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基于rtp的linux實(shí)時(shí)語(yǔ)音通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文-在線瀏覽

2025-05-01 10:16本頁(yè)面
  

【正文】 ..... 40 測(cè)試項(xiàng)目 ...................................................... 40 測(cè)試用例 (部分) .............................................. 40 測(cè)試分析 ........................................................ 41 測(cè)試項(xiàng)目執(zhí)行情況分析 .......................................... 41 系統(tǒng)評(píng)價(jià) ...................................................... 41 系統(tǒng)的不足 .................................................... 42 測(cè)試結(jié)論 ........................................................ 42 第七章 系統(tǒng)運(yùn)行 .................................................... 43 引言 ............................................................. 43 運(yùn)行環(huán)境 ......................................................... 43 系統(tǒng)配置 ........................................................ 43 運(yùn)行 WEB 服務(wù)器的設(shè)置 .......................................... 43 運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的設(shè)置 ........................................ 44 頁(yè)面操作及關(guān)鍵技術(shù)說(shuō)明 .......................................... 44 第八章 總結(jié)與展望 .................................................... 53 設(shè)計(jì)總結(jié)及成果 .................................................. 53 不足與展望 ...................................................... 54 參考文獻(xiàn) .............................................................. 55 致 謝 ................................................................ 56 附錄(其它核心代碼) ................................................... 1 嘉應(yīng)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 1 前 言 隨著多媒體網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展, RTP/RTCP 在眾多領(lǐng)域也得到了深入的應(yīng)用,如 VOIP 電話、多媒體會(huì)議系統(tǒng)等應(yīng)用的出現(xiàn),也讓語(yǔ)音傳輸通信技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。例如,一個(gè)多媒體會(huì)議系統(tǒng),我們總是希望發(fā)言者的發(fā)言能夠盡早讓收聽(tīng)者收聽(tīng)到,也就是說(shuō)時(shí)延盡量短;另外一個(gè)就是我們希望在收聽(tīng)者收聽(tīng)語(yǔ)音信息時(shí),一句話平滑的,即中間沒(méi)有斷點(diǎn),也就是等時(shí)性。 為此,本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,詳細(xì)研究分析了 RTP/RTCP 協(xié)議,結(jié)合 RTP/RTCP 協(xié)議高實(shí)時(shí)性的特點(diǎn),利用現(xiàn)有的音頻編程和網(wǎng)絡(luò)編程知識(shí),設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了這個(gè)基于 RTP的 linux實(shí)時(shí)語(yǔ)音通信系統(tǒng)。 論文的主要內(nèi)容如下: 第一章:引 言,主要介紹了實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展,闡述了 TCP 不適合多媒體傳輸?shù)脑虿⒁肓?RTP. 第二章:根據(jù) RFC3550 官方文檔,詳細(xì)分析了 RTP/RTCP 協(xié)議。 第四章:介紹了 linux 音頻編程。 第六章:介紹了音頻解碼和編碼的實(shí)現(xiàn)。嘉應(yīng)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 2 第一章 引言 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展 我們已經(jīng)步入一個(gè)高速發(fā)展的信息社會(huì), Inter 已經(jīng)成為很多人生活不可缺少的一部分。隨著IPv6, RSVP,RTP/RTCP 一系列協(xié)議的出現(xiàn),在 Inter 上實(shí)現(xiàn)多媒體通信成為可能。越來(lái)越多的實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用的出現(xiàn),極大的豐富了人們生活,如成為這幾年的熱點(diǎn)的 IP 電話,另外還有 VID、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、遠(yuǎn)程網(wǎng) 絡(luò)診斷和網(wǎng)絡(luò)多媒體會(huì)議業(yè)務(wù)、多媒體消息型業(yè)務(wù)等。 1992 年 3月, IETF( Inter Engineering Task Force)在 San Diego 召開(kāi)的會(huì)議是分組網(wǎng)上第一次大規(guī)模的音頻多播應(yīng)用。會(huì)議還使用的另一個(gè)音頻軟件是 NeVoT(Network Voice Terminal),它是 等人在 90 年代初開(kāi)發(fā)出來(lái)的。還有其他大學(xué),研究組織研究 開(kāi)發(fā)出來(lái)的音頻工具 TAT( Robust Audio Tool),會(huì)議目錄工具 SDR(session directory),CUSeeMe 音頻會(huì)議工具等等。其中 Coolaudio 網(wǎng)絡(luò)電話于 1998 年推出,它是我國(guó)第一套自主版權(quán)且最有影響的 Inter 電話軟件。北京的微軟亞洲研究院的網(wǎng)絡(luò)多媒體組正在做 SMART 音 /視頻傳輸(SMART A/V Delivery)等項(xiàng)??梢哉f(shuō),嘉應(yīng)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 3 實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)傳輸研究已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,制定了許多相關(guān)的傳輸協(xié)議,例如: RTP( Realtime Transport Protocol)和 RTCP(Realtime Transport Control Protocol),RTSP(Realtime Streaming Protocol),SIP(Session Initiation Protocol), RSVP(Resource Reserve Protocol),服務(wù)區(qū)分協(xié)議( DiffServ),多協(xié)議 標(biāo)記交換協(xié)議( MulitProtocol Label Switching, MPLS)等等,這些都是構(gòu)建當(dāng)前多媒體通信的主要協(xié)議。 實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn) 實(shí)現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵氖锹暋⑽?、圖等多媒體信息的傳輸技術(shù),它的一個(gè)顯著特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大,并且許多應(yīng)用對(duì)實(shí)時(shí)性都有比較高的要求,例如,一個(gè)多媒體會(huì)議系統(tǒng),我們總是希望發(fā)言者的發(fā)言能夠盡早讓收聽(tīng)者收聽(tīng)到,也就是說(shuō)時(shí)延盡量短 ;另外一個(gè)就是我們希望在收聽(tīng)者收聽(tīng)語(yǔ)音信息時(shí),一句話平滑的,即中間沒(méi)有斷點(diǎn),也就是等時(shí)性。 TCP 不適合傳輸實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù) Inter 是建立在 TCP/IP 之上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),它最初是為提供非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的。為保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸,在傳輸層使用 TCP 協(xié)議,當(dāng)接收端檢測(cè)到數(shù)據(jù)包丟失或錯(cuò)誤時(shí),要求發(fā)送端重新發(fā)送,但這 樣不可避免地引起傳輸延時(shí)和占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。當(dāng)然在傳輸用于回放的視頻和音頻數(shù)據(jù)時(shí), TCP 也是一種選擇。但是在大多數(shù)情況下,我們需要再?gòu)V域網(wǎng)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù),在這種丟包率較高、網(wǎng)絡(luò)狀況不好的情況下,利用 TCP 協(xié)議進(jìn)行視頻或音頻通信顯然不是很好的一個(gè)選擇。下面具體分析網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行一下 TCP和其他可靠傳輸層協(xié)議如 XTP 不適合實(shí)時(shí)傳輸?shù)膸讉€(gè)主要原因。而在一個(gè)實(shí)時(shí)多媒體的應(yīng)用中,我們期望盡量少的延遲。這一過(guò)程將需要一個(gè)甚至更多的周期,這種重傳機(jī)制對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的多媒體數(shù)據(jù)傳輸來(lái)說(shuō)是災(zāi)難性的,因?yàn)榻邮詹坏貌坏却?重傳數(shù)據(jù)的到來(lái),從而造成了延時(shí)和斷點(diǎn)。另一方面,音頻、視頻在特定的編碼方式下,產(chǎn)生的編碼數(shù)量是不可能突然改變的,例如,標(biāo)準(zhǔn)的 PCM音頻需要 64Kb/s,加上一些額外控制信息,它不能再低于這個(gè)帶寬要求的網(wǎng)絡(luò)上傳輸。 ( 4) .報(bào)文頭的大小 TCP 和 XTP 報(bào)文頭都比 UDP 的報(bào)文頭大, TCP 和 的報(bào)文頭為 40 字節(jié), 為 32字節(jié),而 RTP 的固定報(bào)文頭為 12字節(jié),因而它們所能攜帶的信息占整個(gè)報(bào)文的比例相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小。 RTP 的引入 基于上一節(jié)的分析,我們可以清楚的認(rèn)識(shí)到 TCP 協(xié)議是不適合用來(lái)進(jìn)行傳輸實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)的,因此考慮選擇 UDP作為 RTP 的傳輸層協(xié)議。它取消了重發(fā)校驗(yàn)機(jī)制,因此能夠達(dá)到 較高的通信速率,但不能保證報(bào)文的先后順序,也不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴K员疚脑?IP網(wǎng)絡(luò)上建立的實(shí)時(shí)音頻傳輸系統(tǒng)采用面向無(wú)連接的 UDP 協(xié)議進(jìn)行傳輸。同時(shí)如果收發(fā)端能夠?qū)崟r(shí)了解網(wǎng)絡(luò)和傳輸狀況,就 可以適當(dāng)調(diào)節(jié)自己嘉應(yīng)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 5 的任務(wù),最終使得在接收端能夠達(dá)到最好的效果,由此引入 RTCP 傳輸控制協(xié)議對(duì)傳輸狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)告。音頻和視頻編碼信數(shù)據(jù)均封裝在 RTP 協(xié)議數(shù)據(jù)包中, RTP 提供定時(shí)信息和數(shù)據(jù)報(bào)序號(hào),供接收方重組數(shù)據(jù)包,但是 RTP本省并不能為按順序傳送數(shù)據(jù)包提供可靠的傳輸機(jī)制,也不提供流量控制或擁塞控制,它依靠 RTCP 提供這些服務(wù)。 RTCP( Realtime Transport Control Protocol)實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議,它提供服務(wù)質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)信息及提供傳輸可靠性的保證和流量的擁塞控制機(jī)制。它是 IETF 提出的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)應(yīng)的 RFC 文檔為 RFC3550( RFC1889 為其過(guò)期版 本)。 RTP 協(xié)議包括 RTP( Realtime Transport Protocol)實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議和 RTCP( Realtime Transport Control Protocol)實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議這兩個(gè)協(xié)議。 RTP 和 RTCP 配合使用,能以有效的反饋和最小的開(kāi)銷使傳輸效率最佳化,所以特別適合傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。它不是典型意義上的傳輸層協(xié)議,因?yàn)樗⒉痪邆湟粋€(gè)典型傳輸協(xié)議的所有特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō), RTP 是在傳輸層協(xié)議之上作為應(yīng)用程序的一部分加以實(shí)現(xiàn)的。首 先 RTP 可以利用 UDP 的多路復(fù)用功能來(lái)分別傳輸 RTP 數(shù)據(jù)包和 RTCP 控制包。再次,由于 UDP 的傳輸時(shí)延低于 TCP,能與音頻和視頻流很好匹配,保證了實(shí)時(shí)性的要求。當(dāng)然, RTP 還可以和其他合適的底層網(wǎng)絡(luò)和傳輸協(xié)議一起工作。如果底層網(wǎng)絡(luò)支持多點(diǎn)傳播的話, RTP 還支持使用多點(diǎn)傳播向多個(gè)目的 端點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。 RTP 與各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的關(guān)系 RTP 協(xié)議的三類主要應(yīng)用 ( 1)簡(jiǎn)單的多播音頻會(huì)議 這里的多播主要指 IP 網(wǎng)絡(luò)的多播業(yè)務(wù)用于語(yǔ)音通信。一個(gè)端口用于 RTP傳輸音頻數(shù)據(jù),另一個(gè)端口用于傳輸 RTCP 控制包。當(dāng)一個(gè)與會(huì)者將要發(fā)言時(shí),其話音將以每 20 毫秒為一幀的間隔分成許多音頻數(shù)據(jù)包,并在數(shù)據(jù)包前加上 RTP 頭,然后按照 RTP 包頭 在前,數(shù)據(jù)在后的順序?qū)⑺鼈兎庋b在 UDP 包中。 Ier 和其他報(bào)文網(wǎng)絡(luò)一樣,會(huì)有丟包,報(bào)文失序以及報(bào)文的不同時(shí)延問(wèn)題。其計(jì)時(shí)信息是接收方按照會(huì)議中不同的 RTP源分別重建的。 與會(huì)者在會(huì)議進(jìn)行期間可能加入或退出,因此了解在某一 時(shí)刻有哪些人參加了會(huì)議,以及它們的語(yǔ)音數(shù)據(jù)接收情況是很有必要的。 RTCP 接收?qǐng)?bào)告表明了這一與會(huì)者接收語(yǔ)音數(shù)據(jù)的效果,同時(shí)它可以用來(lái)控制自適應(yīng)編碼器。一個(gè)與會(huì)者離開(kāi)會(huì)議時(shí)要發(fā)送 RTCP BYE 報(bào)文,以通知其它的參與者自己離開(kāi)了。在 RTP 層音頻和視頻并沒(méi)有直接的聯(lián)系,除非某個(gè)特定的用戶需要在 RTCP 報(bào)文中使用相同的標(biāo)識(shí)將這兩個(gè) RTP 會(huì)話聯(lián)系起來(lái)。盡管采用獨(dú)立的 RTP 會(huì)話,同源的音頻和視頻可以根據(jù) RTCP 的時(shí)間信息進(jìn)行同步回放?;旌掀鳎?Mixer)是一個(gè) RTP 層的中繼設(shè)備,將它置于低速鏈路端,它對(duì)到來(lái)的音頻報(bào)文按 20 毫秒的間隔重新進(jìn)行同步,然后將重構(gòu)的音頻數(shù)據(jù)流混合成一路窄帶的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)給窄帶用戶。 RTP包頭提供了一個(gè)字段 CSRC,使混合器可以辨別混合報(bào)文的各個(gè)信源,這樣在接收端就可以正確獲知誰(shuí)是發(fā)送者。在防火墻內(nèi)外各安裝一個(gè)轉(zhuǎn)換器,當(dāng)外面的轉(zhuǎn)換器接收到安全的數(shù)據(jù)包后,將它們以隧道方式直接發(fā)送給防火墻內(nèi)的轉(zhuǎn)換器,由它轉(zhuǎn)發(fā)給防火墻內(nèi)的用戶。比如視頻混合器,它可以將多路不同的視頻流的單個(gè)圖像混合成一路視頻流,模擬一個(gè)群體場(chǎng)景。 RTP 數(shù)據(jù)包格式 2. 3. 1 RTP 數(shù)據(jù)包格式 RTP 報(bào)文頭格式(見(jiàn) RFC3550 Page12): 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +++++++++++++++++++++++++++++++++ |V=2|P|X| CC |M| PT | sequence number | +++++++++++++++++++++++++++++++++ | timestamp | +++++++++++++++++++++++++++++
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