实时协议 ( real-time protocol, rtp)

第 7 讲多媒体网络之二7b-1主讲人：西安交通大学程向前

实时协议 ( Real-Time Protocol, RTP)

为实时应用程序提供标准化格式的分组一般在 UDP 之上运行有定义的首部字段如下 Payload Type: 7 比特 , 提供 128 可能的编码类

型 ; eg PCM, MPEG2 video, etc. Sequence Number: 16 比特 ; 用来监测分组的丢失


实时协议 ( Real-Time Protocol, RTP)

Timestamp: 32 字节 ; 给出分组中第一个 audio/video 字节的采样瞬间 ; 用来消除由于网络传输引起的延迟抖动

Synchronization Source identifier (SSRC): 32 比特 ; 信源媒体流的 id; 由信源随机制定


实时控制协议（ RTP Control Protocol ） (RTCP)

用来报告信源信宿之间多媒体数据交换情况分组的协议

定义了三种报告 : 接收端接收 , 发送方 , 及信源描述报告包含了分组发送、分组丢失、间隔抖动等统计数

据用于修改发送端的传输速率和诊断


改进 IP 网络的 QoS IETF 工程组一直致力于改进 IP 网络的 QoS 控制 , i.e., 在

尽力而为的服务基础上提供更多的 QoS 保障正在进行的工作包括 RSVP, Differentiated Services （

分级服务） , 和 Integrated Services （集成服务）一个共享和拥塞的简单研究模型 :


QoS 保证原则假设一个电话应用（ 1Mb/s ）和一个 FTP 应用在一条 1.5

Mb/s 的链路上共享 . 突发的 FTP 分组可以导致路由器拥塞，音频分组会被丢弃有必要给 audio 比 FTP 更高的优先等级

原则 1: 对路由器来说有必要标记分组，以区分不同的类别 ; 而新一代路由器将对不同的分组相应进行不同的处理


QoS 保证原则 ( 续 ) 应用程序行为失当 ( 假设上例中音频分组的发送超过 1Mb/s); 原则 2: 须为某个类别提供保护，将其同其他类别隔

离需要若干策略机制（ Policing Mechanisms ）来约束发送

端遵守带宽要求 ; 标记和策略机制需要在网络边缘实现 :


QoS 保证原则 ( 续 ) 标记和策略机制的替代方案 : 给每个应用数据流分配一部

分带宽 ; 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

原则 3: 如果提供隔离 , 还是希望尽可能多的利用资源


QoS 保证原则 ( 续 ) 超出链路传输能力的信息流量得不到支持原则 4: 需要一个呼叫审批进程（ Call Admission Process

） ; 应用程序申明其需求 , 网络如果不能满足则予以驳回


小结


调度和管理机制调度 : 在队列中选取下一个发送的分组可以基于如下考虑 ;

FIFO: 先来后到策略 ; 当缓存已满时，再到的分组可以丢弃，或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


调度策略优先级排队 : 不同的分组有不同的优先级 ; 分组可以载明优先级别或者用其他的首部信息 , eg IP 信源或信宿 , TCP 端口 , etc.

在一个非空队列中把优先级别高的分组首先传送


调度策略 ( 续 )

轮转法 : 扫描分类队列，在所有非空队列中以“一家一个”的方式传送


调度策略 ( 续 )

加权公平排队（ Weighted Fair Queuing ） : 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类分组提供有差分量级的服务


管理机制（ Policing Mechanisms ）

三个评判标准 : ( 长期的 ) 平均速率 - (100 分组 / 秒还是 6000

分组 /分钟 ??), 关键在于间隔长度峰值速率 -e.g.,平均 6000 分组 /分钟和峰值为

1500 分组 / 秒 ( 最大的 ) 突发长度 - :最大的连续发送分组数 , ie

在一个较短的时间段内最多可以发送的分组数量


管理机制

标记蓝机制（ Token Bucket mechanism ） , 为输入提供限制 Burst Size 和 Average Rate 的手段 .


管理机制 ( 续 ) 篮子里可以装b个 tokens; 篮子未满时， token 是以 r

token/sec 的速率产生的 . 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 (r

t + b). 标记蓝（ Token bucket ）

和 WFQ 结合可提供延时的上限 .


综合服务 (Integrated Service) 为在 IP 网络上应用会话提供 QoS 保障的体系结构依靠资源预留 , 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连接请求


呼叫接纳 (Call Admission)

每个会话必须首先申明其 QoS 要求和通信特点 R-spec: 定义 QoS 要求 T-spec: 定义通信特点需要专门的信令协议为在路由器上预留资源传递 R-

spec 和 T-spec; RSVP (ReSource reserVe Protocol) 在目前为

首选的信令协议


呼叫接纳呼叫管理 : 路由器根据呼叫的 R-spec 和 T-spec 和

当前的资源分配情况管理和分配响应的资源 .


集成服务 : 类别

Guaranteed QOS( 有保障的服务 ): 该级别提供路由器上排队延迟的固定时限 ; 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

Controlled Load(受控负荷服务 ): 该级别在欠负荷的路由器上保障基本的 (closely approximating ) QOS; 可以用来关照当今 IP 网络的实时应用 ,这在欠负荷的网络中表现良好


有差别的服务 (Differentiated Services， DS)

打算解决困扰 Intserv （综合服务）中的一些问题 ; 可扩展性 : 在高速网络中由于数据流量巨大 ,维持

路由器状态将是一件十分困难的事情灵活的服务模式 : Intserv只有两个级别 , 需要提

供更多服务质量等级 ; 需要提供“相对”服务之间的区别 (Platinum, Gold, Silver, …)

更简化的信令 : ( 相对 RSVP 而言 ) 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


有差别的服务

战略思想 : 在网络的核心实现相对简单的功能 , 而在端

接路由器和主机内实现相对复杂的功能不必定义服务级别 , 而是在功能组件的基础

上建立服务级别


边缘上的功能在具DS 能力的主机或第一个具有 DS 能力的路由器

上分类 : 边缘结点根据预先定义的分类原则对分组进

行标记 ( 可以由网管手工定义 ,或由某种协议定义 )

流量调节 (Traffic Conditioning): 边缘结点可以延迟转发或可以将其丢弃


核心功能

转发 : 根据对每个分组特定的 “ Per-Hop-Behavior( 单跳行为 /PHB )” 进行 ; 这种 PHB 是严格按照分类标记执行的 ( 没有任何其他首部字段可能影响 PHB)

最大优点 :路由器不必维持状态信息 (No state info to be

maintained by routers)!


通信量的分类和调节

分组在 IPv4 中使用“ Type of Service ,TOS), 或 IPv6 的” Traffic Class” 字段

6 bits 用来作为“ Differentiated Service Code Point,DSCP/差别服务码点”并作为该分组所将受到的 PHB待遇依据

2 bits 尚未使用 (Currently Unused)


通信量的分类和调节 ( 续 )

有时希望限制某些类别数据的网络注入速率 ; 用户可以申明流量白皮书 (traffic profile) (eg, 平均速率和突发数据块的大小 ); 网络将对数据流量进行计量 ,如果与申明的数额不匹配则可予以整形


转发 (PHB) PHB 会产生出不同的 ( 可计量的 ) 转发性能

和行为 PHB并没有定义必须采用何种措施来实现需

求的 PHB 性能行为例如 :

A 类在某个特定的时间间隔中得到了 x% 的输出链路带宽

A 类分组必须比 B 类分组优先发出


转发 (PHB)(续 )

PHB 的考虑 : Expedited Forwarding(加急转发 ): 某个类

别的分组发送速率必须等于或超过某个特定速率 (逻辑链路必须具有最小的保障速率 )

Assured Forwarding( 保障转发 ): 4 个类别 , 每个类别都有一定的最小带宽和缓存保障 ; 每个都附带了三个丢弃分区 (drop preference partitions)


有区别服务的相关进展

AF 和 EF尚未踏上标准化轨道… 研究仍在进行之中

“虚拟租用线路 (Virtual Leased lines)” 和 “ Olympic” 服务也在讨论之中

因跨越多个 AS 和路由器所带来的影响则是DS无力解决的


本讲小结多媒体的网络应用存储式音频 / 视频流

RTSP 交互式的实时应用

IP 电话举例 RTP H.323 and SIP 在尽力而为的基础上发展

调度和策略的实施集成服务区别服务

实时协议 ( real-time protocol, rtp)

Documents