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分类: LINUX

2013-03-06 08:45:25

简介

  目前,在IP网络中实现实时语音、视频通信和应用已经成为网络应用的一个主流技术和发展方向,本文详细介绍IP协议族中用于实时语音、视频数据传输的标准协议RTP( Real-time Transport Protocol)和RTCP(RTP Control Ptotocol)的主要功能。

  2、RTP/RTCP协议简介

  RTP 由 IETF(http://www.ietf.org/)定义在 RFC 3550和3551中。

  RTP被定义为传输音频、视频、模拟数据等实时数据的传输协议,与传统的注重的高可靠的数据传输的运输层协议相比,它更加侧重的数据传输的实时性,此协议提供的服务包括数据顺序号、时间标记、传输控制等。

  RTP通常与辅助控制协议RTCP一起工作,RTP只负责实时数据的传输,RTCP负责对RTP的通信和会话进行带外管理(如流量控制、拥塞控制、会话源管理等)。

  3、RTP/RTCP协议层次和封装

  RTP位于传输层(通常是UDP)之上,应用程序之下,实时语音、视频数据经过模数转换和压缩编码处理后,先送给RTP封装成为RTP数据单元,RTP数据单元被封装为UDP数据报,然后再向下递交给IP封装为IP数据包。

  RTP分组只包含RTP数据,而控制是由另一个配套协议RTCP提供。RTP在端口号1025到65535之间选择一个未使用的偶数UDP端口号,而在同一次会话中的RTCP则使用下一个奇数UDP端口号。

  RTP通常和RTCP一起工作,在RTP会话期间,各参与者周期的发送RTCP消息。RTCP消息含有已发送数据的丢包统计和网络拥塞等信息,服务器可以利用这些信息动态的改变传输速率,甚至改变净荷的类型。RTCP消息也被封装为UDP数据报进行传输。

  4、RTP/RTCP协议头信息

                                

  version (V): 2 bits

  标明RTP版本号。协议初始版本为0,RFC3550中规定的版本号为2。

  padding (P): 1 bit

  如果该位被设置,则在该packet末尾包含了额外的附加信息,附加信息的最后一个字节表示额外附加信息的长度(包含该字节本身)。该字段之所以存在是因为一些加密机制需要固定长度的数据块,或者为了在一个底层协议数据单元中传输多个RTP packets。

  extension (X): 1 bit

  如果该位被设置,则在固定的头部后存在一个扩展头部,格式定义在RFC3550 5.3.1节。

  CSRC count (CC): 4 bits

  在固定头部后存在多少个CSRC标记。

  marker (M): 1 bit

  该位的功能依赖于profile的定义。profile可以改变该位的长度,但是要保持marker和payload type总长度不变(一共是8 bit)。

  payload type (PT): 7 bits

  标记着RTP packet所携带信息的类型,标准类型列出在RFC3551中。如果接收方不能识别该类型,必须忽略该packet。

  sequence number: 16 bits

  序列号,每个RTP packet发送后该序列号加1,接收方可以根据该序列号重新排列数据包顺序。

  timestamp: 32 bits

  时间戳。反映RTP packet所携带信息包中第一个字节的采样时间。

  SSRC: 32 bits

  数据源标识。在一个RTP Session其间每个数据流都应该有一个不同的SSRC。

  CSRC list: 0 to 15 items, 每个源标识32 bits

  贡献数据源标识。只有存在Mixer的时候才有效。如一个将多声道的语音流合并成一个单声道的语音流,在这里就列出原来每个声道的SSRC。

 

  5、RTCP协议

  RTCP协议处理机根据定义了五种类型的报文:

  RR: receiver report

  SR: sender report

  SDES: source description items.

  BYE: indicates end of participation.

  APP: application specific functions

  它们完成接收、分析、产生和发送控制报文的功能。

  RTCP可以说是控制交通的协议,它提供了:

  1)SR发送者报告分组:用来使发送端周期的向所有接收端用多播方式进行报告。内容包括:

  该RTP流的SSRC;该RTP流中最新产生的RTP分组的时间戳和绝对时钟时间(或称墙上时间:wall clock time);该RTP流包含的分组数;该RTP流包含的字节数。

  绝对时钟时间是必要的。因为RTP要求每一种媒体使用一个流。有了绝对时钟时间就可以进行图形和声音的同步。

  2)RR接收者报告分组:用来使接收端周期性的向所有的点用多播方式进行报告。内容包括

  所接收到的RTP流的SSRC;该RTP流的分组丢失率;在该RTP流中的最后一个RTP分组的序号;分组到达时间间隔的抖动等。

  发送RR分组有两个目的。第一,可以使所有的接收端和发送端了解当前网络的状态。

  第二,可以使所有发送RTCP分组的站点自适应的调整自己发送RTCP分组的速率,RTCP分组的通信量不超过网络中的数据分组的通信量的5%,而接收端分组报告分组的通信量又应小于所有RTCP分组的通信量的75%。

  3)SDES源描述分组:给出会话中参加者的描述,包括参加者的规范名(CNAME)

  4)BYE分组:关闭一个数据流。

  5)APP分组:应用程序能够定义新的分组类型。

  6、实时流协议RTSP协议

  1) RTSP协议

  RTSP(Real Time Streaming Protocol)协议定义了如何有效地通过IP网络传送多媒体数据,是一种客户端到服务器端的多媒体描述协议,详见RFC2326。

  RTSP是一个非常类似于HTTP的应用层协议。每个发布和媒体文件也被定义为RTSP UPL。而媒体文件的发布信息被书写进一个被称为媒体发布文件里,这个文件在后面会说明。在这个文件说明的包括编码器,语言,RTSP ULS,地址,端口号以几其它参数。这个发布文件可以在客户端通过EMAIL形式或者HTTP形式获得。

  2) RTSP协议的特点:

  RTSP是应用层协议,与RTP、RSVP一起设计来完全流式服务。

  RTSP有很大的灵活性,可被用在多种操作系统上,它允许客户端和不同厂商的服务平台交互。

  RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上,它使用RTP完成数据传输。它将流式媒体数据可控制的通过网络传输到客户端。

  RTSP可以保持用户计算机与传输流业务服务器之间的固定连接,用于观看者与单播(Unicast)服务器通信并且还允许双向通信,观看者可以同流媒体服务器通信.

  提供类似“VCR”形式的例如暂停、快进、倒转、跳转等操作。操作的资源对象可以是直播流也可以是存储片段。

  RTSP是设还提供了选择传输通道,如使用UDP还是多点UDP或是TCP。

  7、资源预留协议RSVP

  1) RSVP协议:

  RSVP (Resorce reSerVation Protocol) 资源预留协议并不是一个路由协议,而是一种IP网络中的信令协议,它与路由协议相结合来实现对网络传输服务质量(QoS)的控制。RSVP是为支持因特网综合业务而提出的。这是解决IP通信中QoS(服务质量)问题的一种技术,用来保证点端到端的传输带宽。

  2) RSVP协议是如何工作:

  RSVP使用控制数据报,这些数据报在向特定地址传输时包括了需要由路由器检查(有些时候需要更新)的信息,如果路由器需要决定是不是要检查数 据报的内容的时候对上层数据内容进行语法分析。这种分析的代价可不小。现在的情况是,网络终端利用它向网络申请资源,在这种表明“申请” 的信号中,包含着如下的信息:业务的种类? 使用者类型? 什么时间? 需要多大带宽? 其他参考信息? 网络在接收到上类信息后,会根据实际情况为此次连接分配一个优先代码,用户利用优先代码进行信息传递时,网络不需重新对业务进行分析与判别,从另外一个角 度来说,利用RSVP 能从一定程度上减少网络对信息处理的时延,提高网络节点的工作效率,改善信息传输的服务质量(QoS)。实时应用用RSVP是为了在传输路径中保持必要的 资源以保证请求能确保到达。

  RSVP是IP路由器为提供更好的服务质量向前迈进的具有深刻意义的一步。传统上IP路由器只负责分组转发,通过路由协议知道邻近路由器的地址。而RSVP则类似于电路交换系统的信令协议一样,为一个数据流通知其所经过的每个节点(IP路由器),与端点协商为此数据流提供质量保证。

  8、结束语

  在前面我们讨论了一些与实时数据传输相关的四个协议:

  1)RTP是实时数据传输协议。它提供时间标志,序列号以及其它能够保证在实时数据传输时处理时间的方法;它是依靠RVSP保证服务质量标准的。

  2)RTCP是RTP的控制部分,是用来保证服务质量和成员管理的。

  3)RTSP是开始和指引流媒体数据从流媒体服务器。它又可叫做"网上录像机控制协议".它是提供远程的控制,具体的数据传输是交给RTP的。

  4)RSVP是Internet上的资源预订协议,使用RSVP预留一部分网络资源(即带宽),能在一定程度上为流媒体的传输提供QoS。就像TCP的重发和滑动窗口等都是

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