第 8 章 分布式多媒体应用
第 8 章 分布式多媒体应用
8.1 引言
8.2 多媒体会议系统
8.3 视频点播系统
8.4 远程教育系统
8.5 远程医疗系统
第 8 章 分布式多媒体应用
8.1 引 言
从信息交换方式来看,分布式多媒体应用系统可以
分成下列四类,
① 点对点非实时应用。
② 点对多点非实时应用。
③ 点对点实时应用。
④ 点对多点实时应用。
第 8 章 分布式多媒体应用
从系统构成模型来看,分布式多媒体应用系统可分成下列两
类,
① 对等模型 。 在应用系统中,只有一类节点,具有双重身份,
既是信源又是用户,并且各个节点的地位是对等的,信息交互具有
对称性,即一个节点发送的信息量和接收的信息量大致是平衡的 。
典型的应用系统如多媒体会议系统, 可视电话系统等 。
② 客户 /服务器模型 。 在应用系统中,有两类节点, 客户和服
务器 。 服务器是信源,为客户提供信息服务 ; 客户是使用信息的用
户,根据需要向服务器发出服务请求,并且接收服务器返回的响应
信息 。 服务器可以面向很多客户提供服务,并且信息交互具有不
对称性,客户到服务器的上行信道的信息量要远远小于服务器到
客户的下行信道的信息量 。 典型的应用系统如视频点播系统, 多
媒体信息发布系统等 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2 多媒体会议系统
8.2.1 多媒体会议系统关键技术
1,
多媒体会议系统是一种典型的点对多点实时应用系统,对网
络基础设施支持实时传输的能力要求较高,也直接影响到视频和
音频的质量 。 对于 ATM,LAN或 384 kb/s 的 ISDN,可支持全屏
幕, 30帧 /秒的视频和广播质量的音频 ; 对于 128 kb/s基本速率的
ISDN,可支持 1/4屏幕 CIF(356× 288),10～ 20帧 /秒的视频和
AM质量的声音 ; 对于电话线,一般只能支持 6～ 10帧 /秒的 Quarter
CIF(176× 144)或更低质量的视频图像 。
第 8 章 分布式多媒体应用
总体上,多媒体会议系统的网络环境可分成基于电路交换的
网络环境和基于分组交换的网络环境 。 在基于电路交换的网络
中,一次数据通信要经历三个阶段, 建立连接, 数据传输和拆除
连接,而且这种连接是一种点到点的专用链路,典型的网络是窄
带 ISDN(N-ISDN)或电话线路等,ITU-T制定了一系列相关的国际
标准 。 在基于分组交换的网络中,数据通信分成面向连接 (虚电
路 )和无连接 (数据报 )两种方式,其中虚电路通信也要经历三个阶
段, 建立连接, 数据传输和拆除连接,但这种连接是一种共享链
路,典型的网络是帧中继, ATM和各种 LAN。 基于分组交换网
络的多媒体会议系统不仅可应用在广域网上,也可应用于各种
LAN环境 。
第 8 章 分布式多媒体应用
2,
图 8.1 多点会议系统的一般结构
第 8 章 分布式多媒体应用
3,
编解码器 (CODEC)是会议终端对音频和视频信息进行编码
和解码的重要部件,可采用硬件或软件方法来实现,硬编解码器
的性能好,但费用高 。 通过信息编码还可以实现数据压缩,以
减少传输的数据量 。
ITU制定了一系列有关音频和视频编解码器的国际标准,
音频编码标准有 G.711,G.722或 G.728,视频编码标准有 H.261,
H.263以及 MPEG等,不同编码器所采用的数据压缩算法不同,
其数据率和重建的语音 /图像质量也不同 。
第 8 章 分布式多媒体应用
4,会议控制
会议控制提供了控制和管理会议进程的一组服务,包括会
议注册, 会议宣布, 会议启动, 会议发现以及会议的加入,
退出, 查询等 。 ITU在 T.120标准中定义了有关会议控制功能,
IETF也制定了基于 IP分组网的会议控制协议标准 。
IETF的会议控制协议标准采用一组协议实现会议控制和会
议发现,它们是, 会话描述协议 (SDP),会话宣布协议 (SAP)和会
话启动协议 (SIP)等 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2.2 会议系统相关的国际标准
8.2.2.1 H.320
H.320是 ITU-T最先提出的一种关于会议系统的国际标准,该
标准是针对基于电路交换的 N-ISDN网络环境 (其带宽为 64 kb/s～
2 Mb/s)而定义的,它包含了如下几个标准,
① H.261,视频编解码器,视频压缩后的数据率为 P× 64 kb/s,
即使用 64 kb/s整数倍速率的信道,最高达 1920 kb/s。 为了使 NTSC
和 PAL制式之间相兼容,它定义了公共中间格式 (CIF)。
第 8 章 分布式多媒体应用
② G.711,G.722或 G.728(可选的 ),音频编解码器 。 其中,
G.711为 PCM编解码器标准,其速率为 64 kb/s,是标准的电话语音
编码 ; G.728为码激励线性预测 (CELP) 编解码器标准,其速率为
16 kb/s,是 3.4 kHz电话质量的语音压缩编码 ; G.722是一种 7 kHz
调频广播质量的语音编码标准,其速率在 64 kb/s以内 。
③ H.221,定义了 64 kb/s～ 2 Mb/s会议信道的体系结构和帧
格式 。
④ H.242和 H.243,规定了建立连接时的呼叫控制,系统控制
单元通过端到网络信令进行网络访问,通过端到端信令进行端到
端的控制 。
第 8 章 分布式多媒体应用
⑤ H.230,定义了系统中所使用的控制和指示信令 。
⑥ H.231,描述了组成多点会议的多点控制单元 (MCU)及其
功能 。
⑦ H.233和 H.234,定义了会议系统的信息加密方法以及在不
同节点之间传送密钥方法和其它管理事项 。
⑧ H.224,定义了一种简单, 快捷的无连接传输协议 。
⑨ H.281,描述了建立在 H.224之上的点到点, 点到多点的
单向远端摄像机控制方法 。
10 T.120,定义了多媒体会议的数据协议。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2.2.2 H.323
H.323标准是针对无 QoS保障的局域网 (LAN)会议系统而制定
的,无 QoS保障的局域网是指以太网, 快速以太网, FDDI,令牌
环形网等 。 会议终端和设备可以承载实时音频, 视频和数据,或
者是它们的任意组合 。 局域网可以是单网段或多网段结构,多网
段局域网的会议终端操作性能要差一些 。
H.323采用了 IETF的实时传输协议 (RTP),为不可靠的 UDP传
输和不稳定的局域网提供了一种补偿方法,使得媒体流能够持续
地播放 。 这样,凡是符合 H.323标准的会议系统都可以在 Internet
上应用 。
第 8 章 分布式多媒体应用
① 视频编解码器,
表 8.1 会议终端的视频图像格式
图像格式 SQCIF QCIF CIF 4CIF 16CIF
像素（亮度） 128× 96 176× 144 352× 288 704× 576 1408× 1152
像素（色差） 64× 48 88× 72 176× 144 352× 288 704× 576
H.261 √ √
H.263 √ √ √ √ √
第 8 章 分布式多媒体应用
② 音频编解码器, G.711,G.722,G.723,G.728和 G.729。
所有标准的局域网会议终端都应提供按 G.711进行语音编解码的
能力 。 对于 G.722,G.723,G.728和 G.729等编解码器的使用,则
是可选的,并且编解码器所使用的音频算法应在能力协商过程中
来确定 。 此外,会议终端可以具有非对称操作能力,例如它能够
发送 G.711音频,而接收的是 G.728音频 。 会议终端可以有选择地
同时发送和接收多个音频通道,例如在一个会议中,允许传送两种
语言的音频信号 。 在这种情况下,终端可能需要执行音频混合功
能,以便向用户提交复合的音频信号 。
第 8 章 分布式多媒体应用
③ 会议信道, 会议信道结构和帧格式由 H.225定义,而通信
呼叫, 能力交换, 命令和指示信令, 逻辑通道控制等则由
H.245定义 。
相应地,H.322建议描述了有 QoS保障的局域网会议系统,
有 QoS保障的局域网是指综合业务局域网 （ IEEE 802.9A）,它
能够提供等时传送服务 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2.2.3 H.324
H.324是基于电话网的会议系统标准 。 低比特率多媒体会
议终端可以使用调制解调器 (MODEM)接入普通交换电话网
（ GSTN） 。 在 H.324中所使用的调制解调器应当在全双工, 同
步模式下操作,并遵循 ITU-T V.34和 V.8（ 用于启动 GSTN上数据
通信会话的规程 ） 标准 。 终端可以承载实时语音, 视频和数据,
或者是它们的任意组合 。 终端可以集成在个人计算机上,以内置
或外置方式实现,内置式以插件板形式插在计算机内 ; 外置式则
以独立的设备 （ 如视频电话 ） 来实现 。 基于电话网的会议系统
可以通过 MCU进行多点配置 。
第 8 章 分布式多媒体应用
H.324的视频编码器支持 H.263和 H.261,可以使用五种标准
的图像格式, 16CIF,4CIF,CIF,QCIF和 SQCIF,其中 CIF和
QCIF由 H.261定义,SQCIF,4CIF和 16CIF 由 H.263定义,但编解
码器必须支持 QCIF和 SQCIF格式 。
H.324的音频编码器采用 G.723.1.1。 多路复用／分接协议
采用 H.223,它把音频, 视频和数据集中于一个流中,按逻辑通道
传输,多路复用的输出直接加到 V.34的同步数据端,而逻辑通道
用 H.245协议控制 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2.2.4 数据协议
图 8.2 会议系统的数据协议模型
第 8 章 分布式多媒体应用 表 8.2 ITU-T
第 8 章 分布式多媒体应用
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2.3 典型的桌面多媒体会议系统
1,CU-SeeMe
图 8.3 会议系统的反射节点
第 8 章 分布式多媒体应用
(1)
CU-SeeMe对硬件配置的要求比较低,最初的系统配置只要求
386SX以上的微机, 256色以下 640× 480分辨率的显示器, 声卡,
话筒及扬声器 。 如果要发送图像,则需要配置摄像机及其视频卡,
或者使用 QuickCam数字摄像机,它直接连接在并行口上,不需要
额外的视频卡,可以提供每秒 15帧的 160× 120图像,且价格比较
便宜 。
用户可以 LAN方式连网或者以 SLIP／ PPP （ Serial Line
Internet Protocol/Point to Point Protocol） 拨号方式连网 。 对于拨
号入网的用户,要求调制解调器的波特率应在 14.4 kb/s以上,但是
这种速率不支持声音的接收 。 若要同时支持声音和图像的传送,
则需要 28.8 kb/s以上波特率的调制解调器 。
第 8 章 分布式多媒体应用
(2)
CU-SeeMe 启动时将自动检测计算机的配置,以确定用户的
工作模式 。 如果该计算机配置了摄像机,则进入发送 /接收模式 ;
否则将进入接收模式 。 会议系统启动后,计算机屏幕上将出现一
个会话窗口,它提供如下的选项,
① File,音频和视频设置 ;
② Edit,与会用户设置,允许最多同时打开 8个视频窗口 。 每
个窗口下都有关于该窗口的传输速率显示以及该窗口操作的功能
键 。 通过点击功能键可以选择此窗口的一些特性 ;
③ Window,窗口排列, 字体选择等外观设置 ;
④ Conference,会议主菜单选项,有如下的功能,
第 8 章 分布式多媒体应用
·Connect,设置通信对方的 IP地址,对于点对点通信,它是一
个使用 CU-SeeMe用户的 IP地址 ; 对于点对多点通信,它是一个反
射器的 IP地址 。
·Disconnect,中断当前的连接 。
·Start/Stop Receiving (Sending) Video,控制视频流的收发 。
·Show Audio Panel,控制音量大小, 通过按键发送音频流和
设置音频接收模式 。
·Show talk window,用于传输文本信息,窗口分上, 下两部
分, 上部分为接收区 ; 下部分为发送区 。
·Participant,会议控制,如只接收某人的视频或音频流, 关
闭某人的窗口, 与某人进行保密性对话等 。
第 8 章 分布式多媒体应用
2,Mbone
Mbone (Multicast Backbone)是 IETF在 Internet建立的一个虚
拟网络,其目的是利用 Internet进行音频, 视频和文件的组播传输
实验 。 在 Mbone中,用户可以看到来自太空和海底的视频图像,
以及一些专题讨论会的实况转播 。
在 Mbone中提供了一些软件工具,用于支持多媒体信息的传
输,它们采用 RTP /UDP/IP协议集,以保证数据传输的实时性和稳
定性 。
第 8 章 分布式多媒体应用
图 8.4 vat主窗口
第 8 章 分布式多媒体应用
图 8.5 vic主窗口
第 8 章 分布式多媒体应用
图 8.6 wb控制窗口
第 8 章 分布式多媒体应用
图 8.7 白板空间
第 8 章 分布式多媒体应用
(1)
NetMeeting视频会议提供了如下的功能,
① 用户可以与会者之间进行音频和视频的切换,使用户可以
方便地与任何一个与会者进行交流 。
② 在会议进行过程中,系统可根据网络传输速率自动调节视
频的带宽和质量,用户还可以远程调节视频的质量 。
③ 用户可以动态调整所发送视频信号的分辨率 。
④ 用户可以暂停或继续视频的发送和接收。
第 8 章 分布式多媒体应用
⑤ 支持 H.323协议中的会议服务和网关,以实现多点音频和
视频传输 。
⑥ 多个用户之间可以实时进行通信和协同工作 。 用户可以
共享应用程序,通过共享剪贴板实现信息交换, 传送文件, 共享
白板以及闲聊程序 。 此外,通过支持 T.120协议,使系统可以与其
它基于 T.120协议的产品互操作 。
⑦ 用户可以通过 ILS（ Internet Locator Server） 来获取其他
与会者的信息 。
⑧ 支持 LDAP标准,具有增强的用户接口和邮件扩展功能。
第 8 章 分布式多媒体应用
(2) 框架结构
图 8.8 NetMeeting系统框架结构
第 8 章 分布式多媒体应用
8.3 视频点播系统
图 8.9 基于客户 /服务器的 VOD系统模型
第 8 章 分布式多媒体应用
通常,一个 VOD系统可以为用户提供如下视频点播服务,
·影视点播 。 点播电影或电视节目,用户可以通过快进, 快
退和慢放等控制功能控制播放过程 。
·信息浏览 。 浏览各种商品购物和广告信息,或者查看股票,
证券和房地产行情等信息 。
·远程教育 。 收看教学节目,选择课程和内容,做练习,模拟
考试,自我测试 。
·交互游戏 。 将视频游戏下载到用户终端上,用户可以和远
程的其他用户一起参加游戏 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.3.1 VOD系统关键技术
1,
VOD系统是一种基于客户 /服务器模型的点对点实时应用系
统,视频服务器可同时为很多用户提供点对点的即时视频点播服
务 。 为了获得较高的视频和音频的质量,要求网络基础设施应能
提供高带宽, 低延迟和支持 QoS等传输特性 。 通常,视频服务器
应连接在高速网络上,如 ATM,高速交换式 LAN或者高速光纤
WAN等,使之具有较高的网络吞吐量 。
第 8 章 分布式多媒体应用
VOD系统的网络环境可以是 LAN也可以是 WAN。 在 LAN
环境下应用 VOD系统时,多媒体的传输性能和演示质量一般能
够得到保证 。 而目前的 WAN环境 (如 Internet)却很难保证 VOD系
统的服务质量 。 从发展角度来看,Internet将是 VOD应用的广阔
空间,但必须解决 Internet高速化问题 。
另外,VOD系统作为 ITV可以在公用电视 (CATV)网上应用,
但必须解决两个问题, 一是将 CATV网的单向通道改造成双向通
道 (上行通道和下行通道 ); 二是使用适当的用户接入设备 (如
Cable MODEM等 )来连接 CATV网 。
第 8 章 分布式多媒体应用
2,
① 信息存储组织。
② 信息获取机制。
③ 群集服务器结构。
第 8 章 分布式多媒体应用
3,
视频服务器将面向很多用户提供视频点播服务 。 当有一
个新的用户服务请求到来时,服务器必须使用适当的接纳控制
（ Admission Control） 算法来保证在接受该服务请求后使系统
中正在接受服务的用户请求的 QoS不受影响 。 接纳控制算法
可以分成下列三类,
·确定型接纳控制算法 。 根据系统资源的使用情况做最坏
的估计,在最坏的情况下,接纳一个新的服务请求必须确保能
够满足当前正在接受服务的所有服务请求的 QoS为前提 。 这是
最悲观的接纳控制算法 。
第 8 章 分布式多媒体应用
·统计型接纳控制算法 。 按照某种统计算法对一定数量的
服务请求 （ 如 60%） 做出最坏估计,只要系统资源允许,便可以
接纳新的服务请求 。 统计型接纳控制算法的资源利用率比确定
型的高,但是要求用户能够容忍 QoS在一定范围的波动 。
·测量型接纳控制算法 。 对系统资源的过去使用情况进行
分析,得到一个综合测量值,根据这个测量值,对未来使用情况
做出估计,以决定是否接纳新的服务请求 。
第 8 章 分布式多媒体应用 8.3.2 VOD系统的实例
1,
图 8.10 LB - VOD视频服务器结构
第 8 章 分布式多媒体应用
2,客户端程序
LB-VOD的客户端主要是一个基于 Linux平台的视频播放器,
它是采用 MpegTV SDK开发工具开发的 。 MpegTV SDK是一个
基于 Lniux或 Unix平台的用于开发 MPEG-1视频播放程序的工具
箱,它提供一些简单的 API函数,通过这些 API函数,可以访问
MpegTV所提供的 MPEG视频播放库 mtvp,这样用户就可以根据
实际需要方便地开发自己的视频播放器 。
第 8 章 分布式多媒体应用
LB -VOD的客户端实现了下列功能,
① 用户登录 。 用户使用 Web浏览器与视频服务器建立连接,
在 LB-VOD主页上输入用户名和密码进行用户登录 ;
② 节目点播 。 通过身份认证后可以在给出的节目单上选择
点播视频节目 ;
③ 视频播放 。 通过权限认证后激活视频播放器,开始播放所
点播的视频节目 。 在播放过程中,用户可使用播放器控制按钮进
行播放控制 (如快进, 快退, 慢放, 暂停等 )。 视频播放器内部
将周期地向视频服务器报告它所接收到的分组丢失率, 分组延
迟及抖动等,视频服务器将根据客户端的接收报告来调整网络带
宽,对 QoS进行自适应管理 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.4 远程教育系统
现代远程教育应当具有下面五大特征,
·教师和学生在地理上是分开的,不是面对面的 ;
·以现代通信技术, 计算机网络技术和多媒体技术为基础 ;
·具有实时交互式的信息交流功能 ;
·学生可以随时随地上课,不受时空的限制 ;
·政府行政管理部门对教育机构的资格认证。
第 8 章 分布式多媒体应用
1,系统框架
图 8.11 一个远程教育系统的构造框架
教学实施
教学管理
教学环境
第 8 章 分布式多媒体应用
2,
(1) 基于 Internet
图 8.12 基于 Internet的桌面远程教育系统
第 8 章 分布式多媒体应用
(2) 基于电视广播的实现方案
图 8.13 基于电视广播的远程教育系统
第 8 章 分布式多媒体应用
(3)
这是教室远程教育系统的另一种形式,整个系统由主播教室,
远程教室和通信网络组成,主播教室中的教师和远程教室的学生
之间通过多媒体会议系统进行教学活动,使之具有双向交互特性,
学生可以借助于视频, 音频和白板等手段向教师提出问题,教师
现场给予解答,实现一种互动式教学模式,提高了教学质量和效果 。
同样,这种教学模式的通信网络也要采用具有较大网络带宽的无
线 /有线电视网或宽带电信网来实现,以支持音频和视频信息的实
时传输 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.5 远程医疗系统
远程医疗 (Distance Medicine)是指医疗专业人员利用计算机
网络相互交流医学信息,达到远程诊断, 治疗, 研究和培训的目
的 。 作为一种远程医疗系统一般应当包括, 远程诊断, 专家会
诊, 信息服务, 在线检查和远程学习等几个主要部分,在计算机
网络的支持下,以多媒体形式存储, 传输和显示医学信息 。
第 8 章 分布式多媒体应用
图 8.14 远程医疗系统构成
第 8 章 分布式多媒体应用
8.1 引言
8.2 多媒体会议系统
8.3 视频点播系统
8.4 远程教育系统
8.5 远程医疗系统
第 8 章 分布式多媒体应用
8.1 引 言
从信息交换方式来看,分布式多媒体应用系统可以
分成下列四类,
① 点对点非实时应用。
② 点对多点非实时应用。
③ 点对点实时应用。
④ 点对多点实时应用。
第 8 章 分布式多媒体应用
从系统构成模型来看,分布式多媒体应用系统可分成下列两
类,
① 对等模型 。 在应用系统中,只有一类节点,具有双重身份,
既是信源又是用户,并且各个节点的地位是对等的,信息交互具有
对称性,即一个节点发送的信息量和接收的信息量大致是平衡的 。
典型的应用系统如多媒体会议系统, 可视电话系统等 。
② 客户 /服务器模型 。 在应用系统中,有两类节点, 客户和服
务器 。 服务器是信源,为客户提供信息服务 ; 客户是使用信息的用
户,根据需要向服务器发出服务请求,并且接收服务器返回的响应
信息 。 服务器可以面向很多客户提供服务,并且信息交互具有不
对称性,客户到服务器的上行信道的信息量要远远小于服务器到
客户的下行信道的信息量 。 典型的应用系统如视频点播系统, 多
媒体信息发布系统等 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2 多媒体会议系统
8.2.1 多媒体会议系统关键技术
1,
多媒体会议系统是一种典型的点对多点实时应用系统,对网
络基础设施支持实时传输的能力要求较高,也直接影响到视频和
音频的质量 。 对于 ATM,LAN或 384 kb/s 的 ISDN,可支持全屏
幕, 30帧 /秒的视频和广播质量的音频 ; 对于 128 kb/s基本速率的
ISDN,可支持 1/4屏幕 CIF(356× 288),10～ 20帧 /秒的视频和
AM质量的声音 ; 对于电话线,一般只能支持 6～ 10帧 /秒的 Quarter
CIF(176× 144)或更低质量的视频图像 。
第 8 章 分布式多媒体应用
总体上,多媒体会议系统的网络环境可分成基于电路交换的
网络环境和基于分组交换的网络环境 。 在基于电路交换的网络
中,一次数据通信要经历三个阶段, 建立连接, 数据传输和拆除
连接,而且这种连接是一种点到点的专用链路,典型的网络是窄
带 ISDN(N-ISDN)或电话线路等,ITU-T制定了一系列相关的国际
标准 。 在基于分组交换的网络中,数据通信分成面向连接 (虚电
路 )和无连接 (数据报 )两种方式,其中虚电路通信也要经历三个阶
段, 建立连接, 数据传输和拆除连接,但这种连接是一种共享链
路,典型的网络是帧中继, ATM和各种 LAN。 基于分组交换网
络的多媒体会议系统不仅可应用在广域网上,也可应用于各种
LAN环境 。
第 8 章 分布式多媒体应用
2,
图 8.1 多点会议系统的一般结构
第 8 章 分布式多媒体应用
3,
编解码器 (CODEC)是会议终端对音频和视频信息进行编码
和解码的重要部件,可采用硬件或软件方法来实现,硬编解码器
的性能好,但费用高 。 通过信息编码还可以实现数据压缩,以
减少传输的数据量 。
ITU制定了一系列有关音频和视频编解码器的国际标准,
音频编码标准有 G.711,G.722或 G.728,视频编码标准有 H.261,
H.263以及 MPEG等,不同编码器所采用的数据压缩算法不同,
其数据率和重建的语音 /图像质量也不同 。
第 8 章 分布式多媒体应用
4,会议控制
会议控制提供了控制和管理会议进程的一组服务,包括会
议注册, 会议宣布, 会议启动, 会议发现以及会议的加入,
退出, 查询等 。 ITU在 T.120标准中定义了有关会议控制功能,
IETF也制定了基于 IP分组网的会议控制协议标准 。
IETF的会议控制协议标准采用一组协议实现会议控制和会
议发现,它们是, 会话描述协议 (SDP),会话宣布协议 (SAP)和会
话启动协议 (SIP)等 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2.2 会议系统相关的国际标准
8.2.2.1 H.320
H.320是 ITU-T最先提出的一种关于会议系统的国际标准,该
标准是针对基于电路交换的 N-ISDN网络环境 (其带宽为 64 kb/s～
2 Mb/s)而定义的,它包含了如下几个标准,
① H.261,视频编解码器,视频压缩后的数据率为 P× 64 kb/s,
即使用 64 kb/s整数倍速率的信道,最高达 1920 kb/s。 为了使 NTSC
和 PAL制式之间相兼容,它定义了公共中间格式 (CIF)。
第 8 章 分布式多媒体应用
② G.711,G.722或 G.728(可选的 ),音频编解码器 。 其中,
G.711为 PCM编解码器标准,其速率为 64 kb/s,是标准的电话语音
编码 ; G.728为码激励线性预测 (CELP) 编解码器标准,其速率为
16 kb/s,是 3.4 kHz电话质量的语音压缩编码 ; G.722是一种 7 kHz
调频广播质量的语音编码标准,其速率在 64 kb/s以内 。
③ H.221,定义了 64 kb/s～ 2 Mb/s会议信道的体系结构和帧
格式 。
④ H.242和 H.243,规定了建立连接时的呼叫控制,系统控制
单元通过端到网络信令进行网络访问,通过端到端信令进行端到
端的控制 。
第 8 章 分布式多媒体应用
⑤ H.230,定义了系统中所使用的控制和指示信令 。
⑥ H.231,描述了组成多点会议的多点控制单元 (MCU)及其
功能 。
⑦ H.233和 H.234,定义了会议系统的信息加密方法以及在不
同节点之间传送密钥方法和其它管理事项 。
⑧ H.224,定义了一种简单, 快捷的无连接传输协议 。
⑨ H.281,描述了建立在 H.224之上的点到点, 点到多点的
单向远端摄像机控制方法 。
10 T.120,定义了多媒体会议的数据协议。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2.2.2 H.323
H.323标准是针对无 QoS保障的局域网 (LAN)会议系统而制定
的,无 QoS保障的局域网是指以太网, 快速以太网, FDDI,令牌
环形网等 。 会议终端和设备可以承载实时音频, 视频和数据,或
者是它们的任意组合 。 局域网可以是单网段或多网段结构,多网
段局域网的会议终端操作性能要差一些 。
H.323采用了 IETF的实时传输协议 (RTP),为不可靠的 UDP传
输和不稳定的局域网提供了一种补偿方法,使得媒体流能够持续
地播放 。 这样,凡是符合 H.323标准的会议系统都可以在 Internet
上应用 。
第 8 章 分布式多媒体应用
① 视频编解码器,
表 8.1 会议终端的视频图像格式
图像格式 SQCIF QCIF CIF 4CIF 16CIF
像素（亮度） 128× 96 176× 144 352× 288 704× 576 1408× 1152
像素（色差） 64× 48 88× 72 176× 144 352× 288 704× 576
H.261 √ √
H.263 √ √ √ √ √
第 8 章 分布式多媒体应用
② 音频编解码器, G.711,G.722,G.723,G.728和 G.729。
所有标准的局域网会议终端都应提供按 G.711进行语音编解码的
能力 。 对于 G.722,G.723,G.728和 G.729等编解码器的使用,则
是可选的,并且编解码器所使用的音频算法应在能力协商过程中
来确定 。 此外,会议终端可以具有非对称操作能力,例如它能够
发送 G.711音频,而接收的是 G.728音频 。 会议终端可以有选择地
同时发送和接收多个音频通道,例如在一个会议中,允许传送两种
语言的音频信号 。 在这种情况下,终端可能需要执行音频混合功
能,以便向用户提交复合的音频信号 。
第 8 章 分布式多媒体应用
③ 会议信道, 会议信道结构和帧格式由 H.225定义,而通信
呼叫, 能力交换, 命令和指示信令, 逻辑通道控制等则由
H.245定义 。
相应地,H.322建议描述了有 QoS保障的局域网会议系统,
有 QoS保障的局域网是指综合业务局域网 （ IEEE 802.9A）,它
能够提供等时传送服务 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2.2.3 H.324
H.324是基于电话网的会议系统标准 。 低比特率多媒体会
议终端可以使用调制解调器 (MODEM)接入普通交换电话网
（ GSTN） 。 在 H.324中所使用的调制解调器应当在全双工, 同
步模式下操作,并遵循 ITU-T V.34和 V.8（ 用于启动 GSTN上数据
通信会话的规程 ） 标准 。 终端可以承载实时语音, 视频和数据,
或者是它们的任意组合 。 终端可以集成在个人计算机上,以内置
或外置方式实现,内置式以插件板形式插在计算机内 ; 外置式则
以独立的设备 （ 如视频电话 ） 来实现 。 基于电话网的会议系统
可以通过 MCU进行多点配置 。
第 8 章 分布式多媒体应用
H.324的视频编码器支持 H.263和 H.261,可以使用五种标准
的图像格式, 16CIF,4CIF,CIF,QCIF和 SQCIF,其中 CIF和
QCIF由 H.261定义,SQCIF,4CIF和 16CIF 由 H.263定义,但编解
码器必须支持 QCIF和 SQCIF格式 。
H.324的音频编码器采用 G.723.1.1。 多路复用／分接协议
采用 H.223,它把音频, 视频和数据集中于一个流中,按逻辑通道
传输,多路复用的输出直接加到 V.34的同步数据端,而逻辑通道
用 H.245协议控制 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2.2.4 数据协议
图 8.2 会议系统的数据协议模型
第 8 章 分布式多媒体应用 表 8.2 ITU-T
第 8 章 分布式多媒体应用
第 8 章 分布式多媒体应用
8.2.3 典型的桌面多媒体会议系统
1,CU-SeeMe
图 8.3 会议系统的反射节点
第 8 章 分布式多媒体应用
(1)
CU-SeeMe对硬件配置的要求比较低,最初的系统配置只要求
386SX以上的微机, 256色以下 640× 480分辨率的显示器, 声卡,
话筒及扬声器 。 如果要发送图像,则需要配置摄像机及其视频卡,
或者使用 QuickCam数字摄像机,它直接连接在并行口上,不需要
额外的视频卡,可以提供每秒 15帧的 160× 120图像,且价格比较
便宜 。
用户可以 LAN方式连网或者以 SLIP／ PPP （ Serial Line
Internet Protocol/Point to Point Protocol） 拨号方式连网 。 对于拨
号入网的用户,要求调制解调器的波特率应在 14.4 kb/s以上,但是
这种速率不支持声音的接收 。 若要同时支持声音和图像的传送,
则需要 28.8 kb/s以上波特率的调制解调器 。
第 8 章 分布式多媒体应用
(2)
CU-SeeMe 启动时将自动检测计算机的配置,以确定用户的
工作模式 。 如果该计算机配置了摄像机,则进入发送 /接收模式 ;
否则将进入接收模式 。 会议系统启动后,计算机屏幕上将出现一
个会话窗口,它提供如下的选项,
① File,音频和视频设置 ;
② Edit,与会用户设置,允许最多同时打开 8个视频窗口 。 每
个窗口下都有关于该窗口的传输速率显示以及该窗口操作的功能
键 。 通过点击功能键可以选择此窗口的一些特性 ;
③ Window,窗口排列, 字体选择等外观设置 ;
④ Conference,会议主菜单选项,有如下的功能,
第 8 章 分布式多媒体应用
·Connect,设置通信对方的 IP地址,对于点对点通信,它是一
个使用 CU-SeeMe用户的 IP地址 ; 对于点对多点通信,它是一个反
射器的 IP地址 。
·Disconnect,中断当前的连接 。
·Start/Stop Receiving (Sending) Video,控制视频流的收发 。
·Show Audio Panel,控制音量大小, 通过按键发送音频流和
设置音频接收模式 。
·Show talk window,用于传输文本信息,窗口分上, 下两部
分, 上部分为接收区 ; 下部分为发送区 。
·Participant,会议控制,如只接收某人的视频或音频流, 关
闭某人的窗口, 与某人进行保密性对话等 。
第 8 章 分布式多媒体应用
2,Mbone
Mbone (Multicast Backbone)是 IETF在 Internet建立的一个虚
拟网络,其目的是利用 Internet进行音频, 视频和文件的组播传输
实验 。 在 Mbone中,用户可以看到来自太空和海底的视频图像,
以及一些专题讨论会的实况转播 。
在 Mbone中提供了一些软件工具,用于支持多媒体信息的传
输,它们采用 RTP /UDP/IP协议集,以保证数据传输的实时性和稳
定性 。
第 8 章 分布式多媒体应用
图 8.4 vat主窗口
第 8 章 分布式多媒体应用
图 8.5 vic主窗口
第 8 章 分布式多媒体应用
图 8.6 wb控制窗口
第 8 章 分布式多媒体应用
图 8.7 白板空间
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(1)
NetMeeting视频会议提供了如下的功能,
① 用户可以与会者之间进行音频和视频的切换,使用户可以
方便地与任何一个与会者进行交流 。
② 在会议进行过程中,系统可根据网络传输速率自动调节视
频的带宽和质量,用户还可以远程调节视频的质量 。
③ 用户可以动态调整所发送视频信号的分辨率 。
④ 用户可以暂停或继续视频的发送和接收。
第 8 章 分布式多媒体应用
⑤ 支持 H.323协议中的会议服务和网关,以实现多点音频和
视频传输 。
⑥ 多个用户之间可以实时进行通信和协同工作 。 用户可以
共享应用程序,通过共享剪贴板实现信息交换, 传送文件, 共享
白板以及闲聊程序 。 此外,通过支持 T.120协议,使系统可以与其
它基于 T.120协议的产品互操作 。
⑦ 用户可以通过 ILS（ Internet Locator Server） 来获取其他
与会者的信息 。
⑧ 支持 LDAP标准,具有增强的用户接口和邮件扩展功能。
第 8 章 分布式多媒体应用
(2) 框架结构
图 8.8 NetMeeting系统框架结构
第 8 章 分布式多媒体应用
8.3 视频点播系统
图 8.9 基于客户 /服务器的 VOD系统模型
第 8 章 分布式多媒体应用
通常,一个 VOD系统可以为用户提供如下视频点播服务,
·影视点播 。 点播电影或电视节目,用户可以通过快进, 快
退和慢放等控制功能控制播放过程 。
·信息浏览 。 浏览各种商品购物和广告信息,或者查看股票,
证券和房地产行情等信息 。
·远程教育 。 收看教学节目,选择课程和内容,做练习,模拟
考试,自我测试 。
·交互游戏 。 将视频游戏下载到用户终端上,用户可以和远
程的其他用户一起参加游戏 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.3.1 VOD系统关键技术
1,
VOD系统是一种基于客户 /服务器模型的点对点实时应用系
统,视频服务器可同时为很多用户提供点对点的即时视频点播服
务 。 为了获得较高的视频和音频的质量,要求网络基础设施应能
提供高带宽, 低延迟和支持 QoS等传输特性 。 通常,视频服务器
应连接在高速网络上,如 ATM,高速交换式 LAN或者高速光纤
WAN等,使之具有较高的网络吞吐量 。
第 8 章 分布式多媒体应用
VOD系统的网络环境可以是 LAN也可以是 WAN。 在 LAN
环境下应用 VOD系统时,多媒体的传输性能和演示质量一般能
够得到保证 。 而目前的 WAN环境 (如 Internet)却很难保证 VOD系
统的服务质量 。 从发展角度来看,Internet将是 VOD应用的广阔
空间,但必须解决 Internet高速化问题 。
另外,VOD系统作为 ITV可以在公用电视 (CATV)网上应用,
但必须解决两个问题, 一是将 CATV网的单向通道改造成双向通
道 (上行通道和下行通道 ); 二是使用适当的用户接入设备 (如
Cable MODEM等 )来连接 CATV网 。
第 8 章 分布式多媒体应用
2,
① 信息存储组织。
② 信息获取机制。
③ 群集服务器结构。
第 8 章 分布式多媒体应用
3,
视频服务器将面向很多用户提供视频点播服务 。 当有一
个新的用户服务请求到来时,服务器必须使用适当的接纳控制
（ Admission Control） 算法来保证在接受该服务请求后使系统
中正在接受服务的用户请求的 QoS不受影响 。 接纳控制算法
可以分成下列三类,
·确定型接纳控制算法 。 根据系统资源的使用情况做最坏
的估计,在最坏的情况下,接纳一个新的服务请求必须确保能
够满足当前正在接受服务的所有服务请求的 QoS为前提 。 这是
最悲观的接纳控制算法 。
第 8 章 分布式多媒体应用
·统计型接纳控制算法 。 按照某种统计算法对一定数量的
服务请求 （ 如 60%） 做出最坏估计,只要系统资源允许,便可以
接纳新的服务请求 。 统计型接纳控制算法的资源利用率比确定
型的高,但是要求用户能够容忍 QoS在一定范围的波动 。
·测量型接纳控制算法 。 对系统资源的过去使用情况进行
分析,得到一个综合测量值,根据这个测量值,对未来使用情况
做出估计,以决定是否接纳新的服务请求 。
第 8 章 分布式多媒体应用 8.3.2 VOD系统的实例
1,
图 8.10 LB - VOD视频服务器结构
第 8 章 分布式多媒体应用
2,客户端程序
LB-VOD的客户端主要是一个基于 Linux平台的视频播放器,
它是采用 MpegTV SDK开发工具开发的 。 MpegTV SDK是一个
基于 Lniux或 Unix平台的用于开发 MPEG-1视频播放程序的工具
箱,它提供一些简单的 API函数,通过这些 API函数,可以访问
MpegTV所提供的 MPEG视频播放库 mtvp,这样用户就可以根据
实际需要方便地开发自己的视频播放器 。
第 8 章 分布式多媒体应用
LB -VOD的客户端实现了下列功能,
① 用户登录 。 用户使用 Web浏览器与视频服务器建立连接,
在 LB-VOD主页上输入用户名和密码进行用户登录 ;
② 节目点播 。 通过身份认证后可以在给出的节目单上选择
点播视频节目 ;
③ 视频播放 。 通过权限认证后激活视频播放器,开始播放所
点播的视频节目 。 在播放过程中,用户可使用播放器控制按钮进
行播放控制 (如快进, 快退, 慢放, 暂停等 )。 视频播放器内部
将周期地向视频服务器报告它所接收到的分组丢失率, 分组延
迟及抖动等,视频服务器将根据客户端的接收报告来调整网络带
宽,对 QoS进行自适应管理 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.4 远程教育系统
现代远程教育应当具有下面五大特征,
·教师和学生在地理上是分开的,不是面对面的 ;
·以现代通信技术, 计算机网络技术和多媒体技术为基础 ;
·具有实时交互式的信息交流功能 ;
·学生可以随时随地上课,不受时空的限制 ;
·政府行政管理部门对教育机构的资格认证。
第 8 章 分布式多媒体应用
1,系统框架
图 8.11 一个远程教育系统的构造框架
教学实施
教学管理
教学环境
第 8 章 分布式多媒体应用
2,
(1) 基于 Internet
图 8.12 基于 Internet的桌面远程教育系统
第 8 章 分布式多媒体应用
(2) 基于电视广播的实现方案
图 8.13 基于电视广播的远程教育系统
第 8 章 分布式多媒体应用
(3)
这是教室远程教育系统的另一种形式,整个系统由主播教室,
远程教室和通信网络组成,主播教室中的教师和远程教室的学生
之间通过多媒体会议系统进行教学活动,使之具有双向交互特性,
学生可以借助于视频, 音频和白板等手段向教师提出问题,教师
现场给予解答,实现一种互动式教学模式,提高了教学质量和效果 。
同样,这种教学模式的通信网络也要采用具有较大网络带宽的无
线 /有线电视网或宽带电信网来实现,以支持音频和视频信息的实
时传输 。
第 8 章 分布式多媒体应用
8.5 远程医疗系统
远程医疗 (Distance Medicine)是指医疗专业人员利用计算机
网络相互交流医学信息,达到远程诊断, 治疗, 研究和培训的目
的 。 作为一种远程医疗系统一般应当包括, 远程诊断, 专家会
诊, 信息服务, 在线检查和远程学习等几个主要部分,在计算机
网络的支持下,以多媒体形式存储, 传输和显示医学信息 。
第 8 章 分布式多媒体应用
图 8.14 远程医疗系统构成
