实时协议RealTimeProtocolRTP

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1、7b-1主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二实时协议实时协议(Real-Time Protocol,RTP)r为实时应用程序提供标准化格式的分组为实时应用程序提供标准化格式的分组r一般在一般在UDP之上运行之上运行r有定义的首部字段如下有定义的首部字段如下rPayload Type:7 比特比特,提供提供 128 可能的编码类型可能的编码类型;eg PCM,MPEG2 video,etc.rSequence Number:16比特比特;用来监测分组的丢失用来监测分组的丢失7b-2主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二 实时协议实时协议(Real-Time Protoc

2、ol,RTP)rTimestamp:32 字节字节;给出分组中第一个给出分组中第一个 audio/video 字节的采样瞬间字节的采样瞬间;用来消除由于网络传用来消除由于网络传输引起的延迟抖动输引起的延迟抖动rSynchronization Source identifier(SSRC):32 比比特特;信源媒体流的信源媒体流的id;由信源随机制定由信源随机制定7b-3主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二实时控制协议（实时控制协议（RTP Control Protocol）(RTCP)r用来报告信源信宿之间多媒体数据交换情况分组的协用来报告信源信宿之间多媒体数据交换情况分组的协议

3、议r定义了三种报告定义了三种报告:接收端接收接收端接收,发送方发送方,及信源描述及信源描述r报告包含了分组发送、分组丢失、间隔抖动等统计数报告包含了分组发送、分组丢失、间隔抖动等统计数据据r用于修改发送端的传输速率和诊断用于修改发送端的传输速率和诊断7b-4主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二改进改进IP 网络的网络的QoS rIETF 工程组一直致力于改进工程组一直致力于改进 IP网络的网络的 QoS控制控制,i.e.,在尽在尽力而为的服务基础上提供更多的力而为的服务基础上提供更多的 QoS保障保障r正在进行的工作包括正在进行的工作包括 RSVP,Differentiated

4、Services（分级服（分级服务）务）,和和 Integrated Services（集成服务）（集成服务）r一个共享和拥塞的简单研究模型一个共享和拥塞的简单研究模型:7b-5主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二QoS保证原则保证原则r假设一个电话应用（假设一个电话应用（1Mb/s）和一个）和一个FTP应用在一条应用在一条 1.5 Mb/s 的链路上共享的链路上共享.m突发的突发的FTP分组可以导致路由器拥塞，音频分组会被丢弃分组可以导致路由器拥塞，音频分组会被丢弃 m有必要给有必要给audio比比FTP更高的优先等级更高的优先等级r原则原则1:对路由器来说有必要标记分组，以区

5、分不同的对路由器来说有必要标记分组，以区分不同的类别类别;而新一代路由器将对不同的分组相应进行不同而新一代路由器将对不同的分组相应进行不同的处理的处理7b-6主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二QoS 保证原则保证原则(续续)r应用程序行为失当应用程序行为失当(假设上例中音频分组的发送超过假设上例中音频分组的发送超过 1Mb/s);r原则原则2:须为某个类别提供保护，将其同其他类别隔离须为某个类别提供保护，将其同其他类别隔离 r需要若干策略机制（需要若干策略机制（Policing Mechanisms）来约束发送端遵守）来约束发送端遵守带宽要求带宽要求;标记和策略机制需要在网络边

6、缘实现标记和策略机制需要在网络边缘实现:7b-7主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二QoS保证原则保证原则(续续)r标记和策略机制的替代方案标记和策略机制的替代方案:给每个应用数据流分配给每个应用数据流分配一部分带宽一部分带宽;如果应用数据流不使用分配的定额会造如果应用数据流不使用分配的定额会造成带宽利用率降低成带宽利用率降低r原则原则3:如果提供隔离如果提供隔离,还是希望尽可能多的利用资源还是希望尽可能多的利用资源7b-8主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二QoS 保证原则保证原则(续续)r超出链路传输能力的信息流量得不到支持超出链路传输能力的信息流量得不到支持r

7、原则原则4:需要一个呼叫审批进程（需要一个呼叫审批进程（Call Admission Process）;应用程序申明其需求应用程序申明其需求,网络如果不能满足网络如果不能满足则予以驳回则予以驳回 7b-9主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二小结小结 7b-10主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二调度和管理机制调度和管理机制r调度调度:在队列中选取下一个发送的分组可以基于如下在队列中选取下一个发送的分组可以基于如下考虑考虑;rFIFO:先来后到策略先来后到策略;当缓存已满时，再到的分组可当缓存已满时，再到的分组可以丢弃，以丢弃，或者使用适当的丢弃策略来选取新到分组还或

8、者使用适当的丢弃策略来选取新到分组还是排队中的分组予以丢弃是排队中的分组予以丢弃7b-11主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二调度策略调度策略r优先级排队优先级排队:不同的分组有不同的优先级不同的分组有不同的优先级;分组可以分组可以载明优先级别或者用其他的首部信息载明优先级别或者用其他的首部信息,eg IP信源或信信源或信宿宿,TCP 端口端口,etc.r在一个非空队列中把优先级别高的分组首先传送在一个非空队列中把优先级别高的分组首先传送7b-12主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二调度策略调度策略(续续)r轮转法轮转法:扫描分类队列，在所有非空队列中以扫描分类队列

9、，在所有非空队列中以“一家一家一个一个”的方式传送的方式传送7b-13主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二调度策略调度策略(续续)r加权公平排队（加权公平排队（Weighted Fair Queuing）:是一种是一种一般化的轮转法调度策略，在一个给定时间段内为某一般化的轮转法调度策略，在一个给定时间段内为某一类分组提供有差分量级的服务一类分组提供有差分量级的服务7b-14主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二管理机制（管理机制（Policing Mechanisms）r三个评判标准三个评判标准:m(长期的长期的)平均速率平均速率-(100分组分组/秒还是秒还是600

10、0分组分组/分钟分钟?),关键在于间隔长度关键在于间隔长度m峰值速率峰值速率-e.g.,平均平均 6000分组分组/分钟和峰值为分钟和峰值为1500分组分组/秒秒m(最大的最大的)突发长度突发长度-:最大的连续发送分组数最大的连续发送分组数,ie 在在一个较短的时间段内最多可以发送的分组数量一个较短的时间段内最多可以发送的分组数量7b-15主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二管理机制管理机制r标记蓝机制（标记蓝机制（Token Bucket mechanism）,为输入为输入提供限制提供限制Burst Size和和Average Rate的手段的手段.7b-16主讲人：西安交通大

11、学 程向前第7讲 多媒体网络之二管理机制管理机制(续续)r篮子里可以装篮子里可以装b个个tokens;篮子未满时，篮子未满时，token是以是以 r token/sec 的速率产生的的速率产生的.r在一个长度为在一个长度为t 的时间间隔中，允许接纳的分组必须小于或等于的时间间隔中，允许接纳的分组必须小于或等于 (r t+b).r标记蓝（标记蓝（Token bucket）和和WFQ 结合结合可提供延时的上限可提供延时的上限.7b-17主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二综合服务综合服务(Integrated Service)r为在为在IP网络上应用会话提供网络上应用会话提供QoS保

12、障的体系结构保障的体系结构r依靠资源预留依靠资源预留,路由器需要维护状态信息路由器需要维护状态信息(Virtual Circuit?),维护资源分配记录并在此基础上响应新的维护资源分配记录并在此基础上响应新的连接请求连接请求 7b-18主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二呼叫接纳呼叫接纳(Call Admission)r每个会话必须首先申明其每个会话必须首先申明其QoS要求和通信特点要求和通信特点 rR-spec:定义定义QoS要求要求rT-spec:定义通信特点定义通信特点r需要专门的信令协议为在路由器上预留资源传递需要专门的信令协议为在路由器上预留资源传递R-spec和和T-

13、spec;rRSVP(ReSource reserVe Protocol)在目前为首选的在目前为首选的信令协议信令协议7b-19主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二呼叫接纳呼叫接纳r呼叫管理呼叫管理:路由器根据呼叫的路由器根据呼叫的R-spec和和T-spec和当前和当前的资源分配情况管理和分配响应的资源的资源分配情况管理和分配响应的资源.7b-20主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二集成服务集成服务:类别类别rGuaranteed QOS(有保障的服务有保障的服务):该级别提供路由器该级别提供路由器上排队延迟的固定时限上排队延迟的固定时限;关照严格的实时性应用程序

14、关照严格的实时性应用程序,这些程序对端对端的延迟和变化极端敏感这些程序对端对端的延迟和变化极端敏感rControlled Load(受控负荷服务受控负荷服务):该级别在欠负荷的路该级别在欠负荷的路由器上保障基本的由器上保障基本的(closely approximating)QOS;可以用来关照当今可以用来关照当今IP网络的实时应用网络的实时应用,这在欠负荷的网这在欠负荷的网络中表现良好络中表现良好 7b-21主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二有差别的服务有差别的服务(Differentiated Services，DS)r打算解决困扰打算解决困扰Intserv（综合服务）中的一

15、些（综合服务）中的一些问题问题;m可扩展性可扩展性:在高速网络中由于数据流量巨大在高速网络中由于数据流量巨大,维持路维持路由器状态将是一件十分困难的事情由器状态将是一件十分困难的事情 m灵活的服务模式灵活的服务模式:Intserv只有两个级别只有两个级别,需要提供需要提供更多服务质量等级更多服务质量等级;需要提供需要提供“相对相对”服务之间的服务之间的区别区别(Platinum,Gold,Silver,)m更简化的信令更简化的信令:(相对相对RSVP而言而言)许多应用程序和许多应用程序和用户可能只需要定义一些对服务要求的注解用户可能只需要定义一些对服务要求的注解7b-22主讲人：西安交通大学

16、程向前第7讲 多媒体网络之二有差别的服务有差别的服务r战略思想战略思想:m在网络的核心实现相对简单的功能在网络的核心实现相对简单的功能,而在端而在端接路由器和主机内实现相对复杂的功能接路由器和主机内实现相对复杂的功能m不必定义服务级别不必定义服务级别,而是在功能组件的基础而是在功能组件的基础上建立服务级别上建立服务级别7b-23主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二边缘上的功能边缘上的功能r在具在具DS能力的主机或第一个具有能力的主机或第一个具有DS能力的路由器上能力的路由器上m分类分类:边缘结点根据预先定义的分类原则对分组进边缘结点根据预先定义的分类原则对分组进行标记行标记(可以

17、由网管手工定义可以由网管手工定义,或由某种协议定义或由某种协议定义)m流量调节流量调节(Traffic Conditioning):边缘结点可以边缘结点可以延迟转发或可以将其丢弃延迟转发或可以将其丢弃7b-24主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二核心功能核心功能r转发转发:根据对每个分组特定的根据对每个分组特定的“Per-Hop-Behavior(单跳行为单跳行为/PHB)”进行进行;这种这种PHB是严格按照分类标是严格按照分类标记执行的记执行的(没有任何其他首部字段可能影响没有任何其他首部字段可能影响PHB)r最大优点最大优点:路由器不必维持状态信息路由器不必维持状态信息(No

18、 state info to be maintained by routers)!7b-25主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二通信量的分类和调节通信量的分类和调节r分组在分组在IPv4 中使用中使用“Type of Service,TOS),或或IPv6 的的”Traffic Class”字段字段r6 bits用来作为用来作为“Differentiated Service Code Point,DSCP/差别服务码点差别服务码点”并作为该分组所将受到并作为该分组所将受到的的PHB待遇依据待遇依据r2 bits 尚未使用尚未使用(Currently Unused)7b-26主讲人

19、：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二通信量的分类和调节通信量的分类和调节(续续)r有时希望限制某些类别数据的网络注入速率有时希望限制某些类别数据的网络注入速率;用户可用户可以申明流量白皮书以申明流量白皮书(traffic profile)(eg,平均速率和平均速率和突发数据块的大小突发数据块的大小);网络将对数据流量进行计量网络将对数据流量进行计量,如果如果与申明的数额不匹配则可予以整形与申明的数额不匹配则可予以整形 7b-27主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二转发转发(PHB)rPHB会产生出不同的会产生出不同的(可计量的可计量的)转发性能和行转发性能和行为为 rPH

20、B并没有定义必须采用何种措施来实现需求并没有定义必须采用何种措施来实现需求的的PHB 性能行为性能行为r例如例如:mA类在某个特定的时间间隔中得到了类在某个特定的时间间隔中得到了 x%的输出链的输出链路带宽路带宽mA类分组必须比类分组必须比B类分组优先发出类分组优先发出7b-28主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二转发转发(PHB)(续续)rPHB的考虑的考虑:mExpedited Forwarding(加急转发加急转发):某个类别的分某个类别的分组发送速率必须等于或超过某个特定速率组发送速率必须等于或超过某个特定速率(逻辑链逻辑链路必须具有最小的保障速率路必须具有最小的保障速率

21、)mAssured Forwarding(保障转发保障转发):4 个类别个类别,每个每个类别都有一定的最小带宽和缓存保障类别都有一定的最小带宽和缓存保障;每个都附带每个都附带了三个丢弃分区了三个丢弃分区(drop preference partitions)7b-29主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二有区别服务的相关进展有区别服务的相关进展rAF和和EF尚未踏上标准化轨道尚未踏上标准化轨道 研究仍在进行研究仍在进行之中之中r“虚拟租用线路虚拟租用线路(Virtual Leased lines)”和和“Olympic”服务也在讨论之中服务也在讨论之中 r因跨越多个因跨越多个AS和路由器所带来的影响则是和路由器所带来的影响则是DS无力解决的无力解决的7b-30主讲人：西安交通大学 程向前第7讲 多媒体网络之二本讲小结本讲小结r多媒体的网络应用多媒体的网络应用r存储式音频存储式音频/视频流视频流mRTSPr交互式的实时应用交互式的实时应用mIP电话举例电话举例rRTPrH.323 and SIPr在尽力而为的基础上发展在尽力而为的基础上发展m调度和策略的实施调度和策略的实施m集成服务集成服务m区别服务区别服务