劉殿岫

（科技部信息中心，100862）

0 引言

本文主要針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)研究，例如實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議、實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議、資源預(yù)留協(xié)議、實(shí)時(shí)流化協(xié)議。這些支持流媒體傳輸?shù)男聟f(xié)議互相配合，在很大程度上滿足了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸要求。文章最后介紹了在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的一個(gè)多媒體實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)。

1 實(shí)時(shí)傳輸下的多媒體數(shù)據(jù)流關(guān)鍵協(xié)議

1.1 RTCP 協(xié)議與RTP 協(xié)議

圖1

RTP協(xié)議的應(yīng)用層成幀（ALF AppIication LeveI取景）的原則，用戶可以針對(duì)特定應(yīng)用程序來(lái)對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展以彌補(bǔ)其只提供基本框架協(xié)議的不足。包其中含有RTCP和RTP兩部分。RTP協(xié)議的運(yùn)行平臺(tái)一般為UDP層，所以UDP具有多點(diǎn)交付功能的同時(shí)還兼具了數(shù)據(jù)驗(yàn)證等功能。它的報(bào)文格式以及相應(yīng)的協(xié)議圖，如下所示：

RTP 協(xié)議幀可以在順序號(hào)、時(shí)間戳、負(fù)載類型標(biāo)識(shí)和源標(biāo)識(shí)等方面對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳輸進(jìn)行支持。

時(shí)間戳的RTP數(shù)據(jù)必須以負(fù)載的RTP幀的類型來(lái)反映幀數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的采樣時(shí)間，計(jì)算要求的同步精度有要求的同時(shí)抖動(dòng)也有相關(guān)規(guī)定。接收方根據(jù)時(shí)間戳以及接收到的數(shù)據(jù)幀以便為了正確地發(fā)揮媒體流而重構(gòu)所接收的數(shù)據(jù)之間的時(shí)序關(guān)系。其也可用于流間同步。對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男蛄刑?hào)和幀丟失檢測(cè)序列重建。負(fù)載類型標(biāo)識(shí)指定的數(shù)據(jù)有效載荷的RTP幀的編碼格式，這個(gè)功能還可以被運(yùn)用到溯源發(fā)聲者（利用ASF，MPEG2等源標(biāo)識(shí)來(lái)表示接收機(jī)接收到的數(shù)據(jù)源）。

1.2 互聯(lián)網(wǎng)資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）

某些類型的服務(wù)以預(yù)留資源的方式來(lái)使服務(wù)質(zhì)量OoS得到提升，這也是可行的。

RSVP是目前互聯(lián)網(wǎng)資源預(yù)留協(xié)議。它與IPV6有一定的關(guān)聯(lián)。接收器發(fā)送一個(gè)含有預(yù)定的流數(shù)據(jù)包的規(guī)格。發(fā)件方對(duì)于站點(diǎn)流的接受成員組合這是因?yàn)樗挥米R(shí)別其所需的數(shù)據(jù)流，然后對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行下一步的處理。這使得加入以及離開(kāi)都更為簡(jiǎn)便，后者則必須遵循既定的規(guī)則。RSVP協(xié)議的路由器在管理資源方面必須井井有條。此功能由三個(gè)部分組成：訪問(wèn)控制，組塊分揀器以及組塊調(diào)度器。

1.3 RTSP

最早由CoIumbia大學(xué)和ReaINetworks 公司、Netscape Communication 公 司 等 聯(lián) 合 提 出 的RTSP（ReaI Time Streaming ProtocoI）多媒體流化表示控制協(xié)議,它可以對(duì)媒體流進(jìn)行播放、暫停、快進(jìn)等控制操作?？梢杂糜诳刂茖?shí)時(shí)性數(shù)據(jù)的傳輸。

它有以下特征：

課程評(píng)價(jià)成績(jī)構(gòu)成是全過(guò)程綜合性的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)點(diǎn)包含對(duì)課程基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度、自主學(xué)習(xí)活動(dòng)能力、軟件開(kāi)發(fā)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及創(chuàng)新能力等職業(yè)素養(yǎng)能力。

（1）實(shí)行實(shí)時(shí)流的控制可以從雙向進(jìn)行

（2）時(shí)間同步方面容易滿足，對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲有較高容錯(cuò)率

（3）對(duì)傳輸協(xié)議的應(yīng)變性更好，例如IP MuIticast、RTP等

（4）有利于提高網(wǎng)絡(luò)安全性

該協(xié)議支持以下操作：

1）從媒體服務(wù)器數(shù)據(jù)回收：客戶端以HTTP以及各種方法表達(dá)要求。若為組播，就演示說(shuō)明其組播地址和端口。若為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，則客戶端提供目的地址以保證安全。

2）邀請(qǐng)媒體服務(wù)器參加會(huì)議：媒體服務(wù)器可以加入一個(gè)既定會(huì)議，或以媒體播放的形式，或記錄媒體的一個(gè)子集。

3）特別是對(duì)于及時(shí)表示來(lái)說(shuō)，如果服務(wù)器能通過(guò)客戶端為新加入媒體流提供便利，其作用將是巨大的。

1.4 IPV6

IPV6為一種新版的InternetIP,是世界使用最廣泛的IPV4。通過(guò)增加一個(gè)新版本的IP是為 了加入多媒體數(shù)據(jù)流，當(dāng)然，一個(gè)大的地址空間和數(shù)據(jù)流對(duì)身份認(rèn)證和加密方面真實(shí)性也是有需求的。 IPV只有確保與IPv4兼容才算是達(dá)到了合格的設(shè)計(jì)指標(biāo)，其主要的設(shè)計(jì)理念在其以前的版本上就有所體現(xiàn)，是一種數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議類型但是特點(diǎn)是不帶有連接。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。網(wǎng)絡(luò)層在設(shè)置錯(cuò)誤控制和流量控制方面并沒(méi)有要求，但有以下新的特點(diǎn)：

（1）128 位的地址空間在地址層上建立更多的層次成為可能的同時(shí)可以兼顧更多的主機(jī)尋址。

（2）提高方案，使多站點(diǎn)路由可能在制定范圍內(nèi)限制。在正確服務(wù)為前提下限制多站點(diǎn)的地址欄，例如企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)。另一個(gè)區(qū)別永久性標(biāo)志字段的Intranet組地址。

（3）要使全部路由器都可以識(shí)別路徑上的流塊并且以該流特有的方式來(lái)處理他們就需要新定義的組塊報(bào)頭字段。這種新的報(bào)頭要讓電流識(shí)別屬于同一數(shù)據(jù)流的所有塊。比如，它可以將優(yōu)先級(jí)在同一音頻流以及組塊高于同一文件流之中進(jìn)行設(shè)置。

圖2 IPV6的報(bào)頭結(jié)構(gòu)

（4）新的機(jī)制來(lái)處理真實(shí)性以及加密性和完整性。流媒體實(shí)時(shí)傳輸一直存在一定的缺陷，而IPv6流量的概念定義正好可以彌補(bǔ)這些缺陷。作為一個(gè)系列中的單源地址和目的地址相同的數(shù)據(jù)包流的一部分即為數(shù)據(jù)包的標(biāo)頭中的IPv6流標(biāo)簽字段。同在一個(gè)流的所有數(shù)據(jù)包具有相同的流標(biāo)簽。IPv6的流標(biāo)識(shí)符是一個(gè)關(guān)鍵的功能，互聯(lián)網(wǎng)的IP層，資源預(yù)留依賴它的同時(shí)QoS協(xié)議承諾也與其有密切關(guān)系。但是以前的IP地址，并不具備這樣的功能。

2 多媒體數(shù)據(jù)流傳輸架構(gòu)

目前的互聯(lián)網(wǎng)在貸款和存儲(chǔ)容量上都有相應(yīng)的瓶頸，這就使得傳統(tǒng)的下載整個(gè)文件完畢后才能運(yùn)行的媒體播放方式顯得尤為被動(dòng)。啟動(dòng)有延遲，存儲(chǔ)空間不足等都是傳統(tǒng)方法所存在的弊端。無(wú)疑浪費(fèi)了巨大的存儲(chǔ)和時(shí)間。

后臺(tái)從服務(wù)器將繼續(xù)下載剩下的文件的同時(shí)前臺(tái)就開(kāi)始播放，且只需要非常短的延時(shí)，這種方式就為流式傳輸，它相對(duì)與傳統(tǒng)方式的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。不必等到整個(gè)文件下載完成所以節(jié)省了大量高速緩存的容量。流式傳輸?shù)目刂菩畔⒁话憧縃TTP/ TCP來(lái)進(jìn)行。同時(shí)音頻信息由RTP/ UDP負(fù)責(zé)目前支持流媒體協(xié)議有RTP，RTSP及RSVP。即負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞TP協(xié)議，以及負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量反饋的RTCP協(xié)議還有用來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的RSVP資源預(yù)留協(xié)議。還有RTSP協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸提供了遠(yuǎn)程控制。這些協(xié)議都具有各自的功能，以共同完成一個(gè)多媒體數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

3 多媒體數(shù)據(jù)流如何將實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)完善與實(shí)施

3.1 總體設(shè)計(jì)

學(xué)生可以依賴可用于互聯(lián)網(wǎng)上的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的多媒體數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸流來(lái)提供實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的教學(xué)環(huán)境，它以現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的實(shí)際要求為前提，以互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)多媒體傳輸系統(tǒng)的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2 實(shí)現(xiàn)技術(shù)

系統(tǒng)主要是為網(wǎng)絡(luò)操作，考慮到網(wǎng)絡(luò)帶寬和異質(zhì)性，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)采用了安全性，多線程以及系統(tǒng)適應(yīng)性兼顧的面向?qū)ο驤ava語(yǔ)言。 Java并提供了一個(gè)十分健全的網(wǎng)絡(luò)編程機(jī)制。

3.3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)播放本地、遠(yuǎn)程媒體、輸出、本地媒體捕捉、實(shí)時(shí)和傳輸媒體捕捉以及聊天室。

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