網絡系統多媒體網絡系統可用于交換不同計算機之間的離散和連續媒體數據，這種通信需要有合適的服務和協議來實現數據交換。

Amultimedianetworkingsystemallowsforthedataexchangeofdiscreteandcontinuousmediaamongcomputers.Thiscommunicationrequiresproperservicesandprotocolsfordatatransmission.網絡系統層、協議和服務服務就是提供給應用系統的一組操作。根據OSI模型的約定，邏輯上相關的服務放入一個層中。因此每一層都提供了一組服務。Layers,ProtocolsandServicesAserviceprovidesasetofoperationstotherequestingapplication.LogicallyrelatedservicesaregroupedintolayersaccordingtotheOSIreferencemodel.Therefore,eachlayerisaserviceprovidertothelayerlyingabove.這些服務給出了該層能提供的操作和它的服務元（服務數據元SDU）的格式（語法部分）和意義（語義部分）。不同計算機相應實例協同工作構成服務。Theservicesdescribethebehaviorofthelayeranditsserviceelements(ServiceDataUnits=SDUs).Aproperservicespecificationcontainsnoinformationconcerninganyaspectsoftheimplementation.協議由一組規則組成，當進行通信時還必須后跟相應的層實例。Aprotocolconsistsofasetofruleswhichmustbefollowedbypeerlayerinstancesduringanycommunicationbetweenthesetwopeers.它的構成成分包括交換數據信元（協議數據信元，PDU）的格式（語法部分）和意義（語義部分）。不同計算機相應實例協同工作構成服務.Itiscomprisedoftheformat(syntax)andthemeaning(semantics)oftheexchangeddataunits(ProtocolDataUnits=PDUs).ThepeerinstancesofdifferentcomputersCooperatetogethertoprovideaservice.音頻和視頻數據處理必須限制在一定的時限間隔內完成。數據傳輸（應用或傳輸層接口之間）都必須考慮時間范圍的要求。Audioandvideodataprocessingneedtobeboundedbydeadlinesorevendefinedbyatimeinterval.Thedatatransmission--bothbetweenapplicationsandtransportlayerinterfacesoftheinvolvedcomponents--mustfollowwithinthedemandsconcerningthetimedomains.必須對端到端的抖動加以限制。對交互式應用（例如電話）來說這一點尤為重要，抖動值越大意味著需要更大的緩沖，會產生更高的端到端延時。End-to-endjittermustbebounded.Thisisespeciallyimportantforinteractiveapplicationssuchasthetelephone.Largejittervalueswouldmeanlargebuffersandhigherend-to-enddelays.為了保證數據傳輸能在所需的時間間隔內完成，必須有足夠高的處理器性能，以保證在總線上完成數據傳輸；必須有保證政黨處理協議所需的足夠存儲空間。Allguaranteesnecessaryforachievingthedatatransferwithintherequiredtimespanmustbemet.Thisincludestherequiredprocessorperformance,aswellasthedatatransferoverabusandtheavailablestorageforprotocolprocessing.使用多媒體會議系統的協同工作的應用是多媒體通信系統中最主要的應用領域。為了節省資源，這些系統必須支持多點發送連接。在一次會議中發送者可能經常發生變化。Cooperativeworkscenariosusingmultimediaconferencesystemsarethemainapplicationareasofmultimediacommunicationsystems.Thesesystemsshouldsupportmulticastconnectionstosaveresources.Thesenderinstancemayoftenchangeduringasinglesession.服務必須提供一種機制來同步不同的數據流，或者也可使用其他系統部件中的現成原語來完成同步。Theservicesshouldprovidemechanismsforsynchronizingdifferentdatastreams,oralternativelyperformthesynchronizationusingavailableprimitivesimplementedinanothersystemcomponent.多媒體通信必須與使用最廣泛的多媒體協議相兼容，而且必須能利用已存在的和將來的網絡。

Themultimediacommunicationmustbecompatiblewiththemostwidelyusedcommunicationprotocolsandmustuseofexisting,aswellasfuturenetworks.

音頻／視頻的傳輸比離散數據通信來得重要，它們有較高的優先級，但是離散數據的傳輸也應該得到保證，而不應被忽略。

Thecommunicationofdiscretedatashouldnotstarvebecauseofpreferredorguaranteedvideo/audiotransmission.Discretedatamustbetransmittedwithoutanypenalty.要強調不同的應用、用戶和工作站之間的公平原則。Thefairnessprincipleamongdifferentapplications,usersandworkstationsmustbeenforced.

真正的音頻／視頻數據位率變化很大，這將導致服務所處理的整個數據位率的波動。圖10.1給出了三個不同情況下的數據位率：人在房中走動的畫面（視頻），一只播放新聞的楊聲器（音頻），以及隔在兩者之間的與兩者不相關的圖片。

Theactualaudio/videodataratevariesstrongly.Thisleadstofluctuationsofthedatarate,whichneedstobehandledbytheservices.Figure10.1showsdataratesofthreedifferentsituations:wedistinguishamonguncorrelatedpictures,personsinaroomandanewsspeaker.雖然事實上的數據位率值波動很大（例如峰值），但是位率的平均值還是相當低的。圖10.1顯示的數據位率是基于CCIR601編碼技術的。注意，許多壓縮技術都可提供穩定的數據位率，產生依賴于視頻內容的視頻質量。Inspiteofthehighfluctuationoftheactualvalues(thepeaks),theaveragevaluesarerelativelylow.Theinformationrate,showninFigure10.1,isbasedonacodingaccordingtoCCIR601.Notethatmanycompressionschemesenforceaconstantdatarate,leadingtoaqualityofvideothatdependsothecontent.上面描述的需求適用于通信系統的不同部分，下面在描述多媒體通信系統的同時，描述ISO-OSI參考模型的每一層，該參考模型至少為通信系統提供了一種概念模型。Theabovedescribedrequirementsapplytodifferentcomponentsofacommunicationsystem.Bywayofdescribingmultimediacommunicationsystems,letusconsidertheindividuallayeroftheISO-OSIReferenceModel[Tan88],whichprovidesatleasttheconceptualbasisforanycommunicationsystem:1.

物理層

物理層定義數據位在物理媒介（例如光纖）上的傳輸方式。1.

PhysicalLayerThephysicallayerdefinesthetransmissionmethodofindividualbitsoverthephysicalmedium,suchasfiberoptics.例如，在物理層上調制和位同步是很重要的問題，對于某一特定的調制方式，數據傳輸延時取決于傳輸媒介的傳輸速度與所用的電子線路。Forexample,thetypeofmodulationandbit-synchronizationareimportantissues.Withrespecttotheparticularmodulation,delaysduringthedatatransmissionariseduetothepropagationspeedofthetransmissionmediumandtheelectricalcircuitsused.2.數據鏈路層數據鏈路層提供信息塊（數據幀）傳輸功能，并且該層還負責與物理媒介的訪問協議接口、錯誤識別與糾正、流控制和塊同步。

2.Data

LinkLayer

Thedatakinklayerprovidesthetransmissionofinformationblocksknownasdataframes.Further,thislayerisresponsibleforaccessprotocolstothephysicalmedium,errorrecognitionandcorrection,flowcontroland

blocksynchronization.訪問協議對網絡的依賴性很強。網絡可以分成兩大類：使用點對點連接的網絡和使用廣播發送通道（有時稱為多訪問通道或隨機訪問通道）的網絡。Accessprotocolsareverymuchdependentonthenetwork.Networkscanbedividedintotwocategories:thoseusingpoint-to-pointconnectionsandthoseusingbroadcastchannels,sometimescalledmulti-accesschannelsorrandomaccesschannels.廣播發送網絡中，在競爭策略下關鍵的問題是決定由誰訪問通道。為了解決這個問題，引入媒體訪問控制（MAC）子層，并且開發出了MAC協議，如定時令牌輪轉協議和帶沖突檢測的載體敏感多訪問機制（CSMA/CD）。Inabroadcastnetwork,thekeyissueishowtodetermine,inthecaseofcompetition,whogetsaccesstothechannel.Tosolvethisproblem,theMediumAccessControl(MAC)sub-layerwasintroducedandMACprotocols,suchastheTimedTokenRotationProtocolandCarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection(CSMA/CD),weredeveloped.在局域網（LAN）中MAC子層非常重要，幾乎所有的局域網都使用多訪問通道作為它們通信的基礎。TheMACsub-layerisespeciallyimportantinLocalAreaNetworks(LANs),nearlyallofwhichusemulti-accesschannelsasthebasisfortheircommunication.

連續數據流需要在整條通信線上保留資源并保證傳輸吞吐量。為了防止產生較大的延時，多媒體傳輸不能使用遇錯重新傳輸這種錯誤控制，因為遲到的幀就是丟失的幀。Continuousdatastreamsrequirereservationandthroughputguaranteesoveraline.Toavoidlargerdelays,theerrorcontrolformultimediatransmissionneedsadifferentmechanismthanretransmissionbecausealateframeisalostframe.

然而，隨著新的基于光纖的高速網絡的出現，在這一層上不必再進行錯誤控制了。這些網絡特別適合于多媒體傳輸，因為它們的傳輸錯誤率非常低。However,becauseofthenewhigh-speednetworksbasedonfiberoptics,theremaynotbeaneedforanyerrorcontrolatthislayer.Thesenetworksfavormultimediatransmissionbecauseoftheirverylowtransmissionerrorrate.并且固定大小的信息塊（例如在異步傳輸模式（ATM）網絡使用的信元）便于產生高效的協議實現，能夠在整條通信線上保留資源并保證傳輸吞吐量。Further,afixed-sizeinformationblock(cell),suchasinAsynchronousTransferMode(ATM)networks,

allowsforanefficientprotocolimplementationproviding,reservationsandguaranteedthroughput.3．網絡層網絡層用于在一個站點與另一站點之間傳輸塊（稱為數據包）。傳輸可以在幾個網絡之間進行。因此，這一層提供的服務包括尋址、網絡互連、錯誤處理、網絡管理（包括擁擠控制和數據包排隊）等等。3.NetworksLayer

Thenetworklayertransportsinformationblocks,calledpackets,fromonestationtoanother.Thetransportmayinvolveseveralnetworks.Therefore,thislayerprovidesservicessuchasaddressing,errorhandling,networkmanagementwithcongestioncontrolandsequencingofpackets.在這一層上的連續媒體傳輸需要資源保留和保證。為實現資源保證而提供的資源保留需求用服務質量（QoS）參數定義，該參數相當于連續數據流傳輸中的QoS

參數。

Again,continuousmediarequiteresourcereservationandguaranteesfortransmissionatthislayer.ArequestforreservationforlaterresourceguaranteesisdefinedthroughQualityofService(QoS)parameters,whichcorrespondtotherequirementsforcontinuousdatastreamtransmission.在通信的兩個站點之間必須完成資源保留。出于這個目的，需要使用面向連續的方法，因為該方法在建立連接的同時就完成保留。使用這個方法，點對點的延時和抖動都很小，也能保證有正確的數據包次序。Thereservationmustbedonealongthepathbetweenthecommunicatingstations.Forthispurpose,connection-orientedbehaviorisneededwherethereservationismadeduringtheconnectionsetup.Throughthisapproach,end-to-enddelaywithsmall

jitterandcorrectpacketorderingcanbeenforced.如果存在網絡互連，對于不同的多點發送和廣播發送連接的通信結構，還必須有數據包的復制，這會使資源保留處理復雜化。連接網絡的QoS必須在這一層決定。

Ifinternetworkingisincluded,fordifferentcommunicationstructuresinmulticastingorbroadcastingconnections,duplicationofpacketscanfollow,whichmayintroducefurthercomplexityintothereservationprocess.ThenetworkQoSforaconnectionshouldbenegotiatedatthislayer.4．傳輸層

傳輸層提供進程到進程間的連接。在這一層，網絡層提供的QoS被進一步強化，即如果網絡服務不適當，則傳輸層必須彌補傳輸用戶與網絡層提供能力之間的缺口。

4.TransportLayerThetransportlayerprovidesaprocess-to–processconnection.Atthislayer,theQoS,whichisprovidedbythenetworklayer,isenhanced,meaningthatifthenetworkserviceispoor,thetransportlayerhastobridgethegapbetweenwhatthetransportuserswantandwhatthenetworklayerprovides.在這一層，發送時將較大的數據包分成較小的數據包，在接收端又將它們組裝成原來的大小。錯誤處理是基于進程-進程通信之上的。Largepacketsaresegmentedatthislayerandreassembledintotheiroriginalsizeatthereceiver.Errorhandlingisbasedonprocess-to–processcommunication.對于連續媒體流，QoS參數必須與它們的需求相匹配。錯誤處理不包括遇錯重新傳輸機制，因為該機制會產生較高的端對端延時和較大的抖動。Withrespecttocontinuousdatastreams,theQoSparametersmustmatchtheirrequirements.Again,theerrorhandlingdoesnotincluderetransmissionbecausethismechanismwouldintroducehighend-to-enddelaysandstrongjitter.在一個連接的兩個LDU（邏輯數據信元）之間的同步和不同連接的SDU（會話數據信元）之間的同步都是這一層的功能。Also,synchronization,whichallowstimerelationsbetweentwoLDUs(LogicalDataUnit)ofoneconnection,andbetweenSDUs(SessionDataUnit)ofdifferentconnections,isoftensaidtobeafunctionofthislayer.5．會話層會話層能保證在一次會話中某個連接是確實存在的。會話的類型包括點對點會話、多點發送會話（一個源連接到多個目標）和多點接收會話（多個源連接到一個目標）。5.SessionLayer

Thesessionlayerguaranteestheexistenceofaconnectionduringasession.Typesofsessionsincludepoint-to-pointsessions,multicastsessions(aconnectiontomanydestinations)andmulti-dropsessions(aconnectionfrommanysources).在連接媒體的情況下，必須建立一個或一個以上傳輸連接中存在的多媒體會話，這會導致非常復雜的連接重構問題。另外一方面的問題是數據編碼問題。

Inthecaseofcontinuousmedia,multimediasessionswhichresideoveroneormoretransportconnections,mustbeestablished.Thisintroducesamorecomplexviewonconnectionreconstructioninthecaseoftransportproblems.Anotheraspectisdatacoding.對表示層來說，非常重要的一點是，它必須知道LDU是否準備好，特別是在內部幀已經壓縮的情況下。

ItisimportantforthepresentationlayertoknowwhenanLDUisreadyforpresentation,especiallyif