多媒体通信网络技术

第6章多媒体通信网络技术6.1多媒体通信对通信网的要求6.2现有网络对多媒体通信的支撑情况6.3宽带综合业务数字网（B-ISDN）6.4多媒体通信的实时通信协议练习与思考题

6.1

多媒体通信对通信网的要求多媒体通信对通信网络的要求是相当高的。它要求实现一点对多点，或者多点对多点的实时不间断的信息传输。例如，在复杂的多媒体会议系统中，参与者能够随时加入或退出，能够实现分组开小会、任意两个与会者之间的信息传递等复杂功能。在多媒体通信系统中，在网络上运行的不再是单一的媒体，而是多种媒体综合而成的一种复杂的数据流。在这些媒体中，有速率低至几百比特的文本信息，也可能有速率高达数百兆比特的高清晰度电视信息。如何处理好速率相差如此悬殊的信息，这就对通信网提出了相当高的要求，它不但要求网络对信息具有高速传输能力，还要求网络对各种信息具有高效综合能力，这些能力归纳起来有四点。

1．吞吐要求网络的吞吐量就是它的有效比特率或有效带宽，即传输网络物理链路的比特率减去各种额外开销。为了简便，在许多情况下直接把吞吐量看成与系统的比特率相等，而实际吞吐量可能比这个值要小。除上述各种额外开销外，还有一些其他因素影响网络的吞吐量，如网络拥塞、瓶颈、缓冲区容量、流量控制、节点或线路故障等。多媒体通信对网络的吞吐需求具体有以下三个方面：(1)传输带宽要求。由于多媒体传输由大量突变数据组成，并且常包括实时音频和视频信息，所以对于传送多媒体信息的网络来讲，它必须有充足可用的传输带宽来完成多媒体信息的传送，这同时也意味着网络必须具备成倍处理这类信息资源的能力。在通信拥塞时，有效带宽的不足常常导致端到端延迟的增加及分组的丢失。同时多媒体通信业务通过网络传输时，其带宽要求与通信质量密切相关，通常高带宽意味着高质量，但高带宽也意味着高成本和高代价，实践中一般根据不同的应用环境采取带宽与质量的折中方案。不同的媒体对通信网的速率要求有所不同，但一个多媒体应用往往要涉及两个以上的媒体，并常以图像数据（数据量大）为核心，故多媒体网络至少要能满足压缩图像传输的要求。(2)存储带宽的要求。在吞吐量大的网络中，接收端系统必须保证有足够的缓冲空间来接收不断送来的多媒体信息。另外，缓冲区的数据输入速率也必须足够大，以便容纳从网络不断传来的数据流。这种数据输入速率有时被看作缓冲区存储带宽。(3)流量要求。多媒体通信网络必须能够处理一些诸如视频、音频信息之类的冗长信息流，简要来讲，就是网络必须有足够的吞吐能力来确保大带宽信道在延长的时间段内的有效性。例如，如果用户要发送流量为30Gbit的信息流，而网络只提供给用户1.5Mb/s的吞吐能力及5s的时间片是肯定不够的。但是如果网络允许用户持续不断地使用这个1.5Mb/s的信道，则这个流量要求就能够得以满足，如果网络在任何时刻都存在许多数据流，那么该网络的有效吞吐能力就必须大于或等于所有这些数据流的比特率的总和。

2．实时性和可靠性要求多媒体通信的实时性要求，除了与网络速率相关，还受通信协议的影响。在多媒体通信中，为了获得真实的临场感，一般对实时性的要求都很高，即对传输的时延要求越小越好。例如，语音和图像可以接受的时延都要求小于0.25s，静止图像要求小于1s。在分组交换中，组与组之间的延时小于10ms时图像才有连续感。由于多媒体应用在一定程度上是允许传输网络存在错误的，因此若要精确地量化表示多媒体网络的差错控制要求是困难的，容许错误存在的原因是源于人类感知能力的局限，比如，一个冗长的视频流中个别组块出了错，这种错误通常人眼是感觉不到的。音频传输同样也会出现类似情况，但是人的视觉和听觉对这类错误的容忍程度则不同。同时由于在多媒体通信系统中对所传输的信息大都采取了压缩编码的措施，为了获得高的可靠性，对网络误码性能的要求也很高。如压缩的活动图像，可接受的误码率应小于10-6，误分组率应小于10-9；对于数据的误码则要求为0。不同媒体对通信网的要求见表6.1-1所示。为了满足多媒体通信要求，网络要能满足这些参数的不同组合。表6.1-1不同同媒媒体体对对通通信信网网的的要要求求3.时时空约束束在多媒体体通信系系统中同同一对象象的各种种媒体之之间是相相互约束束、相相互关联联的，它它包括括空间上上和时间间上的关关联及约约束，多多媒体体通信系系统必须须正确反反映它们们之间的的这种约约束关系系。而而信息传传输又具具有串行行性，这这就要要求采取取延迟同同步的方方法进行行再合成成，包包括时间间合成、、空间间合成以以及时空空同步等等三个方方面。时时间合合成将在在时间轴轴上统一一原来属属于同一一时间轴轴上各类类媒体的的时序，，使其其能在时时间上正正确表现现；空空间合成成则是指指在空间间上媒体体的排放放位置，，最后后使时间间空间统统一成正正确的表表现。通过时间间上的合合成、空空间上上的合成成，达达到多种种媒体的的时空一一致的目目的。目目前，，在视视频、音音频系系统中，，主要要的约束束还是时时间上的的同步，，实时时情况下下，网网络必须须以最小小的延迟迟来传输输视频、、音频频信息流流，并并且必须须同时到到达，然然而，，借助助于缓冲冲区技术术，未未必绝对对要求并并行的音音频和视视频流同同时抵达达，当当两数据据流基本本上同时时到达时时，我我们就把把它们称称作是同同步流。。4.分分布处理理要求从用户角角度出发发，对对通信网网期望是是高速率率和高带带宽、多多媒体体化、个个人通通信、可可靠和和保密、、智能能化等诸诸多方面面。从从技术角角度出发发，未未来通信信是多网网合一，，业务务综合和和多媒体体化是其其发展重重点，但但目前前的现状状是多网网共存（（如电话话网、计计算机机网、广广播电电视网等等），媒媒体各各异（声声、图图、文文等），，必须须针对这这种情况况研究如如各种媒媒体信息息分布环环境下的的运行，，通过过分布环环境解决决多点多多人合作作、远远程多媒媒体信息息服务等等问题。。如此看来来，现现有的高高速（宽宽带）光光纤通信信网，高高速计计算机或或工作站站应该是是多媒体体通信的的理想网网络。然然而，，问题题并非如如此简单单，这这里存在在一个网网络的瓶瓶颈问题题。现现有的计计算机网网络或通通信网络络协议主主要是针针对传统统的数据据传输制制定的，，所以以在很多多方面不不适合声声音、图图像信信息的传传输。此此外，，协议议的层次次过多，，额外外增加了了传输开开销，影影响传传输效率率；而而且在这这种网络络中，由由声音音和图像像传输的的突发性性引起网网络拥挤挤不能有有效地排排除，如如此等等等，更更进一一步增加加了实现现声音和和图像实实时传输输的难度度。这这种对实实时性和和同步性性的严格格要求，，迫使使我们必必须加紧紧研制针针对多媒媒体信息息传输的的网络体体系结构构。6.2现有网络络对多媒媒体通信信的支撑撑情况目前的通通信网络络大体上上分为三三类:一一类为为电信网网络，如如公用用电话网网（PSTN））、分分组交换换网（PSPDN）、、数字字数据网网（DDN）、、窄带带和宽带带综合业业务数字字网（N-ISDN和B-ISDN）等；；一类类为计算算机网络络，如如局域网网（LAN）、、广域域网（WAN））、光光纤分布布式数据据接口（（FDDI）、、分布布列队双双总线（（DQDB）等等；一一类为电电视传播播网络，，如有有线电视视网（CATV）、混混合光光纤同轴轴网（HFC））、卫卫星电视视网等。。这些通信信网络虽虽然可以以传输多多媒体信信息，但但都不不同程度度地存在在着各种种缺陷，，因为为这些网网络都是是在一定定历史条条件下为为了某种种应用而而建立的的，有有的是网网络本身身的结构构不适合合传输多多媒体信信息，有有的则则是网络络协议不不能满足足多媒体体通信的的要求。。从从总体上上说，一一个真真正能为为各种多多媒体信信息服务务的通信信网络必必须达到到数据速速率大于于100Mb/s，连接接时间从从秒级到到几个小小时这两两个主要要方面要要求。还需要增增加语音音、数数据图像像、视视频信息息的检索索服务以以及有用用户参与与控制和和无用户户参与控控制的分分布服务务能力；；增加加网络控控制能力力以适应应不同媒媒体传输输的需要要；提提供多种种网络服服务以适适应不同同应用要要求；提提高网网络交换换能力以以适应不不同数据据流的需需要。根根据这这些要求求，下下面分析析现有通通信网络络对多媒媒体通信信的支撑撑情况分分析。公共交换换电话网网（PSTN））PSTN是目前前普及程程度最高高、成成本最低低的公用用通信网网络，它它在网网络互连连中有广广泛的应应用。PSTN以电电路交换换为基础础，即即通过呼呼叫，在在收、、发端端之间建建立起一一个独占占的物理理通道，，该通通道有固固定的带带宽。由由于路路由固定定，延延时较低低，而而且不存存在延时时抖动问问题，这这对保保证连续续媒体的的同步和和实时传传输是有有利的。。但是是电话信信道带宽宽较窄，，且用用户线是是模拟的的，多多媒体信信息需要要经过调调制解调调器（Modem）接接入。目前，V.90标准准的Modem传输速速率可达达56kb/s，这这给开开放低速速率的多多媒体通通信业务务（例如如，低低质量的的可视电电话和多多媒体会会议）提提供了可可能性。。当然然，可可以通过过对用户户双绞线线作技术术改造（（如xDSL、、ISDN等等技术）），使使用户线线带宽增增加到2Mb/s甚甚至更高高，基基本上可可以支撑撑多媒体体通信的的所有业业务。窄带综合合业务数数字网（（N-ISDN）N-ISDN也是以以电路交交换为基基础的网网络，因因此也也具有延延时低而而固定的的特点。。它的的用户接接入速率率有两种种：基基本速率率（BRI）144kb/s(2B+D)和基基群速率率（PRI）2.048kb/s(30B+D)。由于ISDN实现了了端到端的的数字连接接，从而而可以支持持包括话音音、数据据、图像像等各种多多媒体业务务，能够够满足不同同用户的要要求。通通过多点控控制单元建建立多点连连接，在在N-ISDN上上开放较高高质量的可可视电话会会议和电视视会议是目目前最成熟熟的技术。。计算机局域域网（LAN）LAN是在在许多范围围内（例如如大的部门门、系统统及集团中中）普遍使使用的网络络。LAN的特点点首先是利利用一个单单独的媒体体将所有的的端系统连连接起来；；其次是是以基带方方式传输，，在这种种模式中，，时间片片被分给所所有站和每每个站的所所有通信。。之后，，数据流流被分成帧帧，利用用帧进行传传输。以以太网、令令牌环传传送网和FDDI为为3种常见见的共享媒媒体LAN。(1)100Base-T快速以太太网：使使用常规以以太网存取取共享媒体体的模式（（CSMA-CD），但但它却运运行于100Mb/s工作作段。现现在100Base-T快速以太太网已有两两种变形：：一种是是运行在优优质的非屏屏蔽双绞线线上；而而另一种则则适合于低低质的双绞绞线，这这种仍在使使用，并并且可以重重新加以利利用。(2)100VG-AnyLAN：不不同于100Base-T，它仅仅仅使用以以太网的帧帧格式，而而不是面面向连接的的CSMA-CD媒体的的存取方法法。所有有的段都被被连接到一一个集线器器上。这这种技术有有一种支持持基于服务务的多媒体体应用的潜潜能，其其复杂点是是内部集线线器的连接接容量有可可能成为瓶瓶颈。同同步FDDI和令牌牌环是完全全适合已有有硬件的软软件机制，，它们提提供对环的的有界存取取时间和每每个站的平平均比特率率的保证，，因此，，提供了了一个不错错的对完全全等时性机机制的近似似方法。(3)FDDI-II：又又称等时FDDI。。它是一一项完全不不同的技术术，和FDDI不不兼容，用用来处理理实时多媒媒体服务。。它在每每信道6Mb/s的16个个宽带信道道上支持完完全的等时时性机制（（这是一种种专用带宽宽技术，设设计支持持等时的固固定位速率率(CBR)应用））。这些些信道与线线路类似而而且完全适适合要求固固定比特率率的多媒体体应用。(4)等等时以太网网和FDDI-II共同的的方面：它它除了提提供一个10Mb/s的常常规以太网网服务外，，还提供供一个运行行于被分成成96条线线路的附加加6Mb/s的信信道。每每条这样的的线路仿真真一条ISDN的线线路，于于是一个连连接于等时时以太网上上的站通过过单一连接接器可得到到常规数据据服务和ISDN服服务。一一个中心集集线器可把把局部的站站点和外部部的公用ISDN服服务互连起起来，并并提供一个个信关功能能使每个站站可以在无无附加连线线或装备的的情况下实实现存取功功能。从上面的LAN技术术可以看出出，LAN在其通通信机制下下，实现现多点连接接不成为问问题，但但是每个包包的延迟时时间不能保保证相等，，它与网网络的拥塞塞程度有很很大的关系系，这显显然不适合合于连续媒媒体的实时时传输。为为了解决决这个问题题，将目目前通信领领域中较为为先进的ATM交换换技术引入入LAN的的主干网，，解决了了主干网的的带宽、等等待时间间和延时抖抖动等问题题，这就就是ATM局域网仿仿真技术(LANE)，这这种方法法允许现有有应用软件件在ATM局域网上上运行，可可采用不不同的技术术在ATM网上仿真真局域网。。LANE支持传传统局域网网数据帧结结构以无连连接模式传传输，也也支持局域域网多点发发送与广播播发送功能能，还允允许ATM局域网通通过标准网网桥或路由由器连接现现有的局域域网。在概念上，，这种方方法较接近近于100Mb/s交换以以太网。LAN成成为集中器器和交换设设备的网状状群体，每每个站有有一个对最最近的集线线器点的专专用的访问问。它们们的差别在在于：LANE可可提供的设设备范围以以及对某些些多媒体服服务有用的的最大存取取速度；LANE技术在用用户端通过过局域网仿仿真技术仍仍然使用原原有的无连连接方式的的通信协议议，同时时采取对实实时性有要要求的数据据包以高的的传输优先先级等措施施，使改改进后的LAN可以以提供桌面面多媒体会会议和其他他宽带多媒媒体业务。。Internet网Internet网网是路由器器和专线构构成的数据据网，它它可以通过过电话网、、分组网网和局域网网接入。Internet以其丰富富的网上资资源、方方便的游览览工具和快快捷的电子子邮件等特特点在世界界范围内迅迅速发展与与普及。另另一方面面，Internet在发发展初期并并没有考虑虑在其网络络中传输实实时多媒体体通信业务务，其使使用的通信信协议为TCP/IP，由由于该协议议难以保证证多媒体业业务所要求求的实时性性，因此此，在Internet网网络上开展展实时多媒媒体应用存存在一定问问题。为为了解决这这个问题，，IETF(Internet工程任任务组)制制定了一些些新的补充充协议（例例如RSVP和RTP），以以解决在在Internet网上连续续媒体的同同步和实时时传输问题题。有线电视(CATV)网CATV网网是已经建建立起来的的伸展到千千家万户的的宽频带网网络，能能否利用这这一设施提提供宽带多多媒体服务务自然是人人们关心的的问题。但但是CATV网是是分配型的的网络，不不具备电电信网的交交换功能，，因此难难以开展非非分配型(例如多媒媒体会议)的多媒体体业务。要要解决这这个问题，，必须对对CATV网络进行行双向改造造。当光光纤铺设到到小区后，，结合经经双向改造造后的CATV网络络，从小小区到用户户的短距离离同轴电缆缆的带宽可可以拓宽到到750MHz以以上，然然后通过频频分多路复复用技术，，可以实实现电话、、模拟电电视广播和和交互式数数字点播电电视(VOD)等业业务共网传传输，从而实现宽宽带多媒体体业务。从以上上现有各种种网络对多多媒体通信信业务支撑撑情况的分分析，我我们可以看看到，无无论哪种网网络，或或多或少存存在一些需需要解决的的问题，而而改造这这些网络必必须采用相相应的技术术。6.3宽带综合业业务数字网网（B-ISDN））从目前来看看，宽带带综合业务务数字网(B-ISDN)是多媒体体通信的发发展方向之之一。它它采用异步步转移模式式(ATM)交换技技术，其其特点是传传输通道带带宽大(155～622Mb/s)；以固固定长度(53byte)的信元进进行高速交交换，网网络延时小小；能够够处理突发发性信息，，可以动动态分配带带宽；收收、发端端通过虚电电路(VC)进行连连接，并并保证提供供网络和终终端在连接接建立时所所商定的服服务质量(QoS)，诸如如最小带宽宽、最大大延时、延延时变化化和服务类类型等；通过建立多多条虚电路路可以实现现多点连接接等等。这这些特点点表明，在在目前网网络技术的的条件下，，B-ISDN是是提供供综合合多媒媒体业业务(窄带带与宽宽带，，会会议型型与分分配型型，实实时时与非非实时时)的的理想想支撑撑环境境。它它可可支持持任何何速率率的综综合业业务数数字网网，其其中中可开开放从从语言言、数数据据到视视频等等业务务。它它可可在单单一的的网络络上提提供电电话、、数数据、、电电视、、高高清晰晰度图图像等等现有有的多多种通通信业业务，，并并能适适应将将来新新业务务的发发展需需要，，能能够支支持几几乎所所有的的多媒媒体应应用。。当当某些些业务务的特特性发发生变变化时时，其其网网络不不需要要任何何变化化就可可适应应。ATM是支支持B-ISDN服服务的的技术术，它它相相当于于一种种分组组交换换技术术。选选择择它来来支持持B-ISDN是为为了优优化网网络资资源，，避避免由由于连连接暂暂时空空闲时时产生生的空空时隙隙引起起带宽宽浪费费，提提供供给连连接系系统吸吸收它它们的的通信信量突突发的的可能能性，，而而且也也不必必迫使使它们们建立立与它它们平平均比比特率率匹配配的线线路。。采采用固固定的的信元元长度度有利利于建建立能能够处处理成成千上上万用用户链链路的的快速速和模模块化化交换换机。。ATM是面面向连连接的的，也也可可模仿仿一个个无连连接服服务。。端端系统统可以以同时时与其其他用用户系系统建建立若若干个个虚通通路（（VC）。。其其中一一些VC可可以合合并为为虚通通道（（VP）。。ATM与X.25服服务的的主要要区别别是，，ATM的虚虚拟连连接是是同一一个特特定的的服务务类别别相联联系而而建立立的。。ATM运行行于一一个数数字传传输底底层结结构上上，该该结结构可可以是是PDH或或SDH。。ATM也可可同模模拟传传输共共存。。家家庭用用户的的接入入采取取混合合方式式，用用一一条模模拟信信道来来传输输模拟拟电视视信号号，用用ATM数字字信道道来传传输VOD或交交互式式电视视等数数字服服务。。现在已已经定定义了了ATM的的四种种主要要服务务类型型：线线路路仿真真、具具有有可变变比特特率的的“异异步””连接接、数数据据连接接服务务以及及无连连接服服务。。ATM可用用于局局域网网。在在广广域网网环境境中，，关关键的的问题题是公公用远远程通通信网网络运运营公公司为为用户户提供供哪些些服务务。ATM技技术的的优势势在于于：它它可可以与与应用用需求求相符符合的的服务务建立立联系系。所所规规定的的比特特率和和误码码率满满足音音频和和视频频流的的实时时传输输要求求。B-ISDN网网络技技术主主要包包括网网络分分层以以及虚虚通路路和虚虚通道道的应应用。。B-ISDN网网包括括物理理层、、ATM层以以及其其上的的各层层。ATM传传输网网由ATM层和和物理理层构构成。。物物理层层的传传输功功能被被进一一步分分解为为传输输通道道、数数字字段和和再生生段三三级；；而而ATM层层的传传输功功能被被进一一步分分解为为虚通通路级级和虚虚通道道级。。虚虚通路路链路路是两两个相相邻ATM实体体间传传递ATM信元元的单单向通通信能能力的的。级级连连的虚虚通路路链路路组成成虚通通路连连接。。用用户与与用户户、用用户户与网网以及及网与与网之之间的的信息息传递递是由由虚通通路连连接实实现的的。B-ISDN是是大型型综合合通信信网，，支支持多多终端端上多多个用用户的的多种种通信信业务务，网网中中必定定会出出现大大量的的速率率不等等的虚虚通路路，在在高高速环环境下下对这这些虚虚通路路进行行管理理必然然存在在很大大的困困难。。为为了减减少管管理的的复杂杂性，，采采用了了分级级的办办法，，即即在物物理传传输层层和虚虚通路路之间间引入入虚通通道概概念，，虚虚通道道指有有相同同终点点的一一束虚虚通路路。虚虚通通道是是考虑虑到网网的发发展趋趋势提提出的的，它它将将网的的控制制管理理功能能主要要局限限在由由虚通通路组组成的的较少少的虚虚通道道上，，可可减少少控制制所需需的功功能，，从从而减减少控控制所所需的的成本本。6.4多媒体体通信信的实实时通通信协协议在Internet上实实现实实时多多媒体体通信信是Internet发发展到到一定定阶段段后的的必然然趋势势。然然而而，Internet原本本并不不是用用于实实时通通信的的，由由于于TCP/IP协议议不能能确保保实时时通信信所需需要的的带宽宽，传传输输延迟迟所造造成的的时间间抖动动将使使实时时通信信的质质量严严重下下降。。另另外，，TCP协议议负责责数据据的流流量控控制，，保保证传传输的的正确确性，，具具有数数据重重发功功能，，这这一点点也不不适合合于实实时通通信。。所以在在Internet上上传送送多媒媒体信信息时时，采采用用的都都是UDP/IP协协议，，而而UDP和和IP均不不提供供链接接保证证，数数据据传输输的可可靠性性没有有保障障。为为了了解决决这个个问题题，IETF提出出了多多种实实时通通信协协议，，这这里主主要介介绍应应用比比较广广泛的的实时时传输输协议议（RTP）、、实实时流流协议议（RTSP））和资资源预预留协协议（RSVP）。。6.4.1实时传传输协协议实时传传输协协议（（Real-timeTransportProtocol，RTP））是一一种独独立于于应用用程序序的协协议规规范，，是是用来来解决决IP网上上为传传送实实时数数据包包的一一种IETF标标准协协议。。开开发RTP的目目的就就是为为了满满足用用于音音频和和视频频这类类连续续媒体体数据据的实实时通通信的的要求求，在在会会话中中提供供协同同工作作和控控制的的能力力，为为具具有实实时特特性的的数据据传送送提供供服务务。RTP可以以支持持各种种实时时通信信的应应用，，比比如同同步的的恢复复、信信号号丢失失的监监测、、安安全保保密和和内容容的识识别等等。RTP具具备一一种时时间戳戳控制制机制制，可可以以实现现带有有定时时特性性的不不同信信息流流之间间的同同步，，RTP采用用基于于速率率的流流量控控制机机制，，使使得发发送方方与接接收方方之间间协同同工作作。RTP由由两两个个紧紧密密相相关关的的部部分分组组成成：：实实时时传传输输协协议议（（RTP））和和实实时时传传输输控控制制协协议议（（RTCP））。。为为了了可可靠靠、、高高效效地地传传送送实实时时数数据据，，RTP和和RTCP必必须须配配合合使使用用，，通通常常，，RTCP包包的的数数量量占占所所有有传传输输量量的的5％％。。RTP主主要要用用于于承承载载多多媒媒体体数数据据，，并并通通过过包包头头时时间间参参数数的的配配置置使使其其具具有有实实时时的的特特征征。。RTCP主主要要用用于于周周期期地地传传送送RTCP包包，，监监视视RTP传传输输的的服服务务质质量量。。在在RTCP包包中中，，含含有有已已发发送送的的数数据据包包的的数数量量、、丢丢失失的的数数据据包包的的数数量量等等统统计计资资料料。。因因此此，，服服务务器器可可以以利利用用这这些些信信息息动动态态地地改改变变传传输输速速率率，，甚甚至至改改变变有有效效载载荷荷类类型型，，实实现现流流量量控控制制和和拥拥塞塞控控制制服服务务。。下下面面将将对对RTP和和RTCP分分别别进进行行描描述述。。1．．实实时时传传输输协协议议（（RTP））RTP提提供供端端对对端端网网络络传传输输功功能能，，适适合合通通过过组组播播和和点点播播传传送送实实时时数数据据，，如如视视频频、、音音频频和和仿仿真真数数据据。。RTP没没有有涉涉及及资资源源预预订订和和质质量量保保证证等等实实时时服服务务。。RTP报报文文格格式式中中包包括括固固定定的的RTP报报文文头头、、可可选选用用的的作作用用标标识识（（CSRC））和和负负载载数数据据。。如如果果RTP所所依依赖赖的的底底层层协协议议对对RTP报报文文的的格格式式有有所所要要求求，，必必须须对对RTP报报文文的的格格式式进进行行修修改改或或重重新新定定义义。。通通常常，，单单一一的的底底层层数数据据报报文文仅仅包包含含单单一一的的RTP报报文文。。图6.4-1RTP数数据报头头格式图6.4-1为RTP数据据报头格格式。其其中：：（1）版版本（（V）：：RTP协议议版本号号，占占用2bit。（2）填填充（（P）：：指明明负载区区最后是是否有填填充数据据。如如果有填填充数据据，则则负载区区的最后后一字节节中装载载填充数数据的长长度，占占用1bit。（3）扩扩展（（X）：：指明明12个个字节后后是否存存在扩展展部分，，占用用1bit。。（4）CSRC计数数（CC）：指指明CSRC的个数数，占占用4bit。（5）标标记（（M）：：根据据装载数数据类型型的不同同而不同同，例例如，对对于视视频信号号表示一一帧数据据结束，，对于于音频信信号表示示两个静静默区之之间的通通话开始始，占占用1bit。（6））负载载类型（（PT））：表表示负载载类型和和媒体的的编码方方式，占占用7bit。（7）序序列号号（SequenceNumber，SN）），接接收端可可通过序序列号检检测数据据包传输输过程中中的丢包包情况以以及失序序情况。。序列列号的初初始值是是随机分分配的。。每发发送一个个RTP数据包包，序序列号就就加l。为为了通信信过程中中的安全全性，第第一次次生成RTP包包时，序序列号号的初始始值是一一随机数数，而而不是0。SN占用用16bit。（8）时时间戳戳（Timestamp）：：描述述RTP包中数数据的采采样时刻刻，主主要用于于同步和和计算时时延。时时钟频频率和数数据格式式有关，，不能能使用系系统时钟钟。对对固定速速率的音音频来说说，每每次取样样时戳时时钟增1。与与包序列列号一样样，时时间戳的的初始值值也是一一随机数数。如如果多个个连续的的RTP包在逻逻辑上是是同时产产生的，，那么么它们的的时间戳戳相同。。时间间戳占用用4byte。（9）同同步源源标识（（SynchronizationSourceIdentifier,SSRC）：用用于标标识同步步资源。。SSRC是随随机选取取的。在在一个个RTP会话中中，两两个SSRC不不能有相相同的值值。SSRC占用4byte。。（10））贡献献源标识识（ContributingSourceIdentifiers,CSRC））：用用以识别别与RTP包包中负荷荷相关（（提供负负荷）的的源。由由于CC项只只有4位位长，当当贡献献源超过过15个个时，只只能识识别15个。CSRC由混混合器（（Mixer））通过贡贡献源的的SSRC识别别符插入入到RTP包中中。CSRC包含0～15项、每每项占占4byte。在所有RTP报报文中，，开始始12个个字节的的格式完完全按照照RTP报文头头定义的的格式，，而CSRC标识列列表仅出出现在混混合器插插入时。。标准的RTP数数据报文文头部参参数对RTP支支持的所所有应用用类的共共同需要要是完整整的。然然而，为为了维持持ALF（ApplicationLayerFraming：：应用层层分帧））设计原原则，报报文头头部还可可以通过过改变、、增加加参数实实现优化化，或或适应特特殊应用用的需要要。由于标志志位和负负载类型型段携带带特定设设置信息息，所所以很多多应用都都需要它它们，否否则要要容纳它它们，就就要增增加另外外32位位字，因因此，，标志志位和负负载类型型允许分分配在固固定头中中。包包含这些些段的八八进制可可通过设设置重新新定义以以适应不不同要求求，例例如采用用更多或或更少标标志位。。如果果有标志志位，既既然设设置无关关监控器器能观察察报文丢丢失模式式和标志志位间关关系，我我们就就可以定定位八进进制中最最重要的的位。如果RTP协议议需要负负载其他他特殊格格式（如如视频编编码）的的音视频频数据，，所要要求的信信息应该该携带在在报文的的数据负负载部分分。所所需信息息也可以以出现在在报文头头部，但但必须须总是在在载荷部部分开始始处，或或在数数据模式式的保留留值中指指出。如如果特特殊应用用类需要要独立负负载格式式的附加加功能，，应用用运行设设置应该该在现存存固定报报文头部部的SSRC参参数之后后，定定义附加加固定段段。这这些设置置能使客客户端迅迅速而直直接访问问附加段段，同同时，与与监控控器和记记录器无无关设置置仍能通通过仅解解释开始始12个个八进制制来处理理RTP报文。。2．实实时传输输控制协协议（RTCP）RTP本本身并不不能为按按顺序传传送数据据包提供供可靠的的传送机机制，也也不提提供流量量控制或或拥塞控控制，它它依靠靠RTCP（Real-timeTransportControlProtocol）提供供这些服服务。RTP的的RTCP通过过在会话话用户之之间周期期性地递递交控制制报文来来完成监监听服务务质量和和交换会会话用户户信息等等功能。。根据据用户间间的数据据传输反反馈信息息，可可以制定定流量控控制的策策略，而而会话话用户信信息的交交互，可可以制制定会话话控制的的策略。。RTCP将控制制包周期期发送给给所有连连接者，，应用用与数据据报文相相同的分分布机制制。底底层协议议提供数数据与控控制包的的复用，，如使使用单独独的UDP端口口号。RTCP执行下下列四大大功能：：（1）提提供数数据发布布的质量量反馈，，这是是RTCP最主主要的功功能。作作为RTP的的一部分分，与与其他传传输协议议的流和和阻塞控控制有关关。反反馈对自自适应编编码控制制直接起起作用。。反馈馈功能由由RTCP发送送者和接接收者报报告执行行。（2）发发送带带有称作作规范名名字（CNAME）的的RTP源持久久传输层层标识。。如发发现冲突突，或或程序重重新启动动，即即使SSRC标标识可改改变，接接收者者也需要要CNAME跟跟踪参加加者，同同时需需要CNAME与相关关RTP连接中中给定的的几个数数据流联联系。（3）用用于控控制RTCP包包数量的的数量用用语。前前两种种功能要要求所有有参加者者发送RTCP包，因因此，，为了了RTP扩展到到大规模模数量，，速率率必须受受到控制制。（4）传传送最最小连接接控制信信息，如如参加加者辨识识、最最可能用用在“松松散控制制”连接接，那那里参加加者自由由进入或或离开没没有成员员控制或或参数协协调，RTCP充当当通往所所有参加加者的方方便通道道，但但不必支支持应用用的所有有控制通通信要求求。RTCP报文格格式与RTP报报文类似似，包包括固定定的报文文头部分分和可变变长结构构元素，，结构构元素的的意义由由RTCP报文文的类型型决定，，因为为通常RTCP包非常常小，一一般把把多个RTCP包合并并为一个个RTCP包，，然后后利用一一个底层层协议所所定义的的报文格格式进行行发送。。RTCP报文文头部参数首首先要区别携携带不同控制制信息的RTCP报文的的类型，RTCP报文文的类型主要要有以下几种种：（l）SR（SenderReport））：发送报报告，当前前活动发送者者发送、接接收统计。（2）RR（ReceiverReport）：接接收报告，非非活动发送送者接收统计计。（3）SDES（SourceDescription）：源源描述项，包包括CNAME。（4）BYE（Goodbye））：表示结结束。（5）APP（Application-defined）：特特定应用函数数。其中，最主主要的RTCP报文是SR和RR。。通常SR报文占总RTCP包数数量的25％％，RR报报文占75％％。类似于于RTP数据据包，每个个RTCP报报文以固定的的包头部分开开始，紧接接着的是可变变长结构元素素，但是以以32位长度度为结束边界界。在RTCP报文中中，不需要要插入任何分分隔符就可以以将多个RTCP报文连连接起来形成成一个RTCP组合报文文。由于需需要底层协议议提供整体长长度来决定组组合报文的结结尾，所以以在组合报文文中没有单个个RTCP报报文的显式计计数。RTCP控制制报文的发送送周期是变化化的，与报报文长度L、、用户数N和控制报文文带宽B相关关；周期P＝L·N/B。原因因是，RTP被设计成成允许应用自自动扩展的模模式，连接接数可从几个个到上千个。。在一般的的音频会议中中，因为同同一时刻一般般只有两个人人说话，所所以数据流和和控制流都是是内在限制的的，控制流流不会对传输输造成影响。。而在组播播发送模式下下，给定连连接数据率独独立于用户数数，仍是常常数，但控控制流量不是是内在限制的的。如果每每个参加者以以固定速率发发送接收报告告，控制流流量将随参加加者数量线性性增长，因因此，速率率必须按比例例下降。3.RTP的实现RTP仅仅实实现了网络传传输层的功能能，要真正正实现流媒体体的网络传输输，网络层层和会话层协协议也必不可可少，图6.4-2中描述的是是典型的服务务器端RTP的实现方式式，在会话话层，RTSP（Real-TimeStreamingProtocol）和SIP（SessionInitiationProtocol）协议完完成会话控制制；在传输输层，为实实现真正的端端对端传输，，RTP还还必须以UDP或TCP为底层协议议；在网络络层，IP完成网络寻寻址等最基本本的网络层功功能。图6.4-2服务器端的RTP实现框框图在数据平面，，服务器端端将压缩打包包后的音视频频数据按照RTP的报文文格式装入RTP报文的的数据负载段段，同时配配置RTP报报文头部的时时间截、同同步信息、序序列号等重重要参数，此此时的数据据报文已经具具有典型的时时间特征，即即被“流化化”了。在在UDP/TCP层，RTP报文文作为负载数数据装入UDP/TCP报文中，最最后，由由IP层负负责最后的报报文头部配置置，实现网网络传输。在在客户端，，实现方式式相反，各各网络层依次次去除报文头头部，并读读取相关的控控制参数和时时间参数，最最终获取可可以实时播放放的音视频数数据。在控制平面，，RTCP和RTSP报文通过UDP/TCP层后，同同样由IP层负责发送送。RTSP的主要功功能是实现停停滞、暂停停、快进等等VCR控制制操作，SIP与RTSP功能类类似，RTCP仅负责责控制RTP报文的传输输。6.4.2实时流协议1.RTSP简介实时流协议RTSP（RealTimeStreamingProtocol）是由由RealNetworks和Netscape以及哥伦伦比亚大学共共同提出的。。它是从RealNetworks的“RealAudio”和Netscape的““LiveMedia””的实践和经经