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国际计算机与通信工程创新研究杂志

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无线网络多媒体协议综述

KripaSuvarna1和沙拉达·阿曼达·谢诺伊2
  1. PG学者，CSE, NMAMIT，尼特，卡纳塔克邦，印度
  2. 印度卡纳塔克邦尼特NMAMIT CSE系副教授
有关文章载于Pubmed，谷歌学者

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摘要

多媒体是音频、视频、文本、动画和静止图像的结合。多媒体网络很流行，但并不是一项容易的任务。在无线环境下传输实时多媒体数据仍然存在许多问题。多媒体传输协议的目的是将多媒体信号从一点传输到另一点。通信网络使用特定的协议将这些点连接起来。与传统的面向数据的应用程序相比，多媒体通信提出了特殊的挑战。因此，本文对无线网络中的多媒体协议以及多媒体网络在实时性方面所面临的挑战做了简要的介绍。

关键字
多媒体;无线网络;多媒体传输协议;多媒体挑战;多媒体网络。

介绍
为了将多媒体信号从一点传输到另一点，我们需要多媒体传输协议。通信网络使用特定的协议将这些点连接起来。最初，原始多媒体信号被编码。这种编码是为了降低比特率。一旦编码的流被发送到网络中的另一个位置，传输协议将负责编码流的分组和交付。另一方面，对已编码的多媒体流进行重构，然后对其进行解码，以产生有用的多媒体信号[7]，该信号将被回放或存储以供进一步使用。
为了在网络上交换数据，使用互联网协议(IP)，这是一种基于数据包的网络协议。它是所有网络协议的基础。传输控制协议(TCP)是目前使用最多的高级协议，它是一种可靠的传输协议，主要用于数据传输和Internet业务。由于重传可能会导致较高的延迟，甚至引起延迟抖动，因此TCP不适合用于实时应用。延迟抖动显著地降低了质量。另外，TCP不支持多播。此外，拥塞控制机制不适用于音频或视频媒体传输。
用户数据报协议是实时多媒体数据传输中常用的传输协议。但是，UDP不能保证数据包的到达，它是由应用程序或更高级别的协议来处理发送的数据。此外，基本的UDP协议支持多路复用和校验和服务。RTP是实时应用中最常用的协议，但它也存在一定的问题。首先，不能保证数据按时到达。此外，QoS也没有保证。及时交付需要底层的帮助。第二点是，没有包的投递保证。在这种情况下有两种可能。报文可能丢失或发送顺序紊乱。 In addition, there is no mechanism to recover from packet loss.

文献调查
Elizabeth M. Royer和Chai-Keong Toh[1]对当前的ad hoc移动无线网络路由协议进行了回顾，其中对ad hoc网络的路由协议进行了检查，并基于给定的参数集对协议进行了评估。此外，还概述了八种不同的协议，介绍了它们的功能、比较、特点，并讨论了它们各自的优点和缺点。
Xiaoqing Zhu和Bernd Girod[2]概述了无线网络视频流的技术挑战，重点介绍了资源分配的新型跨层设计解决方案。并以无线家庭网络视频流为应用实例，比较了各种集中式和分布式方案的性能。
M. Reha Civanlar[3]概述了支持Internet上实时数据传输的现有架构元素。详细讨论了与internet上实时多媒体数据传输直接相关的协议，并将其分为信令、会话控制、传输和网络基础设施四大类。多媒体数据流属性用于网络使用也被提及。
Satyajayant Misra等人[4]提出了《无线传感器网络中的多媒体流调查》，其中对网络协议栈的每一层的多媒体流量需求进行了分类，并对在应用、传输、网络和MAC层运行的机制进行了分类，这些机制已经在堆栈的每一层提出了无线传感器网络中的多媒体流。此外，还回顾了现有的跨层方法，并提出了一些可能的跨层解决方案，以优化多媒体流应用的给定无线传感器网络的性能。
Santhosha Rao, Kumara Shama[5]概述了无线网络中多媒体传输的跨层协议。为了满足未来无线网络具有挑战性的需求，可能需要采用新的方法，其中协议可以通过违反参考分层架构来设计，允许非相邻层中的协议之间直接通信，这种违反分层架构的行为被称为跨层设计(CLD)。

多媒体的协议
RTP——实时传输协议:实时传输协议(RTP)基本上是一种基于ip的协议，支持实时数据的传输，如视频和音频流。RTP提供的服务包括时间重构、丢失检测、安全和内容识别。RTP主要是为实时数据的组播而设计的，但也可以用于单播。
单向传输，如视频点播使用RTP。RTP也用于交互式服务，如互联网电话。RTP的设计是以这样一种方式与RTCP一起工作的。这是为了在正在进行的会议中获得关于传输数据质量和参与者细节的反馈。仅靠RTP无法保证及时交货。它需要底层的支持。即，它取决于回复，以储备资源和提供所要求的服务质量
RTCP—实时控制协议:RTCP是设计用于与实时传输协议一起工作的控制协议。RTCP扩展了实时传输协议的控制功能。在RTP会话中，参与者按一定的时间间隔发送RTCP数据包，以传达对数据传递质量的反馈和成员信息。RTCP提供QoS监控、拥塞控制、源识别、媒介间同步、控制信息伸缩等服务。
RTSP——实时流协议:多媒体数据通常以流的形式通过网络发送。这比存储大型多媒体文件然后再播放要好得多。流媒体将数据分解成数据包。实时数据流经过传输、解压再回放的管道就像流水一样流动。当客户端播放第一个包时，第二个包被解压缩，同时接收第三个包。
RTSP是一种应用程序级协议，旨在与RTP、RSVP等较低级别的协议一起工作，它将在互联网上提供完整的流媒体服务。它还支持基于RTP选择交付渠道和交付机制。RTSP，实时流协议，为音频和视频流提供“vcr风格”的远程控制功能。数据来源包括实时存储的剪辑和数据提要。
RSVP——资源保留协议:RSVP是一种网络控制协议，允许数据接收方为其数据流请求特殊的端到端服务质量。RSVP是未来综合服务互联网的重要组成部分，它既能提供最优服务，又能提供实时服务。实时应用程序还使用RSVP在传输路径沿途的路由器上预留必要的资源，以便在实际传输发生时可以使用请求的带宽。多媒体协议栈如图1所示。

多媒体数据传输的实时性挑战
多媒体作为当前的研究热点，已成为当今互联网不可缺少的特征。多媒体的困难有很多原因。克服多媒体的挑战不是一件容易的事。在无线环境下传输实时多媒体数据仍然存在许多问题。它主要面临三个挑战。
1.与传统文本应用程序相比，多媒体应用程序需要更高的带宽。例如:25秒320*240的快速电影实际上需要2-3 MB，这大约是1000个屏幕的文本数据。在过去，这是不可想象的，因为只有文本数据在网络上传输。
2.多媒体应用的实时交通需求。
3.多媒体数据流通常在短时间内爆发。
通过无线网络进行多媒体数据传输[6]的其他一些挑战是:
a)丢包:报文从源到目的经过多个路由器。每个路由器可以同时接收来自多个源的包流。当传入的数据包填满任一路由器的缓冲区时，很少有数据包会被丢弃。在这种情况下，网络被称为拥塞。丢包对接收到的多媒体信号是一种极大的破坏。
视频也存在丢包问题。图像的某些部分或块无法解码和显示，从而导致重构信号质量的严重退化。当信号压缩过多时，问题变得更加严重。通常，自然信号或原始信号包含过多的冗余信息。当有信息丢失时，人脑可以插入冗余信息。然而，为了降低比特率和消除冗余，信号被压缩，因此，丢包变得更加令人恼火。
b)网络抖动:排队和传播延迟导致网络抖动。为了减少抖动，使用了抖动缓冲器。缓冲区中的第一个包在播放之前由接收器保留一段时间。抖动缓冲区的大小取决于保持时间的持续时间。例如:保持时间10ms意味着抖动缓冲区的大小为10ms。
网络抖动效应类似于丢包。去抖动缓冲器的实现减少了抖动的影响，从应用的角度来看，抖动效应可以转化为额外的网络损耗。超过过期时间到达的数据包被认为丢失。最后，当涉及到交互应用时，必须考虑回波效应，并必须实现抵消机制或回波抑制。
c)包延迟:在语音传输的情况下，定时是语音非常重要的属性。为了减少延迟效应，我们有几种可能:(i)必须减少序列化延迟，(ii)使用编解码器，减少实时运行的包延迟，而不会产生太多延迟(iii)必须提高路由器的速度，以最小化排队延迟或必须使用某种差异化服务来减少包延迟，(iv)必须减少物理材料的长度，以最小化传播延迟。这可以通过在网络层中选择从源到目标的最短路径来实现。此外，延迟的影响在视频流的情况下不是太相关，这是一个单向会话。

结论
多媒体协议用于将多媒体信号从一点传送到另一点。为了支持多媒体在网络上的传输，采用了多媒体网络技术，建立了硬件和软件基础设施，使用户能够以多媒体方式进行通信。然而，多媒体网络并不是一件容易的事情。全面了解多媒体协议用于信号的实时传输，是有效实施的必要条件。因此，本文对实时多媒体数据传输协议进行了简要介绍，并对多媒体数据传输面临的挑战进行了研究。

数字一览
图1
图1

参考文献







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