（教育技術(shù)學(xué)專業(yè)論文）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻教學(xué)模型設(shè)計(jì)及其qos研究.pdf

摘要 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻教學(xué)模型設(shè)計(jì)及其q o s 研究 摘要 遠(yuǎn)程教育歷經(jīng)三代的發(fā)展，從函授教育起步，經(jīng)歷多種媒體教學(xué) 的遠(yuǎn)程教育，再到現(xiàn)在開(kāi)發(fā)靈活的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。信息技術(shù)在其中起著不 可估量的作用，網(wǎng)絡(luò)使得真正意義上的遠(yuǎn)程教學(xué)成為現(xiàn)實(shí)。但網(wǎng)絡(luò)并 不完美，雖然促進(jìn)了遠(yuǎn)程教育的發(fā)展，對(duì)于遠(yuǎn)程教學(xué)中所遇到的問(wèn)題， 很多都和媒體以及網(wǎng)絡(luò)中的傳輸質(zhì)量有關(guān)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的音頻和視頻 質(zhì)量得不到很好的保障，就無(wú)法順利地完成遠(yuǎn)程教學(xué)。 本文首先對(duì)當(dāng)前的流媒體發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析，分析各種協(xié)議的功 能和用途，同時(shí)針對(duì)視頻教學(xué)的模型，選取當(dāng)前最合適和最穩(wěn)定的傳 輸技術(shù)，主要集中在現(xiàn)在流行的m p e g 一4 和新推出的h 2 6 4 協(xié)議，由于 視頻采集的數(shù)據(jù)源文件很大，通過(guò)這些算法可以減小網(wǎng)絡(luò)傳輸量，同 時(shí)保證了相應(yīng)的傳輸質(zhì)量。 其次通過(guò)對(duì)應(yīng)用層的q o s 研究，運(yùn)用相關(guān)的協(xié)議來(lái)輔助網(wǎng)絡(luò)傳輸 中的音視頻質(zhì)量，具體為應(yīng)用協(xié)議報(bào)頭和反饋機(jī)制對(duì)視頻傳輸實(shí)現(xiàn)端 到端的q o s 策略，通過(guò)在兩端采取必要的擁塞控制策略可以預(yù)防和避 免延遲和丟包等等。 最后在以上分析的基礎(chǔ)上，對(duì)視頻教學(xué)模型提出探討，同時(shí)設(shè)計(jì) 并完善視頻教學(xué)系統(tǒng)，不僅使視頻的傳輸質(zhì)量得到保證，而且功能方 面更加適合遠(yuǎn)程教學(xué)，如計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，教學(xué)評(píng)分等，使其更加實(shí)用。 【關(guān)鍵詞】m p e g 一4 ，h 2 6 4 ，i pq o s ，i p v 6 ，擁塞控制， 視頻教學(xué) a b s 舡a c d e s i g nap o i n t - t o - p o i n tv i d e ot e a c h i n gs y s t e m a b s t r a c t f r o m w i t h a n di t sq o sr e s e a r c h d i s t a n c ee d u c a t i o nh a sg o n et h r o u g ht h r e e p h a s e s ，i ts t a r t e d c o r r e s p o n d e n c ec o u r s e s ，c o m i n gt h r o u g hd i s t a n c ee d u c a t i o n m u l t i m e d i a n o wt o o p e n d i s t a n c e s t u d y i n f o r m t i o n t e c h n o l o g yg i v e sas t r o n gp o w e rt oi t sd e v e l o p m e n t ，i tm a k e sa r e a ld i s t a n c ee d u c a t i o nc o m et r u e b u tt h en e t w o r ki sn o t p e r f e c t ，m a n yf a c t o r sw h i c hh a s1 0 t s o fr e l a t i o n s h i p sw j t h t r a n s p o r ts t r e a | 1 l e d i ai nn e t w o r kr e s t r a i nt h ed e v e l o p m e n to f d i s t a n c ee d u c a t i o n ，v i d e oa n da u d i oc a nn o tg e t q u a l i t yo f s e r v i c e ( q o s )d u r i n gt r a n s p o r t i n gi ni n t e r n e t d i s t a n c e e d u c a t i o ni ss t a g n a n tn o w t h isp a p e ra n a l y s e ss t r e a 哪e d i a sp r e s e n tsit u a ti o na t f i r s t ，p o i n to u tt h a tp r o t o c 0 1 sh a v ed i f f e r e n tf u n c t i o n sa n d a p p l i c a t i o n s ，c h o o s i n gt h eb e s tt r a n s p o r tt e c h n o l o g yw h i c ha r e m a i1 ym p e g 一4a n dh 2 6 4f o rap o i n t t o p o i n tv i d e ot e a c h i n g s y s t e m ( p p v t s ) isv e r yi 】p o r t a n t s e c o n d ，r e s e a r c hq o si na p p l i c a t i o nl a y e ro fn e t w o r k ，u s e r e l a t e dp r o t o c o l st oa s s i s tv i d e ot r a n s p o r t i n gq u a li t yi n n e t w o r k ，u s ee n d t o e n dq o sc o n g e s t i o nc o n t r o ls y s t e m ，a p p l ya l o a d c o n t r 0 1a l g o r i t h m st op r e v e n td a l a yo r1 0 s ep a c k e t si n p p v t s o nb a s i co ft h ea n a l y s i sa b o v e ，d e s i g nap p v t s ，w h i c hi s a b s t m c t s u i t a b l ef o re d u a t i o n ，a d ds o m es p e c i a lt e a c h i n gf u n c t i o n si n i ta n dm a k ei td i f f e r n tf r o man e t m e e t i n gs y s t e m ，i tw i l lb em o r e s u i t a b l ef o rt e a c h i n go n l i n et h a nb e f o r e 【k e yw o r d s 】m p e g 一4 ，h 2 6 4 ，i pq o s ，i p v 6 ，l o a d c o n t r o l ， v i d e ot e a c h i n g 獨(dú)創(chuàng)性聲明 y 8 7 9 82 5 本人聲明，所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo) 下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡本人所知，除 了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其 他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北 京交通大學(xué)或其他教學(xué)機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的 材料。與我一起工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)已 在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 本人簽名：差也 日期：刃彩年弓月7 日 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明 本人完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論 文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許 論文被查閱和借閱；學(xué)校可以公布論文的全部或部分內(nèi) 容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。論 文中所有創(chuàng)新和成果歸北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技 術(shù)學(xué)院所有。未經(jīng)許可，任何單位和個(gè)人不得拷貝。版 權(quán)所有，違者必究。 本人簽名： 籮也 、 日期：型年三月上日 緒論 1 緒論啪1 1 1 視頻教學(xué)模型產(chǎn)生的背景和現(xiàn)狀 隨著i n t e r n e t 網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，推動(dòng)了遠(yuǎn) 程教育的發(fā)展，同時(shí)也面臨新的挑戰(zhàn)和革新，遠(yuǎn)程視頻教學(xué)可以為遠(yuǎn) 程教育加入新的活力和帶動(dòng)一場(chǎng)新的教育革命，但是傳統(tǒng)的視頻軟件 因?yàn)榧夹g(shù)限制，有很多不足之處，并不適用遠(yuǎn)程教學(xué)。例如沒(méi)有明確 的服務(wù)質(zhì)量要求，編碼技術(shù)較老，視頻不清晰，教學(xué)功能欠缺等。因 此需要根據(jù)現(xiàn)在的新技術(shù)基礎(chǔ)而重新設(shè)計(jì)。 對(duì)于目前市場(chǎng)上有很多視頻聊天軟件和視頻會(huì)議軟件，勉強(qiáng)可以 用于視頻教學(xué)，但由于它們并不是為視頻教學(xué)良身定做的，所以多多 少少都存在這樣或那樣的不足，在設(shè)計(jì)視頻教學(xué)模型時(shí)，除了考慮當(dāng) 前技術(shù)上的問(wèn)題，也要對(duì)它的適用范圍一一遠(yuǎn)程教學(xué)而做適當(dāng)調(diào)整和 改進(jìn)。 1 2 存在的要解決的問(wèn)題 現(xiàn)在有三個(gè)問(wèn)題需要解決： ( 1 ) 如何處理現(xiàn)有采集來(lái)的龐大視頻文件，摒棄傳統(tǒng)的編碼方 式，是用現(xiàn)在的穩(wěn)定的m p e g 一4 編碼技術(shù)還是最新的h 2 6 4 技術(shù)。 ( 2 ) 何保障網(wǎng)絡(luò)中視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量問(wèn)題，對(duì)于現(xiàn)有的各種協(xié)議 和端到端的q o s 控制策略，應(yīng)該做何種選擇或者改進(jìn)。 ( 3 ) 如何設(shè)計(jì)更實(shí)用的視頻教學(xué)系統(tǒng)。視頻教學(xué)系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn) 基本的文字，視頻對(duì)話，是否還有其它的需求要考慮。 1 3 本文的主要工作 本論文首先對(duì)現(xiàn)在流行的流媒體技術(shù)和協(xié)議以及其使用范圍做 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 介紹，其次闡述現(xiàn)有的采集技術(shù)和視頻編解碼技術(shù)，選擇合適的編碼 技術(shù)，對(duì)于視頻傳輸質(zhì)量，通過(guò)研究應(yīng)用層的q o s ，針對(duì)視頻教學(xué)的 特點(diǎn)做相應(yīng)的改進(jìn)，采取必要的控制策略。最后根據(jù)這些策略設(shè)計(jì)更 實(shí)用的視頻教學(xué)平臺(tái)。 流媒體傳輸協(xié)議和q 0 s 控制技術(shù) 2 流媒體傳輸協(xié)議和q o s 控制技術(shù)n 兒5 兒8 掬1 2 1 傳輸協(xié)議簡(jiǎn)介 媒體在i n t e r n e t 上的傳輸必然涉及到網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，i p 協(xié)議之上 的傳輸層有兩種通信協(xié)議：t c p 和u d p t c p 協(xié)議是一種面向連接的傳輸 協(xié)議，提供端到端可靠、有序的信息傳輸機(jī)制。但t c p 協(xié)議速率減半的 擁塞退避機(jī)制容易引起多媒體流過(guò)大的速率波動(dòng)，其每包確認(rèn)、超時(shí) 重發(fā)機(jī)制會(huì)引入較大的時(shí)延，同時(shí)由于t c p 是面向連接的可靠傳輸協(xié) 議，存在建立和關(guān)閉連接的開(kāi)銷，所以t c p 協(xié)議不適合用于多媒體傳 輸u d p 協(xié)議提供無(wú)連接、不可靠的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。不具備擁塞退避機(jī)制 的u d p 流在擁塞的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中將大量搶占具有擁塞退避機(jī)制的協(xié)議流 的帶寬，同時(shí)自身的丟包也迅速增加，并帶來(lái)系統(tǒng)擁塞崩潰的潛在危 險(xiǎn)。因此沒(méi)有擁塞控制的u d p 協(xié)議也不適合用于多媒體流的傳輸。只有 采用合適的協(xié)議才能更好地發(fā)揮流媒體的效用，保證傳輸?shù)膓 o s 質(zhì)量。 i e t f ( i n t e r n e t 工程任務(wù)組) 是i n t e r n e t 規(guī)劃與發(fā)展的主要標(biāo)準(zhǔn)化組 織，已經(jīng)設(shè)計(jì)出幾種支持流媒體傳輸?shù)膮f(xié)議。主要有用于i n t e r n e t 上 針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議r t p ( r e a 卜t i m et r a n s p o r t p r o t o c 0 1 ) 、與r t p 一起提供流量控制和擁塞控制服務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸控制 協(xié)議r t c p ( r e a 卜ti m et r a n s p o r tc o n t r 0 1p r o t o c 0 1 ) 、定義了一對(duì)多 的應(yīng)用程序如何有效地通過(guò)i p 網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)流協(xié)議 r t s p ( r e a l t i es t r e a m i n gp r o t o c 0 1 ) 2 1 1r t p 與r t c p 協(xié)議 r t p 眥p ( 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議) 都是基于u d p 派生 出的協(xié)議，并增加了對(duì)實(shí)時(shí)傳輸?shù)目刂啤Ｒ话阌糜诰W(wǎng)上傳輸實(shí)時(shí)視頻 數(shù)據(jù)，比如遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，視頻點(diǎn)播等。它包括兩個(gè)緊密相關(guān)的部分： 3 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議( r t p ) ，傳輸有實(shí)時(shí)特性的信息；實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議 ( r t c p ) ，監(jiān)視業(yè)務(wù)質(zhì)量和傳輸對(duì)話中成員的信息。 ar t p 協(xié)議”“ r t p ( r e a 卜t i m et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) 提供了實(shí)時(shí)信息的端對(duì)端 傳輸業(yè)務(wù)，利用它能夠在1 對(duì)l ( u n i c a s t ，單播) 或者l 對(duì)多( m u l t i c a s t ， 多播) 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)流媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。如交互的語(yǔ)音和圖 象：這些業(yè)務(wù)包括負(fù)載類型識(shí)別、序列編號(hào)、加入時(shí)間標(biāo)志、傳輸監(jiān)視。 典型的應(yīng)用是在u d p 層上傳輸r t p 包，以利用它的復(fù)用和總和檢測(cè)業(yè)務(wù)。 r t p 頭格式如下： o2348 91 63 1 v = 2p xc cmp t s e q u e n c e n u m b e r t i m e s t a j n p ( 3 2 b i t ) s y n c h r o n i z a t i o ns o u r c e ( s s r c ) i d e n t i f i e r ( 3 2 b i t ) c o n t r i b u t i n gs o u r c e ( c s r c )i d e n t i f i e r( 3 2 b i t ) 圖2 1r t p 分組固定頭部格式 v ：v e r s i o n ，版本號(hào)； p ：p a d d i n g ，是否還有補(bǔ)丁數(shù)據(jù)的標(biāo)志位； x ：e x t e n s i o n 頭信息是否還需擴(kuò)展； c c ：c s r cc o u n t ，c s r c 計(jì)數(shù)，表示固定頭后有多少個(gè)c s r c 標(biāo)識(shí) 符； m ：m a r k e r ，標(biāo)記； p t ：p a y l o a dt y p e ，載荷數(shù)據(jù)的類型； s e q u e n c en u m b e r ：發(fā)送包的序列號(hào)： t i m e s t a 叩：數(shù)據(jù)包發(fā)送的時(shí)間戳； 流媒體傳輸協(xié)議和q o s 控制技術(shù) s s r c ：同步源標(biāo)記，用以識(shí)別同步源； c s r c ：對(duì)載荷數(shù)據(jù)有作用的源標(biāo)記。 r t p 本身并不提供任何保證按時(shí)傳送和其他的服務(wù)質(zhì)量( q o s ) ，它 依賴于底層來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。它不保證傳送，不阻止亂序傳送，也不 假設(shè)底層是可靠的并按照順序傳送數(shù)據(jù)。在r t p 分組格式中，與實(shí)時(shí)傳 輸密切相關(guān)的字段是：序列號(hào)( s e q u e n c en u m b e r ) ，時(shí)戮( t i m e s t a m p ) 和 同步源標(biāo)識(shí)( s y n c h r o n i z a t i o ns o u r c e ( s s r c ) i d e n t i f i e r ) r t p 提供的時(shí)間戳( t i m e s t a m p ) 信息是多媒體實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾?信息，它既可用于數(shù)據(jù)的流內(nèi)同步，也可用于流間同步。時(shí)間戮記錄 了發(fā)送方數(shù)據(jù)塊( 如視頻幀) 第一個(gè)字節(jié)的創(chuàng)建時(shí)間。接收方利用時(shí)間 戳可維持?jǐn)?shù)據(jù)接收的實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的同步，完成r t p 包的重組， 并按照正常的速率回放數(shù)據(jù)。 對(duì)于一些大的數(shù)據(jù)塊，如視頻幀，一個(gè)數(shù)據(jù)塊被分成多個(gè)包，它 們使用相同的時(shí)間戳，僅靠時(shí)問(wèn)戳不足以恢復(fù)數(shù)據(jù)包的順序，并且u d p 等傳輸方式也不保證數(shù)據(jù)包傳輸?shù)捻樞蛐?。因此，r t p 提供了序列號(hào) ( s e q u e n c en u m b e r ) 以恢復(fù)數(shù)據(jù)包的順序，實(shí)現(xiàn)丟包檢測(cè)，為實(shí)時(shí)傳輸 提供網(wǎng)絡(luò)擁塞等信息。 為了確保實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的接收方能夠識(shí)別數(shù)據(jù)負(fù)載格式、回放數(shù)據(jù)， r t p 提供了負(fù)載類型( p a y l o a dt y p e ) 標(biāo)識(shí)。負(fù)載類型標(biāo)識(shí)指定了r t p 數(shù) 據(jù)包的負(fù)載格式及編碼壓縮方法。r f c1 8 9 0 中定義了一些常見(jiàn)的負(fù)載 類型( 如：m p e g ，j p e g 視頻，h 2 6 l 視頻流等) ，用戶可以根據(jù)需要定義更 多的負(fù)載類型。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況( 如在擁 塞時(shí)犧牲圖像質(zhì)量，采用高壓縮比視頻編碼) 或r t p 數(shù)據(jù)接收方的網(wǎng)絡(luò) 信道( 如新加入低速撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)用戶) 可及時(shí)調(diào)整負(fù)載類型，避免實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)傳輸?shù)闹袛唷?北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 為增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕换バ?，r t p 還提供了信源標(biāo)識(shí)( s o u r c e i d e n t i f i c a t i o n ) ，使接收方有可能獲得有關(guān)發(fā)送方的信息。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于傳輸實(shí)時(shí)性的要求遠(yuǎn)高于傳輸可靠性，因此r t p 數(shù)據(jù)通常采用u d p i p 封裝，以利用u d p 提供的復(fù)用和校驗(yàn)功能，共同完 成網(wǎng)絡(luò)的傳輸層功能。 br t c p 協(xié)議 r t c p 是與r t p 協(xié)同工作的傳輸控制協(xié)議。 r t c p 報(bào)文格式如下： o2 381 53 1 vpr cp t = s r l e n g t h s s r co fs e n d e r s s r c 一1 ( s s r co ff i r s ts o u r c e ) f r a c t i o nl o s tc u m u l a t i v en u m b e ro fp a c k e t sl o s t e x t e n d e dh i g h e s ts e q u e n c en u m b e rr e c e i v e d i n t e r a r r i v a lj i t t e r l a s ts r ( l s r ) d e l a ys i n c el a s ts r ( d l s r ) s s r c 2( s s r co fs e c o n ds o u r c e ) p r o f i l e s p e c i f i ce x t e n s i o n s 圖2 2r t c p 分組固定頭部格式 v ：v e r s i o n ，版本號(hào)： p ：p a d d i n g ，是否還有補(bǔ)丁數(shù)據(jù)的標(biāo)志位； r c ：r e c e p t i o nr e p o r tc o u n t ，本報(bào)文中的接收?qǐng)?bào)告數(shù)量； 流媒體傳輸協(xié)議和q 0 s 控制技術(shù) p t ：p a y l o a dt y p e ，載荷數(shù)據(jù)的類型； l e n g t h ：報(bào)文長(zhǎng)度： s s r c ：發(fā)送者的同步源標(biāo)記； s s r c n ：本報(bào)文所保持的同步源標(biāo)記； f r a c t i o n1 0 s t ：丟失率； c u m u l a t i v en u m b e ro fp a c k e t s1 0 s t ：累計(jì)的丟失包數(shù)； e x t e n d e dh i 曲e s ts e q u e n c en u m b e rr e c e i v e d ：最高接受到的包 順序號(hào)； i n t e r a r r i v a lj i t t e r ：到達(dá)時(shí)間間隔的抖動(dòng)； l a s ts rt i m es ta i i l p ( l s r ) ：最后到達(dá)s r 時(shí)間戳； d e l a ys i n c el a s ts r ( d l s r ) ：從晟后到達(dá)s r 至今發(fā)送r r 的延遲。 在r t p 會(huì)話期問(wèn)，各參與者周期性地傳送r t c p 報(bào)文，傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 傳輸質(zhì)量的反饋信息及各參與者的相關(guān)信息，r f c1 8 9 0 定義了r r s r ， s d e s ，b y e ，a p p 等五類r t c p 控制報(bào)文： ( 1 ) r t c pr r ( r e c e i v e rr e p o r t ) 報(bào)文：由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收方發(fā)送， r r 報(bào)文針對(duì)每個(gè)信源都提供報(bào)文丟失數(shù)、已收?qǐng)?bào)文的最大序列號(hào)、到 達(dá)時(shí)問(wèn)抖動(dòng)、接收最后一個(gè)s r 的時(shí)間、接收最后一個(gè)s r 的延遲等信息。 ( 2 ) r t c ps r ( s e n d e rr e p o r t ) 報(bào)文：由處于活躍狀態(tài)的信源發(fā)送 方發(fā)送，s r 報(bào)文不僅提供該端系統(tǒng)作為接收方的數(shù)據(jù)接收質(zhì)量反饋信 息( 與r t c pr r 報(bào)文相同) ，而且還提供s s r c ( 同步源) 標(biāo)識(shí)符、n t p 時(shí)間 戳、r t p 時(shí)間戳、發(fā)送包數(shù)以及發(fā)送字節(jié)數(shù)等與發(fā)送有關(guān)的信息。 ( 3 ) r t c ps d e s ( s o u r c ed e s c r i p t i o ni t e m s ) 報(bào)文：提供信源的描 述信息。包括c n a m e ( 信源端系統(tǒng)標(biāo)識(shí)) 、n a m e ( 用戶名) 、e m a i l ( 電子郵 件地址) 、p h o n e ( 電話號(hào)碼) 、l o c ( 地理位置) 、t o o l ( 應(yīng)用程序或工具 名) 、n o t e ( 通知袱態(tài)) 等s d e s 報(bào)文項(xiàng)。 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 4 ) r t c pb y e 報(bào)文：將某參與者退出信息通知會(huì)話。 ( 5 ) r 代pa p 時(shí)艮文：用戶自己定義報(bào)文。 利用上述五類r t c p 控制報(bào)文，可趴實(shí)現(xiàn)如下服務(wù)： ( 1 ) 媒體同步：r t c ps r 報(bào)文包含與r t p 時(shí)間戳相對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)信息， 可以象視頻幀同步一樣實(shí)現(xiàn)媒體同步。 ( 2 ) 信源標(biāo)識(shí)：在r t p 數(shù)據(jù)包中，信源采用不直觀的3 2 位s s r c 進(jìn)行 標(biāo)識(shí)，而r t c ps d e s 包可提供具有文本信息的c n a m e 項(xiàng)來(lái)標(biāo)識(shí)信源端系 統(tǒng)、n a m e 項(xiàng)來(lái)標(biāo)識(shí)用戶名、e m a i l 項(xiàng)來(lái)標(biāo)識(shí)電子郵件地址、p h o n e 項(xiàng)來(lái) 標(biāo)識(shí)電話號(hào)碼、l 0 c 項(xiàng)來(lái)標(biāo)識(shí)信源的地理位置，方便實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕?收方獲得發(fā)送信源的有關(guān)信息。 ( 3 ) 擁塞控制和q o s 監(jiān)控：這是r t c p 的一個(gè)重要功能。封裝質(zhì)量信 息的r t c p 報(bào)文可以利用r r 和s r 報(bào)文中一些相關(guān)字段來(lái)形成質(zhì)量消息， 達(dá)到控制回放質(zhì)量的目的。這些字段包括： 丟失率：從上一個(gè)s r 或r r 報(bào)文至今為止，r t p 數(shù)據(jù)報(bào)文的丟失率。 累計(jì)的丟失包數(shù)：從上一個(gè)s r 或r r 報(bào)文至今為止，r t p 數(shù)據(jù)報(bào)文 的丟失計(jì)數(shù)。 最高接收到的包順序號(hào)：從接收者接收到的r t p 數(shù)據(jù)報(bào)文最高順 序號(hào)。 到達(dá)時(shí)間間隔的抖動(dòng)：兩個(gè)連續(xù)的包之間不同的到達(dá)時(shí)間間隔。 最后到達(dá)s r 時(shí)間戳：最后到達(dá)的s r 報(bào)文的時(shí)間戮。 從最后到達(dá)s r 至今發(fā)送r r 的延遲：接收到最后一個(gè)s r 報(bào)文之后， 到發(fā)送本r r 報(bào)文之間的時(shí)間間隔。 上面這些字段可以實(shí)時(shí)反饋網(wǎng)絡(luò)的狀況，無(wú)論對(duì)發(fā)送方、接收方 還是網(wǎng)絡(luò)管理員，r t c p 提供的數(shù)據(jù)傳輸反饋信息都是非常有用的：發(fā)送 方可根據(jù)r t c pr r 報(bào)文調(diào)整數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸方式，保障視頻流的穩(wěn)定性和 流媒體傳輸協(xié)議和q 0 s 控制技術(shù) 健壯性，使端系統(tǒng)能夠正常接收：接收方可確定網(wǎng)絡(luò)擁塞的范圍是在本 地、本區(qū)域還是全局，有的放矢地采取對(duì)策：網(wǎng)絡(luò)管理員可及時(shí)監(jiān)視網(wǎng) 絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)男阅堋?由于r t c p 報(bào)文是周期發(fā)送的，隨著實(shí)時(shí)傳輸?shù)膮⑴c者不斷增加， r t c p 報(bào)文的頻繁發(fā)送對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸非常不利，為防止r t c p 報(bào)文占用過(guò)多 的網(wǎng)絡(luò)資源，協(xié)議規(guī)定報(bào)文最多占用實(shí)時(shí)傳輸帶寬的5 ，根據(jù)參與者數(shù) 量可自動(dòng)調(diào)節(jié)r t c p 報(bào)文的發(fā)送頻率，及時(shí)避免報(bào)文過(guò)多占用網(wǎng)絡(luò)資源。 2 1 2r s v p 協(xié)議 由于音頻和視頻數(shù)據(jù)流比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)更敏感，要在網(wǎng) 絡(luò)中傳輸高質(zhì)量的音頻、視頻信息，除帶寬要求之外，還需其他更多 的條件。r s v p ( r e s o u r c er e s e r v ep r o t o c 0 1 ) 是i n t e r n e t 上的資源預(yù)留 協(xié)議，使用r s v p 預(yù)留一部分網(wǎng)絡(luò)資源( 即帶寬) ，能在一定程度上為流 媒體的傳輸提供q o s 。在某些應(yīng)用系統(tǒng)如網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議工具v i c 中就集 成了r s v p 。 它是一種可以提供音頻、視頻、數(shù)據(jù)等混合服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)綜合 服務(wù)( i i si n t e r n e ti n t e g r a t e ds e r v i c e ) r s v p 9 7 ，r f c l 6 3 3 。通 過(guò)它，主機(jī)端可以向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)?zhí)囟ǖ膓 o s ，為特定的應(yīng)用程序提供有保 障的數(shù)據(jù)流服務(wù)。路由器也使用r s v p 發(fā)送服務(wù)質(zhì)量( q o s ) 請(qǐng)求給所 有節(jié)點(diǎn)( 沿著流路徑) 并建立和維持這種狀態(tài)以提供請(qǐng)求服務(wù)。通常 r s v p 請(qǐng)求將會(huì)引起每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)路徑上的資源預(yù)留，并維持該 狀態(tài)直到應(yīng)用程序釋放這些資源。 r s v p 對(duì)資源的申請(qǐng)是單向的，所以r s v p 在申請(qǐng)資源的過(guò)程中發(fā)送 端和接受端是邏輯上完全不同的兩個(gè)部分。( 雖然發(fā)送端和接受端可以 運(yùn)行在同一個(gè)進(jìn)程下) 。r s v p 工作在i p v 4 或i p v 6 上，處于0 s i 七層協(xié)議 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 中的傳送層。但是r s v p 并不處理傳送層的數(shù)據(jù)，從本質(zhì)上看，r s v p 更 象是網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議，如i c m p ( i n t e r n e tc o n t r 0 1m e s s a g ep r o t o c 0 1 ) ， i g m p ( i n t e r n e tg r o u pm a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 或是路由協(xié)議。和路 由協(xié)議及管理協(xié)議的實(shí)現(xiàn)相同，r s v p 的實(shí)現(xiàn)通常在后臺(tái)執(zhí)行，而不是 出現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳送的路徑上。 r s v p 本質(zhì)上并不屬于路由選擇協(xié)議，r s v p 的設(shè)計(jì)目標(biāo)是與單播 ( u n i c a s t ) 和組播( m u l t i c a s t ) 路由選擇協(xié)議一起工作。r s v p 進(jìn)程 參照本地路由選擇數(shù)據(jù)庫(kù)以獲得傳送路徑。以組播為例，主機(jī)發(fā)送 i g 忡信息以加入組播組，然后沿著組播組傳送路徑，發(fā)送r s v p 信息 以預(yù)留資源。路由選擇協(xié)議決定發(fā)送的數(shù)據(jù)包的走向。r s v p 僅關(guān)心這 些報(bào)文在它將走的路徑上能否獲得滿意的服務(wù)質(zhì)量。為了有效適應(yīng)大 型組、動(dòng)態(tài)組成員以及不同機(jī)種的接收端需求，通過(guò)r s v p ，接收端 可以請(qǐng)求一個(gè)特定的q o s 。q o s 請(qǐng)求從接收端主機(jī)應(yīng)用程序被傳送至本 地r s v p 進(jìn)程，然后r s v p 協(xié)議沿著相反的數(shù)據(jù)路徑，將此請(qǐng)求傳送到 所有節(jié)點(diǎn)( 路由器和主機(jī)) ，但是只到達(dá)接收端數(shù)據(jù)路徑加入到組播分 配樹(shù)中時(shí)的路由器。所以，r s v p 預(yù)留開(kāi)銷是和接受端的數(shù)量成對(duì)數(shù)關(guān) 系，而非線性關(guān)系。 2 1 3i c m p 協(xié)議 網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議i c m p ( i n t e r n e tc o n t r o lm e s s a g cp r o t o c 0 1 ) 是一個(gè)輔助協(xié)議，能在不同主機(jī)間傳遞簡(jiǎn)短消息。在t c p i p 參考模型 中，與i p 協(xié)議同屬網(wǎng)際層。當(dāng)i p 數(shù)據(jù)報(bào)在傳送途中出錯(cuò)時(shí)，i p 總是 和i c 歸配置在一起，向源主機(jī)發(fā)回出錯(cuò)的消息。i c m p 提供有3 類消息， 如請(qǐng)求消息、差錯(cuò)消息和控制消息，它們輔助i p 進(jìn)行主機(jī)探測(cè)、路由 維護(hù)、路由選擇和流量控制等，使得利用u d p 傳輸?shù)囊曨l流有了差錯(cuò) 流媒體傳輸協(xié)議羊uq o s 控制技術(shù) 處理功能。 i c m p 報(bào)文封裝格式如下： o1 63 1 4 為版本4 為首部8 為服務(wù)類1 6 為長(zhǎng)度 長(zhǎng)度型( t o s ) 1 6 位標(biāo)識(shí)3 位標(biāo)志1 3 位偏位置 8 位生存時(shí)間8 位協(xié)議1 6 位首部檢驗(yàn)和 ( t t l ) 3 2 位源i p 地址 3 2 位目的i p 地址 i c m p 報(bào)文類型i c m p 報(bào)文代碼i c m 時(shí)艮文校驗(yàn)和 其他信息和數(shù)據(jù) 圈2 3i c m p 報(bào)文封裝 i c m p 報(bào)文通常封裝在i p 報(bào)文之后，在i p 頭的“8 位協(xié)議”字段， 其值應(yīng)為“l(fā) ”或“i c m p ”。i c m p 的報(bào)文類型是由“報(bào)文類型”( t y p e ) 和“報(bào)文代碼”( c o d e ) 字段共同決定的，比如t y p e 取值8 ，c o d e 取值 0 ，表示e c h or e q u c s t 消息，而t y p e 取值0 ，c o d e 取值o ，則表示e c h o r e p l y 消息。 i c m p 首部檢驗(yàn)和的算法與i p 首部檢驗(yàn)和算法一致，它不對(duì)首部后 面的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。首先把檢驗(yàn)和字段置為0 ，然后對(duì)首部中每個(gè)1 6 位進(jìn)行反碼求和( 比如將t y p e 和c o d e 字段組成一串1 6 位) ，結(jié)果存在 檢驗(yàn)和字段中。當(dāng)收到一份i c m p 數(shù)據(jù)報(bào)后，f 司樣對(duì)首部每個(gè)l6 位進(jìn) 行二進(jìn)制反碼求和。由于接收方在計(jì)算過(guò)程中包含了發(fā)送方存在首部 中的檢驗(yàn)和，因此，如果首部在傳輸過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生任何差錯(cuò)，那么 接收方計(jì)算的結(jié)果應(yīng)該全為l 。如果不是全1 ，則檢驗(yàn)和出錯(cuò)。 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 i c m p 報(bào)文中，“其他信息”字段內(nèi)容隨著類型和代碼的不同而不 同。，比如e c h or e q u e s t 類型，就有“1 6 位標(biāo)識(shí)符”和“1 6 位順序號(hào)” 字段，而時(shí)間戳t i m e s t 硼p 類型，除“1 6 位標(biāo)識(shí)符”和“1 6 位順序號(hào)” 字段外，還有“發(fā)送時(shí)間戳”、“接收時(shí)間戳”、“傳輸所用時(shí)間戳”寧 段內(nèi)容。由于i c m p 報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中起查詢和控制作用，因此其數(shù)據(jù)部分 為o ，即不攜帶任何視頻數(shù)據(jù)。 i c m p 是一個(gè)輔助協(xié)議，它只有和口封裝在一起，作為數(shù)據(jù)報(bào) 的一部分向外發(fā)送，才能被i p 層或更高層協(xié)議口c p 或u d p ) 使用。它 不是一種高層協(xié)議，只是口的一部分，它為i p 提供差錯(cuò)報(bào)告功能，當(dāng) 源主機(jī)收到i c m p 差錯(cuò)報(bào)告之后，還需要與應(yīng)用程序聯(lián)系起來(lái)，才能決 定相應(yīng)的差錯(cuò)處理方式。 2 1 4l p v 6 協(xié)議乜“ i p v 6 是“i n t e r n e tp r o t o c o lv e r s i o n6 ”的縮寫(xiě)，它是i e t f 設(shè) 計(jì)的用于替代現(xiàn)行版本i p 協(xié)議一i p v 4 一的下一代i p 協(xié)議。 目前i n t e r n e t 中廣泛使用的i p v 4 協(xié)議，也就是人們常說(shuō)的i p 協(xié) 議，已經(jīng)有近2 0 年的歷史了。隨著i n t e r n e t 技術(shù)的迅猛發(fā)展和規(guī)模 的不斷擴(kuò)大，i p v 4 已經(jīng)暴露出了許多問(wèn)題，而其中最重要的一個(gè)問(wèn)題 就是i p 地址資源的短缺。有預(yù)測(cè)表明，以目前i n t e r n e t 發(fā)展的速度 來(lái)計(jì)算，在未來(lái)的5 到1 0 年間，所有的i p v 4 地址將分配完畢。盡管 目前已經(jīng)采取了一些措施來(lái)保護(hù)i p v 4 地址資源的合理利用，如非傳統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)區(qū)域路由和網(wǎng)絡(luò)地址翻譯，但是都不能從根本上解決問(wèn)題。 為了徹底解決i p v 4 存在的問(wèn)題，i e t f 從1 9 9 5 年開(kāi)始就著手研究開(kāi) 發(fā)下一代i p 協(xié)議，即i p v 6 。i p v 6 具有長(zhǎng)達(dá)1 2 8 位的地址空間，可以徹底 解決i p v 4 地址不足的問(wèn)題，除此之外，i p v 6 還采用了分級(jí)地址模式、 流媒體傳輸協(xié)議和q o s 控制技術(shù) 高效i p 包頭、服務(wù)質(zhì)量、主機(jī)地址自動(dòng)配置、認(rèn)證和加密等許多技術(shù)。 2 2q o s 控制技術(shù) 2 2 1q o s 的基本概念和發(fā)展 aq o s 定義 一般來(lái)說(shuō)，基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的i n t e r n e t ( i p v 4 標(biāo)準(zhǔn)) 只為用戶提 供了“盡力而為( b e s t e f f o r t ) ”的服務(wù)，不能保證數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膶?shí)時(shí) 性、完整性以及到達(dá)的順序性，不能保證服務(wù)的質(zhì)量，所以主要應(yīng)用 在文件傳送和電子郵件服務(wù)。隨著i n t e r n e t 的飛速發(fā)展，人們對(duì)于在 i n t e r n e t 上傳輸分布式多媒體應(yīng)用的需求越來(lái)越大，一般說(shuō)來(lái)，用戶 對(duì)不同的分布式多媒體應(yīng)用有著不同的服務(wù)質(zhì)量要求，這就要求網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)能根據(jù)用戶的要求分配和調(diào)度資源，因此，傳統(tǒng)的所采用的“盡力 而為”轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，已經(jīng)不能滿足用戶的要求。為了解決在i n t e r n e t 等 計(jì)算機(jī)網(wǎng)上高質(zhì)量地傳輸多媒體信息的問(wèn)題，美國(guó)于1 9 9 6 年底，開(kāi)始 了以提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量研究為核心底i n t e r n e ti i 以及n g i ( 下一代 i n t e r n e t ) 等研究項(xiàng)目。i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 也成立了專門(mén)的工作小組來(lái)研究多媒體服務(wù)質(zhì)量的定義和相關(guān)的標(biāo) 準(zhǔn)。 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量( q u a l i t yo fs e r v i c e ，簡(jiǎn)稱q o s ) 是網(wǎng)絡(luò)于用戶之 間，以及網(wǎng)絡(luò)上互相通信的用戶之間，關(guān)于信息傳輸與共享的質(zhì)的約 定，例如，傳輸延遲允許時(shí)間、最小傳輸畫(huà)面失真度以及聲像同步等。 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 幾i 丌 1一 用戶q o s 廣_ 設(shè)備q o s 上網(wǎng)絡(luò)q o s _ 由應(yīng) i 1 圖2 - 4q o s 分層結(jié)構(gòu)圖 q o s 有幾個(gè)定義的版本，在i n t e r n e t 等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上為用戶提供高 質(zhì)量的q o s 必須解決以下問(wèn)題： ( 1 ) q o s 的分類與定義。對(duì)q o s 進(jìn)行分類和定義的目的是使網(wǎng)絡(luò) 可以根據(jù)不同類型的q o s 進(jìn)行管理和分配資源。例如，給實(shí)時(shí)服務(wù)分配 較大的帶寬和較度的c p u 處理時(shí)間等，另一方面，對(duì)q o s 進(jìn)行分類定義 也方便用戶根據(jù)不同的應(yīng)用提出q o s 需求。 ( 2 ) 準(zhǔn)入控制和協(xié)商。即根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中資源的使用情況，允許用 戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多媒體信息傳輸并協(xié)商其q o s 。 ( 3 ) 資源預(yù)約。為了給用戶提供滿意的q o s ，必須對(duì)端系統(tǒng)、路 由器以及傳輸帶寬等相應(yīng)的資源進(jìn)行預(yù)約，以確保這些資源不被其他 應(yīng)用所強(qiáng)用。 ( 4 ) 資源調(diào)度與管理。對(duì)資源進(jìn)行預(yù)約之后，是否能得到這些 資源，還依賴于相應(yīng)的資源調(diào)度與管理系統(tǒng)。 章一 流媒體傳輸協(xié)議和q o s 控制技術(shù) q o s 是一種抽象的概念，它用于說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的質(zhì)量程度。和 其他網(wǎng)絡(luò)傳輸相比，視頻傳輸在延遲和丟失方面有特別的限制。同時(shí) 目前的i n t e r n e t 并沒(méi)有廣泛使用q o s 保證機(jī)制，如i n t s e r v ( t h e 工n t e g r a t e ds e r v i c e ) 和d i f s e r v ( t h ed i f f e r e n t i a t e ds e r v i c e s ) 等。 而且網(wǎng)絡(luò)可用的帶寬不僅存在不確定性，同時(shí)會(huì)隨時(shí)間而改變，不可 避免地發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象，造成視頻流的延遲和丟包。因此在視頻傳 輸框架中要有網(wǎng)絡(luò)q o s 探測(cè)機(jī)制來(lái)實(shí)時(shí)衡量網(wǎng)絡(luò)傳輸品質(zhì)，使得編碼器 可以依據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況而改變編碼速率，達(dá)到最大限度利用帶寬，給終端 用戶提供較好的視頻質(zhì)量。影響網(wǎng)絡(luò)q o s 的因素可用公式表達(dá) q o s = f ( t u ，e r ，d e ，d e ，) 其中t u 為吞吐量，e r 為差錯(cuò)率，d e 為端到 端延遲，4 d e ，為延遲抖動(dòng)。 bq o s 現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù) 當(dāng)前主要的i pq o s 技術(shù)有集成服務(wù)( i n t s e r v ) 、區(qū)分服務(wù) ( d i f f s e r v ) 、q o s 路由和m p l s 。 ( 1 ) 集成服務(wù)( i n t s e r v ) 集成服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)和參考框架見(jiàn)文獻(xiàn) 5 。集成服務(wù)的基本思想 是在傳送數(shù)據(jù)之前，根據(jù)業(yè)務(wù)的q o s 需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)留，從而為該 數(shù)據(jù)流提供端到端的q o s 保證。 資源預(yù)留協(xié)議r s v p 是集成服務(wù)的核心。這是一種信令協(xié)議，用來(lái) 通知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)預(yù)留資源。如果資源預(yù)留失敗，r s v p 協(xié)議會(huì)向主機(jī)發(fā)回 拒絕消息。 集成服務(wù)能夠在i p 網(wǎng)上提供端到端的q o s 保證。但是，集成服務(wù)對(duì) 路由器的要求很高，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流數(shù)量很大時(shí)，路由器的存儲(chǔ)和 處理能力會(huì)遇到很大的壓力。因此，集成服務(wù)可擴(kuò)展性很差，難以在 i n t e r n e t 核心網(wǎng)絡(luò)實(shí)施，目前業(yè)界普遍認(rèn)為集成服務(wù)有可能會(huì)應(yīng)用在 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 網(wǎng)絡(luò)的邊緣上。 ( 2 ) 區(qū)分服務(wù)( d i f f s e r v ) 區(qū)分服務(wù)的基本思想是將用戶的數(shù)據(jù)流按照服務(wù)質(zhì)量要求來(lái)劃分 等級(jí)，任何用戶的數(shù)據(jù)流都可以自由進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞 時(shí)，級(jí)別高的數(shù)據(jù)流在排隊(duì)和占用資源時(shí)比級(jí)別低的數(shù)據(jù)流有更高的 優(yōu)先權(quán)。區(qū)分服只承諾相對(duì)的服務(wù)質(zhì)量，而不對(duì)任何用戶承諾具體的 服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)。i e t f 定義了區(qū)分服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)。 在區(qū)分服務(wù)機(jī)制下，用戶和網(wǎng)絡(luò)管理部門(mén)之間需要預(yù)先商定服務(wù) 等級(jí)合約( s l a ) ，根據(jù)s l a ，用戶的數(shù)據(jù)流被賦予一個(gè)特定的優(yōu)先等級(jí)， 當(dāng)數(shù)據(jù)流通過(guò)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，路由器會(huì)采用相應(yīng)的方式來(lái)處理流內(nèi)的分組。 區(qū)分服務(wù)只包含有限數(shù)量的業(yè)務(wù)級(jí)別，狀態(tài)信息的數(shù)量少，因此 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，擴(kuò)展性較好。它的不足之處是很難提供基于流的端到端的 質(zhì)量保證。目前，區(qū)分服務(wù)是業(yè)界認(rèn)同的i p 骨干網(wǎng)的q o s 解決方案，但 是由于標(biāo)準(zhǔn)還不夠詳盡，不同運(yùn)營(yíng)商的d i f f s e r v 網(wǎng)絡(luò)之間的互通還存 在困難。 ( 3 ) q o s 路由 現(xiàn)在的i n t e r n e t 路由協(xié)議( o s p f 、r i p 等) 都采用單個(gè)測(cè)度( 如跳 數(shù)、成本) 來(lái)計(jì)算最短路由，沒(méi)有考慮多個(gè)q o s 參數(shù)的要求。q o s 路由 根據(jù)多種不同的度量參數(shù)( 如帶寬、成本、每一跳開(kāi)銷、時(shí)延、可靠 性等) 來(lái)選擇路由。q o s 路由包括三個(gè)主要功能：鏈路狀態(tài)信息發(fā)布， 路由計(jì)算和路由表存儲(chǔ)。 q o s 路由能夠滿足業(yè)務(wù)的q o s 要求，同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。 但是q o s 路由的計(jì)算十分復(fù)雜，增加了網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)銷，目前實(shí)用的q o s 路 由算法還不多見(jiàn)。 ( 4 ) m p l s 流媒體傳輸協(xié)議和q 0 s 控制技術(shù) 多協(xié)議標(biāo)簽交換m p l s 并不是主要的q o s 機(jī)制，也不是q o s 的體系結(jié) 構(gòu)，但m p l s 的顯式路由功能大大增強(qiáng)了在i p 網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施流量工程的能 力。對(duì)于骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)提供者來(lái)說(shuō)，這是目前使用最普遍，可實(shí)現(xiàn)性最 強(qiáng)的一種q o s 機(jī)制。 以上四種q o s 技術(shù)可以結(jié)合使用。例如i n t s e r v 和d i f f s e r v 結(jié)合， 在核心網(wǎng)采用d i f f s e r v ，在接入網(wǎng)采用i n t s e r v 。又如m p l s 和d i f f s e r v 結(jié)合，或m p l s 和q o s 路由結(jié)合。目前m p l s + d i f f s e r v 技術(shù)最有可能成為 i p 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商首選的q o s 方案。 2 2 2r s v p 協(xié)議與q o s 支持 按照i e t f 的服務(wù)分類，r s v p 協(xié)議無(wú)疑可提供b e s te f f o r t 和c o n t r o l l o a d 等級(jí)的q o s 支持能力。由于g u a r a n t e e d 等級(jí)的q o s 要求在數(shù)據(jù)傳輸 之前應(yīng)預(yù)留好資源，而r s v p 協(xié)議不含數(shù)據(jù)傳輸、路由選擇和資源配置功 能，與傳輸和路由等配合協(xié)議之間也無(wú)直接聯(lián)系，只能通過(guò)節(jié)點(diǎn)的資源 管理來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，某些原因可能引起路由改變，這 就意味著在節(jié)點(diǎn)得到更新的路徑預(yù)留信息來(lái)調(diào)整新路徑上各節(jié)點(diǎn)的 資源配置之前，數(shù)據(jù)可能沿未預(yù)留資源的路徑傳輸，同時(shí)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中可 能有某些路由器不支持r s v p 協(xié)議，因而使用r s v p 協(xié)議不能提供 g u a r a n t e e d 等級(jí)的q o s 支持。因此在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中使用的r t p r t c p 協(xié) 議中，加入一種動(dòng)態(tài)的q o s 控制的資源管理方法，以加強(qiáng)流媒體的傳輸 q o s 保證。 r s v p 服務(wù)器、r s v p 客戶端模塊和網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)( 主機(jī)和路由器) 對(duì)特定的媒體流預(yù)留資源，保證一定的q o s 。r s v p 客戶端讀取s d p 文件， 獲得流媒體文件組播地址、端口和流的描述信息。為了初始化r s v p 組 播連接，r s v p 客戶端首先使用i n t e r n e t 組管理協(xié)議( i g m p ) 加入流媒體 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 文件組播組。對(duì)單播連接，i g m p 協(xié)議視為組播的一種特殊情況處理。然 后r s v p 服務(wù)器發(fā)送p a t h 消息經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上各路由器給r s v p 客戶端，保證沿 正確路徑預(yù)留資源。r s v p 客戶端收到資源預(yù)定，開(kāi)始發(fā)送相應(yīng)的資源預(yù) 定請(qǐng)求r e s v ，r e s v 請(qǐng)求使用s d p 文件中欲點(diǎn)播的流的描述信息，請(qǐng)求中 包含了對(duì)帶寬、c p u 、i 0 、內(nèi)存等資源的預(yù)定請(qǐng)求。r e s v 消息經(jīng)p a t h 路徑建立的反向路徑傳輸至r s v p 服務(wù)器，在沿途各節(jié)點(diǎn)( 主機(jī)和路由器) 預(yù)留資源，保證流的q o s 。為適應(yīng)路由、q o s 要求等的變化，r s v p 客戶端 和r s v p 服務(wù)器定期地發(fā)送p a t h 和r e s v 刷新消息來(lái)刷新各節(jié)點(diǎn)上的軟狀 態(tài)信息表。在現(xiàn)有的i p 網(wǎng)中，某些路由器可能不支持r s 、，p 協(xié)議，r s v p 協(xié) 議使用隧道技術(shù)通過(guò)不支持r s v p 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。隧道技術(shù)要求r s v p 路由 器和非r s v p 路由器用本地路由表轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址的p a t h 消息。當(dāng)p a t h 消息通過(guò)非r s v p 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，p a t h 消息攜帶前面最后一個(gè)支持r s v p 的路由 器的i p 地址。r e s v 消息轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)上游支持r s v p 的路由器。所以資 源預(yù)留請(qǐng)求可以通過(guò)不支持r s v p 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。 2 2 3 資源管理與q o s 支持 在服務(wù)器端，實(shí)際的資源預(yù)留工作由r s v p 服務(wù)器交給資源管理模 塊完成，與預(yù)留協(xié)議無(wú)關(guān)。這就是說(shuō)，r s v p 協(xié)議本身不實(shí)現(xiàn)通信所需資 源的預(yù)留和配置，真正的實(shí)現(xiàn)由節(jié)點(diǎn)中的資源管理模塊完成。資源管理 模塊管理用戶指定的q