第12讲-多媒体传输协议
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因此RTSP又称为“因特网录像机遥控协议” 要实现RTSP的控制功能，不仅要有协议，而 且要有专门的媒体播放器(media player)和媒 体服务器(media server)
23
RTSP简介
RTSP协议是由RealNetworks(音频/视频流领 域的业界领袖之一)和Netcape共同提出的 RTSP协议是一个流媒体协议，用于视频点播、 视频会议、视频监控等领域 知名端口：554 RTSP语法是基于文本的，类似HTTP协议
消息体 CR LF
27
RTSP消息格式
说明
方法即可用的命令，如：
OPTIONS：客户端用于得到服务器提供的可用方法 DESCRIBE：客户端用于得到会话描述信息(SDP) SETUP：客户端提醒服务器建立会话，并确定传输模式 PLAY：客户端发送播放请求 TEARDOWN：客户端发起关闭请求
第12讲 多媒体传输协议
要求 1. 理解网络多媒体传输的基本问题和基本解决方 法
2. 理解流式音频视频的基本原理
3. 理解交互式音频视频的基本原理 4. 了解多媒体传输协议RTSP、RTP和RTCP
1
12.1 概述
计算机网络最初是为传送数据信息设计 的 因特网 IP 层提供的“尽最大努力交付” 服务，以及每一个分组独立交付的策略， 对传送数据信息也是很合适的 因特网使用的 TCP 协议可以很好地解决 网络不能提供可靠交付这一问题
媒体服务器给出响应，把该音频/视频文件发 送给媒体播放器。媒体播放器在迟延了若干秒 后，以流的形式边下载边解压缩边播放
22
12.2.3 实时流式协议RTSP
(Real-Time Streaming Protocol)
RTSP协议以客户/服务器方式工作，它是一个 多媒体播放控制协议，用来使用户在播放从因 特网下载的实时数据时能够进行控制，如：暂 停/继续、后退、前进等
6
分组 发出
1 到达分组数 2 3 4 5 6
t
6
5 4 3 缓存时间 2 如果网络无时延
推迟播放
分组迟到 网络出现时延
再推迟播放时间
1
分组 1 的时延
1 2 3 4 5 分组 到达 1
缓存时间 6
t t
实际的网络
2 3
4 5 6
7
需要解决的问题
在传送时延敏感(delay sensitive)的实时 数据时，不仅传输时延不能太大，而且 时延抖动也必须受到限制 对于传送实时数据，很少量分组的丢失 对播放效果的影响并不大（因为这是由 人来进行主观评价的），因而是可以容 忍的。丢失容忍(loss tolerant)也是实时 数据的另一个重要特点
RTSP不限制流式媒体如何传输，它可以在 UDP或TCP上传输
RTSP不限制媒体播放器如何缓冲音频/视频
音频/视频可能在它一到达客户机就开始播放，也 可能在延迟几秒后播放，或者完全下载下来再播放
25
RTSP特点
RTSP允许媒体播放器控制媒体流传输
暂停/继续、播放重定位、快进和快退等
RTSP本身并不传送数据，而仅仅是使媒体播放器 能够控制多媒体流的传送 RTSP是一个带外协议(out-of-band protocol)
10
目前因特网提供的音频/视频服务 大体上可分为三种类型
流式(streaming)存储音频/视频 ——边下 载边播放 流式实况音频/视频 ——边录制边发送 交互式音频/视频——实时交互式通信
11
目前因特网提供的音频/视频服务 大体上可分为三种类型
流式(streaming)存储音频/视频 ——边下 载边播放
19
12.2.2 媒体服务器
媒体服务器也称为流式服务器(streaming server) ，它支持流式音频和视频的传送 媒体播放器与媒体服务器的关系是客户与服务 器的关系 媒体播放器不是向万维网服务器而是向媒体服 务器请求音频/视频文件 媒体服务器和媒体播放器之间采用另外的协议 进行交互
8
需要解决的问题
由于分组的到达可能不按序，但将分组还原和 播放时又应当是按序的 因此在发送多媒体分组时还应当给每一个分组 加上序号。这表明还应当有相应的协议支持才 行 要使接收端能够将节目中本来就存在的正常的 短时间停顿（如音乐中停顿几拍）和因某些分 组的较大迟延造成的“停顿”区分开来 这就需要增加一个时间戳(timestamp)，以便告 诉接收端应当在什么时间播放哪个分组
2
多媒体信息的特点
多媒体信息（包括声音和图像信息）与 不包括声音和图像的数据信息有很大的 区别 多媒体信息的信息量往往很大 在传输多媒体数据时，对时延和时延抖 动均有较高的要求 多 媒 体 数 据 往 往 是 实 时 数 据 (real time data) ，它的含义是：在发送实时数据的 同时，在接收端边接收边播放
9
是否改造现有的因特网？
1 、大量使用光缆和高速路由器，网络的时延 和时延抖动就可以足够小，在因特网上传送实 时数据就不会有问题 2 、把因特网改造为能够对端到端的带宽实现 预留 (reservation) ，把使用无连接协议的因特 网转变为面向连接的网络 3 、部分改动因特网的协议栈所付出的代价较 小，而这也能够使多媒体信息在因特网上的传 输质量得到改进
RTSP信道在很多方面和FTP的控制信道类似
RTSP报文在带外发送，而媒体流的分组结构没有被RTSP 定义，它被认为是“带内”的
RTSP报文和媒体流使用不同的端口号
26
RTSP消息格式
RTSP的消息有两大类：
请求消息 回应消息
请求消息：
方法 URI RTSP版本 CR LF
消息头 CR LF CR LF
RTSP中的所有操作都是通过服务器和客户端 的消息应答来完成的，其消息包括请求 (Request)和响应(Response)两种
24
RTSP不能做什么
RTSP没有定义用于音频和视频的压缩方案
RTSP没有定义音频和视频在网络传输中是怎 样封装在分组中的
流式媒体的封装可以通过RTP或专用协议来提供
15
12.2 流式存储音频/视频
传统的下载文件方法
客户机 服务器
浏览器
GET: 音频/视频文件
RESPONSE
万维网 服务器
音频/视频文件
媒体 播放器
16
传统的浏览器从服务器 下载音频/视频文件
用户从客户机(client)的浏览器上用HTTP协议 向服务器请求下载某个音频/视频文件 服务器如有此文件就发送给浏览器。在响应报 文中就装有用户所要的音频/视频文件。整个下 载过程可能会花费很长的时间 当浏览器完全收下这个文件后，就可以传送给 自己机器上的媒体播放器进行解压缩，然后播 放
RTSP客户发送PLAY报文，开始下载音频/视频文件 RTSP服务器发送响应RESPONSE报文 RTSP客户发送TEARDOWN报文断开连接 RTSP服务器发送响应RESPONSE报文
31
RTSP交互示例
① CS
SETUP rtsp://115.182.51.79/zuoyou001.mp4/trac kID=65537 RTSP/1.0 CSeq: 5 User-Agent: LibVLC/1.1.11 (LIVE555 Streaming Media v2011.05.25) Transport: RTP/AVP/TCP;unicast;interleaved=2-3 Session: 1837199341906602386
在这类应用中，客户机根据需求请求存储在 服务器上的被压缩的音频或视频文件 目前数以千计的场点提供流式存数音频和视 频，包括CNN和Youtube等
流式实况音频/视频 ——边录制边发送 交互式音频/视频——实时交互式通信
12
目前因特网提供的音频/视频服务 大体上可分为三种类型
流式(streaming)存储音频/视频 ——边下 载边播放 流式实况音频/视频 ——边录制边发送
3
因特网是非等时的
模拟的多媒体信号经过采样和模数转换变为数 字信号，再组装成分组 这些分组的发送速率是恒定的（等时的） 传统的因特网本身是非等时的 因此经过因特网的分组变成了非恒定速率的分 组
采样后的信号 t t 构成分组 t 因特网 t
模拟信号
恒定速率
非恒定速率
4
在接收端设置缓存
17
12.2.1 具有元文件的万维网服务 器
元文件就是一种非常小的文件，它描述或指明其他文 件的一些重要信息
服务器
客户机
GET: 元文件
浏览器 RESPONSE
万维网 服务器
元文件
媒体 播放器
GET: 音频/视频文件
RESPONSE
18
使用元文件下载音频/视频文件
浏览器用户使用HTTP的GET报文接入到万维网服务器， 这个超链接指向一个元文件，这个元文件有实际的音 频/视频文件的统一资源定位符URL 万维网服务器把该元文件装入HTTP响应报文的主体， 发回给浏览器 客户机浏览器调用相关的媒体播放器，把提取出的元 文件传送给媒体播放器 媒体播放器使用元文件中的URL，向万维网服务器发 送HTTP请求报文，要求下载音频/视频文件 万维网服务器发送HTTP响应报文，把该音频/视频文 件发送给媒体播放器。媒体播放器边下载边解压缩边 播放
20
使用媒体服务器
客户机 服务器
GET: 元文件
浏览器
RESPONSE
万维网 服务器
元文件
媒体 播放器
GET: 音频/视频文件
RESPONSE
媒体 服务器
21
采用媒体服务器 下载音频/视频文件的步骤
~ 前三个步骤仍然和上一节的一样，区别就 是后面两个步骤 媒体播放器使用元文件中的URL接入到媒体服 务器，请求下载浏览器所请求的音频/视频文件。 下载可以借助于使用UDP的任何协议，例如使 用实时传输协议RTP
URI是接受方的地址，如： rtsp://192.168.20.136 RTSP版本一般都是 RTSP/1.0 每行后面的CR LF表示回车换行，需要接受端有相 应的解析，最后一个消息头需要有两个CR LF
28
RTSP消息格式
回应消息：
RTSP版本 状态码 解释 CR LF 消息头 CR LF CR LF 消息体 CR LF
接收端需设置适当大小的缓存 当缓存中的分组数达到一定的数量后再以恒定 速率按顺序把分组读出进行还原播放 缓存实际上就是一个先进先出的队列。图中标 明的T 叫做播放时延
缓存（队列） t 有可能发生 分组丢失
t T 恒定速率
非恒定速率
5
缓存的影响
缓存使所有到达的分组都经受了迟延 早到达的分组在缓存中停留的时间较长， 而晚到达的分组在缓存中停留的时间则 较短 以非恒定速率到达的分组，经过缓存后 再以恒定速率读出，就能够在一定程度 上消除了时延的抖动 但，付出的代价是：增加了时延
TEARDOWN
RESPONSE
30
使用RTSP的媒体服务器 的工作过程
浏览器向万维网服务器请求音频/视频文件
万维网服务器从浏览器发送携带有元文件的响应
浏览器把收到的元文件传送给媒体播放器 RTSP客户与媒体服务器的RTSP服务器建立连接
RTSP服务器发送响应RESPONSE报文
这类应用类似于传统的电台广播和电视，只 是它通过因特网来传输而已 这些应用允许用户接收从世界任何角落发出 的实况无线电广播和电视传输
交互式音频/视频——实时交互式通信
13
目前因特网提供的音频/视频服务 大体上可分为三种类型
流式(streaming)存储音频/视频 ——边下 载边播放 流式实况音频/视频 ——边录制边发送 交互式音频/视频——实时交互式通信
RTSP版本一般都是RTSP/1.0 状态码是一个数值
Baidu Nhomakorabea
说明
200表示成功
解释是与状态码对应的文本解释
29
客户机
服务器
GET: 元文件
浏览器
RESPONSE
万维网 服务器
元文件
SETUP PLAY
媒体 播放器
RESPONSE RESPONSE
音频/视频流
媒体 服务器
这类应用允许人们使用音频/视频互相实时 通信 因特网上的实时交互音频通常称为因特网电 话(Internet telephony)，因为从用户角 度来看，它类似于传统的电路交换电话服务
14
“边下载边播放”中的“下载”
“边下载边播放”结束后，在用户的硬盘 上没有留下有关播放内容的任何痕迹 流媒体(streaming media)，即流式音频/ 视频 流媒体特点就是“边下载边播放” (streaming and playing)
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RTSP简介
RTSP协议是由RealNetworks(音频/视频流领 域的业界领袖之一)和Netcape共同提出的 RTSP协议是一个流媒体协议，用于视频点播、 视频会议、视频监控等领域 知名端口：554 RTSP语法是基于文本的，类似HTTP协议
消息体 CR LF
27
RTSP消息格式
说明
方法即可用的命令，如：
OPTIONS：客户端用于得到服务器提供的可用方法 DESCRIBE：客户端用于得到会话描述信息(SDP) SETUP：客户端提醒服务器建立会话，并确定传输模式 PLAY：客户端发送播放请求 TEARDOWN：客户端发起关闭请求
第12讲 多媒体传输协议
要求 1. 理解网络多媒体传输的基本问题和基本解决方 法
2. 理解流式音频视频的基本原理
3. 理解交互式音频视频的基本原理 4. 了解多媒体传输协议RTSP、RTP和RTCP
1
12.1 概述
计算机网络最初是为传送数据信息设计 的 因特网 IP 层提供的“尽最大努力交付” 服务，以及每一个分组独立交付的策略， 对传送数据信息也是很合适的 因特网使用的 TCP 协议可以很好地解决 网络不能提供可靠交付这一问题
媒体服务器给出响应，把该音频/视频文件发 送给媒体播放器。媒体播放器在迟延了若干秒 后，以流的形式边下载边解压缩边播放
22
12.2.3 实时流式协议RTSP
(Real-Time Streaming Protocol)
RTSP协议以客户/服务器方式工作，它是一个 多媒体播放控制协议，用来使用户在播放从因 特网下载的实时数据时能够进行控制，如：暂 停/继续、后退、前进等
6
分组 发出
1 到达分组数 2 3 4 5 6
t
6
5 4 3 缓存时间 2 如果网络无时延
推迟播放
分组迟到 网络出现时延
再推迟播放时间
1
分组 1 的时延
1 2 3 4 5 分组 到达 1
缓存时间 6
t t
实际的网络
2 3
4 5 6
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需要解决的问题
在传送时延敏感(delay sensitive)的实时 数据时，不仅传输时延不能太大，而且 时延抖动也必须受到限制 对于传送实时数据，很少量分组的丢失 对播放效果的影响并不大（因为这是由 人来进行主观评价的），因而是可以容 忍的。丢失容忍(loss tolerant)也是实时 数据的另一个重要特点
RTSP不限制流式媒体如何传输，它可以在 UDP或TCP上传输
RTSP不限制媒体播放器如何缓冲音频/视频
音频/视频可能在它一到达客户机就开始播放，也 可能在延迟几秒后播放，或者完全下载下来再播放
25
RTSP特点
RTSP允许媒体播放器控制媒体流传输
暂停/继续、播放重定位、快进和快退等
RTSP本身并不传送数据，而仅仅是使媒体播放器 能够控制多媒体流的传送 RTSP是一个带外协议(out-of-band protocol)
10
目前因特网提供的音频/视频服务 大体上可分为三种类型
流式(streaming)存储音频/视频 ——边下 载边播放 流式实况音频/视频 ——边录制边发送 交互式音频/视频——实时交互式通信
11
目前因特网提供的音频/视频服务 大体上可分为三种类型
流式(streaming)存储音频/视频 ——边下 载边播放
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12.2.2 媒体服务器
媒体服务器也称为流式服务器(streaming server) ，它支持流式音频和视频的传送 媒体播放器与媒体服务器的关系是客户与服务 器的关系 媒体播放器不是向万维网服务器而是向媒体服 务器请求音频/视频文件 媒体服务器和媒体播放器之间采用另外的协议 进行交互
8
需要解决的问题
由于分组的到达可能不按序，但将分组还原和 播放时又应当是按序的 因此在发送多媒体分组时还应当给每一个分组 加上序号。这表明还应当有相应的协议支持才 行 要使接收端能够将节目中本来就存在的正常的 短时间停顿（如音乐中停顿几拍）和因某些分 组的较大迟延造成的“停顿”区分开来 这就需要增加一个时间戳(timestamp)，以便告 诉接收端应当在什么时间播放哪个分组
2
多媒体信息的特点
多媒体信息（包括声音和图像信息）与 不包括声音和图像的数据信息有很大的 区别 多媒体信息的信息量往往很大 在传输多媒体数据时，对时延和时延抖 动均有较高的要求 多 媒 体 数 据 往 往 是 实 时 数 据 (real time data) ，它的含义是：在发送实时数据的 同时，在接收端边接收边播放
9
是否改造现有的因特网？
1 、大量使用光缆和高速路由器，网络的时延 和时延抖动就可以足够小，在因特网上传送实 时数据就不会有问题 2 、把因特网改造为能够对端到端的带宽实现 预留 (reservation) ，把使用无连接协议的因特 网转变为面向连接的网络 3 、部分改动因特网的协议栈所付出的代价较 小，而这也能够使多媒体信息在因特网上的传 输质量得到改进
RTSP信道在很多方面和FTP的控制信道类似
RTSP报文在带外发送，而媒体流的分组结构没有被RTSP 定义，它被认为是“带内”的
RTSP报文和媒体流使用不同的端口号
26
RTSP消息格式
RTSP的消息有两大类：
请求消息 回应消息
请求消息：
方法 URI RTSP版本 CR LF
消息头 CR LF CR LF
RTSP中的所有操作都是通过服务器和客户端 的消息应答来完成的，其消息包括请求 (Request)和响应(Response)两种
24
RTSP不能做什么
RTSP没有定义用于音频和视频的压缩方案
RTSP没有定义音频和视频在网络传输中是怎 样封装在分组中的
流式媒体的封装可以通过RTP或专用协议来提供
15
12.2 流式存储音频/视频
传统的下载文件方法
客户机 服务器
浏览器
GET: 音频/视频文件
RESPONSE
万维网 服务器
音频/视频文件
媒体 播放器
16
传统的浏览器从服务器 下载音频/视频文件
用户从客户机(client)的浏览器上用HTTP协议 向服务器请求下载某个音频/视频文件 服务器如有此文件就发送给浏览器。在响应报 文中就装有用户所要的音频/视频文件。整个下 载过程可能会花费很长的时间 当浏览器完全收下这个文件后，就可以传送给 自己机器上的媒体播放器进行解压缩，然后播 放
RTSP客户发送PLAY报文，开始下载音频/视频文件 RTSP服务器发送响应RESPONSE报文 RTSP客户发送TEARDOWN报文断开连接 RTSP服务器发送响应RESPONSE报文
31
RTSP交互示例
① CS
SETUP rtsp://115.182.51.79/zuoyou001.mp4/trac kID=65537 RTSP/1.0 CSeq: 5 User-Agent: LibVLC/1.1.11 (LIVE555 Streaming Media v2011.05.25) Transport: RTP/AVP/TCP;unicast;interleaved=2-3 Session: 1837199341906602386
在这类应用中，客户机根据需求请求存储在 服务器上的被压缩的音频或视频文件 目前数以千计的场点提供流式存数音频和视 频，包括CNN和Youtube等
流式实况音频/视频 ——边录制边发送 交互式音频/视频——实时交互式通信
12
目前因特网提供的音频/视频服务 大体上可分为三种类型
流式(streaming)存储音频/视频 ——边下 载边播放 流式实况音频/视频 ——边录制边发送
3
因特网是非等时的
模拟的多媒体信号经过采样和模数转换变为数 字信号，再组装成分组 这些分组的发送速率是恒定的（等时的） 传统的因特网本身是非等时的 因此经过因特网的分组变成了非恒定速率的分 组
采样后的信号 t t 构成分组 t 因特网 t
模拟信号
恒定速率
非恒定速率
4
在接收端设置缓存
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12.2.1 具有元文件的万维网服务 器
元文件就是一种非常小的文件，它描述或指明其他文 件的一些重要信息
服务器
客户机
GET: 元文件
浏览器 RESPONSE
万维网 服务器
元文件
媒体 播放器
GET: 音频/视频文件
RESPONSE
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使用元文件下载音频/视频文件
浏览器用户使用HTTP的GET报文接入到万维网服务器， 这个超链接指向一个元文件，这个元文件有实际的音 频/视频文件的统一资源定位符URL 万维网服务器把该元文件装入HTTP响应报文的主体， 发回给浏览器 客户机浏览器调用相关的媒体播放器，把提取出的元 文件传送给媒体播放器 媒体播放器使用元文件中的URL，向万维网服务器发 送HTTP请求报文，要求下载音频/视频文件 万维网服务器发送HTTP响应报文，把该音频/视频文 件发送给媒体播放器。媒体播放器边下载边解压缩边 播放
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使用媒体服务器
客户机 服务器
GET: 元文件
浏览器
RESPONSE
万维网 服务器
元文件
媒体 播放器
GET: 音频/视频文件
RESPONSE
媒体 服务器
21
采用媒体服务器 下载音频/视频文件的步骤
~ 前三个步骤仍然和上一节的一样，区别就 是后面两个步骤 媒体播放器使用元文件中的URL接入到媒体服 务器，请求下载浏览器所请求的音频/视频文件。 下载可以借助于使用UDP的任何协议，例如使 用实时传输协议RTP
URI是接受方的地址，如： rtsp://192.168.20.136 RTSP版本一般都是 RTSP/1.0 每行后面的CR LF表示回车换行，需要接受端有相 应的解析，最后一个消息头需要有两个CR LF
28
RTSP消息格式
回应消息：
RTSP版本 状态码 解释 CR LF 消息头 CR LF CR LF 消息体 CR LF
接收端需设置适当大小的缓存 当缓存中的分组数达到一定的数量后再以恒定 速率按顺序把分组读出进行还原播放 缓存实际上就是一个先进先出的队列。图中标 明的T 叫做播放时延
缓存（队列） t 有可能发生 分组丢失
t T 恒定速率
非恒定速率
5
缓存的影响
缓存使所有到达的分组都经受了迟延 早到达的分组在缓存中停留的时间较长， 而晚到达的分组在缓存中停留的时间则 较短 以非恒定速率到达的分组，经过缓存后 再以恒定速率读出，就能够在一定程度 上消除了时延的抖动 但，付出的代价是：增加了时延
TEARDOWN
RESPONSE
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使用RTSP的媒体服务器 的工作过程
浏览器向万维网服务器请求音频/视频文件
万维网服务器从浏览器发送携带有元文件的响应
浏览器把收到的元文件传送给媒体播放器 RTSP客户与媒体服务器的RTSP服务器建立连接
RTSP服务器发送响应RESPONSE报文
这类应用类似于传统的电台广播和电视，只 是它通过因特网来传输而已 这些应用允许用户接收从世界任何角落发出 的实况无线电广播和电视传输
交互式音频/视频——实时交互式通信
13
目前因特网提供的音频/视频服务 大体上可分为三种类型
流式(streaming)存储音频/视频 ——边下 载边播放 流式实况音频/视频 ——边录制边发送 交互式音频/视频——实时交互式通信
RTSP版本一般都是RTSP/1.0 状态码是一个数值
Baidu Nhomakorabea
说明
200表示成功
解释是与状态码对应的文本解释
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客户机
服务器
GET: 元文件
浏览器
RESPONSE
万维网 服务器
元文件
SETUP PLAY
媒体 播放器
RESPONSE RESPONSE
音频/视频流
媒体 服务器
这类应用允许人们使用音频/视频互相实时 通信 因特网上的实时交互音频通常称为因特网电 话(Internet telephony)，因为从用户角 度来看，它类似于传统的电路交换电话服务
14
“边下载边播放”中的“下载”
“边下载边播放”结束后，在用户的硬盘 上没有留下有关播放内容的任何痕迹 流媒体(streaming media)，即流式音频/ 视频 流媒体特点就是“边下载边播放” (streaming and playing)