笫4讲 RTP与SIP协议

RTCP提供了相应的机制来保证所有成员发 送的RTCP总负载只占会话带宽的一小部分。
8.3.3 RTCP（续）
• 根据实验表明，RTCP所占比例 5％是一个可接 受的值，并且可以很好地控制几百到几千个会话 成员。 • 为了限制RTCP负载的规模，必须知道会话带宽 和会议中的成员数。 • 活跃的发送者应该比一般的接受者获得更多的带 宽，以便它们能及时发送CNAME信息，从而使 得成员在接收到多媒体信息时知道到底是谁在讲 话。 • 协议把RTCP负载的25%分配给发送者，而剩余 的75%则属于接收者。
8.3.1 RTP概述（续）
实时运输协议RTP
实时运输协议RTP是一种用于实时多媒体的 标准传输协议，在RFC 1889定义。 RFC 1889定义了一对协议，RTP和实时运输 控制协议RTCP。RTP用于交换多媒体信息， 而RTCP用于定期发送对应该多媒体流的控 制信息。 RTP一般运行于UDP之上
8.3.1 RTP概述（续）
• 混合器接收来自于一个或者多个源的RTP流，然 后按照某种方式（可能改变其中的数据格式）将 这些流合成在一起。 • 这个新的多媒体流实际上是一个单一的多媒体源， 具有惟一的SSRC标识，同时在RTP头部中给出 了那些原来的流的SSRC标识列表。
RTP还支持一种叫做RTP转发器（RTP translator）的设备，该设备转发RTP流，在 转发的同时可能还会改变数据的格式，但是 它并不改变SSRC标识。
8.3.3 RTCP（续）
BYE分组 • 在成员离开会话时采用。
APP
• 用于携带和应用相关的信息，它的具体格 式和含义在相应的脚本（Profile）中定义。 这些不同类型的RTCP报文通过低层协议如 UDP传递，RTCP报文可以“堆叠”在一起 形成一个RTCP消息再发送。 RTCP消息中至少必须包含2个RTCP分组， 一个是接收报告，另外一个是源描述。
8.3.1 RTP概述（续）
TCP缺少时间戳等机制。
RTP的特点
RTP不需要预先建立连接，同时也并没有更 多的可靠性控制。 从应用开发者的角度来看，RTP是一种应用 层协议。 新的多媒体应用不可能使用传统TCP协议， 而且不大可能设计出一种符合各种类型的新 应用的通用协议。 因此RTP协议只定义了一 个实时多媒体应用的框架（framework）。
8.3.3 RTCP（续）
会议的成员定期计算平均RTCP分组大小， 并且根据当前的成员数来决定其所占用的 RTCP带宽，从而计算出RTCP分组的传输间 隔。
• 发送者的RTCP分组传输间隔为： 发送者个数 T= * （平均RTCP 分组长度） 0.25 * 0.05 * 会话带宽 •接收者的RTCP分组传输间隔为：
SSRC标识
• SSRC标识用来标识该多媒体的信息源，它是在 每个RTP数据源初始化时随机生成的，并且需确 保在所有成员中保持唯一确定。
8.3.2 RTP分组头部格式（续）
CSRC列表
• CSRC列表给出了本RTP分组携带的负载在合成 前的多媒体流的SSRC列表。 • CSRC列表中携带的个数在前面的CC字段指定， 最多可以携带15个SSRC。
8.3.2 RTP分组头部格式（续）
32比特
V P X CC
负载类型 时间戳 同步源标识SSRC 相关源标识CSRC ···
顺序号
扩展头部（可选） RTP负载
RTP消息格式
8.3.2 RTP分组头部格式（续）
RTP的填充机制
• RTP消息通过UDP封装，而UDP头部给出了经过 填充后的RTP消息的长度，UDP消息中的最后一 个字节给出了所填充的字节的数目，这样RTP消 息的头部字段可以省掉长度字段。
接收者个数 T= * （平均RTCP分组长度） 0.75 * 0.05 * 会话带宽
8.4.1 SIP
SIP概述
概念
• IETF提出的会话初始化协议SIP（Session Initiation Protocol）是一种应用层的控制协议， 通过该协议可以完成有一个或者多个参加者的会 话的建立、修改和终止功能。
8.3.2 RTP分组头部格式
RTP分组头部格式
一个RTP消息包括了一个12个字节的固定头 部。 接下来多个相关源标识CSRC（contributing source）只在RTP混合器合成多个流下才使 用。 可选的扩展头部用于协议的扩展。 负载字段所携带的实时多媒体信息的格式是 由具体的应用而确定的。
标志（Marker）比特
• 标志比特具体含义随所承载的负载类型而定。
8.3.2 RTP分组头部格式（续）
负载类型（Payload Type）字段
• 7比特的负载类型给出了所携带的多媒体信息的 类型。 • 将负载类型信息包含在每一个报文中，避免了每 次连接的重新初始化，这样做还允许动态的变换 编码方案。
• RTP数据流的端口为偶数端口（x），而RTCP则 使用相邻的那个为奇数的端口（x+1）。
8.3.1 RTP概述（续）
• RTP支持组播方式的多媒体应用，它也可以运行
在其他网络或者运输协议之上。
不采用TCP传输多媒体信息的原因
TCP是面向连接的协议，不支持组播。 在多媒体会话中 TCP允许少数报文的丢失， 如果报文由于丢失而重传之后到达接收者， 也很可能因为属于它的播放时序已经过去而 不得不丢弃。 TCP机制在多媒体会话中可能并不是非常适 合，而且会带来额外的延迟和延迟的抖动。
8.3.3 RTCP（续）
RR给出了最近接收到的所有RTP流的情况，它实际 上是由多个接收报告块组成。
• 接收报告块包含的信息：
* 该报告对应的RTP流的SSRC标识； * 在上次接收报告至今这段时间内来自于该RTP流的分组丢 失率； * 总的丢失分组数； * 目前接收到的最高顺序号； * 到达抖动（interarrival jitter）估计； * 最近的SR时刻； * 从接收到那个最近的发送报告到发送这个接收报告的间隔 时间。
利用SR和RR，可以计算出发送者到接收者 的往返传输时间RTT。
• 可以按照下列公式计算RTT： RTT = t arrival − t DLSR − t LSR
8.3.3 RTCP（续）
发送者 LSR 接收者 发送报告
RTT
DLSR
Arrival
接收报告
往返传输时间RTT的计算
何额外的数据源标识信息。
SIP独立于底层协议，一般使用UDP等无连 接的协议，而采用自己的应用层可靠性机制 来保证消息的可靠传输。 SIP标识
8.4.1 SIP（续）
• 用户可能会从一个端系统移动到另外一个端系统， 也可能通过多个名字来定位，为此SIP提供了相 应的寻址机制，每个用户都有一个唯一的SIP标 识，即SIP URI（Uniform Resource Identifier）。 • SIP标识可能是通过网页上的一个超链接，或者 地址表中的表项，或者是用户直接输入来进行访 问。 • SIP URI是与某个用户相关联，而不是与某一个 具体的设备相联系。 • SIP还支持一种安全的标识，称为SIPS URI。
8.3.3 RTCP（续）
• SSRC必须在RTP会话中唯一，如果有两个以上 多媒体源选择了同一个SSRC，则必须重新选择 一个。 • 另外用户可能由于断电、断网等原因而重新启动 应用程序，这样多媒体流的SSRC也会改变。
每一个会话成员都要定期发送RTCP报文。
• 较短的周期有利于更好地实时控制，但这会加重 网络负载。必须很好地平衡两者之间的关系。
顺序号（Sequence Number）
• 16比特顺序号用于检测报文丢失的情况，同时可 以区别那些同一个时间戳的报文。 • 一个RTP流每次发出一个RTP分组时该顺序号递 增，初始顺序号是随机选择的。
8.3.2 RTP分组头部格式（续）
时间戳（Timestamp）
• 时间戳信息描述了该报文中携带的第一个样本生 成的时间，这个时间并不是绝对的时间值，只有 时间戳之间的相对值才有意义。 • 时间戳的频率由所承载的负载类型所确定。 • 在当前的版本中，所有的视频数据使用65536Hz。
8.3.3 RTCP（续）
平均到达抖动的估计
• 到达抖动描述了两个相邻的RTP报文在发送时的 间隔与收到时两者的间隔的偏差情况。 • 通过变换后相当于RTP相对传输时间的偏差D，即 RTP报文到达接收者的时间与报文中包括的RTP 时间戳的差。 • RTP报文i和j之间的相对传输时间为：
D (i, j ) = ( Arrival j − Timestamp j ) − ( Arrival i − Timestamp i )
• 平均到达抖动可以按照下列公式进行更新：
Jitter = Jitter + (| D(i − 1, i ) | − Jitter ) / 16
8.3.3 RTCP（续）
SR实际上包括两个部分，一个部分是发送报 告块，另外一个是接收报告块。
• 发送报告块包含的信息： * 最近生成的RTP分组所对应的RTP时间戳和NTP RTP RTP NTP 时间戳（即实际的时间）； * 目前为止已发送的分组和字节数；
UDP头部中的长度字段 UDP头部 RTP头部 RTP负载 填充字节 填充的字节数 填充字段
RTP的填充机制
8.3.2 RTP分组头部格式（续）
扩展（X）比特
• 扩展比特表示是否有一个扩展的头部； • 一个特定的应用可能需要对协议进行扩展，从而 可以利用这样一个扩展的头部。
CC字段
• 4比特的CC字段给出了相关源标识的个数，固定 头部后面的CSRC列表包含了那些被合成在一起 的源标识。
8.4.1 SIP（续）
SIP协议的设计借鉴了HTTP协议的诸多方面。
• SIP采用基于文本的请求/响应事务模型。 • SIP包含了两种类型的消息，分别是客户方到服 务方的请求和服务方到客户方的响应。 • 每个SIP消息包含一个起始行、消息头部和可选 的消息体。 • 当前SIP定义了6种方法：INVITE、ACK、 OPTIONS、BYE、CANCEL和REGISTER。