Сети -> Internet -> Видеопотоки. Протоколы

Видеопотоки. Протоколы

Начнем с напоминания о том, что протоколы представляют собой набор правил или процедур, определяющих дисциплину передачи данных по пакетным сетям. Они обеспечивают, в частности, такие функции, как инициализация и завершение сеанса связи, адресация и маршрутизация пакетов, аутентификация и/или шифрование, выполняют коррекцию ошибок. Так, например, Web-службы используют в качестве стандарта протокол HTTP, когда же необходимо передать файлы, то прибегают к протоколу FTP. Оба они, в свою очередь, входят в стек протоколов TCP/IP.

Сегодня для сквозной (из конца в конец) доставки мультимедийного трафика в режиме реального времени существует набор взаимосвязанных протоколов. В этом наборе RTP (Real-Time Transport Protocol) является основным транспортным протоколом, который устанавливает и разрывает сессии. Каждая из таких сессий несет один вид мультимедиатрафика для данного потока. RTP не обеспечивает QoS и не гарантирует корректную доставку данных.

С ним связан протокол управления передачей RTCP (Real-Time Control Protocol), выполняющий для потоковых технологий ту же роль, что и TCP при передаче пакетов. Он поддерживает службы QoS, однако сам по себе не может гарантировать необходимый уровень качества сервиса при сквозной передаче.

QoS предоставляется совместно с протоколом RSVP (Resource Reservation Protocol), который, как видно из его названия, резервирует ресурсы по всему маршруту для своевременного и эффективного транспортирования аудио- и видеоданных. С этой целью он рассылает необходимые запросы на полосу пропускания коммутаторам, маршрутизаторам и другим сетевым устройствам.

И наконец, последним протоколом в этой связке является RTSP (Real-Time Streaming Protocol). Он не имеет никакого отношения к транспорту данных. Это протокол прикладного уровня, и его назначение заключается в том, чтобы предоставить конечному пользователю возможность осуществлять прямое управление потоком. RTSP обеспечивает интерфейс, как и у видеомагнитофона, который позволяет выполнять такие операции, как перемотка, прокрутка, пауза и останов.

Рис. 1

Каждый из протоколов, представленных выше, вносит свой вклад в доставку видеотрафика в режиме реального времени. На рис. 1 отображены положения потоковых протоколов по отношению к стеку и уровням эталонной модели OSI. Перейдем теперь к более детальному рассмотрению их основных функций.


Real-Time Transport Protocol

RTP является IP-базированным транспортным протоколом, используемым для передачи мультимедиаданных, таких, как видео и аудио, по сетям с коммутацией пакетов, в частности Internet. В связке с протоколами RTCP и RSVP он способен обеспечить сквозную доставку и необходимый уровень QoS для мультимедиафайлов. RTP не включает функции маршрутизации, поскольку для этого применяется дейтаграммная служба UDP (User Datagram Protocol) из стека протоколов TCP/IP. Хотя протокол TCP, ориентированный на соединение, гарантирует доставку пакетов, причиной для отказа его использования в данном случае служит низкая скорость, что неприемлемо для чувствительного ко времени трафика. Поэтому качество приносится в жертву скорости.

RTP выполняет такие функции, как идентификация типа полезной нагрузки, нумерация последовательности пакетов и присвоение временных меток. Последние позволяют передавать мультимедиатрафик без потери информации и временных задержек, недопустимых для этого вида трафика. Хотя RTP разработан для многоадресной передачи, он может быть использован и для сессий типа точка--точка, например для приложений IP-телефонии.

RTP-сессия устанавливается приложением, которое определяет набор адресов получателей, состоящих из адреса сети и двух номеров портов: один -- для RTP и один -- для RTCP. Каждому типу мультимедиатрафика соответствует своя сессия. К примеру, аудио- и видеочасти мультимедийной презентации будут передаваться каждая в рамках собственной сессии. Это позволяет пользователю выбирать или оба трафика, или один из них.

Рис. 2

Хотя RTP является протоколом транспортного уровня, он выполняет ряд функций, свойственных уровню приложений. В их число входят упорядочение пакетов во времени, их реконструкция и синхронизация. Информация, которая позволяет это делать, размещается в RTP-заголовке. Там же находится информация о способе шифрования полезной нагрузки, что является существенным, поскольку метод шифрования может изменяться в зависимости от загрузки сети. На рис. 2 показана структура пакета. Передаваемая полезная нагрузка инкапсулируется в RTP-заголовок, затем данный фрейм помещается в UDP-заголовок и, наконец, все это инкапсулируется в IP-заголовок. Составленный таким образом пакет передается через Internet.


Real-Time Control Protocol

Как уже упоминалось выше, RTCP выполняет функции управления и, взаимодействуя непосредственно с RTP, поставляет последнему управляющую информацию для диагностики и оптимизации производительности. Вдобавок он осуществляет контроль качества доставки данных. Основные функции протокола следующие:

• мониторинг QoS и управление перегрузками канала;

• идентификация источника;

• внутренняя синхронизация аудиовизуальной информации;

• управление масштабированием.

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5