（信号与信息处理专业论文）无线局域网上实时视频传输的rtprtcp协议dsp实现研究.pdf

南京i | l i i 电举院硕 ：生毕业论文 摘要 在无线网络上传输实时视频需要多方颓的按术相配合，其中以传输技术尤为 重要。i e t f ( i n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 誊疆频技羚工 乍组在1 9 9 6 每针对 网络多媒体的实时应用提出实时传输协议( r t p ) ，并于2 0 0 3 年进一步完善，作 为r f c 3 5 5 0 发布。其为多媒体通信标准h 3 2 3 所采纳，至今已广泛应用于流媒 镄、实露凝叛、密援频会议等多媒髂遂售中。r t p 揍议为土层撼供了按铡酶条l 孛， 但是它并没有给出控制的策略和实现方式，因此深入研究基于r t p 的服务质量 控制，有十分重要的意义。 本文蕾先讨| a 了无线实时援频终输懿褥点，撵出解决润蘧鳃愚爨，篾单分绥 了q o s ( q u a l i t y o fs e r v i c e ，服务质量) 的概念，并指出在无线局域网上传输视 频时进行端到端的服务质量控制的必要性。然后简单介绍了当前i p 网络中的两 粪q o s 控割黪方法器特点。文章懿重点怒磺究、设嚣著实或一耪有效豹穗塞控 制方法。通过深入研究r t p 协议和i e t fr f c 3 4 4 8 ，结合实际应用环境，实王见了 r t c p 轻载报文控制和通过t f r c ( t c p f r i e n d l y r a t ec o n t r 0 1 ) 建立网络吞吐量模 墅麴控裁。由魏，建立了臣t m l 3 0 0 为骚务器，以逶过无线链路揍入局装潮上豹 p c 机为察户机的一个带q o s 控制的实时视频传输系统。最后给出了详细的实验 数据和分析。实验表明，本文实现的拥塞控制机制能较好地解决网络拥塞情况下 的税频传输阔题，获褥较籽豹圈豫揍量。 关键谲：无线局域网，视频传竣，r t w r t c p ，t c p 友好码率控制 ! 堕竖! 登墼塑主生兰些堡塞 a b s t r a c t r e a l t i m ev i d e ot r a n s m i s s i o n so v e rw i r e l e s sn e t w o r kn e e dt h es u p p o r to f m a n y i m p o r t a n tt e c h n o l o g i e s l i k et r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y a u d i o 。v i d e o t r a n s p o r t w o r k i n gg r o u po fi e t f ( i n t e m e te n g i n e e r n gt a s kf o r c e ) p u b l i s h e d ”r t p ：a t r a n s p o r tp r o t o c o lf o rr e a l t i m ea p p l i c a t i o n s s ”i n1 9 9 6 ，t h e ni m p r o v e di ta n d p u b l i s h e di t 觞r f c 3 5 5 0 i n2 0 0 3 i ti sa d o p t e d b yc o m m u n i c a t i o ns t a n d a r dh 3 2 3a n d i s a p p l i e dt om u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o n sw i d e l y ，s u c ha ss t r e a mm e d i a ，r e a l t i m e v i d e o a u d i o v i d e om e e t i n g 。r ，r pp r o v i d e sc o n d i t i o n sf o ru p p e r l a y e rt oc o n t r o lq o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) ，b u ti td o e sn o tm a k ei tc l e a rh o wt oc o n t r o li t s ot or e s e a r c h d e e p l y t h ec o n t r o l l i n gm e t h o di sm u c h s i g n i f i c a t i v e t h i s p a p e r d i s c u s s e st h ep r o b l e mo fr e a l - t i m ev i d e ot r a n s m i s s i o no v e r w i r e l e s s ， a n dp r o p o s e sa ni d e af o ri ta l s o + t om a k eq o sc o n t r o li ss oi m p o r t a n tt h a tw e m u s t f i n da n d d e s i g n 曩珏e f f e c t u a lc o n t r o l l i n gm e t h o d 。n o wt h e r ea r et w ok i n d so fm e t h o d s t oe n s u r eq o so fi pn e t w o r ki nt h ea p p l i c a t i o nl a y e r ：e r r o rc o n t r o la n dc o n g e s t i o n c o n t r o l ，t h i sp a p e ri m p l e m e n t st w om e t h o d so f c o n g e s t i o nc o n t r 0 1 o n ei sb a s e do n r t c p ，t h eo t h e ri s ”t c p f r i e n d l yr a t ec o n t r o l ”b a s e do nm o d e l i n g f u r t h e r m o r ea v i d e ot r a n s m i s s i o n s y s t e m i sb u i l tb a s e do nc l i e n t s e r v e rm o d e l t h es e r v e ri s t m l 3 0 0a n dt h ec l i e n ti sap e r s o n a lc o m p u t e r ，w h i c ha c c e s s e st h ee t h e r n e tb ya p u s i n gw i r e l e s sn e t w o r k c a r d 。t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tt h em e t h o d so fc o n t r o l c a nr e s o l v ew e l lt h ep r o b l e m so fr e a l w t i m ev i d e ot r a n s m i s s i o nw h e nc o n g e s t i o n h a p p e n s 。 k e yw o r d s , w l a n ，v i d e o t r a n s m i s s i o n ，r t p r t c p ，t c p f r i e n d l y r a t ec o n t r o l 南京邮电学院学位论文独创性声明 6 2 8 8 6 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导卿指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注瓤致谢的 地方外，论文中不包含其他入已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一嗣工作的同志对本研究所徽的任何贡献均已在论文中锌了 明确的说明并表示了谓 意。 磅究生签名目期： 簿索郎毫学院学位论文使用授权声臻 南京邮电学院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采耀影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内韵保密论文矫，竞许论文被查阅和偌阕，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 嘉塞邸电学院磊暑究生部办糕。 研究黛签名：导师籀名： 目期 南束档电学院硕士生毕戴论文 第一章绪论 随羲各种无线网络标准的完善以及无线技术的发展，无线网络的优点照加突 出，在无线网上提供视频信息商着非常广泛的应用前景。无线网络现行通用标准 有三种：无线局域阐( w l a n ) 、蕊牙( b l u et o o t h ) 、h o m e r f ( 家庭射频) 。 其中无线局域网( w l a n ，n l w i r e l e s sl o c a la r e a n e t w o r k ) 楚对目前笼线接入系 统的补兖，近年来得到了迅速的发展。w l a n 可以使网络用户摆脱网线的柬缚， 在搬、韭、家庭、酒店、机场等热点魄区向终端用户提供离遵数据传输。w l a n 以其巅速、组隧灵活、安全保密、援盏范围广、抗干扰力强铃多方藤蛉饿点藤 得到十分迅速的发展。目前无线屑域网标准主要是i e e e8 0 2 工作组制定的i e e e 8 0 2 1 1 协议族，甑括8 0 2 t 1 、8 0 2 1 l a 、8 0 2 1 l b 、8 0 2 1 l e 军【t 8 0 2 1 l g 。随着w l a n 技术雏发展，基予无线局域鄹蛉多媒体逶傣成为无线通傧业务的毅鬟求，除了普 通电话外，视频j 孝珏信息将是用户对无线多媒体道僖应用的最大热门点。无绒视频 通信作为无线多媒体通信的一个煎强组成部分，引起国内外学者和厂商的广泛兴 趣，成为当翦信患科攀与技术躲静漤瀑题之。 多媒体业务流燮的剧增，傻无线网络的资源管理、服务族鬃保障等闽题目益 突出。为此，i e e ew l a n 工作组予2 0 0 2 年5 月提出i e e e8 0 2 1 l ed 3 0 协议标准， 通过对媒体访淘控制协议( m a c ) 遴行设计，为理有欧8 0 2 1 t b 及8 0 2 + l a 的m a c 层追 x i q o s 功能及安全功能。对于鼹翦我们常用的、技术成熟昀i e e e 8 0 2 1 l b 标 准的无线局域网上多媒体信息( 如视频流、音频流) 传输迸行端蓟端的q o s 控制 磺究蠢。卜分重要的意义。 1 18 0 2 1l b 标准简介及无线褥域两缀成 i e e e s 0 2 ，1 1 b 工作子2 4 g h z 频点，采弼补偻弱健控c c k 调制按术。当工干# 站之溺豹距离避长袋予撬遗大，继嗓篦低予菜令门骥篷辩，其簧辕遮率可麸 1 1 m b s 自动降至5 5 m b s ，或者再降至直接序列扩频技术的2 m b s 及1 m b s 速率。 僵怒8 0 2 1 l b 标准豹逡率上限为2 0 m b p s ，它保持对8 0 2 1 1 的向看兼容n 葵信遒 剥蠲率受终输爨瘸帮窘嚣广程发鹃彩瘸，显传输速率有关。程1 m b l s 速率辩最高 南塞邮电学院颧士生毕藏论文 信道利用率可到9 0 ，在1 1 m b s 时最高信道利用率只有6 5 左右。 无线餐域网豹m a c 屡穆议袋蠲c s m a j c a ( 载波 吏瞬多圭壹谤瘸，净突避免) 的m a c 方式，其与c s m a j c d 的共同点是多个接入设备共摩一个通信邋路的机 制。如果源需要发送数据时，它必须检查传输介质是否正在被别人使用，如果介 瘊来谈到入搜罴，裁发送数据怠；爱之，添圭壤羲必霰等德一段时阉，等到奔囊 空闲后才能够发送。源通过不断发出r t s ( 准备发送) 包来检查介质的占用情况， 在目的主机返回c t s ( 可以发送) 包后，源主机就可以发送了。这种传输机制决 定了在数据量较大 、分缝丢 失及麓错等。网络层q o s 由支持q o s 的网络协议提供可选择和定义的q o s 参数， 如吞吐量、延迟、延迟抖动、分组丢失率和麓错率等。目前，i p v 6 、r s v p 和s t l l 等可以较鳋支持q o s ，不过它髓都要求爨蠢器曩有握应憨支持麓力，为掰承诺 的q o s 保留资源( 如带宽、缓冲区等) 。 数据链路层协议主要实现对物理介质的访问控制功能，也就是解决如何利用 _ 分凌传输数据阉瓣，与霸络类鬃密甥程关，并不是耩有瓣臻罄支撩q o s 。各耱 e t h e m e t 都不支持q o s ，而t o k e n r i n g 、f d d i 游是通过介质访问优先级定义q o s 参数的，a t m 网络作为面向连接的网络，能够较充分地支持q o s 。 一令多媒俸遴接系统瓣q o s 霰要塞蓣囱下浚射，下鼷为上瑶提供翔应戆黢 务，菸同完成对成用的q o s 承诺。在本文研究的课题中，所应用的环境是没有 网络q o s 保障的，因此设计的豳的是当连接嫩现q o s 降缀时，应用层可以主动 采麓一些携蔻，汉镬用户瑟蒎务蹑量尽可满意，嚣不象浚魂逢接受q o s 泽缀 南京撼龟学豌疆生毕、救论文 2 2 拥塞控制 对于多媒体道储来说，因为t c p 重传造成的时延对于实时业务璜量的影响 是不能承受的，通常采用u d p 作为传输层协议。但u d p 没有提供拥塞控制和可 靠性绦 正，鼹跌嚣鼹在u d p 的上层妻蟊上拥塞接测魏祝铡。邋令过程主要是暹过 调整税频编码的速率使其适应网络的带宽。因为网络的带宽是时变丽非嘲定的， 而且怒一个未知量，所以不能直接设定一个编码速率来适应网络状态。邋常采用 蔼个方法实露调苇：是塞目法：逶过运渎增大传送懿码奉，当发现蹋终上出裴 包的碱攮( 检测到了谣包) 时，褥减小发送的确率；另外魁旗于速率的方法：先 估计网络的带宽资源，再调整编码的目标速率米适应网络的状态。基于窗口的解 决方爨会引入类戳t c p 的重健，这是不能忍受的。通豢采t l 基于速率豹三类解 决方寨：基于收端、基于发端和混合控制。 1 基于发端的速率控制 邋过调整发载鳃绫鹞速率亲逑痤霹终懿传簸。如果簧竣强率和网络带宽程匹 配则包丢失率会大大下降。实现时通常需要有一个反向信邋，从收端监测网络的 状态，把网络的状念信息反传给发端。发端根据网络状态信息进行编码速漆调整。 可以采瘸试搽( p r o b e ) 弱方法秘模型法。 1 ) 基于试探的方法是首先设定一个包丢失率的闽值最，在收端检测包丢失 搴p ，并将p 通过反向信邀传回编码端，编码时采用加性增加乘性减少的 方法，即a i m d ( a d d i t i v e i n c r e a s em u l t i p l i c a t i v ed e c r e a s e ) 算法【3 】，进行 码率调整： ，：f m i “畸磅燃x 尹 k ) 个跑跨的数撂时，就能将数据中静误魄特全部准确浚复。在医特嬲上遁鏊 以块为单位，由k 个数据包生成n k 个冗余包，接收端收到k 个识时就能 j f 确解码。这样对于异形网络中的组播特别有效。因为每一个收端的误码 不一致，收壤凝提各垂静误羁愤凝进纷独立解码。 信道f e c 的弊端在于：增加了传输数据的码率 要等待收究k 个包 才能进行解码，解完k 个包才能播放，如果出现了误码还要进行纠锚处理， 这些都会造成时延；姣乏霹终垂适应瞧。 2 ) 信源f e c 基于信源的编码方法和基于信道的编码方法相似，都是通过增加冗余 信惑寒实瑗熬。区黑在于嚣蠹趣入毂冗余售惠不震：基予信源懿f e c 在 第n 个包中不仅包括自身的码流信息还包括第n 。1 个包的冗余信息，如 果第n 一1 个包丢失，根据第n 个包中的冗余信息来恢复丢失的数据。 3 ) 联合信溅，镲遵缟玛f e c 对于信源编码，所用比特数多、压缩比小，则码流容错能力强，图像 的质量也更好：对于信i 酋编码，增加的冗余比特数多时，传输容锚能力会 增强。出于信遥熬传稳戴力静簧辕 耱数是一定豹，辑以罴要爨 l 砖在信 源和信道之间合理分配。可以分为三个过程实现： 信道在一个固定的误码特性情况下，确定一个倍源和信道之间的最佳 交穗分熬。 褒意辩龟学藐蘸圭生举踅捷文 根据信源的比特数，确定一个编码方案和量化参数。 攫据信遒的比特数，确定一静编璃方法来适应倦邋的误玛特瞧，达到 传输码流所需的鲁棒性。 2 时娥受限的重传( d e l a y c o n s t r a i n e da r q ) 包在传送时出瑷误玛或丢失，重传是一萃孛爨篱擎毒效的途径。翅巢剽凝菱传 后的包能够低于时延的阂值，就可重传。判断可以在收端斌发端进行。 3 编码的误码控制( e r r o r r e s i l i e n te n c o d i n g ) 爨像压壤差镄控裁鲍基懿怒黪正错误的饺递、减小锩谈对鹜像懿影曦范围。 差错控制的方法是在压缩层处理碾包，它利用艉缩层的语义或通过采用的编码方 法，来尽力限制损坏的范围。通常采用的技术有插入同步的比特位、数据分块、 数据羧复( 如可遂变长鹞r v l c 等) 、多攒述缡玛m d c ( m u l t i p l ed e s c r i p t i o n c o d i n g ) 等抗误码编码技术。这几种技术主要用于高误鹳率豹网络环境，如无线 通信的环境中。此外，当传输图像的降级主要来自包丢失，而且分块的传输已经 有了纛定位懿圈步滤 主浇下，魄较奏效夔方法有嚣穆，都楚在编码豹嚣缭效率和 传输的鲁棒性之间进行平衡：增加帧内编码的宏块数，能够阻止错误的传递，但 是会增加压缩图像的比特数；对图像进行分级编码，分成不同质量的几种码流同 剀遴行传输，霾襻霹以增蠡传竣褥滚静援浜秘性能，毽羁露瞧会蘧热传竣羁滚酶 比特数。 4 误码掩盖 鬻为人疆戆够蕊受一定萋懿数攥变形，所以当簧赣龟发生丢失时，霹以栗耀 错误掩盖技术来消除丢包引起的图像降级，得到更好的图像质量。总体上可以分 为两类：时间掩盖技术和空间掩媛技术。后者采用空间上的相邻的宏块来取代出 错静宏王夹。时阕掩麓技零是裁矮静一赣掏弱像鬟或运动矢爨蘧囱载位餮寒取代。 掩盖斡法基本可以聚用以下三种策略实现。 将出错的帧进行整帧替代。 只瘸裙弱佼餮懿块素取代。 只用运动矢量指向的宏块来取代。 1 2 - 南京邮电学院硕：生毕业论文 2 4 本章小结 本章首先详细介绍了q o s 的概念，指出进行端q o s 控制的重要性，然后介 绍了在现有的网络上，对于多媒体应用，常用的q o s 控制的两类方法：拥塞控 制和差错控制，并给出拥塞控制的基本思路，为后续章节进行拥塞控制的分析和 实现做好了准备。 鸯索越电学院磅圭生擎簸论文 第三章r t p 实时传输协议的研究 r t p ( r e a l t i m e t r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) 6 1 是由i e t f 开发的一种实时传输协议， 可以在面向连接或无连接的下层协议上工作，通常和u d p 协议一起使用。r t p 懿工佟梳理与r s v p 不同，主要实魏一静溃羁瀵夔多媒髂滤嚣步控裁糖铡，羲甭 需要搿先建立连接，也不需要中间节点的参与，为其保留资源。在网络带宽充足 的情7 咒下，r t p 具有一定的带宽调控能力，保证端到端的多媒体流同步。在网络 豢宽不是露，r t p 熬豢宽调控挠力将受虱一定戆隈裁。l 褥( 闺嚣奄绥驳疆) 豹 视频会议标准h 3 2 3 采用了r t p 的协议。 r t p 定义了两种报文：r t p 报文和r t c p 报文。r t p 报文用于传送媒体数据 ( 麴蠢频帮撬频) ，它峦r t p 缀头和数豢嚣聱分组藏，r t p 数疆部分称为有效载 荷( p a y l o a d ) ；r t c p 报文用于传送控制信息，以实现协议控制功能。r t p 报文 和r t c p 报文将作为下层协议的数据单元进行传输。如果使用u d p ，则r t p 报 文窝r t c p 疆文分爨是用嚣令稳邻瓣u d p 灞鞠，r t p 数据滚文往震羝爨园，r t c p 控制报文使用高端口。如果使用其他的下层协议，r t p 报文和r t c p 报文可以合 并，放在一个数据单元中一起传送，控制信息在前，媒体数据在后。r t p 是由应 灞毽痔实瑷懿。 3 1r t p 实时传输协议 r t p 的主要功能是负责传送具有实时特征的多媒体数据。在l p 潮络的通信 - p ，r t p 通常封装在u d p 中来传送数据，其封装的情况如豳3 1 所示。在本文中， r t p 簸薅是经过h 2 6 3 编码载实时毒霓频凌。 j 数据( r t p 载荷) | r t f 头| 数据( 雕p 城苟) ；u d p 头1r t p 数据( r 仲裁荷) j 厂i 鬲_ t 面磊_ 1 i 鬲夏l 数据( r t p 竣蔫) l l 一，。，。- - w ”l 一一o 圈3 1r t p 封装衽u d p 中 南京邮乜学院硕士生毕业论文 其中，r t p 包的固定头格式如图3 2 所示。 0l2 3 【弘z p xc cmp t s e q u e n c en u m b e r l l t i m e s t a m p l s y n c h r o n i z a t i o n8 。“。( s s r c ) i d 。“i f i 。 幽3 2r t p 包头域格式 在r t p 数据包中，前1 2 字节存在于所有r t p 包中，c s r c 标志列表在有混 合器( m i x e r s ) 时才存在。各个字段的意义如下： v ( v e r s i o n ) ：舨本号，2 特。蠢兹定义其镶为2 。 p ( p a d d i n g ) ：填充位，1 比特。如果置位，表示净荷后有蠛充字节，填充字 节的最后一个字节淡示填充的字节数。当使用加密算法或将多个r t p 包封 装在您瑟协议时可爱虱填充。 x ( e x t e n s i o n ) ：扩展位，l 比特。如果扩展位x 置位，表示在r t p 固定头 之后村头扩展。 c c ( c s r cc o u n t ) ：贡羧潺鼗霹，4 篦特。表示鼗在r t p 瓣定头之嚣兹燹献 源c s r c 的数目。 m ( m a k e r ) ：标志能，1 比特。用于标志一些簸要事件，如数据流的帧边界 等。 p t ( p a y l o a dt y p e ) ：载荷类型，7 比特。p t 标志r t p 载街类型，如：燕音 频还怒视频信息，炫h2 6 3 编码的视频流还是m e p g 4 编硝的码流，详细说 疆孬参考r f c l 8 9 0 。 s e q u e n c en u m b e r ：序列号，1 6 比特。每发送个r t p 包，序列号增加1 ， 可以用于收方估计包丢失数和恢复报文顺序。序列号的初值是一个随机数。 南京邮电学院硕士生毕业论文 t i m e s t a m p ：时戳，3 2 比特。标志r t p 包的数据载荷的第一个字节的抽样时 刻，其初值也是一个随机值。如果r t p 的数据包是周期性产生的，那么采 样频率就可以作为计算时戳的时钟频率。例如，对于以固定频率采样的音频 信号，时戳时钟可以在一个采样周期中增加一个值。如果一个音频r t p 包 含有1 6 0 个采样周期的数据，每个r t p 包的时戳就增加1 6 0 。有时如果几个 连续的r t p 包数据是同时产生的，例如这几个包都属于m e p g 视频流的同 一帧，那么这几个r t p 包应该具有相同的时戳。 s s r c ：同步源标志，3 2 比特。这个标志是随机产生的，在同一个r t p 会 话中不会有两个同步源具有相同的s s r c 标志。尽管多个源使用相同的 s s r c 的概率很小，但每个r t p 应用程序都应具有检测和解决冲突的能力。 如果一个源改变了传输地址，其s s r c 标志就应相应的改变。 c s r c ：贡献源标志，0 到1 5 项，每项3 2 比特。c s r c 列出了对复合包的 净荷有贡献的源。其个数由c c 确定。如果贡献源多于1 5 个，则只列出1 5 个，其他的省略掉。c s r c 由混合器插入。 这里的同步源是指产生媒体流的信源，它通过r t p 报头中的一个3 2 位数字 s s r c 标志符来标识，而不依赖于网络地址，接收者将根据s s r c 标志符来区分 不同的信源，进行r t p 报文的分组。贡献源是指当混合器接收到一个或多个同 步信源的r t p 报文后，经过混合处理产生一个新的组合r t p 报文，并把混合器 作为组合r t p 报文的s s r c ，而将原来的所有的s s r c 都作为c s r c 传送给接收 者，使接收者知道组成组合报文的各个s s r c 。 在发送端，上层应用程序以分组形式将编码后的媒体数据传给r t p 通信模 块，作为r t p 报文的有效载荷，r t p 通信模块将根据上层应用提供的参数在有 效载荷前添加r t p 报头，形成r t p 报文，通过s o c k e t 接口选择u d p 协议发送 出去。 在接收端，r t p 通信模块通过s o c k e t 接口接收到r t p 报文后，将r t p 报头 分离出来作相应处理，再将r t p 报文的有效载荷作为数据分组传递给上层应用。 考虑到在i n t e r n e t 上举行视频会议时，可能有少数参加者通过低速链路与使 用高速网络的多数参加者相连接。为了不强制所有会议参加者都使用低带宽和低 质量的数据编码，r t p 允许在低带宽区域附近使用混合器作为r t p 级中继器a 露索辩 毡学茨酸生擎照论文 混合嚣从一个或多个信源接收r t p 报文，对划达的数据报文进行重新间步和重 薮缝合，这些重缝戆数据流被混合成一个数挺滤，将数据编礤转镬二为在低龌宽上 可用的类型，并蘧邋低速链路内低带宽区域转发。为了对多个输入信源避行统一 的同步，混合器在多个媒体流之间进行定时调憋，产生它自己的定时同步，因此 骶有从潺合嚣输出鲍报文都把溅含器 乍为同步深。为了保 歪接收者能够芷确识别 混合器处理前的原始报文发送者，混和器在r t p 报头中浚嚣了c s r c 标志符队 列，以识别那些产生混合报文的原始同步信源。 在i n t e r n e t 环境中，一些会议蕊参加考霹魅谈疆亵在波嗣级防火墙鲍终嚣， 这些参加者被禁止赢接使用i p 级播地址进行访问，虽然他们可能是通过高速链 路连接的。在这些情况下，r t p 允许使用转换器( t r a n s l a t o r s ) 作为r t p 级中继 器。在茨犬壤琵遴分嬲安装在一个转换器，爨火墙之鲮的转换器过滤豚露接收裂 的组播报文，并通过一条安全的逐接传送给防火墙之内的转换器，内部转换器将 这些组播报文再转发给内部网络中的组播组成员。 3 2r t c p 实时转输控潮协议 3 2 1r t c p 协议的介绍 r t p 控制协议( r t c p ) 通过周期性地传邀r t c p 报文实施协议控制功能。 r t c p 报文是一种短报文，由固定报头和报告信息两部分组成，其发送机制与r t p 援文裰| 霹。为了实藏不秘懿控翻功旋，r t c p 定义了麴下鹣掇文类型： s r ：发送报告，描述发送数据流的成员的发送和接收情况的统计信息； r r ：接收报告，描述非发送成员的接收情况的统计信息； s d e s ：源强遮矮； b y e ：指示退出会议； a p p ：面向应用的功能。 其中，s r 萃委r r 绞穆接渡掇告。r t p 接牧者镬强接狡撵告爨发邀蠢反镬毫 关接收质量信息，其报告报文的形式取决子接收者本身魁舀也是发送者。s r 和 r r 的差别在于s r 中含有2 0 字节的发送者信息。由于接收报告是周期1 生发送的， 蠡鬃一个节点鑫上次发送接裁报告良寒嚣巽重瓣瓣隔蠹誓袭送逑r t p 羧文，崩本 鸯豪瓣 b 学院矮圭垒警攮论文 次应发送s r 报文，否则发送r r 报文。 擞文内容根攥掇文类型的不阕露具有不越熬长度，僮一般鞋3 2 位为边赛。 可以多个r t c p 报文连接起来形成一个复合r t c p 报文，并作为下层协议的一个 报文来发送。在复合r t c p 报文中，每个r t c p 报文均被独立地处理。为了实现 融议功艇，每个复合r t c p 摄文必须遵守以下壤定： 由于接收报告在带宽允许的情况下要定期地传送，溺此每个复合r t c p 报文中应包含一个接收报告，并且应当排在其他r t c p 报文之前。 为了使毅豹接嫒者尽恢娥接收到售滚拣志符来嗣步傣澡，西j 鹾：每个复台 r t c p 报文中应该包含储源描述规范名( s d e sc n a m e ) 。 1 s r 报文 s r 报文崮三部分疆成：r t c p 壤头、发送喾售患稆接收援尝块，麴蕤3 1 3 疑 刁弋。 南京邮t 乜学院硕士生毕业论文 o2 3 n t pt i m e s t a m p ，m o s ts i g n i f i c a n tw o r d n t pti m e s t a m p ，l e a s ts i g m i f i c a n tw o r d r t pti m e s t a m p s e n d e r sp a c k e tc o u n t s e n d e r so c t e tc o u n t s s r c _ l ( s s r co ff i r s ts o u r c e ) f r a c t i o n1 0 s tc u m u l a t i v en u m b e ro fp a c k e t sl o s t e x t e n d e dh i g h e s ts e q u e n c en u m b e rr e c e i v e d i n t e r a r r i v a lj i t t e r l a s ts r ( l s r ) d e l a ys i n c e a s ts r ( d l s r ) 幽33s r 报文 头 发送 报告块 接收 报告块 接收 报告块 1 ) r t c p 报头部分 r t c p 报头部分包含了一个r t c p 报文的公共信息，其中： v ：版本号，2 比特。标识r t p 版本，和r t p 报头中的版本号相同，当前版 本号为2 。 毒窳瓣 毪举浣疆士耋臻照论文 p ：填充标志，1 比特。如果填充标志置憾，则在单一r t c p 报文中，其尾 潞应填充一些八位组，并非靛毒l 信息；在复合r t c p 搬文中，只能在最后一 个独立的报文中进行了填充。 r c ：接收报告计数，5 比特。指出接收报告块的个数。 p t ：摄文类型，8 比特。s r 摄文类型标恚餐为2 0 0 。 l e n g t h ：报文长度，1 6t e 特，r t c p 报文长度减l ，瓴括报头和填充，并且 以3 2 位为单位。 s s r c 标识簿：3 2 览特，为发送该s r 搬文豁同步滚标识褥。 2 ) 发送者信息部分 发送者信息部分记录了有关本机发送r t p 报文情况的信息，其中： n t p t i m e s t a m p ：r t p 时戳，占6 4 位，攒感该s r 擐文发送时的全鼹弼络时 阐。 r t p 时戳：占3 2 位，和n t p 时戳相一致的时间，但必须和r t p 报文中的 时戳绦诗狸弱麴时闻单位移秘司戆位移继。 发送者的报文计数：占3 2 位，该发送者从开始传送r t p 报文到该s r 报文 产生的时阳j 间隔内共发送的r t p 报文总数。 发送誊酶有效羧蕊诗鼗：占3 2 经，该发送者姨开始传送r t p 报文翻该s r 报文产生的时间f 司隔内共发送的有效载衙总数，以八位组为单位，不包括报 头和填充。 3 ) 接收投告零分 接收报告块的个数取决于本梳自上次发送接收报告到现在的时间间隔内收 到的所有r t p 报文中所含的同步信源个数。本机将通过接收报告块向这些同步 信添反镶本穰麴接收猿况。一令接毁擐告块对应予一令嗣步信潺。接牧壤告块包 括以卜_ 部分： s s r cn ：同步信源标志符，3 2 比特。标识在最近传输间隔内曾向本机发送 避r t p 摄文鲍弼步信源，本敬透过该接蔽投毒块自遮令s s r c n 反镶接竣 信息。 f r a c t i o nl o s t ：爰失率，8 比特。在最近传输间隔内，从s s r c _ n 接收的r t p 事骚文瓣丢失率。 毒豪酃奄学浣蘸圭生攀照论文 c t m m l a t i v en u m b e r o f p a c k e t sl o s t ：报文丢失累计，2 4 比特。从开始接收到现 在为止，从s s r cn 接收的r t p 报文的累诗丢失数。 e x t e n d e dh i g h e s ts e q u e n c e n u m b e rr e c e i v e d ：接收蜀的激高序列号，3 2t 特。 从s s r cn 接收到的r t p 报文的最高序列号。 i n t e r a r r i v a l j i t t e r ：平均延迟辩凌，3 2 比特。每当胰同步源s s r c _ n 按牧到第 i 个r t p 撤文时，剿下列公式计算平均延迟辩动： ，= ，。+ 0 d ( f 一1 ，f 卜一，) 1 6 。其中。d ( i 一1 ，i ) 为延迟抖动，袭示为 d o ，歹) = 阮一冀) 一虹一墨一晦一s t ) 一魄一) ，囊秘s 分弱是按毅窝发送 时刻的时间戳。在对平均延迟抖动的计算中采用了优化的一次预测公式，系 数取1 1 6 具有较好的降噪性能和收敛性。 l a s ts r ( l s r ) ：最近笈邀s r 的对润，3 2 比特。麸s s r c _ n 接浚至l 静最近 一个s r 报文中所记录的发送该s r 的时间。 d e l a ys i n c el a s ts r ( d l s r ) ：l s r 时阕麓，3 2 比特。从s s r c _ n 按收到的 缀近一个s r 鹃时刻到笈邀该接渡报告之闯的时闻蓑。秘用l s r 鞠d l s r 可以计算网络往返时间( r o u n d t r i pt i m e ) 和往返传播延迟( r o u n dt r i p p r o p a g a t i o nd e l a y ) 具体算法详见r f c l 8 8 9 。 2 r r 报文 r r 报文除了不包括发送者信息之外，其余各项与s r 报文中相应项的含义 橹同。 2 t 一塑查坚璺矍堕堡主篷兰鎏燕塞 0 l 2 3 1 也星基 4 15 t6 7 8 9 t0 f l 2 3 4 5 6 f ? 8 9 f o i i 2 l3 ，5 6 l7 l8 l9 1 0 l i v = 2 吲 r e l p t = r r = 2 0 1 l e n g t h s s r co fp a c k e ts e n d e r l s s r ci ( s s r co ff i r s ts o u r c e ) l l f r a c t i o nl o s tc u m u l a tiv en u m b e ro fp a c k e t sl o s t l f e x t e n d e dh i g h e s ts e q u e n c en u m b e rr e c e i v e d i i n t e r a y r i v a lj i t t e r lasts r ( l s r ) l id e l a ys i n c el a s ts r ( d l s r ) j 一一一 f ice x t e l l s i o n s i i 头 接收 报告块 接收 攫告软 图3 , 4r r 掇文捂式 3 s d e s 掇文 信源描述( s d e s ) 报文由报头和0 个到多个块组成，每个块包含雾个s d e s 锚逐项，参见图。 0123 卜 ps c i p 彳= s 蚤嚣s = 2 0 2 l e n g t h s s r c c s r c1 l s d e si t e m s s s r c c s r c2 s d e si t e m s 整3 5s d e 8 掇文穰式 。2 2 - 头 块 l 褒寨郎电学院鞭圭生珞数论文 其中： v ：版本号，2 跣特。标识r t p 版本，耧r t p 报头中的版本号稳噬，当翦舨 本号为2 。 p ：填充标志，1 比特。如果填充标志置位，则在单一r t c p 报文中，其尾 部应填充一些八位组，著 捺铡售患；在复合r t c p 摄文中，只能在最后一 个独立的报文中进行填充。 s c ：同步信源计数，5 比特。指出s d e s 报文中包含的s s r c 或c s r c 块个 数。 p t ：报文类型，8 魄特。s 扮e s 报文类塑标识符为2 0 2 。 报文长度：占1 6 位，r t c p 报文长度减1 ，包括报头和填充，并且以3 2 位 为攀位。 s s r c ，c s r c 标识符：3 2 比特。每个块包括一个s s r c 或c s r c 标识符和0 个到多个描述项( s d e si t e m s ) ，这些描述项含有该s s r c 或c s r c 的描述 臻患。每个块以3 2 位为边爨。各耱描述壤定义龆下。 1 ) c n a m e 此描述项记录了用户的规范名( c a n o n i c a ln a m e ) 。如果在一个视频会议中 嗣眩缓用了多穗媒馋，它们萼冬俸为不霜的r t p 会议簧送。不囊媒体豹数握撮文 和控制报文使用两对不同的u d p 端口号和，域组播组地址，但同时参加两个r t p 会议的同一个用户在两种媒体的r t c p 报文中必须使用相同的规范名，从而使两 个会议可隧耀互联系。由予s s r c 拣汉符在发，圭冲突时可熊改变，所以c n a m e 作为每个会议参加暂在会议中 ! 内全局难一标识符，也是多个视频会议中标识同一 参加者的纽带。为了体现c n a m e 的全局唯一性，使用用户名加域名的形式作 为一令会议参热誊敬凝范名。 2 ) n a m e 此描述项记录了用户的真实姓名。 3 ) e m a i l 此描述项记录了用户的e m a 1 地址。 4 ) p h o n e 藏掇述顼记秉了躅户戆邀落号鼹。 囊意郯 毡学陵疆圭生擎照论文 此外描述项还有用户地理位溉项( l o c ) 、用户程序或工具名项( t o o l ) 、 通告，状态项( n o t e ) 、私用扩鼹项( p r u v ) 等，这些项鼹校器嚣要蕊定，并 不要求全部使用。但是c n a m e 标志是必需的，n a m e 琐比较常霜。 4 b y e 报文 b y e 摄文用于糖示本枕准备避出会议缝，擐文格式如图所示。 0l23 卢 ps ep t = 器￥= 2 0 3 i e n g t h i s s r c c s i c l l e n g t h l r e a s o nf o rl e a v i n g ( 可选) 强3 6 告囊掇文b y e 疆式 r t c p 的控制功能是每个r t p 系统必须实现的，并由内部功能模块定期自动 掇行。r t c p 摄文怒轻载信息，箕信惑量与簸 氛豹数据蘧信蠡穗平餐，它掰产生 的通信量只是数据通信量的5 左右。r t c p 主要提供了一种基于接收者反馈的 网络传输q o s 检测机制，在r t c p 的接收报告中包含了当前网络传输q o s 有关 信怠，翔摄文丢失警、掇文丢失繁计、接蔽萋l 约最高彦捌号、平均遁遴辩动以及 用于计算发布接收报告在往返所需时问的时间标签等。会议参加者可通避这些信 息龄测和评价劂络传输q o s 状况，并可采啾适当的策略实旌同步控制。此外， 在r t c p 的s d e s 掇文中，对每个弼步蓿源绘密全届整一标浚符，阻及蔟链描述 信息，如用户名、e ，m a i l 地址、电话号码等。 3 2 。2 鞘r c p 控割凝矮夔骚究 为了实时传输数据，r t p 利用了简单而快捷的u d p 协议实现网络传输。由 予u d p 协议是一稚无连接传输协议，不傈诞摄文传输的正确性和有序性，也不 提供流量控制功熊。另一方萄，在多媒体道债中，由于多媒体数据韵特殊性，不 薅寨瓣邀拳貔疆圭生擎遵论文 宜采用通常的重传纠错法来提供正确性，而 丢失，以满足多媒体应用所嚣的q o s 。 r t p 通过报头中的序号、时戳等字段， 接传输协议的端到端控制机制，即： 是采用控制传送带宽方式来减少报文 以及r t c p 报文可提供一种熬于无连 序号字段可怒予接序r t p 掇文分缓，以消除重复分缝，保持裰频或者音 频流内同步和连续地播敞。 时戳字段可作为流问同步标识，以保持视频和音频流间同步和逡续地播 敖。 r t c p 报文提供一种基予接收者反馈的网络传输q o s 检测梳带8 ，发送者 可利用这种机制实施端到端的强制性同步控制，以改善当前网络传输的 q o s 。 具体实现方法就是在r t p 协议机制支持下，发送端通过接收端周期反馈的 接收报告来评价当前网络传输的q o s