Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 7 trang bị cho người học những hiểu biết về mạng đa phương tiện. Các nội dung chính trong chương này gồm có: Các ứng dụng mạng đa phương tiện, video được lưu trữ theo luồng, voice-over-IP, các giao thức cho các ứng dụng đàm thoại thời gian thực, hỗ trợ của mạng cho đa phương tiện.
Chương Mạng đa phương tiện A note on the use of these ppt slides: We’re making these slides freely available to all (faculty, students, readers) They’re in PowerPoint form so you see the animations; and can add, modify, and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs They obviously represent a lot of work on our part In return for use, we only ask the following: If you use these slides (e.g., in a class) that you mention their source (after all, we’d like people to use our book!) If you post any slides on a www site, that you note that they are adapted from (or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this material Computer Networking: A Top Down Approach 6th edition Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley March 2012 Thanks and enjoy! JFK/KWR All material copyright 1996-2012 J.F Kurose and K.W Ross, All Rights Reserved Mạng đa phương tiện 7-1 Mạng đa phương tiện: Nội dung 7.1 ứng dụng mạng đa phương tiện 7.2 video lưu trữ theo luồng (streaming stored video) 7.3 voice-over-IP 7.4 giao thức cho ứng dụng đàm thoại thời gian thực 7.5 hỗ trợ mạng cho đa phương tiện Mạng đa phương tiện 7-2 Mạng đa phương tiện: Nội dung 7.1 ứng dụng mạng đa phương tiện 7.2 video lưu trữ theo luồng (streaming stored video) 7.3 voice-over-IP 7.4 giao thức cho ứng dụng đàm thoại thời gian thực 7.5 hỗ trợ mạng cho đa phương tiện Mạng đa phương tiện 7-3 Đa phương tiện: âm Tín hiệu âm analog lấy mẫu với tốc độ không đổi telephone: 8,000 mẫu/giây CD music: 44,100 mẫu/giây Mỗi mẫu lượng tự hóa, có nghĩa làm trịn Ví dụ: 28=256 quantized values (giá trị lượng tử hóa) Mỗi lượng giá trị biểu diễn bit, ví dụ bit cho 256 giá trị Lỗi lượng tử hóa audio signal amplitude Lượng giá trị giá trị analog Tín hiệu analog time Tốc độ lấy mẫu (N mẫu/giây) Mạng đa phương tiện 7-4 Đa phương tiện: âm Ví dụ: 8,000 mẫu/giây, 256 quantized values (giá trị lượng tử hóa): 64,000 bps Bên nhận chuyển đổi bit trở lại tín hiệu analog: Một số suy giảm chất lượng Lỗi lượng tử hóa audio signal amplitude Tín hiệu analog example tốc độ CD: 1.411 Mbps MP3: 96, 128, 160 kbps Thoại Internet: 5.3 kbps Lượng giá trị giá trị analog time Tốc độ lấy mẫu (N mẫu/giây) Mạng đa phương tiện 7-5 Đa phương tiện: video video: chuỗi hình ảnh hiển thị với tốc độ khơng đổi Ví dụ 24 hình/giây Hình ảnh kỹ thuật số: mảng điểm ảnh (array of pixels) Mỗi pixel diễn tả bit Mã hóa: sử dụng dư thừa bên ảnh để giảm số lượng bit sử dụng để mã hóa hình ảnh Khơng gian (trong ảnh) Thời gian (từ ảnh sang ảnh kế tiếp) Ví dụ mã hóa khơng gian: thay gửi N giá trị màu (tất màu tím), gửi giá trị: giá trị màu(tím) số giá trị lặp lại (N) …………………… … …………………… … frame i Ví dụ mã hóa thời gian: thay gửi tồn frame i+1, cần gửi khác so với frame i frame i+1 Mạng đa phương tiện 7-6 Đa phương tiện: video CBR: (constant bit rate): tốc độ mã hóa video cố định Ví dụ mã hóa khơng gian: thay gửi N giá trị màu (tất màu tím), gửi giá trị: giá trị màu(tím) số giá trị lặp lại (N) …………………… … …………………… … VBR: (variable bit rate): tốc độ mã hóa video thay đổi số lượng mã hóa khơng gian thời gian thay đổi Ví dụ: MPEG (CD-ROM) 1.5 Mbps MPEG2 (DVD) 3-6 Mbps MPEG4 (thường sử dụng Internet, < Mbps) frame i Ví dụ mã hóa thời gian: thay gửi tồn frame i+1, cần gửi khác so với frame i frame i+1 Mạng đa phương tiện 7-7 Mạng đa phương tiện: loại ứng dụng Streaming (liên tục), stored (lưu) audio, video streaming: bắt đầu trình chiếu trước tải tồn tập tin stored (tại máy chủ): truyền nhanh audio/video trình chiếu (lưu/đệm client) Ví dụ: YouTube, Netflix, Hulu Đàm thoại voice/video IP Bản chất tự nhiên đối thoại người người giới hạn giải ổn định độ trễ (delay tolerance) Ví du: Skype streaming live (trực tiếp) audio, video Ví dụ: kiên thể thao trực tiếp (bóng đá) Mạng đa phương tiện 7-8 Mạng đa phương tiện: Nội dung 7.1 ứng dụng mạng đa phương tiện 7.2 video lưu trữ theo luồng (streaming stored video) 7.3 voice-over-IP 7.4 giao thức cho ứng dụng đàm thoại thời gian thực 7.5 hỗ trợ mạng cho đa phương tiện Mạng đa phương tiện 7-9 Video lưu trữ theo dòng (Streaming stored video): Video ghi lại (ví dụ 30 frames/sec) Video gửi Độ trễ mạng (cố định ví dụ này) video nhận, trình chiếu client (30 frames/sec) time streaming: thời điểm này, client trình diễn phần đầu video, server tiếp tục gửi phần sau video Mạng đa phương tiện 7-10 Chính sách lập lịch: Lập lịch luân phiên (Round Robin (RR) scheduling): Nhiều lớp Quét theo chu kỳ hàng đợi lớp, gửi packet hoàn chỉnh từ lớp (nếu có) Ví dụ thực tế? Đến packet in service 3 Mạng đa phương tiện 7-75 Chính sách lập lịch: Hàng đợi cân trọng số (Weighted Fair Queuing (WFQ)): Round Robin mở rộng Mỗi lớp nhận lượng trọng số dịch vụ (weighted amount of service) chu kỳ Ví dụ thực tế? Mạng đa phương tiện 7-76 Cơ chế lập sách Mục tiêu: giới hạn lưu lượng để không vượt thông số khai báo tiêu chí sử dụng phổ biến: (dài hạn) tốc độ trung bình: packet gửi đơn vị thời gian (trong thời gian dài) Câu hỏi quan trọng: độ dài khoảng thời gian gì: 100 packet giây 6000 packet phút có trung bình Tốc độ cao (peak rate): ví dụ 6000 packet trung bình phút (ppm); tốc độ cao (peak rate) 1500 ppm (max.) kích thước lớn (burst size): số lượng lớn packet gửi liên tiếp (không có nhàn rỗi can thiệp) Mạng đa phương tiện 7-77 Cơ chế lập sách: thực token bucket: hạn chế đầu vào tới kích thước lớn (burst size ) tốc độ trung bình (average rate ) quy định bucket giữ b token Các token tạo với tốc độ r token/giây trừ bucket đầy Vượt khoảng thời gian chiều dài t (interval of length t): số lượng packet thừa nhận (r t + b) Mạng đa phương tiện 7-78 Lập sách bảo đảm QoS Sự kết hợp token bucket WFQ để cung cấp bảo đảm ràng buộc độ trễ Ví du: QoS guarantee! lưu lượng đến token rate, r bucket size, b per-flow rate, R WFQ lưu lượng đến D = b/R max Mạng đa phương tiện 7-79 Các dịch vụ phân biệt (Differentiated services) Muốn lớp dịch vụ “chất lượng” “hoạt động đồng bộ” Sự phân biệt dịch vụ liên quan: Platinum, Gold, Silver Khả mở rộng: chức đơn giản mạng lõi, chức tương đối phức tạp router biên (hoặc host) Truyền tín hiệu, trì tình trạng router luồng khó khăn với số lượng lớn luồng Không định nghĩa lớp dịch vụ, cung cấp thành phần chức để xây dựng lớp dịch vụ Mạng đa phương tiện 7-80 Kiến trúc Diffserv Router biên: quản lý lưu lượng Từng luồng (per-flow) Đánh dấu packet inprofile out-profile marking r b scheduling Router biên: Quản lý lưu lượng lớp (per class traffic management) Đệm lập lịch dựa đánh dấu biên (marking at edge) Sự ưu tiên dành cho packet in-profile packet out-of-profile Mạng đa phương tiện 7-81 Đánh dấu packet router biên (Edge-router packet marking) Hồ sơ: tốc độ thương lượng trước r, kích thước bucket b Đánh dấu packet biên dựa hồ sơ luồng (perflow profile) rate r b user packets Sự sử dụng đánh dấu Đánh dấu dựa loại(class-based marking): packet loại khác đánh dấu khác Đánh dấu bên loại(intra-class marking): phần thích hợp luồng (conforming portion of flow) đánh dấu khác phần khơng thích hợp Mạng đa phương tiện 5-82 Đánh dấu packet Diffserv: chi tiết packet đánh dấu Type of Service (TOS) IPv4, Traffic Class IPv6 bit sử dụng cho Differentiated Service Code Point (DSCP) Xác định PHB mà packet nhận bit chưa sử dụng DSCP unused Mạng đa phương tiện 7-83 Phân loại điều hòa lưu lượng Classification, conditioning Với mong muốn giới hạn tốc độ bơm lưu lượng (traffic injection rate ) số lớp : Người dung khai báo profile lưu lượng (ví du: tốc độ, kích thước burst) Lưu lượng đo định hình khơng phù hợp Mạng đa phương tiện 7-84 Chuyển tiếp Per-hop Behavior (PHB) PHB dẫn tới hành vi hiệu suất chuyển tiếp quan sát khác (a different observable (measurable) forwarding performance behavior) PHB không xác định kỹ thuật sử dụng để bảo đảm hành vi hiệu suất PHB yêu cầu (required PHB performance behavior) Ví dụ: Lớp A x% băng thông liên kết khoảng thời gian chiều dài quy định (time intervals of a specified length) Các packet lớp A rời khỏi trước packet từ lớp B Mạng đa phương tiện 7-85 Chuyển tiếp PHB Các PHB đề suất: Chuyển tiếp giải nhanh (expedited forwarding): tốc độ “khởi hành” packet lớp vượt tốc độ quy định Đường liên kết logic (logical link) với tốc độ bảo đảm tối thiểu Chuyển tiếp bảo đảm (assured forwarding): loại lưu lượng Từng loại AF đảm bảo số lượng tối thiểu băng thông Mỗi loại phân vùng vào loại “drop preference” Mạng đa phương tiện 7-86 Bảo đảm QOS kết nối (Per-connection QOS guarantees) Thực tế: hỗ trợ nhu cầu lưu lượng vượt khả đường liên kết Mbps phone Mbps phone R1 R2 1.5 Mbps link Nguyên tắc Việc nhận gọi (call admission): luồng (flow) khai báo nhu cầu nó, mạng lưới chặn gọi (như tín hiệu bận) khơng thể đám ứng nhu cầu Mạng đa phương tiện 7-87 Tình bảo đảm QoS resource reservation Thiết lập gọi, truyền tín hiệu (RSVP) Lưu lượng, khai báo QoS Điều khiển cho vào thành phần (per-element admission control) request/ reply QoS-sensitive scheduling (ví dụ: WFQ) Mạng đa phương tiện 7-88 Mạng đa phương tiện: Nội dung 7.1 ứng dụng mạng đa phương tiện 7.2 video lưu trữ theo luồng (streaming stored video) 7.3 voice-over-IP 7.4 giao thức cho ứng dụng đàm thoại thời gian thực 7.5 hỗ trợ mạng cho đa phương tiện Mạng đa phương tiện 7-89 ... trợ mạng cho ? ?a phương tiện Mạng ? ?a phương tiện 7-2 Mạng ? ?a phương tiện: Nội dung 7.1 ứng dụng mạng ? ?a phương tiện 7.2 video lưu trữ theo luồng (streaming stored video) 7.3 voice-over-IP 7.4 giao... dụng, thời gian cho phép RTP [RFC 2326]: loại payload ? ?a phương tiện UDP khơng qua tường l? ?a Mạng ? ?a phương tiện 7-1 6 ? ?a phương tiện Streaming: HTTP Tập tin ? ?a phương tiện lấy thông qua HTTP GET... streaming Level-3 CDN Mạng ? ?a phương tiện 7-2 5 Mạng ? ?a phương tiện: Nội dung 7.1 ứng dụng mạng ? ?a phương tiện 7.2 video lưu trữ theo luồng (streaming stored video) 7.3 voice-over-IP 7.4 giao thức cho