دانلود پایان نامه

جریان سازی ویدئو، شامل تحویل و بازپخش ویدئو بر روی شبکه‌های بسته‌ای است. هر فریم، باید در زمان بازپخش خود تحویل و کدگشایی شود. بنابراین هر توالی فریم،‌ دارای توالی ضرب‌العجل تحویل/کدگشایی/بازپخش مرتبط با آن است که این توالی، به محدودیت‌های بلادرنگ موسوم است. اساسا در یک مکانیزم جریانی، ویدئو به قسمت‌هایی تقسیم می شود (در یک فرمت خاص) که بطور پی در پی بر روی شبکه ارسال می‌شوند .(با یک پروتکل انتقال) و گیرنده آن را کدگشایی کرده و ویدئو را بازتولید می‌کند.
امروزه چندین فرمت مختلف از جمله MPEG-TS، MPEG-PS، AVI، OMG و … وجود دارند. اکثر این فرمت‌ها روی برخی کاربرد‌های خاص تمرکز می‌کنند. برای مثال، MPEG-PS برای ارسال در یک محیط نسبتا عاری از خطا مناسب است، در حالی که MPEG-TS (جریان‌های انتقال) برای ارسال در محیط‌هایی مناسب است که بصورت بالقوه دارای قابلیت اتلاف و از دست رفتن بسته‌ها و یا خرابی آنها توسط اختلالات هستند.
مشخصه‌های MPEG-TS اساسا دو ویژگی اصلی را آدرس‌دهی می‌کنند، مالتی‌پلکس کردن ویدئوی دیجیتال و صوت و همزمان‌سازی خروجی. این مشخصه‌ها همچنین قواعدی را برای مدیریت دسترسی شرطی و جریان‌های انتقال چند برنامه‌ای (یعنی ارسال بیش از یک برنامه در یک زمان) تعریف می‌کنند. خروجی کدگذاری شده‌ی صوت یا تصویر بک جریان اولیه (ES) نامیده می‌شود. در گام دیگر، جریان‌های اولیه به واحد‌های کوچکتری بسته‌بندی می‌شوند و جریان‌های اولیه‌ی بسته‌بندی شده (PES) را تولید می‌کنند. سپس این PES‌ها دوباره به بسته‌های کوچکتری بسته‌بندی می‌شوند، که بسته‌های جریان انتقال (TS) نامیده می‌شوند. در این سطح عمل مالتی‌پلکس کردن ویدئو صورت می گیرد که یک جریان یکتا با نام جریان انتقال (TS) ایجاد می شود. سرانجام، این جریان انتقال به منظور ارسال از طریق شبکه، درداخل بسته‌های پروتکل‌ انتقال، کپسوله می‌شود. امروزه پروتکل‌های انتقال مناسب متنوعی برای انتقال جریان بر روی یک شبکه وجود دارد. برخی از این پروتکل‌ها عبارتند از: پروتکل نمودار داده‌ی کاربر (UDP)، پروتکل انتقال زمان واقعی (RTP) و پروتکل انتقال مافوق متن (HTTP). هر کدام از این پروتکل‌ها در موقعیت‌های مختلف، مزیت‌های خاص خود را به همراه ایراداتی، در زمان استفاده در برخی سناریوهای خاص را دارا هستند. UDP یک پروتکل بدون نیاز به اتصال است، که برای جریان سازی زنده مناسب است. RTP مخصوصا برای جاری ساختن رسانه بر روی شبکه طراحی شده است. این پروتکل در لایه بالایی UDP ساخته شده است و همانطور که از نام آن پیداست، برای جریان‌های بلادرنگ مناسب است. در نهایت، HTTP یک پروتکل در جهت اتصال است که تحویل صحیح هر بیت را در جریان مدیا تضمین می‌کند. در عمل، 40 درصد از جریان‌های رسانه ای بر روی HTTP انتقال می‌یابد و در اغلب موارد، از پروتکل‌های اختصاصی جریان سازی استفاده شده‌اند. جریان HTTP، مزیت‌ فوق‌العاده‌ی گذشتن از دیوار‌های آتش را دارد. این مزیت، آنرا در مجامع کاربرهای اینترنت بسیار محبوب ساخته است. HTTP، پروتکلی است که عموما در سیستم‌های تلویزیون اینترنتی استفاده شده است.
شبکه‌های تحویل ویدئو
یک شبکه‌ی تحویل ویدئو (VDN)، سیستمی است که ویدئو را بصورت ناپیدا به کاربرهای انتهایی تحویل می‌دهد. حوزه‌ی شبکه‌های تحویل ویدئو به دلیل افزایش پهنای باند در شبکه‌های دسترسی (اینترنت، شبکه‌های سلولی، شبکه‌های IP اختصاصی و … )، مدل‌های تجاری جدید که توسط تولید‌کنندگان محتوای ویدئویی ارائه می شوند و قابلیت سخت‌افزار‌های جدید برای دریافت جریان‌های ویدئویی رو به گسترش است.
فراهم کنندگان رسانه، انواع زیادی از سرویس‌ها را با استفاده از جریان‌های ویدئو، توسعه داده‌اند. به عنوان مثال، پخش تلویزیون (پخش TV زنده)، ویدئو بر اساس تقاضا (VoD)، ویدئو کنفرانس، مونیتورینگ امنیتی را نام برد. همچنین فرمت‌ها و تفکیک‌پذیری‌های متفاوتی، بسته به ماهیت سرویس‌ و محدودیت شبکه، ابداع شده‌اند. از نقطه نظر شبکه، VDN ها معماری‌های مختلفی دارند و چالش‌های تکنولوژیکی خاصی، مرتبط با هر یک از آنها وجود دارد. موفق‌ترین شبکه‌های VDN امروزی را می‌توان در دسته‌بندی‌های زیر قرار داد: کابل دیجیتال و ماهواره، تلویزیون اینترنتی، P2PTV، IPTV و TV سیار.
در اینجا مشخصه‌های اصلی معماری‌های شبکه‌ی تحویل ویدئویی (VDN) با اهمیت را، با تمرکز ویژه بر روی فاکتورهایی که کیفیت تجربه (QoE) را متاثر می‌سازند، توضیح خواهیم داد.
یک مدل شبکه‌ای ساده
یک مدل شبکه‌ی عام سطح بالای انتها به انتهای تحویل سرویس‌های ویدئویی در شکل 2-2 نشان داده شده است. لایه‌ی داده‌ی شبکه از پنج گام تشکیل شده است: اکتساب، کدگذاری، بسته‌بندی، توزیع و کدگشایی. منابع فراوانی برای اکتساب ویدئو وجود دارد. برخی از نمونه‌ها عبارتند از: حافظه‌های آنالوگ و دیجیتال (نوار‌های ویدئویی، دیسک‌های سخت) یا رویداد‌های زنده با استفاده از ضبط کننده‌های ویدئو. ویدئوی غیرفشرده دارای مقدار زیادی تکرر در سیگنال است. این تکرر در هنگام وفق دادن سیگنال، به ظرفیت یک شبکه‌ی انتقال خاص، توسط فرایند کدگذاری، زدوده می شود،کاری که توسط سخت‌افزار‌های خاص یا سرور‌های عمومی صورت می‌گیرد.
پارامتر‌های مهم برای کیفیت، در روند کدگذاری تعریف می شوند. برای مثال، نرخ بیت استفاده شده و انتخاب بین نرخ‌های ثابت و متغیر (CBR یا VBR)، ساختار GOP (تصاویر گروهی)، نرخ فریم، شکل دهی نرخ و … . سیگنال ویدئوی کدگذاری شده توسط یک جریان صوتی کد‌شده‌ی همراه با آن ترکیب شده و به قطعات کوچکی، به منظور ساده‌سازی توزیع، تقسیم می‌شود. این فرایند به بسته‌بندی (برای مثال بسته‌بندی MPEG) معروف است. سپس یک تطابق با لایه‌ی انتقال انجام می شود(بسته‌بندی). معمولا از پروتکل RTP یا UDP برای بسته‌بندی انتقال استفاده می شود. بسته‌بندی معمولا توسط کدکننده و یا سرور جریان ساز انجام می‌شود. از ابتدا (مرکز اکتساب، کدگذاری و بسته‌بندی) تا ترمینال کاربر انتهایی، جریان ویدئو از میان چندین شبکه‌ عبور می‌کند. در ابتدا یک شبکه‌ی انتقال (معمولا IP بر روی MPLS یا ATM) ویدئو را به نزدیکترین نقطه‌ی حاضر تهیه‌کننده ارسال می‌کند. از این نقطه تا مقصد، شبکه‌ی دسترسی بکار برده می شود، که معمولا بر اساس کابل مسی یا فیبر نوری است، و این مکان گلوگاه ظرفیت پهنای باند کل سیستم است. سرانجام یک توزیع در داخل منزل کاربر مورد نیاز است. در شبکه‌ی خانگی، اتصالات اترنت، کواکسیال و یا بیسیم را بکار می‌برند. کدگشایی ویدئو، دی‌مالتی‌پلکس کردن جریان، همزمان‌سازی زمان و کدگشایی سیگنال را انجام می دهد. فرایند کدگشایی ویدئو معمولا برپایه‌ی سخت‌افزار است. ابزار نمایش ویدئو (مثلا یک دستگاه تلویزیون) مولفه‌ی مهمی در تعیین کیفیت ویدئوی نهایی است. مثال‌هایی از این فاکتور‌های مرتبط عبارتند از: نوع صفحه، اندازه‌ی صفحه و قدرت تفکیک پذیری آن.
اکتساب
رمز گذاری
بسته بندی
توزیع
رمز گشایی
منبع ویدئو
رمز گذار
بسته بندی MPEG
بسته بندی انتقال