Bài giảng Công nghệ Multimedia - Chương 7: Truyền thông Multimedia - Nguyễn Linh Giang

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ Multimedia - Chương 7: Truyền thông Multimedia - Nguyễn Linh Giang

1. Cụng ngh MULTIMEDIA Chuyờn ngành Truyn thụng và X lý tin TS. Nguyn Linh Giang giangnl@ithut.edu.vn giangnl@gmail.com Khoa Cụng ngh Thụng tin B mụn Truyn thụng và Mng mỏy tớnh 1
2. Cụng ngh MULTIMEDIA 1. Nhng khỏi nim cơ bn ca Multimedia 2. Cỏc dng d liu ca Multimedia 3. Mụi trưng Multimedia 4. Mụ hỡnh hoỏ và lưu tr thụng tin Multimedia 5. Nộn d liu Multimedia 6. T chc tỡm kim thụng tin Multimedia 7. Truyn thụng Multimedia 8. Mt s ng dng tiờn tin ca Multimedia 2
3. 7. Truy n thụng Multimedia
   ng dng truy n thụng ða ph ươ ng ti n.
   Mng ða ph ươ ng ti n.
   Cỏc giao th c truy n thụng th i gian th c.
   Multicast
   QoS 3
4. ứng dụng công nghệ Đa ph−ơng tiện
   Video quảng bá  Khả năng l−u trữ v trình diễn video của các Multimedia server  Ưu điểm của Multimedia server so với kỹ thuật ghi băng
   Video theo yêu cầu VOD ( video on demand )  VOD phải có khả năng đáp ứng số l−ợng lớn các yêu cầu xem video phân tán.  Hai ứng dụng VOD gia đình v VOD đo tạo. 4
5. ứng dụng công nghệ Đa ph−ơng tiện
   VOD gia đình:  Khách hng có thể lựa chọn, xem video trực tuyến, thực hiện các thao tác với video.  Việc cho phép lựa chọn video dẫn đến sự cần thiết duy trì các luồng phân phối riêng rẽ cho từng client
   VOD đo tạo:  Hệ thống VOD sử dụng bởi các tr−ờng cung cấp dịch vụ đo tạo qua mạng. 5
6. Môi tr−ờng mạng Đa ph−ơng tiện
   Môi tr−ờng phân phối Đa ph−ơng tiện End-to-end protocols  Compressed data  Compressed data End-to-end protocols  Compressed data End-to-end protocols Multimedia Server  Network Mụi tr ưng phõn ph i d li u ða ph ươ ng ti n 6
7. Môi tr−ờng mạng Đa ph−ơng tiện
   Giao tiếp ng−ời sử dụng.  Cho phép lựa chọn các ch−ơng trình trình diễn multimedia.  Xử lý các lệnh từ ng−ời sử dụng.  Duy trì kênh giao tiếp qua lệnh từ user đến server.
   Truy xuất dữ liệu Đa ph−ơng tiện  Hỗ trợ quá trình truy xuất dữ liệu Đa ph−ơng tiện.  Hỗ trợ quá trình cấp phát băng thông theo quyền v mức độ −u tiên của ng−ời sử dụng dịch vụ. 7
8. Môi tr−ờng mạng Đa ph−ơng tiện
   Gửi, nhận Video v Audio  Dữ liệu gửi đi d−ới dạng nén v đ−ợc giải nén khi nhận.
   Thực hiện bằng phần cứng chuyên dụng hoặc phần mềm  Với adapter chuyên dụng chất l−ợng của ảnh nén t−ơng đối cao
   Môi tr−ờng client:  Hệ thống client t−ơng tác trực tiếp với ng−ời sử dụng.  Những ứng dụng khác nhau có hệ thống client khác nhau, với các chức năng cơ bản khác nhau. 8
9. Môi tr−ờng mạng Đa ph−ơng tiện
   Môi tr−ờng mạng.  Mạng truyền thông Đa ph−ơng tiện phải đáp ứng những yêu cầu:
   Phải có những cơ chế truyền dẫn thích hợp để truyền tải yêu cầu v dữ liệu Đa ph−ơng tiện.
   Dữ liệu Đa ph−ơng tiện phải đ−ợc phân phối với chất l−ợng phụ thuộc yêu cầu.  Các công nghệ mạng hỗ trợ truyền thông Đa ph−ơng tiện
   Các công nghệ mạng băng rộng. 9
10. Truyền thông đa ph−ơng tiện thời gian thực
    Hệ thống thời gian thực  Hệ thống trong đó hoạt động phụ thuộc vo:
    Cho kết quả đúng đắn
    Đ−a ra kết quả đúng thời điểm.  Đặc điểm của hệ thời gian thực
    Các sự kiện bên trong v bên ngoi có thể xảy ra một cách định kỳ hoặc tự phát.
    Hoạt động hệ thống phụ thuộc vo việc đáp ứng các rng buộc thời gian. 10
11. Truyền thông đa ph−ơng tiện thời gian thực  Các yêu cầu đối với hệ thời gian thực
    Xác định đ−ợc hnh vi tuỳ theo đặc tả
    Các kết quả thoả mn yêu cầu đặt ra.
    Có thể dự đoán đ−ợc các sự kiện bất ngờ.
    Có thể lập lịch đầy đủ.
    Có kh năng ổn định trong các điều kiện quá tải.
    Hệ thống đa ph−ơng tiện  Cung cấp tích hợp các chức năng l−u tr , truyền dẫn v trình diễn các dạng dữ liệu rời rạc (văn bn, đồ hoạ, nh tĩnh) v liên tục (audio, video ) trên máy tính số. 11
12. Các giao thức truyền thông thời gian thực Cỏc giao th c th i gian th c QoS Cỏc giao th c bỏo Vn chuy n ðPT hi u tho i internet ðt tr ưc ðo lưng H.323 SIP RTSP RSVP RTCP RTP TCP UDP IP 12
13. Cỏc giao thc truyn thụng ða phương tin
    Giao thc vn chuyn thi gian thc (Real Time Protocol RTP)
    Giao thc điu khin thi gian thc (Real Time Control Protocol – RTCP )
    Giao thc đt trưc tài nguyờn (Resourse Reservation Protocol RSVP)
    Giao thc truyn dũng thi gian thc (Real Time Streaming Protocol RTSP) 13
14. Giao thc RTP
    Giao thc RTP  Là giao thc Internet đ vn chuyn d liu ða phương tin thi gian thc ( Video, Audio ).  Là giao thc phớa trờn UDP.
    Chc năng ca RTP  Cung cp cỏc dch v chuyn d liu thi gian thc đu cui.
    Xỏc đnh dng ti payload, S th t (sequence numbering), nhón thi gian và giỏm sỏt quỏ trỡnh phõn phi. 14
15. Giao thc RTP o UDP khụng cú kh năng Media Application phỏt hin mt gúi và khụi RTP phc tớnh tun t ca gúi. o RTP gii quyt đưc vn đ này (bng cỏch s UDP dng s th t, nhón thi IP gian). o RTP cung cp cu trỳc Data Link phự hp đ s dng cựng Physical vi cỏc giao thc QoS. 15
16. Giao thc RTP: ðúng gúi giao thc Application Media Chunk Media Chunk RTP RTP Packet RTP Packet UDP UDP Segment UDP Segment IP IP Datagram IP Datagram Data Link Frame Frame Physical 1-PDU 1-PDU Giao ti p s dng giao th c truy n ti th i gian th c. RTP IP Header UDP Header Header RTP Payload ðúng gúi RTP trong gúi IP 16
17. Giao thc RTCP
    Chc năng ca RTCP  Giao thc internet đ giỏm sỏt cht lưng dch v và đ kho sỏt cỏc thụng tin v cỏc đi tưng tham gia trong mt phiờn đang din ra.  Làm vic liờn kt vi RTP.  Mi đi tưng tham gia trong phiờn RTP đnh kỳ gi gúi tin điu khin RTCP ti tt c cỏc bờn tham d.  Thụng tin phn hi cú th đưc s dng đ điu khin hiu năng.  Bờn gi cú th thay đi quỏ trỡnh truyn da vào thụng tin phn hi.  Mi gúi RTCP cha cỏc thụng bỏo ca bờn gi và /hoc bờn nhn.  S liu thng kờ bao gm s lưng gúi đưc gi, s lưng gúi mt ,jitter bờn trong 17
18. Giao thc RSVP
    Là giao thc điu khin mng cho phộp bờn nhn yờu cu cht lưng dch v đu cui cho dũng d liu.
    Cỏc đc đim cơ bn:  ðt trưc đơn gin: Ch đt trưc mt chiu  Bờn nhn đnh hưng vớ d : Bờn nhn dũng d liu khi to và duy trỡ tài nguyờn đt trưc s dng cho dũng d liu đú. 18
19. Giao thc RSVP. Bn tin PATH (hưng v).  Phõn phi thụng tin lưu lưng ngun.  Tp hp thụng tin đưng đi.  Thit lp cỏc trng thỏi cn thit. Bn tin RESV (hưng đi).  ðưc chuyn theo đưng đi đó d trự bng thụng đip PATH  Ch đnh yờu cu tài nguyờn.  Thit lp trng thỏi trong đưng đi. 19
20. Cỏc th ành phn ca RSVP 20
21. Giao thc dũng thi gian thc Realtime Streaming Protocol (RTSP)
    Chc năng ca RTSP:  Cho phộp chương trỡnh đa phương tin điu khin truyn ti dũng d liu đa phương tin (vớ d : tm dng/tip tc, đnh v li v trớ phỏt, tua nhanh, tua li ).  Ly d liu đa phương tin t mỏy ch .  Yờu cu mỏy ch đưa thờm d liu đa phương tin trong mt phiờn đang làm vic.  Ghi li ni dung tho lun. 21
22. Mi quan h gia RTP, RTCP và RTSP
    RTP là mt giao thc vn chuyn dựng đ chuyn cỏc d liu thi gian thc, bao gm cỏc lung d liu õm thanh và video.
    RTCP là mt phn ca RTP và cú s h tr vic qun lý cht lưng QoS.
    RTSP là mt giao thc điu khin cho vic khi to đnh hưng vic vn chuyn cỏc dũng d liu đa phương tin t mỏy ch đa phương tin.
    RTSP khụng chuyn d liu, mc dự kt ni RTSP cú th đưc s dng đ to đưng hm lưu lưng RTP nhm s dng đ vưt qua vi tưng la và cỏc thit b mng khỏc.
    RTP và RTSP đưc s dng cựng nhau trong nhiu h thng và khụng th tỏch ri. ðc đim k thut ca RTSP cha cỏc ni dung chi tiờts liờn quan đn vic s dng RTP. 22
23. Multicast
    Broadcast:  Là phương phỏp gi lu ng d li u đn tt c nh ng ngư i s dng kt ni vào mng.
    Multicast:  Là phương phỏp gi mt lu ng d li u t mt ngu n đn mt nhúm cỏc tr m nh n.  ða ch multicast
    Trong Ipv4, là cỏc đa ch lp D t 224.0.0.0 đn 239.255.255.255.
    Khụng xỏc đnh mt host(unicast).
    Xỏc đnh mt nhúm multicast mt kho ng th i gian. 23
24. Nhúm Multicast  Mt trm bt kỳ cú th tham gia vào nhúm multicast mà khụng cn phi xỏc thc.  Mt trm cú th thuc vào nhiu nhúm khỏc nhau khụng hn ch.  Mt ngun bt kỳ cú th gi thụng tin đn nhúm multicast khụng nht thit phi thuc nhúm. 24
25. ðnh tuyn trong multicast
    ðnh tuyn trong unicast.  ðnh tuyn là tỡm đưng đi trong mng vi chi phớ hoc tr ti thiu.  S dng cỏc gii thut tỡm đưng đi ngn nht.
    Gii thut Dijkstra
    Bellman –Ford
    Cỏc gii thut này thc hin tỡm đưng đi ti ưu (chi phớ hoc tr) nht t trm gi đn mt nỳt khỏc trờn mng. 25
26. ðnh tuyn trong multicast
    ðnh tuyn trong multicast.  Mt liờn mng cú th đư c mụ hỡnh hoỏ bng đ th cú hư ng, G=(V,E).  M: là nhúm multicast, M là tp con ca V.  Bài toỏn tỡm đư ng multicast:
    Tỡm ra mt ho c nhi u đ th con ca G ch a đư ng đi đn tt c cỏc nỳt trong M.
    M là tp con ca V do đú gi i thu t ti ưu là rt ph c tp. Vớ d: tỡm Steiner tree là bài toỏn NP đy đ.
    Nu M bng V, lỳc đú bài toỏn là gi i đư c vi th i gian đa th c. 26
27. ðm bo cht lưng trong mng Muticast 27
28. ðm bo cht lưng Yêu cầu Hệ thống ðm bo - Tính toán Dnh ti nguyên ứng dụng Lập lịch 28
29. đảm bảo chất l−ợng Mụ hỡnh lp QoS User Application MM system File system Local processing Transport system . . 29
30. Đảm bảo chất l−ợng
    Các tham số QoS  Thời gian trễ Trễ  Băng thông Băng thông  Tỷ lệ mất gói  Jitter Mất gói tin (Độ tin cậy) 30
31. đảm bảo chất l−ợng Xác định QoS. Xác định QoS yêu cầu v QoS mong muốn của ứng dụng. QoS QoS mong yêu muốn cầu QoS tồi QoS chấp QoS tốt nhận đ−ợc 31
32. Các thông số của đảm bảo chất l−ợng
    Tính ổn định v khả năng tới đích  Khả năng kết nối v tới đích trong một khoảng thời gian xác định sự ổn định của mạng.  Kết nối đ−ợc giữa hai hệ thống đầu cuối có nghĩa l có thể truyền dữ liệu giữa hai hệ thống ny với chất l−ợng tốt nhất  Khả năng tới đích của mạng Multicast chịu ảnh h−ởng
    Từ sự phức tạp của giao thức định tuyến v hạn chế kinh nghiệm của quản trị mạng về những kỹ thuật ny.
    Một vấn đề khác l sự không t−ơng thích giữa các thiết bị của các nh sản xuất khác nhau v thêm vo đó l sự không hon thiện của mộtchồng các giao thức. 32
33. Các thông số đảm bảo chất l−ợng
    Sự ổn định mạng liên quan chặt chẽ đến khả năng kêt snối
    Tất c các thử nghiệm QoS th−ờng bắt đầu với việc kiểm tra kh năng kết nối.
    Một hệ thống sẵn sng cao, yêu cầu sự ổn định gần bằng 100%. 33
34. Các thông số đảm bảo chất l−ợng
    Trễ truyền dẫn  Trễ truyền dẫn l khoảng thời gian tính từ lúc bên phát truyền một gói tin đi đến khi bên thu nhận thnh công gói tin ny.  ðo độ trễ cần phân biệt trễ một h−ớng(One – Way – Delay: OWD) v trể hai h−ớng (Round – Trip Time) 34
35. Các thông số đảm bảo chất l−ợng 35
36. Các thông số đảm bảo chất l−ợng  Trễ một h−ớng (OWD:One – Way – Delay ) 36
37. Các thông số đảm bảo chất l−ợng  Trễ truyền dẫn hai h−ớng(RoundTrip Time:RTT)
    tA0 = tsent,
    tB1 = trcvd,
    tB1 = tsent’,
    tA3 = trcvd’ ∆
    RoundTripTime tRTT đ−ợc tính nh− sau: ∆ ∆ ∆ tRTT = tOWD’+ tOWD = = trcvd’ tsent 37
38. Các thông số đảm bảo chất l−ợng
    Jitter (Delay variation)  Sự biến đổi về thời gian tới giữa các gói tin tại nơi nhận đ−ợc gọi l Jitter.  Theo ph−ơng pháp đo, Jitter có những cách xác định khác nhau. Có hai h−ớng tiếp cận để đo v xác định Jitter nh− sau:
    Theo trễ truyền dẫn.
    Theo thời gian nhận. 38
39. Các thông số đảm bảo chất l−ợng  Sự thay đổi của trễ truyền dẫn: −ớc l−ợng Jitter
    Đo trễ truyền dẫn đ−ợc thực hiển trong một khoảng thời gian xác định.
    Jitter đ−ợc tính nh− l độ lệch cực đại của trễ truyền dẫn xung quanh giá trị trung bình.
    Thông th−ờng, Jitter đ−ợc tính bằng cách sử dụng phép đo trễ truyền dẫn một h−ớng. 39
40. Các thông số đảm bảo chất l−ợng  Sự thay đổi giữa các thời điểm tới đích:
    Phía nhận đo khoảng thời gian giữa những lần nhận gói tin.
    Jitter có thể đ−ợc tính bằng giá trị cực đại của độ lệch thời gian tới so với giá trị trung bình xét trong một khoảng thời gian xác định. 40
41. Các thông số đảm bảo chất l−ợng
    Tỷ lệ mất gói tin  Tỷ lệ mất gói tin l số l−ợng gói tin bị mất trong một khoảng thời gian xác định.  Tỷ lệ mất gói tin gây ra:
    Một số ch−ơng trình ứng dụng sẽ không thực hiện tốt nếu tỷ lệ mất gói tin lớn hơn một giá trị ng−ỡng.
    Mất gói tin quá nhiều sẽ gây nên khó khăn cho một ch−ơng trình ứng dụng đa ph−ợng tiện.
    Số l−ợng gói tin bị mất cng lớn thì cng khó khăn cho giao thức tầng giao vận duy trì đ−ợc băng thông truyền cao. 41
42. Các thông số đảm bảo chất l−ợng
    Tỷ lệ sắp xếp lại v trùng lặp các gói tin  Tại đích các gói tin đến không đúng nh− trật tự mong muốn.  Trùng lặp các gói tin l kết quả của định tuyến lặp lại hoặc có nhiều đ−ờng đi tới đích.  Một nguyên nhân khác của trùng lặp gói tin:
    sử dụng nhiều bộ định tuyến để nhận đ−ợc khả năng dự phòng cao.
    Nếu các bộ định tuyến không đ−ợc cấu hình tốt thì trùng lặp gói tin có thể xảy ra đối với tất cả các truyền dẫn multicast. 42