RTP/RTCP協(xié)議在E—learning系統(tǒng)中的優(yōu)化處理

趙翊凡　張競艷

摘 要：文章通過研究RTP/RTCP協(xié)議，闡述了為了提高在E-learning系統(tǒng)中實(shí)時音視頻數(shù)據(jù)的傳輸率、播放質(zhì)量，對其協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的思路和方法。實(shí)踐證明，進(jìn)行優(yōu)化處理后，效果明顯，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：RTP；RTCP；簡化；報文格式

E-Learning學(xué)習(xí)模式已經(jīng)成為了現(xiàn)代教育、教學(xué)的重要形式?，F(xiàn)在，許多教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、職業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)等都在使用E-learning相關(guān)產(chǎn)品。在E-Learning系統(tǒng)中主要的功能涉及到教師的教學(xué)音視頻、電子教案等資料，學(xué)生的提問、作業(yè)等信息的傳輸，要保證實(shí)現(xiàn)和真實(shí)教學(xué)一樣好的教學(xué)效果，音視頻等數(shù)據(jù)量比較大的多媒體數(shù)據(jù)傳輸就要保證流暢、清晰，這就涉及到最關(guān)鍵的問題實(shí)時傳輸。在我們開發(fā)的E-learning系統(tǒng)中主要是利用RTP/RTCP協(xié)議來解決實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，同時我們對RTP/RTCP協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化處理。

1 RTP/RTCP協(xié)議介紹

實(shí)時傳輸協(xié)議RTP（Real-time Transport Protocol）：它能夠?qū)崿F(xiàn)單播、組播、多播等任一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的流媒體數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸，專門提供端到端的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，主要用于E-Learning、VoIP等實(shí)時多媒體應(yīng)用領(lǐng)域。

實(shí)時傳輸控制協(xié)議RTCP（Real-time Transport Control Protocol）：它用來控制RTP傳輸質(zhì)量。它所提供的控制信息不同RTCP報文也不同的。

RTP只負(fù)責(zé)傳輸，不保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，而RTCP則周期性地向發(fā)送方提供數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的反饋信息，根據(jù)傳輸情況動態(tài)調(diào)整發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的參數(shù)以提高傳輸質(zhì)量。RTP和RTCP兩者相互配合完成實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸，這種工作方式能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率達(dá)到最佳狀態(tài)，因而特別適合傳送在線的實(shí)時數(shù)據(jù)。

2 RTP/RTCP協(xié)議優(yōu)化的必要性

盡管RTP/RTCP協(xié)議對實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸很適合，但是利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)RTP/RTCP協(xié)議來實(shí)視其功能并不是最優(yōu)的。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，報文頭部決定了協(xié)議要傳輸?shù)膬?nèi)容和實(shí)現(xiàn)的功能。通過研究RTP/RTCP頭看出它們的報文頭部有一部分字節(jié)在整個傳輸期間保持不變，這正是降低數(shù)據(jù)傳輸率的主要原因。所以為了保證系統(tǒng)中實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸率和傳輸質(zhì)量，我們對RTP/RTCP協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化處理。

3 RTP/RTCP協(xié)議優(yōu)化處理

3.1優(yōu)化RTP報文格式

具體定義如下：

因為標(biāo)準(zhǔn)RTP報文中在數(shù)據(jù)傳輸過程中CC、X和P三個字段保持不變，所以去掉這三個字段；因為協(xié)議中RTP報文中規(guī)定了在實(shí)時數(shù)據(jù)流封裝過程中DATA數(shù)據(jù)幀的最大長度，封裝時如果遇到了音視頻數(shù)據(jù)幀，并且其長度超出規(guī)定的DATA域容量，就要對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分片處理，所以在RTP報文中添加一個長度為6bit的TOTAL字段，用該字段存儲該數(shù)據(jù)幀的分片數(shù)目；重新將SSRC字段定義為為16bit；增加了一個16bit的START字段，用于存儲對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分片后的第一個分片的SEQENCE值，在數(shù)據(jù)幀的傳輸過程中SEQUENCE和TOTAL字段一起配合使用，以方便對RTP報文進(jìn)行分組容錯處理；時間戳TIMESTAMP字段保留。

3.2 優(yōu)化RTCP報文格式

RTCP報文負(fù)責(zé)提供通信雙方的反饋信息，RTCP協(xié)議有三種不同類型的應(yīng)用報文。我們優(yōu)化以后的RTCP報文有相同的首部，其中RTCP包含的P和RC兩個字段合并做保留字段使用。

3.2.1 發(fā)送方報文格式

因為應(yīng)用協(xié)議不用同步處理發(fā)送方向接收方提供的數(shù)據(jù)流，因而發(fā)送方報文中包含的時間信息的字段就失去意義，所以去掉。

發(fā)送方要對實(shí)際發(fā)送的RTP分組數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，接收方要根據(jù)該統(tǒng)計結(jié)果和它實(shí)際接收的分組數(shù)量進(jìn)行比較，以便根據(jù)接收情況及時了解當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)，然后進(jìn)行必要的處理。所以發(fā)送方報文中最后一個字段定義為表示統(tǒng)計發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量。

3.2.2 接收方報文格式

接收方要依據(jù)RTP分組數(shù)據(jù)的丟失情況來判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)，所以我們把接收方報文中最后一個字段定義為表示RTP分組丟失率，同時去掉標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中有關(guān)延遲、抖動等信息的字段。

3.2.3 應(yīng)用報文格式

應(yīng)用報文主要負(fù)責(zé)傳遞通信雙方在應(yīng)用程序中所生成的信息。簡化該類報文主要是實(shí)現(xiàn)兩個功能。首先，該報文中要包含自身需緊急處理的信息，比如當(dāng)接收方發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中發(fā)生分片丟失，那么接收方會立即生成該類報文向發(fā)送方報告數(shù)據(jù)幀丟失情況。其次，接收方應(yīng)用程序也通過該類報文對發(fā)送方數(shù)據(jù)源提供亮度、對比度等控制信息。應(yīng)用程序自定義報文格式如表4所示。

以上優(yōu)化RTP/RTCP協(xié)議后，我們對其報文進(jìn)行了分組封裝、容錯處理，經(jīng)過對E-learning系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行、測試，事實(shí)證明，RTP/RTCP協(xié)議優(yōu)化處理后，實(shí)時音視頻的數(shù)據(jù)傳輸率大大提高了，方便了教師和學(xué)生更好地利用此系統(tǒng)進(jìn)行更有效地互動交流。通過這一次的嘗試也真正體會到RTP/RTCP協(xié)議在E-learning這種協(xié)作學(xué)習(xí)系統(tǒng)中傳輸實(shí)時多媒體數(shù)據(jù)的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

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