- 点对点通信Point to Point comm
- 协议 Protocol
- Protocols in ISO
- 第四层(TCP、UDP)
- TCP(Transmission Control Protocol)先在 源地址-目的地址 之间建立联系;丢包则重传。流量控制;拥堵时放慢速度。(准确性)
- UDP(User Datagram Protocol)没有上述功能,eg:语音/视频。(时效性)
- 第四层(TCP、UDP)
- 地址 address
- IP查找硬件设备(用 以太网 的服务,给上层的 TCP 提供服务)
- 端口号 查找软件
- Protocols in ISO
- 复用技术
- 四维复用技术:时间、空间、频率、码字
- 信道共享方法
- 频分复用
- 时分复用
- 时频空复用
- 码分复用
- 蜂窝网络
- fluster & 频率复用距离
VOIP
-
Jitter抖动的影响:buffer 大,会带来大的时延,但是能承受大的抖动,需要买昂贵的网络资源。端系统-网络共同占有
-
Loss丢包的影响:人耳20ms内反应不过来,若丢包过大,不能用replay解决。
- 单包丢失时:PLC 可以通过插值 / 重放前一帧音频来掩盖,人耳几乎听不出损伤。
- 连续 2 包及以上丢失时:PLC 无法有效掩盖,才会产生可感知的 “可听失真(audible impairment)”。
-
BER(bit error rate) / PER\PLR(Packet error rate)
-
视频/音频编码/流媒体传输领域的核心标准化组织:MPEG/ITU-T
-
MPEG 视频编码与帧类型
- MPEG 编码器的核心思想是利用视频帧间的时间冗余进行高效压缩
- 三种 MPEG 帧类型
帧类型 参考依赖 压缩率 数据量占比(相对 I-Frame) 核心作用 I-Frame 无(独立) 最低 100% 解码基准、随机访问、错误恢复 P-Frame 前向(I/P) 中等 10%~30% 时间冗余压缩 B-Frame 双向(I/P/B) 最高 5%~15% 极致时间冗余压缩 -
- I-Frame(Intra Frame,帧内编码帧) 定义:包含完整的视频帧数据,编码时不依赖任何其他帧,完全独立编码。 作用: 作为解码的基准参考点,是流中随机访问(跳播)和错误恢复的关键。 新接入的解码器必须从 I-Frame 开始才能正确解码后续内容。 特点:数据量最大,压缩率最低。
- P-Frame(Predictive Frame,预测编码帧) 定义:基于之前的 I-Frame 或 P-Frame,通过运动补偿预测当前帧内容,仅传输预测误差和运动向量。 作用: 相比 I-Frame 实现更高压缩率,通常仅为对应 I-Frame 大小的 10%~30%。 依赖关系:必须依赖前面的参考帧,无法独立解码。
- B-Frame(Bidirectional Frame,双向预测编码帧) 定义:同时参考前后的 I-Frame 或 P-Frame,通过双向运动补偿进行预测,仅传输差异数据。 作用: 压缩率最高,通常仅为对应 I-Frame 大小的 5%~15%。 依赖关系:依赖前后帧,解码顺序与播放顺序不一致,需要更多缓存。
- 压缩本质:MPEG 压缩的核心是消除帧间时间冗余,通过预测编码只传输变化部分。 I-Frame 是基础:没有 I-Frame 就无法解码后续的 P/B 帧,同时 I-Frame 保证了视频流的可跳转性和抗误码能力。 P/B 帧提升效率:P/B 帧通过运动补偿大幅降低数据量,是实现高压缩比的关键,但也带来了帧间依赖和解码复杂度。 典型应用:在流媒体场景中,I-Frame 间隔通常为几秒(如 2~10 秒),中间插入大量 P/B 帧,平衡压缩效率和播放体验。
-
GOP(Group of Pictures) 视频帧会被组织成GOP(图像组),是一个以 I-Frame 开头、包含若干 P/B 帧的连续序列。 例:示例:15 帧、P 间隔为 3 的 15/3 GOP 结构: B₁ B₂ I₃ B₄ B₅ P₆ B₇ B₈ P₉ B₁₀ B₁₁ P₁₂ B₁₃ B₁₄ P₁₅
与 VoIP 的关键差异 VoIP:编解码器实现定义非常严格,格式固定。 流媒体视频:即使是同一种 MPEG 编码,也存在大量编码方式与 GOP 结构变体。 GOP 结构的重要性:具体的 GOP 结构会显著影响网络丢包、延迟、吞吐量对接收端视频播放效果的冲击,是流媒体 QoS 优化的关键变量。 -
TCP 表格 对比维度 TCP (Transmission Control Protocol) UDP (User Datagram Protocol) 连接特性 面向连接,通信前需通过三次握手建立连接,结束后通过四次挥手释放连接 无连接,发送前无需建立连接,直接封装数据报发送 可靠性 可靠传输:保证数据不丢失、不重复、按序到达,丢包会自动重传 不可靠传输:不保证数据到达,不处理丢包、乱序或重复 头部开销 头部最小 20 字节,最多 60 字节(含选项字段) 头部固定 8 字节,开销极小 流量 / 拥塞控制 内置流量控制(滑动窗口)和拥塞控制算法,避免网络过载 无任何流量 / 拥塞控制,发送速率由应用层决定 延迟表现 延迟较高(连接建立、重传、排序等机制带来额外开销) 延迟极低,无连接和重传机制,适合实时场景 数据单位 数据单位为段(Segment),受 MSS 限制 数据单位为数据报(Datagram),受 MTU 限制 典型应用场景 文件传输、网页浏览(HTTP/HTTPS)、电子邮件、远程登录 实时音视频通话、直播、在线游戏、DNS 查询、流媒体
QoS机制
buffer 缓冲区
- 缓冲大小
- RFC 2429:C = 10 Gbps link: 2.5 Gbit buffer
- N条流时。buffer = RTT\times \frac{C}{\}