truyền thông đa phương tiện

CHƯƠNG 4: TRUYỀN DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện trên mạng IP Giới thiệu công nghệ truyền số liệu tốc độ cao Các giao thức truyền thông đa phương tiện Kỹ

Trang 1

TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN

(Multimedia Communication)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC

PHẨM TP.HCM

Trang 2

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương 1: Tổng quan truyền thông đa phương tiện

Chương 2: Đặc tính, yêu cầu của dữ liệu đa phương tiệnChương 3: Các chuẩn nén dữ liệu đa phương tiện

Chương 4: Truyền dữ liệu đa phương tiện

Chương 5: Các ứng dụng truyền thông đa phương tiện

Trang 3

CHƯƠNG 4: TRUYỀN DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG

TIỆN Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện trên mạng IP Giới thiệu công nghệ truyền số liệu tốc độ cao

Các giao thức truyền thông đa phương tiện

Kỹ thuật truyền dòng dữ liệu đa phương tiện

Truyền đơn hướng, đa hướng (Unicast, Multicast)

Trang 4

Mục đích:

Giới thiệu Nguyên tắc các giao thức truyền dữ liệu đa phương tiện Trình bày các giao thức thiết lập cuộc gọi,

Trình bày cách quản lý dữ liệu đa phương tiện

Yêu cầu: Sinh viên nắm vững

Nguyên tắc các giao thức truyền dữ liệu đa phương tiện.

Các giao thức streaming chuyên biệt Các giao thức thiết lập cuộc gọi.

Cách quản lý dữ liệu đa phương tiện

MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU

Trang 5

Trang 6

Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện

trên mạng IP

Mạng hệ thống truyền thông đa phương tiện cần đáp ứng yêucầu có số lượng thuê bao lớn (ví dụ mạng điện thoại,Internet,…), diện rộng và khả năng tương tác thời gian thựcYêu cầu truyền thông phải kết hợp truyền nhiều loại thông tin

có đặc tính vật lý khác nhau trên cùng một đường truyền

Ảnh, video, âm thanh tiếng nói, văn bản, có dải phổ rấtkhác nhau và có yêu cầu khác nhau về tốc độ, độ trễ

Kỹ thuật truyền video có khác nhau theo yêu cầu ứngdụng…

Trang 7

Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện

trên mạng IPCác vấn đề của hệ thống truyền số liệu đa phương tiện

Xử lý dữ liệu đa phương tiện: mã hóa nén, đồng bộ

Chồng đa thức, đóng gói DL, KT truyền dòng dữ liệu

Yêu cầu về giá thành khả thi và đảm bảo chất lượng QoStại máy người dùng cảm nhận thông tin

Trang 8

Trang 9

Giới thiệu các công nghệ đường truyền số

liệu đa phương tiệnADSL (Asymmentrical Digital Subscriber Line)

FTTH

Trang 10

ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line)

Tốc độ truyền không đối xứng

Đường truyền vật lý: cáp đôi dây đồng xoắn (Twisted-paircopper wire)

Truyền video, âm thanh, ảnh theo một chiều, các tín hiệu điềukhiển được truyền theo chiều ngược lại trên cùng một đường

Trang 11

ADSL

Trang 12

ADSL

Trang 13

FTTH

Trang 14

Các công nghệ đường truyền vật lý

Twisted-pair copper wire: Cáp đôi dây đồng xoắn, khi kết hợpvới các vi mạch VLSI và VHSIC cho phép thực hiện bằng mạchcứng các chức năng: mã hóa, điều chế, truyền dữ liệu, nhậngiải điều chế, giải mã tín hiệu số và lọc nhiễu sửa méo khitruyền, đạt tốc độ truyền cao

Cáp đồng trục (Coaxial cable): CATV (Community Access TVsystem), dải tần rộng (Broadband), hệ thống truyền hình

Trang 15

Các công nghệ đường truyền vật lý

ATS (Anolog Transmission System): Hệ thống truyền tín

hiệu liên tục video trên đường truyền dải tần hẹp

Ưu điểm: Thực hiện đơn giản, giá thành rẻ, trên mộtđường truyền đồng thời 2 dòng, dòng tín hiệu video và tínhiệu đồng bộ, dễ dàng truy cập vào hệ CATV, truyềnkhoảng cách xa

Nhược điểm: Cần thêm tầng khuếch đại khi ở khoảng cách

xa, khó tương thích các hệ thống số, đơn vị đầu cuối phảixác định

Trang 16

Công nghệ mạng truyền dữ liệu đa phương

tiệnFDDI (Fiber Distributed Data Interface)

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Frame Relay

Trang 17

Phương pháp truy cập có điều khiển: Dùng thẻ bài

Đường kính một vòng khoảng 31 km, khoảng cách lớn giữa hai nút là 2 km

Trang 19

Mạng FDDI

Mạng FDDI và vấn đề truyền thông đa phương tiện

Với thông lượng 100 Mb/s, mạng FDDI có thể truyền sốliệu đa phương tiện nhưng bị hạn chế và không phải luônluôn đảm bảo tốc độ theo yêu cầu

Trong kiểu truyền đồng bộ, thời gian truy nhập chậm

Giá thành “backbone” cao

Trang 20

Mạng ATM và vấn đề truyền thông đa phương tiện

Mạng ATM kết hợp với công nghệ mạng B-ISDN(Broadband Integrated Services Digital Network) nhằmthực hiện dồn kênh và chuyển mạch với tốc độ cao, độ trễnhỏ

Mạng ATM cho phép đáp ứng với yêu cầu truyền thông đaphương tiện vì có khả năng truyền mọi loại dữ liệu thôngtin, tốc độ truyền và xử lý cao, đạt tới thông lượng vài trămMb/s

Trang 21

Kiến trúc mạng ATM

Mạng ATM bao gồm tập hợp các nút đầu cuối CPF và cáctrung gian chuyển mạch ATM (ATM Switches), được kết nốitheo nguyên tắc điểm-điểm và điểm-đa điểm

Có 2 loại giao diện: UNI (User-to-Network Interface) vàNNI (Network-to-Network Interface), tham số VPI để địnhdanh đường ảo, tham số VCI để định danh kênh ảo

Trang 22

Trang 23

Tế bào ATM: Đơn vị dữ liệu truyền với kích thước cố định là 48 byte + 5 byte thông tin điều khiển, tế bào UNI khác với NNI

Kết nối: Công nghệ truyền theo kiểu “hướng kết nối”

Kết nối trong mạng được thực hiện bởi VC (Virtual Chanel) và VP (Virtual Path) dự trên các chuyển mạch nhanh ATM Switch

Trang 24

Truyền số liệu trong mạng ATM

Nguyên tắc thiết lập kết nối

Thiết bị đầu cuối N1 gửi yêu cầu đến UNI, UNI truyền yêucầu đến mạng

Giả thiết mạng chọn đường A-B-C-D: Mỗi nút sẽ dùngnhững VC mà hiện không sử dụng để kết nối, ví dụ A chọnVC1, tế bào dữ liệu từ N1 sẽ mang nhãn VC1 khi đi ra khỏiA

Nút A gửi tế bào dữ liệu tới B, B sẽ thay đổi VC1 thành VC2

và gửi tới C

Tại nút C, VC2 được kết hợp với VC3 và gửi đến D

Trang 25

Truyền số liệu trong mạng ATM

Nguyên tắc thiết lập kết nối

Tại nút D, VC3 được kết hợp với VC4, nút D sẽ kiểm trathiết bị đầu cuối N2, nếu UNI của N2 rỗi thì tế bào đượcmang nhãn VC4 để gửi đến N2 Như vậy N2 sẽ dùng VC4

để kết nối với nút D

D sẽ gửi lại tế bào đến C, C kết hợp VC4 với VC3 gửi đến B,

B kết hợp VC3 với VC2 gửi đến A, A kết hợp VC2 với VC1

Trang 26

Truyền số liệu trong mạng ATM (tiếp)

Khi kết nối được thiết lập, N1 gửi số liệu tới đường truyền vàcác giá trị tham số VCI/ VPI được trả tự do để phục vụ cho kếtnối khác

Khi đường kết nối được thiết lập, tất cả các tế bào đượctruyền liên tiếp trên cùng một kênh ảo, đảm bảo các tế bàođược truyền theo trình tự liên tiếp đến nơi nhận

Các tham số của chất lượng dịch vụ truyền: Tốc độ truyềndẫn, mức độ mất tế bào, độ trễ, độ trễ biến thiên

Vẫn có thể xảy ra tắc nghẽn mạch trong mạng ATM

Đường truyền vật lý: SONET/SDH

Trang 27

Kỹ thuật Frame Relay

Đơn vị dữ liệu truyền có kích thước thay đổi, gọi là frame,khuôn dạng của Frame Relay gần giống frame HDLC, khác ởphần thông tin điều khiển

Thông lượng: 2 Mb/s, có thể dùng cho truyền thông đaphương tiện

Tại mỗi nút mạng có chương trình điều khiển “Frame hanler”thực hiện chọn đường đơn giản, nhanh cho các frame và thực

Trang 28

Trang 29

Multimedia Streaming?

Streaming Server Client/Receiver

Storage Device

Compressed Video

Multimedia Streaming Protocols

Raw

Video

Video Decoder

Multimedia Streaming Protocols

Audio Decoder

• Multimedia Streaming:

Clients request audio/video

files from servers and

pipeline reception over the

network and display

Trang 30

Các giao thức trên mạng IP: TCP, UDP

Giao thức truyền thông thời gian thực

RTP: Real time Tranfer Protocol

RTCP: Real time Control Protocol

Protocole RTSP: Real time Streaming Protocol

RSVP: Real time Reservation Protocol

SAP: Session Announcement Protocol

SDP: Session Description Protocol

SIP: Session Initiation Protocol

Trang 31

Các giao thức khác

TP5

TP++

XTP (eXpress Transport Protocol)

NETBLT (NETwork Block Transfert) - MIT

Trang 32

Phân loại các giao thức truyền thông đa

phương tiện Phân chia theo tầng

Tầng ứng dụng: RTP/RTCP, SIP, SAP, RTSP,…

Tầng truyền tải: TCP, UDP

Tầng mạng: IP

Phân loại theo chức năng

Các giao thức truyền dữ liệu: RTP, RTSP

Các giao thức điều khiển: RTCP, RTSP, SIP

Chồng giao thức và chuẩn

H323, SIP

Trang 33

Khung giao thức truyền thông đa phương

tiện

Compressed

Video/Audio

IPv4, IPv6UDP

RTP Layer

Data Plane Control Plane

RTCP Layer RTSP Layer

TCP

Trang 34

Giao thức truyền thông thời gian thực

Trang 35

RTP được thiết kế phiên bản đầu năm 1992

RTP được thiết kế độc lập với các giao thức ở tầng thấp hơn.

Trên Internet các gói tin RTP được chuyển đi bằng giao thức UDP.

Có thể thực hiện dồn (multiplexing) nhiều luồng dữ liệu RTP trong 1 máy (mỗi luồng dùng 1 cổng UDP).

RTP cũng hỗ trợ cả vận chuyển đơn tuyến (unicast) và vận chuyển đa tuyến (multicast) như IP multicast.

RTP định nghĩa một giao thức điều khiển gọi là RTCP (RTP control

Giao thức Realtime Transport Protocol (RTP)

Trang 36

• V: là số phiên bản với phiên bản hiện tại V=2.

• P là bit padding, bit này bật khi có padding bytes.

• Bit X được bật nếu có 1 header mở rộng sau header cố định này.

• CC là số lượng contributing source identifier sau header cố định này.

• M được dùng như 1 bộ phận đánh dấu, định nghĩa bởi 1 profile

• PT là kiểu của payload, được định nghĩa trong profile.

Giao thức Realtime Transport Protocol (RTP)

Định dạng của gói tin RTP header.

Trang 37

RSTP là giao thức ở tầng application được thiết kế để điều khiển sự truyền dữ liệu đa phương tiện (như play, pause, seek) với thông tin thời gian đi kèm (như audio, video).

Giao thức này độc lập với các giao thức ở tầng thấp hơn, do đó nó có thể được thực hiện trên TCP hoặc UDP hoặc giao thức khác ở tầng giao vận.

Cú pháp của RSTP gần giống như cú pháp của HTTP/1.1, do đó dễ thực hiện và triển khai Tuy nhiên nó có một số điểm khác nhau quan trọng:

Thứ nhất: RSTP là giao thức stateful, do đó yêu cầu client duy trì

Giao thức Real-time Transport Control

Protocol (RTCP)

Trang 38

Giao thức Real-time Transport Control

Protocol (RTCP)

Giao thức trao đổi trong một phiên streaming media

Trang 39

Real Time Streaming Protocol (RTSP)

Trang 40

Real Time Streaming Protocol (RTSP)

Trang 41

Quality of Service – Use of RSVP

Backbone

Diffserv Region

Per flow policing

DSCP marking Classify & schedule

based on DSCP

RSVP is used for signaling end to end

(admission control based on bandwidth, QOS requirements)

Trang 42

Giao thức H323

Trang 43

Chuẩn H.323 cung cấp một cơ sở cho các cuộc liên lạc audio, video, và dữ liệu khác xuyên qua các mạng nền tảng IP, bao gồm cả Internet.

Bản đặc tả kỹ thuật H.323 được thông qua vào năm 1996 bởi ITU Và có nhiều phiên bản, phiên bản thứ 7 được thông qua vào năm 2009.

H.323 thiết lập các chuẩn nén và giải nén cho các luồng dữ iệu audio và video, đảm bảo rằng các thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau sẽ có sự

hỗ trợ chung ở một phạm vi nào đó.

H.323 được thiết kế để chạy ở tầng trên cùng của các hạ tầng mạng

Trang 44

H.323 không bị trói buộc vào bất kỳ phần cứng hoặc hệ điều hành nào H.323 có thể hỗ trợ các hội nghị gồm ba hoặc nhiều hơn các điểm tham gia mà không cần một đơn vị điều khiển đa điểm (multipoint control unit – MCU) chuyên biệt.

H.323 đưa ra cách giải quyết vấn đề băng thông khi truyền Video và audio bằng cách cung cấp sự quản lý băng thông.

H.323 hỗ trợ truyền gửi multicast trong các hội nghị đa điểm.

H.323 rất linh hoạt và hỗ trợ tốt các hội nghị liên mạng.

Ví dụ, H.323 thiết lập một phương tiện liên kết các hệ thống destop trên mạng LAN với nhóm các hệ thống trên nền tảng ISDN

Trang 45

H 323 Terminal

H 323 MCU

H 323 Gatekeeper

H 323 Terminal

H 323 Gateway

H.323

Trang 46

Trang 47

Giao thức H.225 phục vụ trong quá trình thiết lập và hủy bỏ cuộc gọi.

Giao thức H.225 RAS (Registration/Admision/Status) thực hiện các chức năng đăng ký, thu nhận, … với gatekeeper.

Giao thức Q.931 là giao thức báo tín hiệu cuộc gọi được kế thừa từ mạng PSTN Việc sử dụng giao thức này giúp việc hoạt động tương tác giữa mạng chuyển gói mà H.323 hỗ trợ với mạng PSTN được dễ dàng hơn.

Giao thức RTP/RTCP để truyền và quản lý các luồng audio, video,… Một terminal H.323 cũng có thể được trang bị thêm các tính năng như:

Trang 48

Session Initiation Protocol (SIP) là một giao thức tín hiệu (signaling protocol) định nghĩa bởi Internet Engineering Task Force (IETF - 1996), Được sử dụng rộng rãi cho việc điều khiển các phiên liên lạc đa phương tiện như là các cuộc gọi thoại và video trên giao thức IP.

SIP: Session Initiation Protocol [RFC 3261]

Trang 49

SIP là giao thức ở tầng ứng dụng (Application Layer) theo mô hình OSI để thiết lập phiên truyền thông bao gồm:

Định vị đích (user location) Xác định khả năng (user capability) Xác định đích sẵn sàng và tham số truyền tải dữ liệu media (user availabilty)

Mở phiên thiết lập cuộc gọi (call setup) Quản lý phiên (Session management)

Trang 50

Bản thân SIP không định nghĩa toàn bộ giao thức truyền thông, SIP được thiết kế dưới dạng các thành phần cho phép kết hợp với các giao thức khác để tạo nên kiến trúc truyền thông hoàn chỉnh

SIP được kết hợp với DNS, RTP/RTCP, SRVP, SDP,…

SIP được thiết kế độc lập với tầng vận chuyển (Transport layer) và không quan tâm tới dữ liệu.

SIP sử dụng chủ yếu UDP, hoạt động trên nền IPv4 và IPv6

Trang 51

Kiến trúc gồm 2 thành phần cơ bản:

User Agent (UA)

 User Agent Server (UAS): server nhận, xử lý các yêu cầu

 User Agent Client (UAC): Client người dùng, sinh các yêu cầu Network Server (NS)

 Proxy Server (PS): nhận và xử lý trước khi tiếp tục truyền

 Redirect Server (RS): gởi các yêu cầu đến PS gần nhất

 Location Server (LS): server định vị, cung cấp cách xác định địa chỉ

Các thành phần kiến trúc hệ thống SIP

Trang 52

Kiến trúc hệ thống SIP

Trang 53

Hoạt động của SIP dựa trên việc trao đổi các thông điệp bản tin (message) giữa các thực thể trong hệ thống các bản tin dưới dạng văn bản text tuân theo định dạng RFC 2822 tương tự HTTP

Địa chỉ SIP có định dạng: sip: user@domain

 User: tên hoặc số điện thoại

 Domain: tên miền hoặc địa chỉ IP

VD:

SIP: tottd@cntp.edu.vn

Thông điệp SIP

MESSAGE sip:editor@rcs.org SIP/2.0 Via SIP/2.0/UDP

lab.mendeleev.org:5060;branch=z9hG4bK3 Max-Forwards: 70

To: <editor@rcs.org>

From: “D I Mendeleev”

<dmitry@mendeleev.org>;tag=1865 Call-ID: 93847197172049343

Trang 54

Thiết lập cuộc gọi qua Proxy SIP server

Trang 55

1 User initiates a call by dialing a Called Party address digits

2 PSTN formulates an ISUP Initial Address Message (lAM) andsends it to the Signaling Gateway

3 Signaling Gateway converts the IAM to a SIP Invite messageand sends to the SIP Proxy Server corresponding to the CalledParty

4 SIP Proxy Server forwards the SIP Invite message to the Called

Trang 56

5 User Device starts ringing and responds to the SIP ProxyServer with SIP 180 Ringing message

6 SIP Proxy Server forwards the SIP 180 Ringing message to theSignaling Gateway

7 Signaling Gateway converts the SIP 180 Ringing message to anISUP Address Complete Message (ACM) and sends it to the PSTN

8 PSTN then sets up the Time Division Multiplexing (TDM) Voicepath to the Media Gateway

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	4,65 MB