323198

5.5.1H.323的基本概念198

5.5.2系统组成199

5.5.3终端构成202

5.5.4呼叫过程204

5.6会话发起协议206

5.6.1SIP的基本概念206

5.6.2SIP的组成207

5.6.3SIP的会话过程208

5.6.4SIP的报文格式209

5.6.5SIP与H.323比较211

5.7多媒体会议系统212

5.7.1什么是多媒体会议系统212

5.7.2多媒体会议系统的结构216

5.7.3多点控制单元218

5.7.4会议系统的数据应用219

5.7.5会议控制223

5.8交互电视与视频点播225

5.8.1交互式视频服务的概念226

5.8.2纯视频点播与准视频点播228

5.8.3视频服务与管理230

5.8.4机顶盒232

5.8.5传送网络235

5.8.6视频服务器237

5.8.7一种视频点播系统实例241

5.9P2P视频服务243

5.9.1P2P概述243

5.9.2P2P系统框架246

5.9.3基于P2P的视频传输方式249

5.9.4典型P2P视频直播系统和软件实例250

5.10多媒体内容分发251

5.10.1什么是CDN251

5.10.2CDN实例252

本章小结253

思考与练习254

第6章多媒体压缩编码及传输技术256

6.1多媒体传输与压缩编码基础256

6.1.1多媒体传输对压缩编码的需求256

6.1.2多媒体压缩基础257

6.1.3变换压缩编码261

6.1.4无损编码方法270

6.2图像压缩编码技术271

6.2.1图像传输对编码的需求272

6.2.2JPEG图像压缩标准272

6.2.3JPEG2000图像压缩标准280

6.2.4基于对象的编码方法283

6.3视频压缩编码技术287

6.3.1视频传输对编码的要求287

6.3.2H.261编码标准287

6.3.3H.263系列编码标准288

6.3.4MPEG-1编码标准289

6.3.5MPEG-2编码标准290

6.3.6MPEG-4编码标准297

6.3.7H.264/MPEG-4AVC编码标准302

6.3.8可伸缩视频编码308

6.4音频压缩编码技术309

6.4.1音频传输对编码的要求309

6.4.2G系列音频编码310

6.4.3MPEG系列音频编码312

6.5实时媒体流的差错控制技术321

6.5.1实时媒体流的差错控制技术基础321

6.5.2基于编码端的差错恢复编码技术323

6.5.3基于解码端的差错隐藏技术325

6.5.4基于编解码端交互的差错控制技术327

6.5.5联合信源信道编码技术328

6.5.6基于内容的差错控制技术328

6.6视频编码传输中的控制技术329

6.6.1编码速率控制技术330

6.6.2计算复杂度控制技术332

本章小结333

思考与练习333

第7章同步335

7.1多媒体同步的概念335

7.1.1什么是多媒体同步335

7.1.2同步关系336

7.2媒体间与媒体内同步337

7.2.1媒体间和媒体内的同步概念337

7.2.2时基逻辑数据单元338

7.2.3时基逻辑数据单元实例339

7.3自然与合成同步340

7.3.1自然同步340

7.3.2合成同步342

7.4分层的同步系统结构342

7.4.1分层的同步机制342

7.4.2网络环境下的同步控制344

7.5时间与同步347

7.5.1时间性347

7.5.2相对时间与绝对时间347

7.5.3时间抽象表示350

7.6同步模型及其表示351

7.6.1基于时间段的同步模型351

7.6.2基于图形的同步模型353

7.6.3基于脚本的同步模型355

7.6.4同步中的交互描述359

7.7同步多媒体集成语言360

7.7.1什么是SMIL360

7.7.2SMIL基本标记361

7.7.3多媒体片段的顺序和并行组织362

7.7.4时间控制363

7.7.5空间布局366

7.7.6链接368

7.7.7动画描述371

7.7.8转场效果372

7.8同步中的其他问题373

7.8.1同步容忍度373

7.8.2系统支持的有关问题376

本章小结377

思考与练习377

附录A英文缩写对照378

参考文献386

　　本书注重问题引导：多媒体及其应用给通信网络传输带来了什么问题？然后，讨论多媒体通信网络中的协议设计问题，即根据多媒体通信网络中的问题，逐个地阐述针对这些问题所采用的方法和措施，由此构建本书的核心内容。本书内容重点涉及多媒体传输的时延特性、抖动特性、差错控制、多播、带宽及其协议的设计问题。书中注重阐述技术和方法的来龙去脉。　　我们处于数字信息汇聚的网络时代，数字信息汇聚产生了多媒体，多媒体与通信网络结合产生了交叉的技术领域多媒体通信网络。本书的特点是：问题引导技术，讲清楚来龙去脉，围绕通信网络协议及其技术如何有效支持连续多媒体的传送构建全书的内容，注重概念和原理的阐述，同时力求反映多媒体通信网络技术的新发展。　　全书分为7章。第1章给出多媒体通信网络的基本概念和全书的概貌；第2章从网络多媒体应用出发，得出分布多媒体应用对通信网络的性能需求；第3章介绍各种通信子网技术如何支持多媒体通信；第4章介绍通信网络高层协议中如何支持多媒体传送的问题，包括网络层和传送层的多媒体通信协议及其QoS机制；第5章介绍分布多媒体应用系统及其协议；第6章介绍多媒体压缩编码原理及其传输技术；第7章是多媒体同步的概念和模型。　　本书可以作为高等学校教材，用于通信工程、计算机网络、信息系统工程、信息系统、电气信息和计算机类各相关学科和领域的本科高年级或研究生教学；也可供从事通信和网络工程、流媒体、视频会议系统、IP电话、Web应用、数字媒体处理系统和技术的研究、设计和开发人员学习参考。【作者简介】　　李国辉，国防科学技术大学信息系统与管理学院教授，士生导师，中国计算机学会高级会员。荣获军队院校育才奖银奖。长期从事多媒体信息系统、信息系统工程、通信网络等方向的教学和科研工作。主持和参与过国家自然科学基金、国家科技攻关计划、军队、省部委、863、省自然科学基金等三十多项科研项目。获得过两次省部级科技进步一等奖和多次二等奖。主讲“多媒体技术”、“多媒体通信网络”、“计算机网络”和“计算机通信”等课程，先后出版过多部专著和教材。