基于RTP/RTCP協議的高效直播系統設計

摘要：本文基于RTP/RTCP協議設計了一種高效網絡直播模型，以Linux操作系統為軟件平臺，移植了MPEG-4編碼模型和jRtpLib開源庫。該模型通過分析RTP/RTCP協議得出反饋機制的方向，來控制發送端和接收端Buffer，建立起一個動態的反饋機制，彌補了UDP傳輸協議的不足，從而大幅提高了直播系統的效能，使其更流暢，具有更高的可靠性。

關鍵詞：RTP；RTCP；JRTPLIB；UDP；MPEG-4

一、引言

隨著互聯網技術的發展，傳輸帶寬逐步提升，網絡直播應用也跟隨流媒體技術不斷朝前發展。流媒體又叫流式媒體，是一種新的媒體傳送方式，采用流式傳輸方式在網絡上進行直播，將音視頻文件經過特殊的壓縮方式組合成一個個壓縮包，由服務器向用戶終端連續、實時地進行傳送；而在終端，前臺則邊下載邊為用戶展示實時視音頻節目。

二、系統設計及關鍵技術

（一）總體分析

本方案選取操作系統為Linux系統，由于Linux系統強大的MMU以及多任務支持，是系統穩定可靠運行的基本保證。主要流程：從攝像頭或其他視頻源采集視頻圖像，然后對其進行編碼，通過網絡實時發送到主機上，主機端再解碼重現，如圖1。

（二）MPEG-4壓縮標準

MPEG即Moving Picture Expert Group，它是專門從事制定多媒體視音頻壓縮編碼標準的國際組織。MPEG-4的應用能大幅度的降低錄像存儲容量，獲得較高的錄像清晰度，特別適用于長時間實時錄像的需求，同時具備在低帶寬上優良的網絡傳輸能力。

（三）RTP/RTCP網絡傳輸協議

實時傳輸協議RTP（Real-time Transport Protocol）由IETF的AVT工作組于1996年公布為RFC正式文檔，編號為RFC1889，是專門為交互式語音、視頻等實時數據而設計的傳輸協議，用于視頻傳輸等實時多媒體應用。RTP被定義為在一對一或一對多的傳輸情況下工作，其目的是提供時間信息和實現流同步。RTP的典型應用建立在UDP上，本方案通過分析RTCP協議提供的數據得出反饋機制的方向，來控制發送端和接收端Buffer，建立起一個動態的反饋機制，彌補了UDP傳輸協議的不足。

三、軟件設計及實現

（一）構建基于JRTPLIB庫的流媒體傳輸

JRTPLIB是一個面向對象的RTP庫，它完全遵循RFC 1889設計，該庫是用C++語言實現的開源項目，目前已經可以運行在Windows、Linux、FreeBSD、Solaris、Unix和VxWorks等多種操作系統上。

1.初始化。在使用JRTPLIB進行實時流媒體數據傳輸之前，首先應該生成RTPSession類的一個實例來表示此次RTP會話，然后調用Create（?搖?搖）方法來對其進行初始化操作。

RTPSession sess；//建立一個新的實例

sess.Create（5000）；//參數為端口號

2.數據發送。當RTP會話成功建立起來之后，接下去就可以開始進行流媒體數據的實時傳輸了。首先需要設置好數據發送的目標地址，RTP協議允許同一會話存在多個目標地址，這可以通過調用RTPSession類的AddDestination（ ）、DeleteDestination（ ）和ClearDestinations（ ）方法來完成。

unsigned long addr=ntohl（inet_addr（\"127.0.0.1\"））；//設定IP地址

sess.AddDestination（addr，6000）；//設定目的端口號

sess.SendPacket（buffer，5，0，1，10）；//發送數據

3.數據接收。在接收端，首先需要調用RTPSession類的PollData（ ）方法來接收發送過來的RTP或者RTCP數據報。在檢測出有效的數據源之后，接下去就可以調用RTPSession類的GetNextPacket（ ）方法從中抽取RTP數據報，下面的代碼示范了該如何對接收到的RTP數據報進行處理：

if（sess.GotoFirstSourceWithData（ ））

do{RTPPacket*pack；pack=sess.GetNextPacket（ ）；//處理接收到的數據delete pack；while（sess.GotoNextSourceWithData（ ））

（二）RTP會話控制及基于反饋的智能流機制的實現

無論對于Stream Server還是Client而言，對于一個發起的流媒體傳輸會話，都會在系統資源中占用一定的Buffer資源。在對RTCP協議進行分析的時候，已經得到了一個基于RTCP報告、可獲取對網絡狀況變化趨勢的反饋機制，使得能夠根據網絡狀況，改變相應Session的Buffer大小，使其適應當前網絡的狀況，實現智能流。其基本機制為：假設Buffer的大小和相鄰包的時延只是一個簡單的反向關系，即時延越大，按增加比例縮小Buffer，反之則按減少比例減少Buffer。

四、小結

基于Linux平臺及JRTPLIB庫，實現RTP/RTCP傳輸模型的整體設計。在對RTP/RTCP工作模型的詳細分析中，建立了一個動態的網絡反饋機制，并利用其提供的動態的反饋信息實現了對發送端和接收端Buffer的控制，保證流媒體傳輸的QoS，以提高流媒體傳輸的效率。

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