多媒体通信协议RTP和RTCP
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多媒体通信协议 与
会话控制技术
源自文库by
通信1502 黄奕锋
CONTENTS
01. 多媒体通信协议简介 02. RTP协议和RTCP协议 03. RTP协议应用方案
01. 多媒体通信协议简介
01
概念：
多媒体通信技术是计算机技术、电视技术和通信技术
相互渗透、相互影响的结果。因此，它具有计算机的交互
性、声音和视频的实时性以及通信系统的分布性。
特点：
应用：
实时性高
数据量大 交互性 对等性 分布性 同步性
音频/视频会议、
音频/视频广播、 交互式教学 IP电话
01
实时传输 对等传输 服务质量 音视频同步
01
通信协议是： 网络设备之间
通信规则的正式 描述
提供实时交互式音视频服务所需的应用层协议（上图）
信令协议： 用来在互联网上找到被叫用户 传送协议： 用来在互联网中传送音视频数据，具有时延敏感属性 服务质量协议： 用来提高服务质量
03
组播技术构建的网络，允许路由器一次将数据包复制到多个 通道上。采用组播的方式，媒体服务器只需发送一个数据包， 所有发出请求的客户端即可同时收到连续数据流而无延时。
优点：单播和广播的有利结合，网络利用率高。
缺点：当不同用户同时点播同一个节目时，由于点播有先后 顺序，后点播的用户依照网络中其它用户的播放进度进行播 放，难以做到个性化。
➢ 在RTP的会话之间周期的发放一些RTCP包以用来传监听服务质量和 交换会话用户信息等功能。
➢ RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计 资料。因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变 有效载荷类型。
➢ RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效 率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。根据用户间的数据传输 反馈信息，可以制定流量控制的策略，而会话用户信息的交互，可以制 定会话控制的策略。
02. 实时协议RTP和RTCP
02
实时协议RTP协议和RTCP协议是IETF音频视频工作组开 发的标准
相关的主要RFC文档 RFC1889：RTP/RTCP RFC1890: 音视频会议RTP Profile
实时协议的特点： 体系结构具有不完整性，能够通过修改和添加报文头 （即后面讲到的有效载荷类型）以适应符合新的音频和 视频标准的实时应用
➢ 优点：便于控制和管理
➢ 缺点：每个用户必须分别对媒体服务器发送单独的查询，而 媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。巨大 冗余使服务器负担沉重，响应时间长。
03
➢ 数据包的单独一个拷贝将发给网络的所有用户，用户只能被 动接收，不管用户是否需要。
➢ 优点：实现简单 ➢ 缺点：浪费网络带宽
02
RTCP协议的主要功能
➢ （1）用反馈信息的方法来提供分配数据的传送质量，这种反馈可以用来 进行流量的拥塞控制，也可以用来监视网络和用来诊断网络中的问题；
➢ （2）为RTP源提供一个永久性的CNAME（规范性名字）的传送层标志， 因为在发现冲突或者程序更新重启时SSRC (同步源标识)会变，需要一 个运作痕迹，在一组相关的会话中接收方也要用CNAME来从一个指定的 与会者得到相联系的数据流（如音频和视频）；
02
用来使发送端周期性地向所有接收端用多播方式进行报告。发送端 每发送一个RTP流，就要发送一个发送端报告分组SR。
SR分组的主要内容有: 该RTP流的同步源标识符SSRC； 该RTP流中最新产生的RTP分组的时间戳和绝对时钟时间； 该RTP流包含的分组数;该RTP流包含的字节数。
绝对时钟时间是必要的。因为RTP要求每一种媒体使用一个流。例 如，要传送视频图像和相应的声音就需要传送两个流。有了绝对时钟 时间就可进行图像和声音的同步。
03
➢ 单播 ➢ 广播 ➢ 组播
03
➢ 在客户端与媒体服务器之间建立一个单独的数据通道，从一 台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户端，这种传 送方式称为单播，即点对点通信
(6)参与源数 占4位
这个字段给出后面的参与源标识符的数目。
(7)版本
占2位
当前使用的是版本2。
02
(8)填充P 占1位
在某些特殊情况下需要对应用数据块加密，这往往要求每一个数据块有 确定的长度。如不满足这种长度要求，就需要进行填充。这时就把P位置1， 表示这个RTP分组的数据有若干填充字节。在数据部分的最后一个字节用来 表示所填充的字节数。
THANK YOU
➢ （3）根据与会者的数量来调整RTCP包的发送率；
➢ （4）传送会话控制信息，如可在用户接口显示与会者的标识，这是可选 功能。
02
结束分组 BYE
表示关闭一个数据流。
特定应用分组 APP 使应用程序能够定义新的分组类型。
源点描述分组 SDES
给出会话中参加者的描述， 它包含参加者的规范名CNAME， 规范名是参加者的电子邮件地址的字符串。
(9)扩展X 占1位
X置1表示在此RTP首部后面还有扩展首部。扩展首部很少使用。
(10)标记M 占1位
M置1表示这个RTP分组具有特殊意义。 例如，在传送视频流时用来表示每一帧的开始。
02
RTCP协议原理：
➢ 当应用程序开始一个RTP会话时将使用两个端口：一个给RTP，一 个给RTCP。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制， 也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。
02
用来使接收端周期性地向所有的点用多播方式进行报告。接收端每收到一 个RTP流(一次会话包含有许多的RTP流)就产生一个接收端报告分组RR。
RR分组的内容有：所收到的RTP流的SSRC；该RTP流的分组丢失率(若 分组丢失率太高，发送端就应当适当降低发送分组的速率)；在该RTP流中 的最后一个RTP分组的序号;分组到达时间间隔的抖动等。
➢ RTP分组只包含RTP数据，而实现会话控制的是其配套的协议， RTCP协议
02
在RTP分组的首部中，前12个字节是必需的，而12字 节以后的部分则是可选的。
下面按照各字段重要性的顺序来进行介绍。
02
(1)有效载荷类型(payload type) 占7位
这个字段指出后面的RTP数据属于何种格式的应用。 收到RTP分组的应用层就根据此字段指出的类型进行 处理。
发送RR分组有两个目的： 第一，可以使所有的接收端和发送端了解当前网络的状态；
第二，可以使所有发送RTCP分组的站点自适应地调整自己发送RTCP 分组的速率，使得起控制作用的RTCP分组不要过多地影响传送应用 数据的RTP分组在网络中的传输。通常是使RTCP分组的通信量不超 过网络中数据分组的通信量的5%，而接收端报告分组的通信量又应小 于所有RTCP分组的通信量的75% 。
例如，对于8 kHz采样的话音信号，若每隔20 ms构成一个数据块，则一 个数据块中包含有160个样本(0.02 x 8000 = 160 )。因此发送端每发送一个 RTP分组，其时间戳的值就增加1600。
02
(4)同步源标识符 占32位
同步源标识符SSRC (Synchronous SouRCe identifier)是一个数，用来 标志RTP流(stream)的来源。SSRC与IP地址无关，在新的RTP流开始时随 机地产生。由于RTP使用UDP传送，因此可以有多个RTP流(例如，使用几 个摄像机从不同角度拍摄同一个节目所产生的多个RTP流)复用到一个UDP 用户数据报中。SSRC可使接收端的UDP能够将收到的RTP流送到各自的终 点。
02
RTP协议原理：
➢ RTP为实时应用提供端到端的运输，但不提供任何服务质量的 保证。需要发送的多媒体数据块（音频/视频）经过压缩编码后，先 送给RTP封装成为RTP分组，RTP分组装入传输层的UDP用户数据 报后，再向下递交给IP层。
➢ RTP自己并不对多媒体数据块做任何处理，而只是向应用层提 供一些附加的信息，让应用层知道应当如何处理。
RTP支持的有效载荷类型有：
02
02
02
(2)序号 占16位
对每一个发送出的RTP分组，其序号加1。在一次RTP会话开始时 的初始序号是随机选择的。序号使接收端能够发现丢失的分组，同时也 能将失序的RTP分组重新按序排列好。
例如，在收到序号为60的RTP分组后又收到了序号为65的RTP分组。 那么就可推断出，中间还缺少序号为61至64的4个RTP分组。
02
(3)时间戳 占32位
时间戳反映了RTP分组中数据的第一个字节的采样时刻。在一次会话开 始时时间戳的初始值也是随机选择的。即使在没有信号发送时，时间戳的数 值也要随时间而不断地增加。
接收端使用时间戳可准确知道应当在什么时间还原哪一个数据块，从而 消除时延的抖动。
时间戳还可以用来使视频应用中声音和图像同步。在RTP协议中并没有 规定时间戳的粒度，这取决于有效载荷的类型。因此RTP的时间戳又称为媒 体时间戳，以强调这种时间戳的粒度取决于信号的类型。
两个RTP流恰好都选择同一个SSRC的概率是极小的。若发生这种情况， 这两个源就都重新选择另一个SSRC。
02
(5)参与源标识符(可选)，最多可有15个
参与源标识符CSRC (ContributingSouRCe identifier)也是一个32位数， 用来标志来源于不同地点的RTP流在多播环境中，可以用中间的一个站(叫 做混合站mixer)把发往同一个地点的多个RTP流混合成一个流(可节省通信资 源)，在目的站再根据CSRC的数值把不同的RTP流分开。
02
➢ 实时运输控制协议RTCP (RTP Control Protocol)是与RTP配合使用 的协议，实际上，RTCP协议也是RTP协议不可分割的部分。
➢ RTCP分组也使用UDP来传送，但RTCP并不对音频/视频分组进行 封装。由于RTCP分组很短，因此可把多个RTCP分组封装在一个 UDP用户数据报中。
会话控制技术
源自文库by
通信1502 黄奕锋
CONTENTS
01. 多媒体通信协议简介 02. RTP协议和RTCP协议 03. RTP协议应用方案
01. 多媒体通信协议简介
01
概念：
多媒体通信技术是计算机技术、电视技术和通信技术
相互渗透、相互影响的结果。因此，它具有计算机的交互
性、声音和视频的实时性以及通信系统的分布性。
特点：
应用：
实时性高
数据量大 交互性 对等性 分布性 同步性
音频/视频会议、
音频/视频广播、 交互式教学 IP电话
01
实时传输 对等传输 服务质量 音视频同步
01
通信协议是： 网络设备之间
通信规则的正式 描述
提供实时交互式音视频服务所需的应用层协议（上图）
信令协议： 用来在互联网上找到被叫用户 传送协议： 用来在互联网中传送音视频数据，具有时延敏感属性 服务质量协议： 用来提高服务质量
03
组播技术构建的网络，允许路由器一次将数据包复制到多个 通道上。采用组播的方式，媒体服务器只需发送一个数据包， 所有发出请求的客户端即可同时收到连续数据流而无延时。
优点：单播和广播的有利结合，网络利用率高。
缺点：当不同用户同时点播同一个节目时，由于点播有先后 顺序，后点播的用户依照网络中其它用户的播放进度进行播 放，难以做到个性化。
➢ 在RTP的会话之间周期的发放一些RTCP包以用来传监听服务质量和 交换会话用户信息等功能。
➢ RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计 资料。因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变 有效载荷类型。
➢ RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效 率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。根据用户间的数据传输 反馈信息，可以制定流量控制的策略，而会话用户信息的交互，可以制 定会话控制的策略。
02. 实时协议RTP和RTCP
02
实时协议RTP协议和RTCP协议是IETF音频视频工作组开 发的标准
相关的主要RFC文档 RFC1889：RTP/RTCP RFC1890: 音视频会议RTP Profile
实时协议的特点： 体系结构具有不完整性，能够通过修改和添加报文头 （即后面讲到的有效载荷类型）以适应符合新的音频和 视频标准的实时应用
➢ 优点：便于控制和管理
➢ 缺点：每个用户必须分别对媒体服务器发送单独的查询，而 媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。巨大 冗余使服务器负担沉重，响应时间长。
03
➢ 数据包的单独一个拷贝将发给网络的所有用户，用户只能被 动接收，不管用户是否需要。
➢ 优点：实现简单 ➢ 缺点：浪费网络带宽
02
RTCP协议的主要功能
➢ （1）用反馈信息的方法来提供分配数据的传送质量，这种反馈可以用来 进行流量的拥塞控制，也可以用来监视网络和用来诊断网络中的问题；
➢ （2）为RTP源提供一个永久性的CNAME（规范性名字）的传送层标志， 因为在发现冲突或者程序更新重启时SSRC (同步源标识)会变，需要一 个运作痕迹，在一组相关的会话中接收方也要用CNAME来从一个指定的 与会者得到相联系的数据流（如音频和视频）；
02
用来使发送端周期性地向所有接收端用多播方式进行报告。发送端 每发送一个RTP流，就要发送一个发送端报告分组SR。
SR分组的主要内容有: 该RTP流的同步源标识符SSRC； 该RTP流中最新产生的RTP分组的时间戳和绝对时钟时间； 该RTP流包含的分组数;该RTP流包含的字节数。
绝对时钟时间是必要的。因为RTP要求每一种媒体使用一个流。例 如，要传送视频图像和相应的声音就需要传送两个流。有了绝对时钟 时间就可进行图像和声音的同步。
03
➢ 单播 ➢ 广播 ➢ 组播
03
➢ 在客户端与媒体服务器之间建立一个单独的数据通道，从一 台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户端，这种传 送方式称为单播，即点对点通信
(6)参与源数 占4位
这个字段给出后面的参与源标识符的数目。
(7)版本
占2位
当前使用的是版本2。
02
(8)填充P 占1位
在某些特殊情况下需要对应用数据块加密，这往往要求每一个数据块有 确定的长度。如不满足这种长度要求，就需要进行填充。这时就把P位置1， 表示这个RTP分组的数据有若干填充字节。在数据部分的最后一个字节用来 表示所填充的字节数。
THANK YOU
➢ （3）根据与会者的数量来调整RTCP包的发送率；
➢ （4）传送会话控制信息，如可在用户接口显示与会者的标识，这是可选 功能。
02
结束分组 BYE
表示关闭一个数据流。
特定应用分组 APP 使应用程序能够定义新的分组类型。
源点描述分组 SDES
给出会话中参加者的描述， 它包含参加者的规范名CNAME， 规范名是参加者的电子邮件地址的字符串。
(9)扩展X 占1位
X置1表示在此RTP首部后面还有扩展首部。扩展首部很少使用。
(10)标记M 占1位
M置1表示这个RTP分组具有特殊意义。 例如，在传送视频流时用来表示每一帧的开始。
02
RTCP协议原理：
➢ 当应用程序开始一个RTP会话时将使用两个端口：一个给RTP，一 个给RTCP。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制， 也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。
02
用来使接收端周期性地向所有的点用多播方式进行报告。接收端每收到一 个RTP流(一次会话包含有许多的RTP流)就产生一个接收端报告分组RR。
RR分组的内容有：所收到的RTP流的SSRC；该RTP流的分组丢失率(若 分组丢失率太高，发送端就应当适当降低发送分组的速率)；在该RTP流中 的最后一个RTP分组的序号;分组到达时间间隔的抖动等。
➢ RTP分组只包含RTP数据，而实现会话控制的是其配套的协议， RTCP协议
02
在RTP分组的首部中，前12个字节是必需的，而12字 节以后的部分则是可选的。
下面按照各字段重要性的顺序来进行介绍。
02
(1)有效载荷类型(payload type) 占7位
这个字段指出后面的RTP数据属于何种格式的应用。 收到RTP分组的应用层就根据此字段指出的类型进行 处理。
发送RR分组有两个目的： 第一，可以使所有的接收端和发送端了解当前网络的状态；
第二，可以使所有发送RTCP分组的站点自适应地调整自己发送RTCP 分组的速率，使得起控制作用的RTCP分组不要过多地影响传送应用 数据的RTP分组在网络中的传输。通常是使RTCP分组的通信量不超 过网络中数据分组的通信量的5%，而接收端报告分组的通信量又应小 于所有RTCP分组的通信量的75% 。
例如，对于8 kHz采样的话音信号，若每隔20 ms构成一个数据块，则一 个数据块中包含有160个样本(0.02 x 8000 = 160 )。因此发送端每发送一个 RTP分组，其时间戳的值就增加1600。
02
(4)同步源标识符 占32位
同步源标识符SSRC (Synchronous SouRCe identifier)是一个数，用来 标志RTP流(stream)的来源。SSRC与IP地址无关，在新的RTP流开始时随 机地产生。由于RTP使用UDP传送，因此可以有多个RTP流(例如，使用几 个摄像机从不同角度拍摄同一个节目所产生的多个RTP流)复用到一个UDP 用户数据报中。SSRC可使接收端的UDP能够将收到的RTP流送到各自的终 点。
02
RTP协议原理：
➢ RTP为实时应用提供端到端的运输，但不提供任何服务质量的 保证。需要发送的多媒体数据块（音频/视频）经过压缩编码后，先 送给RTP封装成为RTP分组，RTP分组装入传输层的UDP用户数据 报后，再向下递交给IP层。
➢ RTP自己并不对多媒体数据块做任何处理，而只是向应用层提 供一些附加的信息，让应用层知道应当如何处理。
RTP支持的有效载荷类型有：
02
02
02
(2)序号 占16位
对每一个发送出的RTP分组，其序号加1。在一次RTP会话开始时 的初始序号是随机选择的。序号使接收端能够发现丢失的分组，同时也 能将失序的RTP分组重新按序排列好。
例如，在收到序号为60的RTP分组后又收到了序号为65的RTP分组。 那么就可推断出，中间还缺少序号为61至64的4个RTP分组。
02
(3)时间戳 占32位
时间戳反映了RTP分组中数据的第一个字节的采样时刻。在一次会话开 始时时间戳的初始值也是随机选择的。即使在没有信号发送时，时间戳的数 值也要随时间而不断地增加。
接收端使用时间戳可准确知道应当在什么时间还原哪一个数据块，从而 消除时延的抖动。
时间戳还可以用来使视频应用中声音和图像同步。在RTP协议中并没有 规定时间戳的粒度，这取决于有效载荷的类型。因此RTP的时间戳又称为媒 体时间戳，以强调这种时间戳的粒度取决于信号的类型。
两个RTP流恰好都选择同一个SSRC的概率是极小的。若发生这种情况， 这两个源就都重新选择另一个SSRC。
02
(5)参与源标识符(可选)，最多可有15个
参与源标识符CSRC (ContributingSouRCe identifier)也是一个32位数， 用来标志来源于不同地点的RTP流在多播环境中，可以用中间的一个站(叫 做混合站mixer)把发往同一个地点的多个RTP流混合成一个流(可节省通信资 源)，在目的站再根据CSRC的数值把不同的RTP流分开。
02
➢ 实时运输控制协议RTCP (RTP Control Protocol)是与RTP配合使用 的协议，实际上，RTCP协议也是RTP协议不可分割的部分。
➢ RTCP分组也使用UDP来传送，但RTCP并不对音频/视频分组进行 封装。由于RTCP分组很短，因此可把多个RTCP分组封装在一个 UDP用户数据报中。