多媒体技术在气象领域综合应用的研究与实现气象领域视频会议系统的设计与实现

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1、多媒体技术在气象领域综合应用的研究与实现气象领域视频会议系统的设计与实现 东北大学硕士学位论文多媒体技术在气象领域综合应用的研究与实现?气象领域视频会议系统的设计与实现姓名:孙艳云申请学位级别:硕士专业:计算机技术指导教师:董晓梅20050801垒.盔芏塑主茎堡垒查 一一一塑一一兰多媒体技术在气象领域综合应用的研究与实现?气象领域视频会议系统的设计与实现摘要多媒体技术是当前最受人们关注的热点技术之一。自世纪年代末以来,随着电子技术和大规模集成电路技术的开展,计算机技术、通信技术和播送电视技术这三大各自独立并且得到极大开展的领域,相互渗透相互融合,形成了一门崭新的技术即多媒体技术。经过十多年的开

2、展,多媒体技术已经渗透到人们日常工作和生活的各个方面,给人们的生活、观念、娱乐及生产活动带来巨大的变革。如何让多媒体技术在天气会商、决策中产生更大的效益是本文的出发点。本文是结合作者主持的业务科研课题完成的。本文概要介绍了多媒体、流媒体、视频会议系统、视频资料效劳管理系统等相关知识,详细阐述了视频会议系统和视频资料效劳管理系统建设过程。结合辽宁省气象局省级至市级的远程视频会商会议建设,从整体结构设计入手,探讨两大主流协议.和.协议的优缺点,并用.协议结构,组建省至市一级视频会议系统。实现与中国气象局至省一级视频会议系统.协议的互通。该系统与卫星单收站的视频播送结合到一起,使省与市召开视频会议的

3、同时,县一级可以通过小站单向收看。研究网络效劳质量方法及其原理,分为基于网络的和基于应用的。并通过分类与标记的方法,在网络上实现,减少视频会议数据传输时延抖动。研究软件视频会商的开展及现状,探索性的用软件组建市级至县级视频会议系统。解决与会各方文档共享问题,将与视频会商系统有机结合,即节省了本钱,又将视频会商的功能趋于完美。摘 要垄些垄堂塑主堂垡垒查研究流媒体技术及其应用,研究资料服结合视频资料效劳管理系统的建设,务管理的分布式结构及实现。流媒体技术是软件视频和视频资料管理系统中用到的一个主要技术,本文详细介绍了其传输协议及开展现状。在本系统中,用实现视频资料效劳功能。在视频资料效劳管理系统中

4、,重点介绍了系统中涉及的技术及实现过程。在本文的最后,指出多媒体技术在气象领域的进一步应用,即基于内容的多媒体检索将技术在气象系统中有更多、更广泛的应用。关键词:视频会商网络视频效劳器多媒体数据库流媒体基于内容检索垒塑查韭叁鲎塑主茎堡堡查? . . , , ., 一 ., .,., ,. , . ,. . 东北大学硕士学位论文 . . 。. ., . , . 毋. . . . . . , .: , , ,独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一

5、同工作的同志对本研究所做的任何奉献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:虿甜琶私日 期:砖.、学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保存、使用学位论文的规定:即学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或局部内容编入有关数据库进行检索、交流。学位论文作者签名:誊懒日期:掰、莎、三一另外,如作者和导师不同意网上交流,请在下方签名;否那么视为同意。学位论文作者签名: 导师签名:签字日期: 签字日期:第一章引言东北大学硕士学位论文第一章引言.多媒体技术的开展概述多媒体技术是当前最受

6、人们关注的热点技术之一【。自世纪年代末以来,随着电子技术和大规模集成电路技术的开展,计算机技术、通信技术和播送电视技术这三大各自独立并且得到极大开展的领域,相互渗透相互融合,形成了门崭新的技术即多媒体技术。经过十多年的开展,多媒体技术已经渗透到人们日常工作和生活的各个方面,给人们的生活、观念、娱乐及生产活动带来巨大的变革。.视频会议会商系统建设的必要性在多媒体技术如此蓬勃开展的背景下,多媒体技术如何在气象领域得到应有的应用,如何为天气预报和气象效劳提供更加方便、有效的手段,成为本课题研究的源动力。气象事业事关人民群众的衣食住行、身体健康、生活质量和生命财产的平安,事关经济开展的各个部门和社会进

7、步的各个方面。天气预报是一项主观因素很强的工作,虽然数值预报产品不断的丰富,可是天气要素的多变性使得预报工作还得参加人工的分析,每个预报员的经验及方法不同,预报结果有很多时候是不相同的。在气象部门一直都有“天气会商的过程。利用先进的现代化通信手段,组建全省天气预报电视会商及电视会议系统,为异地的预报员和气象专家营造图文并茂、身临其境的会商环境,是气象业务发展和科学技术开展的必然结果,是国民经济开展的需要,特别是防灾减灾的需要。也是我省气象事业开展的需要。随着社会科技文化水平的不断提高,我国的气象事业也得到了突飞猛进的开展,大气探测手段不断完善,天气预报精度不断提高,气象资料的种类也日益丰富,不

8、仅包括数据、文字等常规气象信息,还出现了动态图像,三维图片等新型的气象资料,这些内容都具有极高的利用价值。然而目前,异地天气会商只能通过 、 等通信手段进行信息沟通和意见交换,造成与会各地的许多气象资料无法互传和共享,各地的气象专家也无法进行直观的信息交流,会商质量受到不同程度的影响。因此可见组建全省天气预报电视会商系统迫在眉睫。箜主宣壅垄查茎壁芏堡垒圭。视频资料效劳管理系统建立的必要性视频会商系统建成后,如何将会议资料进行有效的管理如何将视频会议的内容在会议结束后第一时间传递到目的单位如何实现将视频会议的资料进行存储藏份供以后进行学习观摩如何将视频会议资料扩展到桌面系统,让没有建设视频会议系

9、统的单位也能收看会议实况这些已经成为视频会议建设工程中急需解决的问题。此外,气象部门承当着气象灾情收集的任务,灾情信息也多数是多媒体信息,本系统就可以对这些信息进行管理。此外,天气预报在业务网上的传播也是大家盼望的。所以,视频资料效劳管理系统的建设成为该课题研究的又一内容。.其它需要随着科技的进步,新的多媒体气象资料不断出现,如雷达资料,卫星云图等,而目前省级气象部门对这些资料还只是使用,下一步应该是以这些资料为根底做研究以提高天气预报的准确率,这就需要一批掌握多媒体资料处理技术人员,让多媒体技术产生更大的生产力。因此,多媒本技术在气象领域综合应用的研究,主要以视频会商系统的建设为依托,丌发视

10、频资料效劳管理系统,并探寻多媒体技术在气象领域的进一步应用。.本文结构第二章讲述了多媒体技术国内外开展的现状。包括频会议系统的开展及现状,视频资料效劳管理的开展及现状。第三章讲述辽宁省气象视频会商系统建设。包括整体结构设计,传输网络设计,网络的研究与实现,视频会议设备选型,视频会议室建设。第四章讲述了辽宁省气象局视频会议系统拓展研究。用终端直接互通的方式实现.与.协议不同协议网络的互连,研究在视频会商中的应用,使视频会议的功能更完善。研究软件视视频的应用,找出了解决县局至市局视频会商的新思路。第五章讲述视频资料效劳管理系统的建设。文章最后对多媒体技术在气蒙领域应用进行了总结和展望。指出多媒体数

11、据库在气象部门将有更大的应用。库在气象部门将有更丈的应用。第二章多媒体技术及国内外开展现状东北大学硕士学位论文第二章多媒体技术及国内外开展现状.多媒体技术.多媒体技术的概念“多媒体是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体的技术,这些信息包括文字、声音、图形、图像、动画、视频等。从这个意义上可以看到,我们常说的“多媒体虽终被归结为一种“技术,是指处理和应用它的一整套技术。因此,多媒体实际上就常常被当作多媒体技术的同义语。另外还应注意到,现在人们谈论的多媒体技术往往与计算机联系起来,这是由于计算机的数字化及交互式处理能力,极大地推动了多媒体技术的开展。事实上,也正是由于计算

12、机技术和数字信息处理技术的实质性进展,爿使我们今天捌有了处理多媒体信息的能力,这才使得多媒体成为一种现实。通常可以把多媒体看作是先进的计算机技术与视频、音频和通信等技术融为一体而形成的新技术或新产品。因此,我们认为多媒体技术的定义是:计算机综合处理文本、图形、图像、音频等多种媒体信息,使多种信息建立逻辑连接,集成为一个系统并且具有交互性。简单地说,计算机综合处理声、文、图、像等信息,具有集成性和交互性。.多媒体技术的特征多媒体技术的特性主要包括信息载体的多样化、集成性和交互性三个方面,这是多媒体的主要特征。多样化指信息媒体的多样化,把计算机能处理的信息空间扩大,不再局限于数值、文本、或特定的图

13、形或图像。人类对信息的接收和产生很大一局部来自于视觉和听觉。通过对多维化的信息进行变换、组合和加工,可以大大丰富信息的表现力和增强效果。多媒体的集成性应该说是在系统级的一次飞跃。早期多媒体中的各项技术都可以单一使用,但很难有大的作为。多媒体的集成性表现在两个方面,即多媒体信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成。硬件、软件及网络的支持,集成构造出支持广泛信息应用的信息系统。交互性将向用户提供更加有效的控制和使用信息的手段,同时也为应用丌辟?第二章多媒体技术及国内外开展现状东北大学硕士学位论文了更加广阔的领域。交互可以增加对信息的注意力和理解,延长信息保存的时间。这三个特性改善了人类信息的交流,

14、缩短了人类信息交流的路径。此外还有非循序性、非纸张输出等形式。.多媒体技术的根底多媒体技术主要包括媒体处理技术、数据压缩技术、软硬件平台技术、流媒体技术、信息管理技术、通信与网络技术等。媒体与媒体技术是多媒体技术的根底。视觉媒体是使用最多的媒体形式,也是较成熟的技术。图像、图形、文字、动画、视频等是多媒体系统中最常见的数据。声音媒体可以和视觉空间并行地构造听觉空间,波形声音、音乐、语音是主要的媒体形式。对媒体的处理包括数字化,再现,压缩与变换等许多方面。视觉、听觉媒体的三维化处理,触觉媒体的初步实现,都预示着未来在多媒体系统与人的交互方面将会迈入一个新的阶段。多媒体信息的数据量巨大,如果不对它

15、进行压缩,无法在计算机中存储和传输,也无法在多媒体信息系统中处理 。如一幅具有中等分辨率像素的真彩色图像位/像素,它的数据量为,假设要求每秒帧的全动态显示要求,那么所需的数据量为,而且要求系统的传输速率必需到达/。而声音如果不压缩,也能到达/。通过相应的编码技术,可以实现声音、图形、图像的压缩。压缩技术都可以归类为有失真的压缩和没有失真的压缩。有失真的压缩能够提供较高的压缩比,但由于损失了信源的熵,压缩后的数据是无法准确无误地恢复的;无失真压缩能够准确无误地恢复原信息,它只去掉了信源的冗余局部,但却不能提供高的压缩比。常见图象压缩国际标准.、?、?、.、.:、常见声音压缩国际标准:.、,。图像

16、、声音、视频需要以数字数据形式进入计算机的存储设备中,计算机软件才能对它们进行有效处理。多媒体硬件包括光存储、音频接口、视频接口、多媒体计算机等。可分为芯片类、板卡类、外设类,这些是多媒体系统的根底。多媒体软件是多媒体系统的灵魂。以其完备的图像处理功能和多种美术处理技巧为许多人所青睐,是一个非常理想的图像处理工具。是公司推出的一种专业化数字视频处理软件。还有三维动画制作工具,及开发工具,等。这些软件使得计算机处理多媒体信息成为可能。操作系统为用户提供与设备无关的媒体控函数使用户可以方便地向制接口,多媒体?第二章多媒体技术及国内外开展现状东北大学硕士学位论文便地向操作系统请求或执行各种设备访问操

17、作;软件包可使用户开发各种具有特殊视觉效果的三维图形程序。各种程序设计语言和开发包纷纷提供和完善对多媒体编程的各种支持,大大降低了多媒体编程的复杂性。流媒体 是一种新兴的网络传输技术,在互联网上实时顺序地传输和播放视/音频等多媒体内容的连续时基数据流,流媒体技术包括流媒体数据采集、视/音频编解码、存储、传输、播放等领域。在流式传输的实现方案中,一般采用/来传输控制信息,而用/来传输实时多媒体数据。/上使用较多的流媒体技术主要有公司的,公司的和公司的,它们是流媒体传输系统的主流技术。多媒体信息的传输对网络根底设施提出了较高的要求,主要有高带宽,底延迟、支持以及资源动态分配等。而这些目前多数网络也

18、都是满足多媒体传输的要求。.多媒体技术的应用及开展方向目前,多媒体的应用普及社会生活的各个领域,如教育与培训、办公自动化、电子出版、影视制作、旅游与地图、家庭应用、商业、新闻出版、电视会议、广告宣传等?。多媒体技术的开展,显示出许多突出的特点:如多学科叉,顺应信息时代的需求,促进和带动新产业的形成与开展,多领域的应用等。将来多媒体技术将向以下六个方面了展:高分辨化,提高显示质量:高速度化,缩短处理时间;简单化,便于操作;三维、四维和更高维;智能化,提高信息识别能力:标准化,便于信息交换资源共享。其总的开展方面是具有更好、更自然的交互性,更大范围的信息存取效劳,为未来人类创造一个在功能、空间、时

19、间及人与人交互更完美的崭新的世界。当今信息社会的开展对通信提出了更高的要求,人们己不满足于简单的语音和文字通信,希望集语音、文字和图像于一体的多媒体通信。这是继电报、 、 及电子邮件后的又一种新的通信手段。视频会议系统就是这种新型通信手段之一,它可以点对点通信,也可以多点对多点实时交互式通信,同时也可以将不同地点与会人中的活动情况、会议内容及各种文件以可视新闻的形式展现在各个分会场,这是一促快速高效、同益增长、广泛应用的新的通信业务。近几年来兴起的会议电视系统 是一种以视频为主的交互式多媒体通信,它利用现有的图像通信技术,计算机通信技术以及微电 东北大学硕士学位论文 第二章多媒体技术及国内外开

20、展现状子技术,进行本地区或远程地区之间的点对点或多点之间的双向视频,双工音频,以及数据等交互式信息实时通信。会议电视的目的是把相隔多个地点的会议室电视设备连接在一起,使各方与会人员有如身临现场一起开会,进行面对面对话的感觉,因此广泛地应用于各类行政会议,科技会议,远程教学以及商务谈判等事物中。会议电视系统具有真实、高效、实时的特点,是一种简便而有效的用于管理、指挥以及协同决策的技术手段,在国内也已开始广泛采用。.视频会议系统开展现状.视频会议产品经历的几个阶段第一代会议电视产品,出现于本世纪年代末,但实际意义上的应用开始于年代中期。结构为工控机底板上插各种功能卡,结构复杂。稳定性差。其处理能力

21、弱,只能在速率实现较好的图像传输质量。在低速线路上,图像质量差。第二代会议电视产品,出现在年代中期,为平台插卡产品。板卡从第一代产品的块左右减至至块。硬件故障率低于第一代产品:应用程序建立在平台上,软件故障率高。包括软硬件故障的总体故障率高于第一代产品。工作不稳定,故障率高,操作复杂的弱点。且图像质量尽管有所提高,仍不能满足需求。第三代会议电视产品,出现在年代中期。为高度集成专业化产品。具有以下特点:、高度集成化,非结构。、高度稳定,小时持续工作设计。、设计结构先进,芯片运算能力强,功能强大,支持.最新国际算法。、声音、图像质量好。在低速带宽上实现高质量图像、声音传输。、同时集成多种网络接口,

22、且支持实时网络接口转换。、无操作系统,软件直接驱动芯片级操作。、具有自适应功能,完全智能化。、易于操作。不需任何专业知识。、维护简单。生产第三代会议电视产品的代表为挪威泰德通信公司。第二章多媒体技术及国内外开展现状东北大学硕士学位论文.视频会议系统开展现状通信和多媒体技术的日新月异,极大地推动了视频会议系统的开展, 国际电信联盟颁发了电视会议,视音频技术的标准协议,标准了全球电视会议产品的统一技术接口和视音频的编解码特性,为电视会议技术的开展起到了促进作用,使视频会议产品的技术更趋成熟、性能更加稳定、价格大大降低、标准化程度大大提高,会议的组织形式也更加灵活【】,这些技术条件为组建辽宁省天气预

23、报电视会商及电视会议系统提供了有力的技术保障。从目前电视会议技术的开展看,大体可分为两类:基于? .框架协议组标准的电视会议技术和基于?.框架协议组标准的多媒体视频会议技术。目前我国电信部门提供使用的视频会议业务和各部委建立的视频会议系统都是应用.视频会议技术方式,这种方式技术成熟,接口类型多,产品丰富,适用于多种电路,无论在卫星信道还是有展的产物,主要应用在网络环境下,年才推出了它的成熟版本标准,由于实际应用时问较短,产品技术的成熟性低于.标准协议技术。在宽带网技术媒体视频会议技术将有其广泛的开展前景。现在国内外视频会议系统的终端及硬件生产商很多,比方,、鼎视通等,此外,还有基于软件的会议系

24、统如等。可以说是都有成形的设备,而对于开发人员来讲,难点是如何选择一种适合自己单位情况的,且将各设备能完美整合起来的方案;选择哪种的网络,如何实现网络;多媒体资料的存储及管理:制定一整套业务流程及标准,保证视频会商系统的各部门协调配合。.多媒体资料效劳管理系统的开展现状多媒体信息在局域网上的播送;对电视会商,会议的场面,可根据需要在本地局域网做适当的延伸。 把接收的视音频信息放到效劳器上,在专用局域网播放。为那些需要收看电视会商/会议而不能赶赴现场的人员提供便利。这是多媒体资料效劳管理系统建立的来源。当今科技的开展,使它的实现成为可能。流媒体是把连续的音频和视频数据经过压缩后放到专有的流效劳器

25、上,用户可以通过网络一边下载一边观看多媒体节目,而无需下载完整文件的即时播放技术。随着宽带接入方式的涌现,流媒体技术的应用也越来越广泛。微软、?东北大学硕士学位论文 第二章多媒体技术及国内外开展现状、三家公司均提供整套的网络流媒体解决方案,是三种应用率比拟高的流媒体技术。其开展与宽带网的普及有着紧密的联系。当前随着、等从多宽带接入方式的涌现,流媒体技术的应用也越来越广泛。其主要应用有远程教育、宽带网视频点播 、互联网直播、视频会议。流媒体并不是视频会议的必须选择,但是流媒体技术的出现为视频会议的开展起了很重要的作用。?苎三主鱼垒垫塑全壹墨丝堡窒墨塞墨查韭盎堂塑主堂堡垒圭第三章气象视频会商系统研

26、究与实现.视频会商系统建设具体要求满足全省天气预报电视会商及电视会议的要求;采用先进且成熟的技术,要求系统结构简单,维护方便,软、硬件产品可靠性高,运行稳定;系统具有一定的前瞻性,便于与下一代气象通信系统有机的结合;采用开放体制,遵循国际标准,便于系统扩充和升级;留有足够的扩容余地;尽可能高的性能价格比;预留县级气象部门与市级气象部门建立视频会商系统的资源;合理利用现有资源。此外,我们在设计及施工中,尽量按?会议电视系统工程设计标准?的要求去做。本章先讲述了与中国气象局的视频会商系统结构及设备情况,因为在本系统中尽可能的利用原有设备,以减少投资。此外还涉及两个网络互联的问题,故对原网络进行了大

27、概性的描述。接下来从视频会议系统整体结构设计、.协议、传输网络设计与实现、视频会议终端选型、视频会议主控设备的选型、视频会议辅助系统的设计等,还系统讲述了视频会商系统的实现过程。.与中国气象局视频会商系统情况年中国气象局利用卫星线路,与各省气象局建成视频会商系统,该系统采用适于卫星通信传输的.标准组网。本系统主要由卫星通信局部、主站主会议系统和主站视音频处理、省级会议系统、旁听站、地面接入和多媒体视音频在局域网中的延伸等五大局部组成。其结构图如图.所示。.电视会议系统主要设备由、图像信息采集、图像显示、语音处理、大屏幕显示等组成。和摄像头:对本地会场的图像、语音信息进行采集、压缩编码后送经卫星

28、设备发送到主站。同时把从卫星接收的主站发送的主会场或四合一画面的会议电视信号进行视音频解码,复原成远端会场的图像、语音。图像显示设备:电视机用来播放主会场和其他分会场的图像。语音处理设备:语音处理系统由功放、音箱、麦克风和调音台组成。功放和音箱是语音收支路,功放对解码复原的语音进行放大,送音箱输出。本会场第三章气象视频会商系统研究与实现东北大学硕士学位论文讲演者的语音经调音台到进行编码后。图.中央气象台至省气象台视频网络图 .图形传输设备:由机、投影仪和大屏幕组成。用于显示在会商或会议中,本地发言者提供的资料和图形。通过机提供的图形资料由投影仪在本地会场大屏幕显示,同时经投影仪的视频口输出到,

29、由进行编码后上星。接收的图形信息直接在电视机上显示,此时不再显示发言会场场景。设备配置情况如图.所示。.协议.标准于年制订,是视频会议的早期建议之一,主要针对窄带和适应电路交换的特性,因而.标准的视频会议被广泛用于、等电路交换网络。电路交换的特点是面向连接、传输速率和时延稳定、时延小、误码率低,因此视频会议的质量容易得到保证。但它的缺点是连接固定,除网上是可以进行拔号外,其它网络的应用都必须进行点对点的永久连接,章气象视频会商系统研究与卖现东北大学硕士学位论文带宽利用率较低,开放性很差,设置联接也不方便。.一直主导着视频会议领域的技术和产品开展。.仅仅是对基于电路交换的电视会议系统进行了定义,

30、因此,仅能在传输网络平台上开展标准的电视会议应用。.由于受传统电视系统会议技术体制的限制,不具备灵活性和丰富的功能。而且,无论是.的终端还是. ,它的用户单机本钱和用户线路使用费用都较高。我们在设计省至市视频会商系统时尽量用上原有设备,使整个网络更加完善,并节省投资。第三章气象视频会商系统研究与实现东北大学硕士学位论文.视频会议系统整体结构设计视频会议系统的设计,就涉及到两种主流的视讯标准.和.,用哪一种各自的优点何在作为全球性互通的依据,随着电视会议技术的不断开展以及个人与企业应用视频技术的增多,数据业务也集成进来,开展成为“视讯业务。与此同时,新的协议框架与标准文本不断出现,对视讯效劳与产

31、品等各个方面的性能指标、压缩算法、信息结构、控制命令、规程和组建电视会议网原那么提出一系列的完整规定。视频会议国际标准主要有:.年通过适用于等网络.年通过.用于,.年通过适用于计算机局域网.年通过适用于模拟 网.年通过适用于/.年通过适用于以上各种网络的声像会议目前,主流视频会议设备根本上都是采用系列标准,中国更是如此,电信运营商推出的视讯业务根本上以系列标准为准那么。不同的是,或者采用成熟的.系列协议,或者采用新兴的.系列协议。.协议主要用于电路交换网络,也就是以中国通信网为根底的网络中,即通常所说的等“窄带应用,由于根本上采用网络线路专用方式,图像质量、稳定性等方面都有所保证。从应用方来看

32、,用户更加注重的是其技术成熟度高、市场可选用设备多样等特点。并且,由于全球范围内通用的视讯传输网络只有,所以在跨国视讯网络建设方面,采用基于.技术标准的设备比拟多见。同时,这一技术通常是政府、军队、金融等对于平安保障敏感的行业的首要选择。.标准涵盖了音频、视频及数据在以包为根底的网络、体产品和应用能够互操作。对于范围广泛的基于网络的多媒体通信应用来说,.标准是非常重要的构件。另外,该标准也允许通过和与基于的网络直接相连。尽管.和.系统采用的是同一种图像和语音的编解码技术,在图像?第三章气象视频会商系统研究与实现东北大学硕士学位论文和声音的表现质量和复原上本质是相同的,但从以上的诸多优势比照使我

33、们不难看出,.协议标准才是代表未来多媒体视讯会议以及其它网上多媒体应用的开展方向和潮流。.作为传统的技术标准,由于新技术的出现,以及本身固有的局限性和高本钱,已经开始逐渐退出历史舞台。表.所示为.和.协议的比拟。. . . .基于包的多媒 .窄带可视 终端及系比拟内容统体通信系统基于第四,三层/主要基于第二层数据传输层之协议根底 之上,/本身具普上遍性同一带宽以下图像压缩编解码技术相同 相同质量同一带宽下声音压缩编解码技术相同 相同质量组网 灵活 固定网络结构的健壮性 稳定 脆弱终端性能 相同 相同稳定简单 复杂灵活扩展性 强 弱功能 丰富 少单一苴一业务应用范围 广多点播送 有 无会议调度

34、简单有效 复杂终端管理 有 无.苣一数据应用 丰富数据会议.带外灵活 带内固定.应用是否抢占视频信道带无有宽高 低性能价格比开展趋势和方向 是 否而且本系统对各市局的通信,除了有视频信息外,还有大量的数据业务要传,而数据的传输是基于网的。系结构。东北大学硕士学位论文 第三章气象视频会商系统研究与实现. .协议.标准涵盖了音频、视频及数据在以包为根底的网络?、不同厂商的多媒体产品和应用能够互操作。兼容性是消费、商业、娱乐及专业市场上厂家和最终用户最为关心的问题。年,批准了.标准。该标准范围广宽。涵盖了各种独立设备。个人计算机技术以及点对点和多点视频会议。标准解决了点对点及多点视频会议中诸如呼叫与

35、会话控制,多媒体与带宽管理等许多问题。.的应用桌面及会议室视频输入、 和可视 、电脑话务集成、协同计算、和商务会议、远程教学、支持和效劳应用、网上交互式购物、网上银行、视频会议效劳和计费应用、远程医疗、保安系统、音频/视频电子邮件、音频/视频播送、视频点播、远程监控.的体系结构.标准覆盖了在包交换网络上提供音频通信效劳的技术需求。.引入了针对数据会议的.建议,使得包括数据功能的会议成为可能。.不包括网络本身以及用于连接各种网络的网络传输层的内容。.为基于网络的会议系统定义了四个主要的组成局部:终端、网关、以及多点控制器。如图.所示。圈.视频会议网络结构图.所有的.终端必须支持.,该标准用来协商

36、通道的使用及容量,三第三章气象视频会商系统研究与实现东北大学硕士学位论文个另外的组成局部是:的缩略版,用于呼叫信令和呼叫建立;注册/许可/状态。用于进行通信;/,用于音频和视频包排队。与其它会议终端之间进行转换。这一功能包括传输格式之间的转换如,与.。以及通信规程之问的转换,以及在端和端进行呼叫建立和解除。执行许多重要的功能,帮助维护企业网络的完整性。第一个功能是按照标准将终端和网关的别名转换为网络地址。第二个功能是进行访问控制,以防止未授权的视频会议会话。第三个功能是进行带宽管理,这也是山逻辑组来进行管理。在一个.系统中,不是必须的。但是,如果存在,终端就必须接受其效劳。多点会议控制器,支持

37、三点或更多点之间的会议,在.情况下,由必不可少的多点控制器以及零个或多个多点处理器组成。处理所有终端之间的.协议,以确定共同的音频和视频处理能力。也通过确定哪些音频和视频流将进行多点播送,从而对会议资源进行控制。不直接处理任何多媒体信息流。这由来进行处理,混合、交换及处理音频、视频和数据流。和功能可以存在于一个专门的组件中,或作为其它.组件的一局部。.标准下的通信.标准下的通信可以看成是音频、视频、数据和控制包的混合体。音频功能、.呼叫建立、控制以及.信令是必须的。所有其它功能,包括视频和数据会议,都是可选的。当编码器支持多种编码算法时,编码器使用的算法由解码器根掘.协议传送过来的信息决定。.

38、终端也能不对称地工作不同的编码和加码算法,并能发送/接收多个视频和音频通道。控制呼叫控制功能是.终端的核心。整个系统的控制由三个不同的信道提供:.控制信道、.呼叫信道和信道,控制功能包括呼建立信号、性能协商、命令和指示信号以及开通并描述逻辑信道内容的信息。所有的音频、视频和控制信息经过控制层处理,输出到网络接口,对于输入信息流,过程正好相端之间建立连接。信令功能在终端与之间执行注册、许可、改?第三章气象视频会商系统研究与实现东北大学硕士学位论文变带宽、状态及脱离程序。如果不存在,不需使用。音频音频信号包含经压缩的数字化语音,.支持的压缩算法都是的标准。.终端必须支持.声音压缩标准。对其它声音标

39、准的支持是可选的。视频虽然视频功能是可选的,但任何具有视频功能的.终端必须支持.编解码算法支持.是可选的。视频信息以不超过性能协商时所选定的速率进行传输。.提供了许多不同的标准之间的兼容性尺度,在的通信信道上使用。灵活的.实现可以是任何数据率,不一定是的倍数。这种类型的编解码器在许多情况下提高了视频质量。例如:有一个的会话,并使用了.音频,那么有超过的带宽可提供视频使用。.是对.向后兼容的修改。在低数据传输率的情况下,通过使用运动估算技术、帧预处理,以及优化的霍夫曼编码表,.的画面质量得到了巨通信是容易的,因为两者都支持。如果终端即使支持.,也支持,建议在低速率会话时使用.,在高速率会话时使用

40、.,实际使用的数据率取决于厂家特定的实现及应用需求。基于硬件的编解码器的优点在于能够支持大图像格式的高比特和帧率:,及。.和网络.使用可靠和不可靠的传输通道。控制信号和数据需要可靠的传输,因为这些信号必须按照它们发送的顺序接收,且不能丧失。而对于音频和视频流来说,丧失一个包对终端用户没有什么影响。音频和视频使用更加高效但可以是不可靠的传输。现有的大多数.产品使用来进行信息传输。可靠的信息传输使用面向连接的数据传输模式。在协议栈中,这种类型的传输靠来完成,可靠传输保证顺序的,无错的,流控制的包传输,但使道,数据信道和呼叫信道。在协议栈,不可靠的效劳由用户数据报协议提供。非可靠传输是一种只承诺“尽

41、好地传送的传输模式。使用最少限度的控制信息。.使用进行音频、视频传输和建立信道。实时协议是由 制定,用来处理在 主干上进行音频、视频多媒体信息传输。对它进行了?第三章气象视频会商系统研究与实现东北大学硕士学位论文少量的修改以适应。的需求。信息头包含时间标记和顺序号,附加在音频和视频包外面。通过在接收端适当地缓存,时间和顺序信息使应用能消除重复的数据包,重新排序,同步声音、图像和数据及实现连续的回放。实时控制协议呛用于控制和监控效劳质量,传送有关会话参加者的信息,定期向所有会话参加者分发包含质量和标识信息的控制包。在多点视频会议中,.终端可以使用协议进行音频、视频多点播送。主要的交换机和路由器都

42、支持协议,以便在、和上提供更高的传输效率。在大型包交换网络如或企业中,为多媒体应用提供并保证足够的带宽是关键的。另一个协议,资源保存协议,允许终端为一个特定的数据流请求个指定的带宽、优先权、最大延迟和处理器时间,并接受一个指明请求是否被批准的答复。.传输网络设计.视频会议系统对网络的要求通信技术的开展,推动了多媒体技术的开展。以信息交流为主要任务的多媒体通信在多媒体领域中占有极其重要的地位。多媒体通信技术是多媒体技术与通】。在多媒体通信信技术的有机结合,是整个多媒体技术的一个重要组成局部中,终端设备要处理不同的信号,通信线路不仅要实现一般的传输而有要将这些信息同步的传送。为了减少带宽及存储容量

43、的要求,人们开始对视频和音频进行压缩【。目前有种得到广泛应用的视频压缩标准是:的标准,的和弋卜叮. 的.。但即使是传输压缩数据,对带宽的要求还是很大的,的带宽要求是.,一那么为.;的为.;.为。对于声音等实时信息,还对最大时延、最大时延抖动提出要求。如表.中数据所示,多媒体信息的数据量巨大,能在可控制的速率下传送大容量的数字图像和视频的能力,一方面要采用压缩编码技术,以最大限度有减少网络的信息传送量,降低网络负载;另一方面,还需要提高网络传输速率,选择适合多媒体应用的新的网络结构和协议。多媒体信息的传输对网络根底设施提第三章气象视频会商系统研究与实现东北大学硕士学位论文出了较高的要求,本工程中

44、主要从以下三方面入手:采用高性能路由器和交换机、路由器和交换机采用高速接、效劳分类。保证视频业务和其它业务互不影响。.最大时延抖动 平均吞吐量最大时廷类型 可接受的误码率?语音 . .活动图像 . . . 压缩活动图像 数据文件传送 静止图像.本系统传输网络设计辽宁省气象部门原省到市一级的线路采用的是.网络,是早期数据通讯网络之一。能保证接收端一定能接收由发送端传送的数据,系采用链路对链路的方式。.的优点是经济实惠安装容易。.的速率可高达。,的缺点是反复的错误检查过程颇为费时并加长传输时间。这样的线路显然不适合多媒体信息的传输。目前性价比拟高且有普遍适用性的通信方式有以下几种:是 的统称,意即

45、数字用户线路,是以铜 线为传输介质的点对点传输技术。技术在传统的 网络的用户环路上支持对称和非对称传输模式,解决了经常发生在网络效劳供给商和最终用户间的“最后一公里充分利用现有的铜缆资源,通过铜质双绞线实现高速接入就成为运营商本钱最小最现实的宽带接入网解决方案。技术目前已经得到大量应用,是非常成熟的接入技术。对称技术和非对称技术。光纤通信技术是通过光学纤维传输信息的通信技术。在发信端,信息被转换和处理成便于传输的电信号,电信号控制一光源,使发出的光信号具有所要传输的信号的特点,从而实现信号的电一光转换,发信端发出的光信号通过光纤传输到远方的收信端,经光电二极管等转换成电信号.从而实现信号的光一

46、电转换。电信号再经过处理和转换而恢复为原发信端相同的信息。光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、抗电磁干扰和保密性强等一系列优点。?章气象视频会商系统研究与实理东北大学硕士学位论文气象系统由于有大量的时实资料要传输,对网络的稳定性要求很高,而且考虑到今后业务的扩展,对网络带宽的需求会不断增加。本系统的网络采用了网通的光纤专线做为广域网的主干网。路由设备也尽可能选用性能好,且支持的设备。网络结构图如图.。专线图.省至市广域网结构图 . 省局路由选用华为。交换机选用 ,将终端和直接接于此交换机上,尽可能减少中间环节。交换机和路由器间用口级联。是华为的高端路由器:固定接口:个通用/槽位,单框最大

47、负载能力为:个接口,个以太网接口,个,接口。支持接口模块:可选普通接口模块:单端口百兆以太网电接口模块,单端口百兆以太网光接口模块,单端口千兆以太网接口模块,端口同步串:模块;可选的集成接口模块:端口百兆以太网电接:端口千兆以太网光接口集成模块。支持协议:,。支持静态路由,。等单播路由协议,策略路由和多播路由协议,等。总线带宽大于:业务接口板最大配置:每块接口板可选配两个接模。?。?第三章气象视频会商系统研宄与实现东北大学硕士学位论文块;路由表容量:万一万:全面支持和双协议栈支持、支持。.规划地址规划中,本着节省资源,又便于管理的原那么,我们为各市气象局和各县气象局的网络分配了地址。每个市局个

48、位掩码的局域网段,每个县局个位掩码的局域网段,同一市局和它下属的县局属于同一个位掩码的子网。同时还分配了用于路由器级联的有位掩码的。这里用到的技术是子网划分技术。子网划分方法子网的划分,就是将一个大的网络划分成假设干个小的网络的过程。它的好处是:缩减网络流量,流量限制在本网络;优化网络性能;简化管理;可以灵活的形成一定覆盖范围的网络。实现:从地址的主机局部中借出一定的比特,并且保存它们用来定义子网地址。这是通过子网掩码来确定主机地址的哪一局部是用来表示子网的。子网掩码是一个比特的值,子网掩码中的位置表示是网络或子网的地址局部。通过子网掩码确定了一个哪一局部表示网络,哪一局部表示主机,然后,将所

49、有的主机位置为,就得到了它的子网地址,再将所有的主机位都置为,就得到了播送地址。而合法的主机地址是位于子网地址和播送地址之间的编号。例:指出以下地址的子网号、播送地址、和合法主机号范围。、. .合法主机号范围.和:子网.播送地址.、. .合法主机号范围:子网.播送地址.一.比方,给鞍山市气象局划分的如表.。鞍山市局和它下属的县局同属于.。./的网络,这样便于业务上的管理。说明:如图.所示,的地址是在省局的路由器上配的,和的地址是在市局的路由器上配的,的地址是在县局的路由器上配的。而是指省局的局网口的,和分别为市局和县局局域网口的,配为本网段主机号为的。东北大学硕士学位论文 第三章气象视额会商系

50、统研究与实现. :. :.鞍山 / ./?./台安县 ./ :. :.海城市 ./ . . .岫岩县 ./鞍山观测场./ . .备用网段 ./?,./ . 加.厂?二亡局域网局域网 局域网. .网络设计与实现.视频会议体系与管理自从计算机系统诞生开始,就一直存在提高系统的效劳性能和效劳质量的问题,因此可以说计算机系统题由来已久。对计算机网络的研究可以追溯到世纪年代。随着商业化的巨大成功,网上传输的多媒体信息迅速增多,网络拥塞现象目益严重【】。于年月开始制定了有关定义与效劳的一系列标准,典型的工作是提出了两种不同的体系结构:综合效劳 ,和区分效劳,。目前,控制技术的研究和开发都进展得非常迅速,并

51、且已经取得了许多根本的成果。问题已经成为国际网络研究领域公认的最重要、最富有魅力的研究领域之一,并且被称为下一代计算机网络为数不多的最重要的研究领域之一。是用于衡量效劳满意程度的一个综合指标,具体到网络中,是指对选定的网络流量提供更好效劳的能力。由于网络的流量并非在所有的时刻都均匀?第三章气象视频会商系统研究与实现东北大学硕士学位论文分布,因此当网络发生拥塞时,设备会延迟数据包的发送或者直接将数据包丢弃来缓解拥塞。一些传统的应用例如,和,它们对延时和抖动并不敏感,而视频会议对网络传输的延时,抖动和丢包都有着相当苛刻的要求要保证会议质量,必须提供保证四。因此,当网络承载越来越多的业务类型时,就成

52、为处理网络资源分配的最好方法。视频会议是一个网络效劳平台,它的整体性能依靠视频终端和网络平台综合起来保障,任何一方出现故障都会引起性能问题,因此针对视频会议的保障可以】。而有些保障机制既属于基于网分为基于应用的和基于网络的【络的,又属于基于应用的,这种机制的实现需要双方共同协作才能完成。针对视频会议的体系框架的管理分为两个层面:数据层和控制层。在数据层中,保障机制包括数据包的分类与标记,队列机制,流时监管,流量整形,拥塞防止以及数据容错与恢复。这些都是针对数据包而采取的各种保障措施,其中数据容错和恢复是由视频终端负责的机制,分类和标记那么是由视频终端和网络节点共同采取的保障机制,而上述其它机制

53、由网络节点负责。在控制层中,保障机制包括资源预留,接入控制,流量工程和流量控制。这些机制负责在用户和网络之间达成一种效劳协议,使网络可以恰当的分配资源来保障那些已经达成协议的应用。从来格意义上说,资源预留和接入控制并不属于基于应用的,但是它们需要视频终端的支持。流量工程和流量控制那么是网络节点根据网络当时的使用情况采取的相应机制。将数据层的机制与控制层的机制有机的结合起来就可以为网络的视频会议提供完整的保障。.本系统的实现本系统中用的控制主要是分类与标记。主要从以下几方面入手:首先,要确定整套系统,不管是、还是视频会议终端以及路由器都要支持机制。其次,需要在现有路由器的端口增加配置。再次,增加

54、带宽,减少队列长度,以减少网络拥塞现象。分类与标记当接收到数据包的时候,网络设备中的分类器将判定它属于哪一条数据流或者哪类应用】,只有这样才可以为不同类的数据流或者应用提供不同的效劳。一般是根据包的包头提供的信息进行分类的。由于流的数目可能很大,基于流的是不能扩展的。在边界路由器处流的数目较少的地方,分类器根据?第三章气象视频会商系统研究与实现东北大学硕士学位论文头部那五个字段的信息区分该数据流,并为数据包的优先级或者是区分效劳码字段设上相应的值。在核心路由器上的配置如下:拌拌? 抖?拌 . . . .撑/:?东北大学硕士学位论文 第三章气象视频会商系统研究与实现. .? 网络上相关的其它路由

55、器上也有类似的配置,本文不一一列举。可以提高某些效劳的质量,但它是建立在降低另外一些效劳质量的根底上实现的。故不宣为过多的应用设置规那么【。.会议设备研究与实现.终端选型会议终端即编解码器,是视频会议系统的主要设备,它对本地会场的图像、语音信息进行采集、压缩编码,多路复用后送到。同时对解调出来的信号进行解码,复原成音视频信息。视频信息分别送视频分配器和视频分割器,音频信息送调音台。其结构图如图.所示。所用终端特点按照省局视频会议系统总体要求,为了确定选用哪个厂家的设备,我们对国内外的视频终端产品、华为等进行了深入的研究,。主要从性能,价格,兼容性等入手,同时对已经上了视频设备的兄弟省市气象部门做了大量的调研,为省局最后决策提供了依据。省局选用的终端是泰德的设备,各市局选用的设备是泰德的和设备。多种网络接口:支持.和.协议,同时具有应用于网络的/自适应接口及应用于网络的接口,还有其他各种包括/口,无须任何硬件更换。视音频质量:高分辨率活动图像的接收使活动图像的分辨率亦可高达。在网和网络上均支持.视频标准。支持最新的.音频传送标准,以更低的占用带宽