1、第8章 因特網上的音頻/視頻服務知識要點服務類型流式交互式第3章 數據鏈路層（標注 的標題表示最基礎的內容） 8.1 概述8.2 流式存儲音頻/視頻8.3 交互式音頻/視頻8.4 改進“盡最大努力交付”的服務內容導航第3章 數據鏈路層8.1 概述 計算機網絡最初是為傳送數據信息設計的。因特網 IP 層提供的“盡最大努力交付”服務，以及每一個分組獨立交付的策略，對傳送數據信息也是很合適的。因特網使用的 TCP 協議可以很好地解決網絡不能提供可靠交付這一問題。第3章 數據鏈路層多媒體信息的特點多媒體信息（包括聲音和圖像信息）與不包括聲音和圖像的數據信息有很大的區別。多媒體信息的信息量往往很大。在傳

2、輸多媒體數據時，對時延和時延抖動均有較高的要求。多媒體數據往往是實時數據(real time data)，它的含義是：在發送實時數據的同時，在接收端邊接收邊播放。 第3章 數據鏈路層因特網是非等時的 模擬的多媒體信號經過采樣和模數轉換變為數字信號，再組裝成分組。這些分組的發送速率是恒定的（等時的）。傳統的因特網本身是非等時的。因此經過因特網的分組變成了非恒定速率的分組。 tt因特網t模擬信號t采樣后的信號構成分組恒定速率非恒定速率第3章 數據鏈路層接收端需設置適當大小的緩存。當緩存中的分組數達到一定的數量后再以恒定速率按順序把分組讀出進行還原播放。緩存實際上就是一個先進先出的隊列。圖中標明的

3、T 叫做播放時延。 在接收端設置緩存 tT緩存（隊列）恒定速率t非恒定速率有可能發生分組丟失第3章 數據鏈路層緩存使所有到達的分組都經受了遲延。早到達的分組在緩存中停留的時間較長，而晚到達的分組在緩存中停留的時間則較短。以非恒定速率到達的分組，經過緩存后再以恒定速率讀出，就能夠在一定程度上消除了時延的抖動。但我們付出的代價是增加了時延。 緩存的影響 第3章 數據鏈路層分組發出1 2 3 4 5 6t到達分組數6543211 2 3 4 5 6t緩存時間緩存時間再推遲播放時間如果網絡無時延推遲播放分組遲到網絡出現時延分組 1 的時延分組到達1 2 3 4 5 6t實際的網絡第3章 數據鏈路層需要

4、解決的問題 在傳送時延敏感(delay sensitive)的實時數據時，不僅傳輸時延不能太大，而且時延抖動也必須受到限制。對于傳送實時數據，很少量分組的丟失對播放效果的影響并不大（因為這是由人來進行主觀評價的），因而是可以容忍的。丟失容忍(loss tolerant)也是實時數據的另一個重要特點。 第3章 數據鏈路層需要解決的問題（續）由于分組的到達可能不按序，但將分組還原和播放時又應當是按序的。因此在發送多媒體分組時還應當給每一個分組加上序號。這表明還應當有相應的協議支持才行。要使接收端能夠將節目中本來就存在的正常的短時間停頓（如音樂中停頓幾拍）和因某些分組的較大遲延造成的“停頓”區分開來

5、。這就需要增加一個時間戳(timestamp)，以便告訴接收端應當在什么時間播放哪個分組。第3章 數據鏈路層必須改造現有的因特網 大量使用光纜和高速路由器，網絡的時延和時延抖動就可以足夠小，在因特網上傳送實時數據就不會有問題。把因特網改造為能夠對端到端的帶寬實現預留(reservation)，把使用無連接協議的因特網轉變為面向連接的網絡。 部分改動因特網的協議棧所付出的代價較小，而這也能夠使多媒體信息在因特網上的傳輸質量得到改進。 第3章 數據鏈路層目前因特網提供的音頻/視頻服務大體上可分為三種類型 流式(streaming)存儲音頻/視頻 邊下載邊播放。流式實況音頻/視頻 邊錄制邊發送 。交

6、互式音頻/視頻實時交互式通信。第3章 數據鏈路層“邊下載邊播放”中的“下載” “邊下載邊播放”結束后，在用戶的硬盤上沒有留下有關播放內容的任何痕跡。流媒體(streaming media)，即流式音頻/視頻。流媒體特點就是“邊下載邊播放” (streaming and playing) 。第3章 數據鏈路層8.2 流式存儲音頻/視頻8.2.1 具有元文件的萬維網服務器 8.2.2 媒體服務器 8.2.3 實時流式協議 RTSP第3章 數據鏈路層萬維網服務器客戶機服務器媒體播放器 GET: 音頻/視頻文件 RESPONSE 音頻/視頻文件瀏覽器傳統的下載文件方法第3章 數據鏈路層傳統的瀏覽器從服

7、務器下載音頻/視頻文件 用戶從客戶機(client machine)的瀏覽器上用 HTTP 協議向服務器請求下載某個音頻/視頻文件。 服務器如有此文件就發送給瀏覽器。在響應報文中就裝有用戶所要的音頻/視頻文件。整個下載過程可能會花費很長的時間。 當瀏覽器完全收下這個文件后，就可以傳送給自己機器上的媒體播放器進行解壓縮，然后播放。 第3章 數據鏈路層8.2.1 具有元文件的萬維網服務器 元文件就是一種非常小的文件，它描述或指明其他文件的一些重要信息。 萬維網服務器客戶機服務器媒體播放器 元文件瀏覽器 GET: 元文件 RESPONSEGET: 音頻/視頻文件 RESPONSE第3章 數據鏈路層使

8、用元文件下載音頻/視頻文件 瀏覽器用戶使用 HTTP 的 GET 報文接入到萬維網服務器。這個超鏈指向一個元文件。這個元文件有實際的音頻/視頻文件的統一資源定位符 URL。 萬維網服務器把該元文件裝入 HTTP 響應報文的主體，發回給瀏覽器。 客戶機瀏覽器調用相關的媒體播放器，把提取出的元文件傳送給媒體播放器。 媒體播放器使用元文件中的 URL ，向萬維網服務器發送 HTTP 請求報文，要求下載音頻/視頻文件。 萬維網服務器發送 HTTP 響應報文，把該音頻/視頻文件發送給媒體播放器。媒體播放器邊下載邊解壓縮邊播放。 第3章 數據鏈路層8.2.2 媒體服務器 媒體服務器也稱為流式服務器(str

9、eaming server) ，它支持流式音頻和視頻的傳送。媒體播放器與媒體服務器的關系是客戶與服務器的關系。 媒體播放器不是向萬維網服務器而是向媒體服務器請求音頻/視頻文件。媒體服務器和媒體播放器之間采用另外的協議進行交互。 第3章 數據鏈路層使用媒體服務器 萬維網服務器媒體播放器 元文件瀏覽器 GET: 元文件 RESPONSEGET: 音頻/視頻文件 RESPONSE媒體服務器客戶機服務器第3章 數據鏈路層采用媒體服務器下載音頻/視頻文件的步驟 前三個步驟仍然和上一節的一樣，區別就是后面兩個步驟。 媒體播放器使用元文件中的 URL 接入到媒體服務器，請求下載瀏覽器所請求的音頻/視頻文件。

10、下載可以借助于使用 UDP 的任何協議，例如使用實時運輸協議 RTP。 媒體服務器給出響應，把該音頻/視頻文件發送給媒體播放器。媒體播放器在遲延了若干秒后，以流的形式邊下載邊解壓縮邊播放。 第3章 數據鏈路層8.2.3 實時流式協議 RTSP(Real-Time Streaming Protocol) RTSP 協議以客戶服務器方式工作，它是一個多媒體播放控制協議，用來使用戶在播放從因特網下載的實時數據時能夠進行控制，如：暫停/繼續、后退、前進等。因此 RTSP 又稱為“因特網錄像機遙控協議”。要實現 RTSP 的控制功能，我們不僅要有協議，而且要有專門的媒體播放器(media player)

11、和媒體服務器(media server)。 第3章 數據鏈路層萬維網服務器客戶機服務器媒體播放器 元文件瀏覽器媒體服務器音頻/視頻流 GET: 元文件 RESPONSESETUP RESPONSEPLAY RESPONSE RESPONSE TEARDOWN 第3章 數據鏈路層使用 RTSP 的媒體服務器的工作過程 瀏覽器向萬維網服務器請求音頻/視頻文件。 萬維網服務器從瀏覽器發送攜帶有元文件的響應。 瀏覽器把收到的元文件傳送給媒體播放器。 RTSP 客戶與媒體服務器的 RTSP 服務器建立連接。 RTSP 服務器發送響應 RESPONSE 報文。 RTSP 客戶發送 PLAY 報文，開始下載

12、音頻/視頻文件。 RTSP 服務器發送響應 RESPONSE 報文。 RTSP 客戶發送 TEARDOWN 報文斷開連接。 RTSP 服務器發送響應 RESPONSE 報文。 第3章 數據鏈路層8.3 交互式音頻/視頻 8.3.1 IP 電話概述8.3.2 IP 電話所需要的幾種應用協議 8.3.3 實時運輸協議 RTP8.3.4 實時運輸控制協議 RTCP8.3.5 H.323 8.3.6 會話發起協議 SIP第3章 數據鏈路層8.3.1 IP 電話概述狹義的 IP 電話就是指在 IP 網絡上打電話。所謂“IP 網絡”就是“使用 IP 協議的分組交換網”的簡稱。廣義的 IP 電話則不僅僅是電

13、話通信，而且還可以是在IP網絡上進行交互式多媒體實時通信（包括話音、視像等），甚至還包括即時傳信IM (Instant Messaging)。第3章 數據鏈路層IP 電話網關的幾種連接方法 分組交換電路交換電路交換 因特網PC 到 PC公用電話網IP 電話網關 因特網PC 到固定電話機公用電話網IP 電話 網關公用電話網IP 電話 網關因特網固定電話機到固定電話機第3章 數據鏈路層IP 電話的通話質量IP 電話的通話質量主要由兩個因素決定。一個是通話雙方端到端的時延和時延抖動，另一個是話音分組的丟失率。但這兩個因素是不確定的，是取決于當時網絡上的通信量。經驗證明，在電話交談中，端到端的時延不應

14、超過 250 ms，否則交談者就能感到不自然。 第3章 數據鏈路層IP 電話的端到端時延 (1) 話音信號進行模數轉換要經受時延。(2) 話音比特流裝配成話音分組的時延。(3) 話音分組的發送需要時間，此時間等于話音分 組長度與通信線路的數據率之比。(4) 話音分組在因特網中的存儲轉發時延。(5) 話音分組在接收端緩存中暫存所引起的時延。(6) 話音分組還原成模擬話音信號的時延。(7) 話音信號在通信線路上的傳播時延。(8) 終端設備的硬件和操作系統產生的接入時延。 第3章 數據鏈路層低速率話音編碼的標準 (1) G.729速率為 8 kb/s 的共軛結構代數碼激勵線性預測聲碼器 CS-ACE

15、LP (Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear Prediction)。(2) G.723.1速率為 5.3/6.3 kb/s 的為多媒體通信用的低速率聲碼器。 第3章 數據鏈路層D播放時延有一個最佳值 分組丟失率端到端時延20 %10 %5 %100 ms150 ms400 msABCN良好基本可用不好長途電話 質量接收端播放 時延增大第3章 數據鏈路層線速路由器 提高路由器的轉發分組的速率對提高 IP 電話的質量也是很重要的。據統計，一個跨大西洋的 IP 電話一般要經過 2030 個路由器。若能改用吉比特路由器（又稱為線速路由器）

16、，則每秒可轉發 5 百萬至 6 千萬個分組（即交換速率達 60 Gb/s 左右）。這樣還可進一步減少由網絡造成的時延。 第3章 數據鏈路層關于 SkypeSkype 采用了 P2P 和全球索引技術提供快速路由選擇機制，管理成本大大降低。由于用戶路由信息分布式存儲于因特網的結點中，因此呼叫連接完成得很快。Skype 采用了端對端加密方式，保證信息的安全性。Skype 使用 P2P 的技術，用戶數據主要存儲在 P2P 網絡中，因此必須保證存儲在公共網絡中的數據是可靠的和沒有被篡改的。Skype 對公共目錄中存儲的和用戶相關的數據都采用了數字簽名，保證了數據無法被篡改。Skype的問世給全球信息技術

17、和通信產業帶來深遠的影響，也給每一位網絡使用者帶來生活方式的改變。 第3章 數據鏈路層8.3.2 IP電話所需要的幾種應用協議 TCPUDP信令服務質量IPv4/IPv6RTSPRTCPRSVPH.323SIPRTP應用層協議音頻/視頻SDP底層網絡第3章 數據鏈路層8.3.3 實時運輸協議 RTP (Real-time Transport Protocol) RTP 為實時應用提供端到端的運輸，但不提供任何服務質量的保證。多媒體數據塊經壓縮編碼處理后，先送給 RTP 封裝成為 RTP 分組，再裝入運輸層的 UDP 用戶數據報，然后再交給 IP 層。RTP 是一個協議框架，只包含了實時應用的一

18、些共同的功能。RTP 自己并不對多媒體數據塊做任何處理，而只是向應用層提供一些附加的信息，讓應用層知道應當如何進行處理。 第3章 數據鏈路層RTP 的層次 從應用開發者的角度看，RTP 應當是應用層的一部分。在應用的發送端，開發者必須編寫用 RTP 封裝分組的程序代碼，然后把 RTP 分組交給 UDP 插口接口。在接收端，RTP 分組通過 UDP 插口接口進入應用層后，還要利用開發者編寫的程序代碼從 RTP 分組中把應用數據塊提取出來。第3章 數據鏈路層RTP 也可看成是運輸層的一個子層 RTP 封裝了多媒體應用的數據塊。由于 RTP 向多媒體應用程序提供了服務（如時間戳和序號），因此也可以將

19、 RTP 看成是在 UDP 之上的一個運輸層的子層。 運輸層應用層IP數據鏈路層物理層RTPUDP第3章 數據鏈路層RTP 分組的首部格式 12 字節序 號位 0 1 3 8 16 31有效載荷類型版本PXM參與源數時 間 戳同 步 源 標 識 符 (SSRC)參 與 源 標 識 符 (CSRC) 0.15發送RTP 分組UDP 用戶數據報IP 數據報IP 首部 UDP 首部 RTP 首部 RTP 數據部分（應用層數據）第3章 數據鏈路層8.3.4 實時運輸控制協議 RTCP (RTP Control Protocol) RTCP 是與 RTP 配合使用的協議。RTCP 協議的主要功能是：服務

20、質量的監視與反饋、媒體間的同步，以及多播組中成員的標識。RTCP 分組也使用 UDP 傳送，但 RTCP 并不對聲音或視像分組進行封裝。可將多個 RTCP 分組封裝在一個 UDP 用戶數據報中。RTCP 分組周期性地在網上傳送，它帶有發送端和接收端對服務質量的統計信息報告。 第3章 數據鏈路層RTCP 使用的五種分組類型 結束分組 BYE 表示關閉一個數據流。特定應用分組 APP 使應用程序能夠定義新的分組類型。接收端報告分組 RR 用來使接收端周期性地向所有的點用多播方式進行報告。 發送端報告分組 SR 用來使發送端周期性地向所有接收端用多播方式進行報告。源點描述分組 SDES 給出會話中參

21、加者的描述。 第3章 數據鏈路層8.3.5 H.323H.323 是 ITU-T 于 1996 年制訂的一個名稱很長的建議書，1998 年的第二個版本改用的名稱是“基于分組的多媒體通信系統”。H.323 包括系統和構件的描述，呼叫模型的描述，呼叫信令過程，控制報文，復用，話音編解碼器，視像編解碼器，以及數據協議等，但不保證服務質量 QoS。 第3章 數據鏈路層H.323 終端使用 H.323 協議進行多媒體通信 分組交換網（例如，因特網）H.323H.323 終端H.323 終端 第3章 數據鏈路層H.323 標準指明的四種構件 (1) H.323 終端(2) 網關網關連接到兩種不同的網絡，使

22、 H.323 網絡可以和非 H.323 網絡進行通信。(3) 網閘(gatekeeper)所有的呼叫都要通過網閘，因為網閘提供地址轉換、授權、帶寬管理和計費功能。(4) 多點控制單元 MCU (Multipoint Control Unit)MCU 支持三個或更多的 H.323 終端的音頻或視頻會議。 第3章 數據鏈路層H.323 網關用來和非 H.323 網絡進行連接 因特網公用電話網網關網閘H.323 終端 多點控制單元MCU第3章 數據鏈路層H.323 的協議體系結構 音頻/視頻應用音頻編解碼視頻編解碼RTCPH.225.0登記信令H.225.0呼叫信令H.245控制信令RTPUDPTC

23、PIP信令和控制數據 應用T.120數據第3章 數據鏈路層8.3.6 會話發起協議 SIP (Session Initiation Protocol) SIP 是一套較為簡單且實用的標準，目前已成為因特網的建議標準。SIP 協議以因特網為基礎，把 IP 電話視為因特網上的新應用。SIP 協議只涉及到 IP 電話的信令和有關服務質量問題，而沒有提供像H.323那樣多的功能。SIP沒有指定使用 RTP 協議，但實際上大家還是選用 RTP 和 RTCP 作為配合使用的協議。 第3章 數據鏈路層SIP 系統的構件SIP系統的兩種構件是用戶代理和網絡服務器。用戶代理包括用戶代理客戶和用戶代理服務器，前者

24、用來發起呼叫，而后者用來接受呼叫。網絡服務器分為代理服務器和重定向服務器。代理服務器接受來自主叫用戶的呼叫請求，并將其轉發給下一跳代理服務器，最后將呼叫請求轉發給被叫用戶。重定向服務器不接受呼叫，它通過響應告訴客戶下一跳代理服務器的地址，由客戶按此地址向下一跳代理服務器重新發送呼叫請求。第3章 數據鏈路層SIP 的地址十分靈活可以是電話號碼，也可以是電子郵件地址、IP 地址或其他類型的地址。但一定要使用 SIP 的地址格式，例如：電話號碼 sip:zhangsan8625-87654321IPv4 地址 sip:zhangsan6電子郵件地址 sip:zhangsan第3章 數據鏈路層一個簡單

25、的 SIP 會話 主叫方被叫方OK: 地址ACKINVITE: 地址，選項建立會話BYE終止會話電話交談通信tt第3章 數據鏈路層SIP 登記器的用途 跟蹤被叫方 主叫方被叫方INVITE查找回答電話交談ttSIP 代理服務器SIP 登記器INVITEOKOKACKACKBYEtt第3章 數據鏈路層會話描述協議SDP (Session Description Protocol) SDP 在電話會議的情況下特別重要，因為電話會議的參加者是動態地加入和退出。SDP 詳細地指明了媒體編碼、協議的端口號以及多播地址。SIP 使用了 HTTP 的許多首部、編碼規則、差錯碼以及一些鑒別機制，它比 H.32

26、3 具有更好的可擴縮性。由于 SIP 問世較晚，因此它現在比 H.323 占有的市場份額要小。 第3章 數據鏈路層8.4 改進“盡最大努力交付”的服務8.4.1 使因特網提供服務質量8.4.2 調度和管制機制8.4.3 綜合服務 IntServ 和資源預留協議 RSVP8.4.4 區分服務 DiffServ第3章 數據鏈路層8.4.1 使因特網提供服務質量服務質量 QoS 是服務性能的總效果，此效果決定了一個用戶對服務的滿意程度。因此在最簡單的意義上，有服務質量的服務就是能夠滿足用戶的應用需求的服務。服務質量可用若干基本的性能指標來描述，包括可用性、差錯率、響應時間、吞吐量、分組丟失率、連接建

27、立時間、故障檢測和改正時間等。服務提供者可向其用戶保證某一種等級的服務質量。 第3章 數據鏈路層主機 H1 和 H2 分別向主機 H3 和 H4 發送數據 1.5 Mb/s 鏈路H1H2H3H4R2R1H1H21.5 Mb/s 鏈路輸出隊列1 Mb/s的實時音頻數據 FTP 文件數據 需要給不同性質的分組打上不同的標記。當 H1 和 H2 的分組進入 R1 時， R1 應能識別實時數據分組，并使這些分組以高優先級進入輸出隊列，而僅在隊列有多余空間時才準許低優先級的 FTP 數據分組進入。 第3章 數據鏈路層主機 H1 和 H2 分別向主機 H3 和 H4 發送數據 1.5 Mb/s 鏈路H1H

28、2H3H4R2R1H1H21.5 Mb/s 鏈路輸出隊列1 Mb/s的實時音頻數據 高優先級的 FTP 文件數據 應當使路由器增加分類(classification)機制，即路由器根據某些準則（例如，根據發送數據的地址）對輸入分組進行分類，然后對不同類別的通信量給予不同的優先級。 第3章 數據鏈路層主機 H1 和 H2 分別向主機 H3 和 H4 發送數據 1.5 Mb/s 鏈路H1H2H3H4R2R1H1H21.5 Mb/s 鏈路輸出隊列數據率異常的實時音頻數據 FTP 文件數據 路由器應能將對數據流進行通信量的管制(policing)，使該數據流不影響其他正常數據流在網絡中通過。例如，可將

29、 H1 的數據率限定為 1 Mb/s。R1 不停地監視 H1 的數據率。只要其數據率超過規定的 1 Mb/s，R1 就將其中的某些分組丟棄。 第3章 數據鏈路層主機 H1 和 H2 分別向主機 H3 和 H4 發送數據 1.5 Mb/s 鏈路H1H2H3H4R2R1H1H21.5 Mb/s 鏈路輸出隊列數據率異常的實時音頻數據 FTP 文件數據 應在路由器中再增加調度(scheduling)機制。利用調度功能給實時音頻分配 1.0 Mb/s 的帶寬，給文件傳送分配 0.5 Mb/s 的帶寬（相當于在帶寬為 1.5 Mb/s 的鏈路中劃分出兩個邏輯鏈路），因而對這兩種應用都有相應的服務質量保證。

30、 第3章 數據鏈路層主機 H1 和 H2 分別向主機 H3 和 H4 發送數據 1.5 Mb/s 鏈路H1H2H3H4R2R1H1H21.5 Mb/s 鏈路輸出隊列1 Mb/s 的實時數據 總數據率已超過了 1.5 Mb/s 鏈路的帶寬。比較合理的做法是讓一個數據流通過 1.5 Mb/s 的鏈路，而阻止另一個數據流的通過。這就需要呼叫接納(call admission)機制。數據流要預先聲明所需的服務質量，然后或者被準許進入網絡，或者被拒絕進入網絡。 第3章 數據鏈路層8.4.2 調度和管制機制1. 調度機制 “調度”就是指排隊的規則。如不采用專門的調度機制，則默認排隊規則就是先進先出 FIF

31、O (First In First Out)。當隊列已滿時，后到達的分組就被丟棄。先進先出的最大缺點就是不能區分時間敏感分組和一般數據分組，并且也不公平。在先進先出的基礎上增加按優先級排隊，就能使優先級高的分組優先得到服務。 第3章 數據鏈路層分組按優先級排隊高優先級隊列低優先級隊列分組到達路由器調度分組離開路由器分類器（服務員）路由器高 高 高低第3章 數據鏈路層高優先級分組優先接受服務t1235到達離開接受服務41325413254t高高高低低第3章 數據鏈路層分組離開路由器加權公平排隊 WFQ(Weighted Fair Queuing) 分組到達路由器調度分類器w1w2w3123路由器

32、第3章 數據鏈路層加權公平排隊 WFQ 分組到達后就將分組進行分類，然后送交與其類別對應的隊列。隊列按順序依次將隊首的分組發送到鏈路。遇到隊列空就跳過去。給隊列 i 指派一個權重 wi。隊列 i 得到的平均服務時間為 wi /(wj)，這里wj 是對所有的非空隊列的權重求和。隊列 i 將得到的有保證的帶寬 Ri 應為 （8-1） 第3章 數據鏈路層WFQ 與 FIFO 的比較 111111111112111234567891011111111111112345678910111111111111分組流 1分組流 2分組流 11FIFOWFQ(a) 分組流 1 的分組連續輸入ttttt第3章 數

33、據鏈路層WFQ 與 FIFO 的比較 111111111112111234567891011111111111112345678910111111111111分組流 1分組流 2分組流 11FIFOWFQttttt(b) 分組流 1 的分組斷續輸入第3章 數據鏈路層2. 管制機制 (1) 平均速率 網絡需要控制一個數據流的平均速率。這里的平均速率是指在一定的時間間隔內通過的分組數。 (2) 峰值速率 峰值速率限制了數據流在非常短的時間間隔內的流量。 (3) 突發長度 網絡也限制在非常短的時間間隔內連續注入到網絡中的分組數。 第3章 數據鏈路層分組到達漏桶管制器(leaky bucket pol

34、icer) 漏桶中最多裝入 b 個權標拿走權標準許分組進入網絡等待權標在任何時間間隔 t 內準許進入網絡的分組數 = r t + b標記注入漏桶的速率為每秒 r 個權標第3章 數據鏈路層漏桶機制與加權公平排隊相結合 現假定有 n 個分組流輸入到一個路由器，復用后從一條鏈路輸出。每一個分組流使用漏桶機制進行管制，漏桶參數為 bi 和 ri，i = 1, 2, , n。設漏桶 I 已裝滿了 bi 個權標。因此 bi 個分組可馬上從路由器輸出。但分組流 I 得到的帶寬是由公式(10-1)給出。這 bi 個分組中的最后一個分組所經受的時延最大，它等于傳輸這 bi 個分組所需的時間 dmax，即 bi

35、除以公式(10-1)給出的傳輸速率： (8-2)第3章 數據鏈路層分組離開路由器分組到達路由器用漏桶機制進行管制 調度分類器w1wn隊列 1b1r1bnrn隊列 n路由器第3章 數據鏈路層8.4.3 綜合服務 IntServ 與資源預留協議 RSVPIntServ (Integrated Services)可對單個的應用會話提供服務質量的保證，其主要特點有二，即：資源預留。路由器需要知道不斷出現的會話已預留了多少資源（即鏈路帶寬和緩存空間）。呼叫建立。需要服務質量保證的會話必須首先在源站到目的站的路徑上的每個路由器預留足夠的資源，以保證其端到端的服務質量要求。 第3章 數據鏈路層IntServ

36、 定義了兩類服務 有保證的服務(guaranteed service)，可保證一個分組在通過路由器時的排隊時延有一個嚴格的上限。受控負載的服務(controlled-load service)，可以使應用程序得到比通常的“盡最大努力”更加可靠的服務。第3章 數據鏈路層IntServ 由四個組成部分(1) 資源預留協議 RSVP，它是 IntServ 的信令協議。(2) 接納控制(admission control)，用來決定是否同意對某一資源的請求。(3) 分類器(classifier)，用來將進入路由器的分組進行分類，并根據分類的結果將不同類別的分組放入特定的隊列。(4) 調度器(sched

37、uler)，根據服務質量要求決定分組發送的前后順序。第3章 數據鏈路層流(flow)“流”是在多媒體通信中的一個常用的名詞，一般定義為:具有同樣的源 IP 地址、源端口號、目的 IP 地址、目的端口號、協議標識符以及服務質量需求的一連串分組。 第3章 數據鏈路層RSVP 協議的工作原理 H1H2 50 kb/sR2R1H3 100 kb/sH4 3 Mb/sR3R4H5 3 Mb/s源站(a) 源點用多播發送PATH報文 表示 PATH 報文3 Mb/s3 Mb/s3 Mb/s100 kb/sH1H2 50 kb/sR2R1H3 100 kb/sH4 3 Mb/sR3R4H5 3 Mb/s源站

38、(b) 各終點向源點返回 RESV 報文 表示 RESV 報文第3章 數據鏈路層IntServ 體系結構在路由器中的實現 路由選擇協議路由選擇數據庫RSVP接納控制管理代理通信量控制數據庫分類器與分組轉發調度器分組入分組出第3章 數據鏈路層綜合服務 IntServ 體系結構存在的主要問題 (1) 狀態信息的數量與流的數目成正比。因此在大型網絡中，按每個流進行資源預留會產生很大的開銷。(2) IntServ 體系結構復雜。若要得到有保證的服務，所有的路由器都必須裝有 RSVP、接納控制、分類器和調度器。(3) 綜合服務 IntServ 所定義的服務質量等級數量太少，不夠靈活。 第3章 數據鏈路層

39、8.4.4 區分服務 DiffServ (Differentiated Services) 1. 區分服務的基本概念由于綜合服務 IntServ 和資源預留協議 RSVP 都較復雜，很難在大規模的網絡中實現，因此 IETF 提出了新的策略，即區分服務 DiffServ 。區分服務有時也簡寫為 DS。因此，具有區分服務功能的結點就稱為 DS 結點。 第3章 數據鏈路層區分服務 DiffServ 的要點 (1) DiffServ 在路由器中增加區分服務的功能。DiffServ 將 IPv4 協議中原有的服務類型字段和 IPv6 的通信量類字段定義為區分服務字段 DS。路由器根據 DS 字段的值來轉發分組。利用 DS 字段可提供不同等級的服務質量。DS 字段現只使用前 6 bit，即區分服務碼點 DSCP (Differentiated Services CodePoint)。 CU DSCP 比特 0 5 6 7