互动业务支撑平台 流媒体传输技术 考试重点部分

（5）服务质量服务质量QoS(QualityofService)是多媒体网络中的一个重要概念。数据传输和多媒体信息传输具有不同的服务质量需求。多媒体信息传输与传统的最有效的数据服务的区别在于：如文件传输协议（FTP）和简单的邮件传输协议（SMTP）这些传统的数据服务，其中的时间变化往往不会引起人们的注意，人们更关注收到的信息是否完整、正确，而音频和视频数据只有在指定的时间区间内传输才有用，延迟的传送将会改变音频和视频流中包含信息的有效性。1网络流媒体面临的挑战

当前的Internet体系结构只能提供“尽力服务”（Best-EffortService），不能严格保障视频播放所需要的传输服务质量（QualityofService，简称QoS），因此，如何在“尽力服务”的网络传输条件下获得良好的视频播放质量成为了一个重大的挑战。23.4流媒体传输协议流式传输定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体（如音频、视频）的技术总称。其特定含义为通过Internet将影视节目传送到PC机。实现流式传输有两种方法：顺序流式传输（ProgressiveStreaming）和实时流式传输（RealTimeStreaming）。3（1）顺序流式传输顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，而不能跳到还未下载的部分，通过标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件，它经常被称作HTTP流式传输。它不支持交互式操作，严格说来，它是一种点播技术。（2）实时流式传输实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接配匹，使媒体可被实时观看到。实时流与HTTP流式传输不同，他需要专用的流媒体服务器与传输协议。4缓冲存储是流式传输实现的基本技术。这是由于在网络中以数据包传输为特征的网络将产生延迟抖动，使用缓存系统可以有效地弥补延迟和抖动的影响，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时声音数据。5流媒体传输协议1.

实时传输协议RTP：是用于Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议，为交互式音频、视频等具有实时特征的数据提供端到端的传送服务。2.

实时传输控制协议RTCP：是RTP的控制协议，RTCP和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。实时流协议RTSP：该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。资源预留协议RSVP：是网络中预留所需资源的传送通道建立和控制的信令协议，可沿着数据流所选定的路由来预留资源（如带宽）。6流媒体传输协议应用层表示层会话层传送层网络层数据链路层物理层(硬件接口)应用层TCPUDPIPARP网络接口ISO参考模型TCP/IP模型(硬件)使用IP地址使用物理地址Internet应用(SNPM/NFS)RTSPUDP/Multicasting网络接口层IPv4/6RSVPTCP实时组播应用实时流应用RTPRTCPInternet应用(SNPM/NFS)7

8Web浏览器Web服务器流媒体播放器流媒体服务器流媒体传输流程

流媒体的具体传输流程如图所示：

HTTP/TCP

控制信息

RTSP/TCP(UDP)

数据流RTP/UDP9从Web服务器调用流媒体(1)Audio和video文件存储在Web服务器上最原始的方法浏览器使用HTTP请求报文从Web服务器访问流媒体文件Web服务器用HTTP响应报文发送文件content-type首部行描述了audio/video的编码浏览器启动媒体播放器,并将文件传递给它媒体播放器解读该文件

主要缺点:

媒体播放器通过浏览器作为中介

与Web服务器交互10从Web服务器调用流媒体(2)改进:在服务器和播放器之间建立连接浏览器请求和接收元文件（metafile）(用来描述对象的文件）而不是接收文件本身);Content-type首部说明是特定的audio/video应用浏览器启动媒体播放器并将元文件传递给它播放器与服务器建立TCP连接并发送HTTP请求.问题讨论:媒体播放器使用HTTP通信,没有pause,ff,rwnd功能可以考虑使用UDP通信11从流媒体服务器调用流媒体该结构可以使用非HTTP协议进行通信在服务器和流媒体播放器之间进行通信可以使用UDP来替代TCP.12

实时传输协议RTP多媒体通信的主要特点之一是实时性，TCP协议提供了高可靠的服务，但是同时又引入了高的传输时延并占用了网络带宽，因而不适于传送实时的音视频数据。实时传输协议RTP能够支持基于IP网络的多媒体通信业务的实现，为实时数据的应用提供点到点或点到多点通信的传输服务。RTP运行于UDP之上，利用了UDP协议的端口和校验和的功能。RTP协议本身并不确保实时的传送报文和提供另外的服务质量保证，而是依赖下层服务提供。它既不确保报文的传送也不防止报文失序，同时也不认为下层网络是可靠地按序传送报文的。13RTP协议用于传送具有实时性要求的数据，如音/视频数据。它与另一个协议密切相关，这个协议就是RTP的控制协议——实时传输控制协议RTCP（RTPControlProtocol），该协议用于监测实时传输的服务质量，并传递正在进行的会话中的参与者的信息。RTP主要用于承载多媒体数据，并通过包头时间参数的配置使其具有实时的特征。RTCP主要用于周期地传送RTCP包，监视RTP传输的服务质量。14RTP会话一组用户之间通过RTP建立的连接称为RTP会话，“用户”为会话的参与者。对每一参与者，该RTP会话由一对特定的传送层地址来标识，包括一个网络地址和一对端口号(分别给RTP和RTCP使用)组播：IP地址相同，并使用同一对端口号单播：使用各自IP地址，使用同一对端口号多个媒体对应多个RTP会话15PT:有效载荷类型,占7位,用于说明RTP报文中有效载荷的类型,如GSM音频、JPEG图像等。V:RTP协议的版本号,占2位,当前协议版本号为2。P:填充标志,占1位,如果P=1,则在该报文的尾部将填充一个或多个额外的八位组,它们不是有效载荷的一部分。X:扩展标志,占1位,如果X=1,则在RTP报头后跟有一个扩展报头。CC:CSRC计数器,占4位,指示CSRC标识符的个数。M:标记,占1位,不同的有效载荷有不同的含义,对于视频,标记一帧的结束;对于音频,标记会话的开始。VPXCCMPT序列号时戳同步信源(SSRC)标识符特约信源(CSRC)标识符…RTP报头格式16同步源(SSRC)标识符:占32位,用于标识同步信源。该标识符是随机选择的,参加同一视频会议的两个同步信源不能有相同的SSRC。序列号:占16位,用于标识发送者所发送的RTP报文的序列号,每发送一个报文,序列号增1。接收者通过序列号来检测报文丢失情况,重新排序报文,恢复数据。时戳(Timestamp):占32位,时戳反映了该RTP报文的第一个八位组的采样时刻。接收者使用时戳来计算延迟和延迟抖动,并进行同步控制。提供源(CSRC)标识符:每个CSRC标识符占32位,可以有0～15个。每个CSRC标识了包含在该RTP报文有效载荷中的所有特约信源。17实时传输控制协议RTCPRTCP协议作为RTP协议的控制协议，通过周期性的向所有参加者发送控制报文来传输有关服务质量的反馈信息和参加会话的成员信息。RTCP的控制报文主要有以下几种类型：（1）SR（SenderReport）——发送者报告（2）RR（Receiverreport）——接收者报告（3）SDES（Sourcedescriptionitems）——源描述项（4）BYE（Indicatesendofparticipation）——再见（5）APP（Applicationspecificfunctions）——应用特定功能18RTCP协议主要实现以下4种功能：（1）提供关于数据传输质量的反馈（2）固定源标识（3）控制流量的缩放（4）可选功能19RTP仅仅实现了网络传输层的功能，要真正实现流媒体的网络传输，网络层和会话层协议也必不可少。RTP的实现服务器端的RTP实现框图InternetIP层UDP/TCP层RTP层RTCP层RTSP/SIP层压缩打包后的音频、视频数据数据控制20服务器端在数据平面:(3)最后，由IP层负责最后的报文头部配置，实现网络传输。(1)将压缩打包后的音视频数据按照RTP的报文格式装入RTP报文的数据负载段，同时配置RTP报文头部的时间截、同步信息、序列号等重要参数，此时的数据报文已经具有典型的时间特征，即被“流化”了。(2)在UDP/TCP层，RTP报文作为负载数据装入UDP/TCP报文中;21

各网络层依次去除报文头部，并读取相关的控制参数和时间参数，最终获取可以实时播放的音视频数据。在客户端，实现方式相反:RTCP和RTSP报文通过UDP/TCP层后，同样由IP层负责发送。RTSP的主要功能是实现停滞、暂停、快进等VCR控制操作，SIP与RTSP功能类似，RTCP仅负责控制RTP报文的传输。在控制平面226.3.4资源预留协议RSVPRSVP（ResourceReservationProtocol）协议位于IP层之上，属于OSI参考模型中的传输层，但它不是网络传送协议，因为它不传送应用数据，它也不是路由选择协议，它是一种网络控制协议，用于建立网络资源预留，它允许客户端向网络提出一个特定的请求，为其数据流提供所需的端到端的服务质量（QoS）。23数据流在RSVP协议中将具有一个特定的目的地和传输层协议的数据流定义为“会话（Session）”，所以通常用数据流来表示它所在的那个会话。消息类型RSVP能够支持多种消息类型，其中最重要的两个消息是Resv和Path。24Path消息:由发送端经路由器逐跳hop-by-hop向下游传送给接收端，其目的是指示数据流的正确路径，包括上一个送出此Path消息的网络节点的IP地址发送模板Sender_Template发送流量说明Sender_TspecResv消息：由接收端主机向上游传送给发送端，这些消息严格地按照Path消息的反向路径上传到所有的发送端主机，其目的是根据Path消息指示的路径，逆向在沿途的每个节点处预留资源，同一数据流中的不同分组请求预留的QoS可以不同。流规范Flowspec过滤器规范Filter_spec：预留分组的情况25RSVP协议的机制(工作过程)发送端主机发出Path消息接收端主机发出Resv消息预留资源发送端数据沿资源预留的路径传向接收端26RSVP网络节点的“业务控制”机制包括：接入控制模块、策略控制模块、分组类别模块、分组调度模块和RSVP处理模块在预留建立期间：进行接入控制模块和策略控制模块测试资源预留后，分组类别模块确定每一个数据分组的QoS等级。RSVP处理模块策略控制接入控制策略控制分组调度分组类别资源预留数据27RSVP协议的特点RSVP是单工的，仅为单向数据流请求资源，因此RSVP的发端和收端在逻辑上被认为是截然相反的。RSVP是面向接收者的，即一个数据流的接收端初始化资源预留RSVP不是一个路由协议，但是依赖于路由选择协议，路由选择协议决定的是分组向何处转发，而RSVP仅关心这些分组的QoSRSVP对不支持RSVP协议的路由器提供透明操作，无须采用额外的隧道技术RSVP既支持IPv4，也支持IPv6。28实时流协议RTSP实时流协议RTSP（RealTimeStreamingProtocol）是一种应用层协议，位于传输层之上。RTSP协议定义了媒体服务器和多用户之间如何通过IP网络有效地传送实时多媒体数据。RTSP是一个请求/响应的协议，客户端发出请求，媒体服务器端作出响应，同样，当媒体服务器发出请求的时候，客户端也能作出响应。RSTP协议建立并控制一个或多个时间同步的连续媒体，如音频或视频；但其本身并不传送连续媒体流，而是提供一种方法来选择传送通道，如UDP、TCP等RSTP控制的流可以通过一个独立的协议来传送，该协议与RTSP的控制通道无关。29在RTSP的媒体服务器和客户端中，主要存在四种状态：Init、Ready、Playing和Recording。状态之间的转变可以通过某种方法传递消息来触发：SETUPPLAY,RECORDPAUSETEARDOWNRTSP协议是基于文本的协议，其语法和操作来于HTTP1.1：HTTP传送的是HTML；而RTSP传送的是多媒体数据HTTP请求由客户端发出，服务器端响应；而RTSP中，客户端和服务器都可以发出请求，可见RTSP是双向的30实时流媒体协议（RealTimeStreamingProtocol）:RTSP

HTTPHTTP所服务的媒体已经定型:HTML,images,applets,etc.HTTP的设计没有考虑流媒体(i.e.,audio,video,etc.)RTSP:RFC2326客户端-服务器应用层协议.可为用户提供播出控制:rewind,fastforward,pause,resume,repositioning,etc…它所不能做到的:没有流媒体传递过程中的audio/video数据的封装不限制流媒体的传递方式;既可以用UDP也可以用TCP没有定义流媒体播放器如何对audio/video数据进行缓存RealNetworks服务器和播放器使用RTSP互相向对方发送控制信息31RTSP:带外控制-outofbandcontrolFTP使用了“带外”的控制通道:文件传输通过一个通道控制信息(cd,rm,mv,etc.)则通过分离的TCP连接发送.

“带外”和“带内”通道使用不同的端口号.RTSP报文也使用带外通道传送:RTSP控制报文使用的端口号与媒体流使用的不同，所以是带外传递.流媒体的分组结构不是由RTPS定义的，因此被认为是在“带内”传输的.如果RTSP报文使用与流媒体相同的端口号，RTSP将与流媒体一起“间隔”传送.32RTSP启动和控制传递首先客户端获取多媒体的表示方式描述,这可以由若干媒体流组成.浏览器个根据表示方式所描述的内容类型调用媒体播放器(辅助的应用程序-helperapplication).表示描述中使用URL方法