【文章內(nèi)容簡介】 用和 RTP 分組同樣的傳送機制向 RTP 會話中的所有參與者周期性地傳送控制分組，從而提供 RTP通信 QoS的監(jiān)測手段，在會議通信中還用來傳送參會者信息。 通常 RTP的協(xié)議數(shù)據(jù)單元是用 UDP（ User Datagram Protocol） 分組來承載的。 UDP 通過分配不同的端口號 (Port)來傳送多個 RTP 流。協(xié)議規(guī)定， RTP 流使用偶數(shù)（ 2n）端口號，相應的 RTCP使用相鄰的奇數(shù)（ 2n＋ 1）端 口號。因此，應用進程在一對端口上接收 RTP數(shù)據(jù)和控制信號，同時用另一對端口發(fā)送數(shù)據(jù)和控制信號。 一般封裝的形式為： IP 包頭 ＋ UDP 包頭 ＋ RTP 包頭 ＋語音凈載荷 。 其中 IP包頭為 20字節(jié)， UDP 包頭為 8字節(jié)， RTP包頭為 12字節(jié)， 總包頭長度為 40字節(jié)。由于包頭的長度是固定的， 封裝的效率取決于一個 RTP包中 有多少語音數(shù)據(jù)凈載荷 。 RTP包頭的語音 凈載荷 越多，封裝效率就越高，單位流量也就越小，但同時，要求的單個 RTP包語音數(shù)據(jù)越多，等待語音數(shù)據(jù)的時間就越長，相應語音 時延就加大，反之亦然。 RTP 包頭 的格式如圖 22 所 示 [7]。其中前 12 字節(jié) 為固定的，在固定的 12 字節(jié)后的分信源（ CSRC）標識為任選部分 ， 在需要進行多路話音的混合傳輸時由混合器插入。 圖 22 RTP 包頭格式 RTP包頭中各字段的含義見表 21[5]。 上海船舶運輸科學研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調度系統(tǒng) 第 13 頁 表 21 RTP報頭字段 RTP報頭字段 功能或目的 版本 (V) 指明 RTP的版本，對于 RFC 1889 的 RTP為 V=2 填充 (P) 指明是否使用了固定的加密算法 擴展 (X) 指明是否有一個變長的頭部出現(xiàn)在 12 字節(jié)的固定頭部后面 CSRC計數(shù) (CC) 指明出現(xiàn)在 12字節(jié)固定頭部后的 CSRC字段 數(shù) 標志器 (M) 取決于應用，指明了 VoIP應用的突發(fā)語音開始 負載類型 (PT) 指明了語音編碼類型 序列號碼 從一個隨機數(shù)開始，每個 RTP加 1 時間戳 用于播出正確定時 SSRC標識 發(fā)送源標識，在一個多點 RTP會話中唯一標識發(fā)送端的隨機標識 CSRC標識 分信源標識，表明了混合在一起的所有 SSRC RTCP 和 RTP 一起提供流量控制和擁塞控制服務。在 RTP 會話期間，各參與者周期性地傳送 RTCP 包。 RTCP包中含有已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計資料，因此，服務器可以利用這些信 息動態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。 RTP 和 RTCP 配合使用，它們能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化，因而特別適合傳送網(wǎng)上的實時數(shù)據(jù)。 根據(jù)包的信息的不同， RTCP 包有五種類型：發(fā)送端報告 (SR)、接受端報告(RR)、源端描述 (SDES)、斷開連接 (BYE)和特定應用 (APP)。 RTCP 中的 SR 和 RR 是最重要的類型，它們對媒體的發(fā)送端給出了來自接收端的重要 QoS 信息。發(fā)送端通過計算可以得到下列網(wǎng)絡統(tǒng)計數(shù)：往返傳輸時間(RTT)、分組丟失率和抖動，得到 QoS反饋的發(fā)送端可以以此動態(tài)改變發(fā)送速 率。 源端描述 (SDES)提供了多點傳輸會話中的每個 RTP媒體發(fā)送端的信息，包括CNAME、 NAME、 EMAIL、 PHONE和 LOC等。其中只有作為會話參與者唯一標識的 CNAME是必須的，各元素的意義見表 22[6]。 BYE是參與者要離開會議時要發(fā)送的消息； 而 APP是對于一個特定應用的功能的描述。 上海船舶運輸科學研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調度系統(tǒng) 第 14 頁 表 22 SDES元素 元素 描述 CNAME 用戶 @主機名 （反映了一個應用主機的 ID） NAME 實際的名字，和邏輯 ID相對 EMAIL 發(fā)送端的郵件地址 PHONE 完全 LOC 發(fā)送端的地理位置 TOOL 由應用產(chǎn)生的為這種應用的名字 NOTE 傳輸消息的自由格式文本。 PRIV 為實驗或特定應用保留 由于在傳輸層還沒有廣泛使用的 UDP加密標準，所以多數(shù)加密功能是在 RTP層完成的。 RTP/RTCP RFC 除了基本的實時傳輸 /控制功能標準外還給出了加密算法。另外，為了進一步提高帶寬利用率還可以進行頭部的壓縮，相關標準為由RFC2508指定的壓縮 RTP（ CRTP）和隧道多路復用 CRTP（ TCRTP）。 協(xié)議 [3][5][6] 在傳統(tǒng)電話系統(tǒng)中，一次通話從建立系統(tǒng)連接到拆除連接都需要一定的信令來配合完成。同樣，在 IP 電話中，如何尋找被叫方、如何建立應答、如何按照彼此的數(shù)據(jù)處理能力發(fā)送數(shù)據(jù)，也需要相應的信令系統(tǒng)，一般稱為協(xié)議。正如前面所說，目前國際上在 IP電話方面的協(xié)議占主流地位的包括 ITUT提出的 協(xié)議和 IETF提出的 SIP協(xié)議，目前用得最廣泛的是 。 [5] 為了能在不保證 QoS 的分組交換網(wǎng)絡上展開多媒體會議，由 ITU 的第 15 研究組 SG15于 1996 年通過 ，并在 1998年提出了 二版，現(xiàn)在 已經(jīng) 開始應用 。 制定了無 QoS保證的分組網(wǎng)絡上的多媒體通信系統(tǒng)標準，這些分組網(wǎng)絡包括以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)、 FDDI技術等。 標準為 LAN、 WAN、 Inter 上的多媒體通信應用提供了技術基礎和保障。 ，根據(jù)功能可以將其分為幾類協(xié)議，包括總體框架 ()、 音頻與視頻信號的編 /解碼 (,)，呼叫信令收發(fā)和控制 (,)等，協(xié)議棧的組成如圖 23所示 [5]。 上海船舶運輸科學研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調度系統(tǒng) 第 15 頁 圖 23 協(xié)議棧 下面 就詳細介紹 協(xié)議棧中與 IP電話業(yè)務有關的一些協(xié)議功能 ： a. 系統(tǒng)控制 ： 系統(tǒng)控制功能是 ，它提供了 。這些功能包括呼叫控制（建立與拆除）、功能切換、命令和指示信令以及用于開發(fā)和描述邏輯信道內(nèi)容的數(shù)據(jù)報等。 負責控制信道， 負責呼叫信令信道， RAS負責提供信道。 b. 分組與同步 ： 標準描述了在無服務質量保證的局域網(wǎng)上對信息流進行分組與同步傳輸?shù)臋C制。 對傳輸?shù)囊曨l、音頻、數(shù)據(jù)及控制流進 行格式化，然后輸出到網(wǎng)絡接口。另外，它還完成邏輯幀、順序編號、糾錯與檢錯功能。 c. 音頻編解碼器標準： 音頻編解碼器將由麥克風輸入的音頻信息進行編碼，在接收端進行解碼然后輸出到揚聲器。 支持的壓縮算法符合 ITU標準。編碼器使用的音頻算法必須由 。 操作，如以 ，以 。 中規(guī)定缺省的音頻壓縮解壓標準是 ，然而 要求的 64Kbps 帶寬在 Inter 上是 很難達到 的。除了， 還定義了 ITU 制定的 、 、 MPEG 以及 等音頻編解碼標準。 。 上海船舶運輸科學研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調度系統(tǒng) 第 16 頁 ： 終端 （ Terminal）、網(wǎng)關、關守 和 多點控制單元（ MCU）。 在前面的 VoIP系統(tǒng)的組成中已經(jīng)詳細介紹了以上部件，這里就不再重復。 的通道 [5] 。通道是一個傳輸層的連接 ，在 中通道按順序有以下 4 種。 a. RAS通道 該通道 用于終端 與它們的 關 守通信，定義在 中 。 通過 RAS 通道， 終端 用戶登錄到 關 守上，并請求允許它與另一 終 端用戶進行呼叫。如果請求獲得同意，則 關 守回送一個傳輸?shù)刂罚ê?IP 地址和端口號）作為被叫 端 的呼叫信令通道。 b. 呼叫信令通道 該通道承載呼叫和補充業(yè)務的 呼叫 控制信息， 它是一個可靠的信道，呼叫在該信道上建立、拆除并交換補充業(yè)務消息。 協(xié)議描述在 ，當呼叫建立好后， 控制通道的傳輸?shù)刂穼⒃?該 通道內(nèi)指明。 c. 控制通道 這個通道承載 協(xié)議的信息，該信息用于具有 容量 交換支持的媒體控制 。容量交換是指終端在建立會話之前，進行傳輸容量和用戶輸入容量協(xié)商的過程。 在參與呼叫的各方完成能力交換 和主從判斷 之后， 就可以 通過本通道創(chuàng)建一個媒體的邏輯通道。 d. 媒體的邏輯通道 這個通道承載話音、視頻和其他媒體信息，每一個媒體類型承載在各自一對單向通道上，每一個方向上采用 RTP和 RTCP。 規(guī)定 RAS 通道和媒體邏輯通道承載在一個非?？煽康膫鬏攨f(xié)議上 ；，從第三版起可選擇承載在不可靠傳輸協(xié)議上。 SIP 協(xié)議 [8][9] 會話初始化協(xié)議 SIP（ Session Initiation Protocol） 是由 IETF 提出來的一個應用信令協(xié)議，在 IETF MMUSIC 工作組的 RFC 2543 定義 [8]。正如名字所隱含的 —— 它用于發(fā)起會話，可用來創(chuàng)建、修改以及終結多個參與者參加的多媒體會話進程。 它能控制多個參與者參加的多媒體會話的建立和終結，并能動態(tài)調整和修改會話屬性，如會話帶寬要求、傳輸?shù)拿襟w類型（語音、視頻和數(shù)據(jù)等）、媒體的編解碼格式、對組播和單播的支持等 。 SIP在設計上充分考慮了對其他協(xié)議的擴展適應性。 它支持許多種地址描述和尋址，包括： 用戶名＠主機地址、被叫號碼＠ PSTN 網(wǎng)關地址和如 Tel：上海船舶運輸科學研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調度系統(tǒng) 第 17 頁 01062281234這樣普通電話號碼的描述等。這樣， SIP按照被叫地址，就可以識別出被叫是否在傳統(tǒng)電話網(wǎng)上，然后通過一個與傳統(tǒng)電話網(wǎng)相連的網(wǎng)關向被叫發(fā)起并建立呼叫。 SIP系統(tǒng)組件 [6] SIP系統(tǒng) 結構元素 分 用戶代理 (UA)和網(wǎng)絡服務器 ，而服務器主要有代理服務器、重定向服務器和注冊器 。 a. 用戶代理 (UA)是 一個代替終端發(fā)送和接受 SIP 請求的終端應用。它是 一個智能部件，根據(jù)在會話中扮演的角色又可分為用戶代理客戶 (UAC) 和用戶代理服務器 (UAS)，前者發(fā)起呼叫請求，后者響應呼叫請求。 b. 代理服務器 (Proxy)具有解析名字的能力，能夠代理前面的用戶向下一跳服務器發(fā)出呼叫請求 ， 然后服務器決定下一跳的地址 。代理服務器可以看作一個SIP路由器，將呼叫信令消息轉發(fā)到目的地。 c. 重定向服務器 (Redirect Server)在獲得了下一跳的地址后，立刻告訴前面的用戶，讓該用戶直接向下一跳地址發(fā)出請求而自己則退出對這個呼叫的控制，訪問這樣的服務器就像訪問一個數(shù)據(jù)庫一樣。 d. 注冊器 (Register)接收客戶機的注冊請求，完成用戶地 址的注冊 以表明能到達客戶的地址。注冊器的功能通常和一個代理服務器或重定位服務器相結合，但是一個單獨邏輯處理并不在 SIP 的范圍內(nèi)。 在 SIP 系統(tǒng)中，所有 UAS 都要在某個登錄服務器中登錄，以便 UAC通過服務器能找到它們。 另外，在實際的 SIP 系統(tǒng)中，定位服務器 (Location Server)也是需要的，它可以把各個登錄服務器的內(nèi)容匯總起來，便于 SIP服務器查找。它可以作為一個全局的數(shù)據(jù)庫，作用就像 DNS，它的訪問和接入可以是非 SIP 的，如 Finger或 LDAP。另外，用 SIP 可以建立、修改或終止多媒體會話，但它 僅能做用戶端點尋址和用戶定位，所以 SIP需要包含一個 SDP段的配合來描述會話情況。 SIP消息的組成 SIP 中有兩種類型的消息， SIP 請求和 SIP 響應。 SIP 請求從客戶機發(fā)到服務器，而 SIP響應從服務器發(fā)到客戶機。 SIP 請求和響應消息都分起始行、頭部和消息體，但請求的起始行為請求而響應的起始行為狀態(tài)。請求行和頭域根據(jù)業(yè)務、地址和協(xié)議特征定義了呼叫的本質，消息體獨立于 SIP協(xié)議并且可包含任何內(nèi)容。 根據(jù)消息的不同功能，在 SIP 中 共 有 六種信令： INVITE、 ACK、 CANCEL、OPTIONS、 BYE、 REGISTER。其中 INVITE 和 ACK 用于建立呼叫，完成三次握手，或者用于建立以后改變會話屬性； BYE 用以結束會話； OPTIONS 用于查詢服務器能力； CANCEL 用于取消已經(jīng)發(fā)出但未最終結束的請求； REGISTER 用于客戶出向注冊服務器注冊用戶位置等消息。 上海船舶運輸科學研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調度系統(tǒng) 第 18 頁 SIP的呼叫 SIP協(xié)議支持三種呼叫方式：由用戶代理 客戶 向用戶代理服務器直接呼叫，由用戶代理 客戶 在重定向服務器的輔助下進行重定向呼叫和由代理服務器代表用戶代理 客戶 向被叫發(fā)起呼叫。 其中通過 SIP代理建立呼叫的例子如圖 24所示 。 圖 24 通過 SIP 代理的呼叫建立過程 與 SIP 的比較 [10] [11] SIP 和 都是 VoIP 的信令協(xié)議， 實現(xiàn)功能基本相同 ， 不同 之處 在于呼叫信令和控制 的 實現(xiàn) 。 可以進行類比的是， SIP 的 UA 等價于一個 的終端（或者包交換網(wǎng)絡側的網(wǎng)關）， SIP 服務器則等價于 的 關 守。另外， SIP類似 RAS 和 ，而 SDP則相當于 。 而且 在 和 SIP中，媒體的傳輸都用了 RTP/RTCP。 雖然兩者有很多相似， 但兩者的設