RTP

RTP学习（三）RTP/RTCP/RTSP数据包格式

h264RTP打包描述的较为详细（含SDP中sps等信息的描述)

UDP、TCP、RTP三种协议的总结

http://super-and-star.blog.163.com/blog/static/1095294122011325111119243/

使用wireshark检测RTP丢包问题

RTP协议之Header结构解析（扩展头部等)

RTP协议的报文头格式结构

sdp描述示例-- a=rtpmap:101 telephone-event/8000

UDP传输的基于反馈机制的速度控制算法

http://blog.csdn.net/dentistrydoctor/article/details/1645951

1.1.  RTP是什么

RTP全名是Real-time Transport Protocol（实时传输协议）。它是IETF提出的一个标准，对应的RFC文档为RFC3550（RFC1889为其过期版本）。RFC3550不仅定义了RTP，而且定义了配套的相关协议RTCP（Real-time Transport Control Protocol，即实时传输控制协议）。RTP用来为IP网上的语音、图像、传真等多种需要实时传输的多媒体数据提供端到端的实时传输服务。RTP为Internet上端到端的实时传输提供时间信息和流同步，但并不保证服务质量，服务质量由RTCP来提供。

注：注意什么叫实时传输，不能进行所谓的seek操作

1.2.  RTP的应用环境

RTP用于在单播或多播网络中传送实时数据。它们典型的应用场合有如下几个。

（1）简单的多播音频会议。语音通信通过一个多播地址和一对端口来实现。一个用于音频数据（RTP），另一个用于控制包（RTCP）。

（2）音频和视频会议。如果在一次会议中同时使用了音频和视频会议，这两种媒体将分别在不同的RTP会话中传送，每一个会话使用不同的传输地址（IP地址＋端口）。如果一个用户同时使用了两个会话，则每个会话对应的RTCP包都使用规范化名字CNAME（Canonical Name）。与会者可以根据RTCP包中的CNAME来获取相关联的音频和视频，然后根据RTCP包中的计时信息(Network time protocol)来实现音频和视频的同步。

（3）翻译器和混合器。翻译器和混合器都是RTP级的中继系统。翻译器用在通过IP多 播不能直接到达的用户区，例如发送者和接收者之间存在防火墙。当与会者能接收的音频编码格式不一样，比如有一个与会者通过一条低速链路接入到高速会议，这 时就要使用混合器。在进入音频数据格式需要变化的网络前，混合器将来自一个源或多个源的音频包进行重构，并把重构后的多个音频合并，采用另一种音频编码进 行编码后，再转发这个新的RTP包。从一个混合器出来的所有数据包要用混合器作为它们的同步源（SSRC，见RTP的封装）来识别，可以通过贡献源列表（CSRC表，见RTP的封装）可以确认谈话者。

1.3.  流媒体

流媒体是指Internet上使用流式传输技术的连续时基媒体。当前在Internet上传输音频和视频等信息主要有两种方式：下载和流式传输两种方式。

下载情况下，用户需要先下载整个媒体文件到本地，然后才能播放媒体文件。在视频直播等应用场合，由于生成整个媒体文件要等直播结束，也就是用户至少要在直播结束后才能看到直播节目，所以用下载方式不能实现直播。

流式传输是实现流媒体的关键技术。使用流式传输可以边下载边观看流媒体节目。由于Internet是基于分组传输的，所以接收端收到的数据包往往有延迟和乱序（流式传输构建在UDP上）。要实现流式传输，就是要从降低延迟和恢复数据包时序入手。在发送端，为降低延迟，往往对传输数据进行预处理（降低质量和高效压缩）。在接收端为了恢复时序，采用了接收缓冲；而为了实现媒体的流畅播放，则采用了播放缓冲。

使用接收缓冲，可以将接收到的数据包缓存起来，然后根据数据包的封装信息（如包序号和时戳等），将乱序的包重新排序，最后将重新排序了的数据包放入播放缓冲播放。

为什么需要播放缓冲呢？容易想到，由于网络不可能很理想，并且对数据包排序需要处理时耗，我们得到排序好的数据包的时间间隔是不等的。如果不用播放缓冲，那么播放节目会很卡，这叫时延抖动。相反，使用播放缓冲，在开始播放时，花费几十秒钟先将播放缓冲填满（例如PPLIVE），可以有效地消除时延抖动，从而在不太损失实时性的前提下实现流媒体的顺畅播放。

到目前为止,Internet 上使用较多的流式视频格式主要有以下三种:RealNetworks 公司的RealMedia ,Apple 公司的QuickTime 以及Microsoft 公司的Advanced Streaming Format (ASF) 。

2、   RTP详解

2.1.  RTP的协议层次

2.1.1.  传输层的子层

RTP（实时传输协议），顾名思义它是用来提供实时传输的，因而可以看成是传输层的一个子层。图 1给出了流媒体应用中的一个典型的协议体系结构。图2给出了RTP协议与其他协议之间的关系。

图1 流媒体体系结构

图2 RTP协议与其他协议的关系

RTP、TCP、UDP都属于传输层协议; RTP也可以认为是介于应用层与传输层之间

从图中可以看出，RTP被划分在传输层，它建立在UDP上。同UDP协议一样，为了实现其实时传输功能，RTP也有固定的封装形式。RTP用来为端到端的实时传输提供时间信息和流同步，但并不保证服务质量。服务质量由RTCP来提供。

 

2.1.2.  应用层的一部分

不少人也把RTP归为应用层的一部分，这是从应用开发者的角度来说的。操作系统中的TCP/IP等协议栈所提供的是我们最常用的服务，而RTP的实现还是要靠开发者自己。因此从开发的角度来说，RTP的实现和应用层协议的实现没不同，所以可将RTP看成应用层协议。

RTP实现者在发送RTP数据时，需先将数据封装成RTP包，而在接收到RTP数据包，需要将数据从RTP包中提取出来。

RTP的头部格式：

RTP封装中应该有同步源和时戳等字段，但更为完整的封装是什么样子呢？请看图3。

 

图 3 RTP的头部格式

版本号（V）：2比特，用来标志使用的RTP版本。

填充位（P）：1比特，如果该位置位，则该RTP包的尾部就包含附加的填充字节。

扩展位（X）：1比特，如果该位置位的话，RTP固定头部后面就跟有一个扩展头部。

CSRC计数器（CC）：4比特，含有固定头部后面跟着的CSRC的数目。

标记位（M）：1比特,该位的解释由配置文档（Profile）来承担.

载荷类型（PT）：7比特，标识了RTP载荷的类型。

序列号（SN）：16比特，发送方在每发送完一个RTP包后就将该域的值增加1，接收方可以由该域检测包的丢失及恢复包序列。序列号的初始值是随机的。

时间戳：32比特，记录了该包中数据的第一个字节的采样时刻。在一次会话开始时，时间戳初始化成一个初始值。即使在没有信号发送时，时间戳的数值也要随时间而不断地增加（时间在流逝嘛）。时间戳是去除抖动和实现同步不可缺少的。

2.3.  RTCP的封装

RTP需要RTCP为其服务质量提供保证，因此下面介绍一下RTCP的相关知识。

RTCP的主要功能是：服务质量的监视与反馈、媒体间的同步，以及多播组中成员的标识。在RTP会话期 间，各参与者周期性地传送RTCP包。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，各参与者可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。

从图 1可以看到，RTCP也是用UDP来传送的，但RTCP封装的仅仅是一些控制信息，因而分组很短，所以可以将多个RTCP分组封装在一个UDP包中。RTCP有如下五种分组

表 1 RTCP的5种分组类型

上述五种分组的封装大同小异，下面只讲述SR类型，而其它类型请参考RFC3550。

发送端报告分组SR（Sender Report）用来使发送端以多播方式向所有接收端报告发送情况。SR分组的主要内容有：相应的RTP流的SSRC，RTP流中最新产生的RTP分组的时间戳和NTP，RTP流包含的分组数，RTP流包含的字节数。SR包的封装如图3所示。

图 3 RTCP头部的格式

版本（V）：同RTP包头域。

填充（P）：同RTP包头域。

接收报告计数器（RC）：5比特，该SR包中的接收报告块的数目，可以为零。

包类型（PT）：8比特，SR包是200。

长度域（Length）：16比特，其中存放的是该SR包以32比特为单位的总长度减一。

同步源（SSRC）：SR包发送者的同步源标识符。与对应RTP包中的SSRC一样。

NTP Timestamp（Network time protocol）SR包发送时的绝对时间值。NTP的作用是同步不同的RTP媒体流。

RTP Timestamp：与NTP时间戳对应，与RTP数据包中的RTP时间戳具有相同的单位和随机初始值。

Sender’s packet count：从开始发送包到产生这个SR包这段时间里，发送者发送的RTP数据包的总数. SSRC改变时，这个域清零。

Sender`s octet count：从开始发送包到产生这个SR包这段时间里，发送者发送的净荷数据的总字节数（不包括头部和填充）。发送者改变其SSRC时，这个域要清零。

同步源n的SSRC标识符：该报告块中包含的是从该源接收到的包的统计信息。

丢失率（Fraction Lost）：表明从上一个SR或RR包发出以来从同步源n(SSRC_n)来的RTP数据包的丢失率。

累计的包丢失数目：从开始接收到SSRC_n的包到发送SR,从SSRC_n传过来的RTP数据包的丢失总数。

收到的扩展最大序列号：从SSRC_n收到的RTP数据包中最大的序列号，

接收抖动（Interarrival jitter）：RTP数据包接受时间的统计方差估计

上次SR时间戳（Last SR,LSR）：取最近从SSRC_n收到的SR包中的NTP时间戳的中间32比特。如果目前还没收到SR包，则该域清零。

上次SR以来的延时（Delay since last SR,DLSR）：上次从SSRC_n收到SR包到发送本报告的延时。

2.4.  RTP的会话过程

当应用程序建立一个RTP会话时，应用程序将确定一对目的传输地址。目的传输地址由一个网络地址和一对端口组成，有两个端口：一个给RTP包，一个给RTCP包，使得RTP/RTCP数据能够正确发送。RTP数据发向偶数的UDP端口，而对应的控制信号RTCP数据发向相邻的奇数UDP端口（偶数的UDP端口＋1），这样就构成一个UDP端口对。 RTP的发送过程如下，接收过程则相反。

1)RTP协议从上层接收流媒体信息码流（如H.263），封装成RTP数据包；RTCP从上层接收控制信息，封装成RTCP控制包。

2)RTP将RTP 数据包发往UDP端口对中偶数端口；RTCP将RTCP控制包发往UDP端口对中的接收端口。

RTP封包中的有效负载类型(Payload Type)的栏位长度为7位元，因此RTP可以支援128种不通的有效负载类型。这个栏位用来指示声音或影像使用的编码类型，而且由发送端决定，不过当然 前提是接收端也要拥有处理的能力。如果发送端在会话或者广播的中途决定改变编码方式，发送端可通过这个栏位来通知接收端。下面列出一些目前RTP所能支援 的声音、影像有效负载类型。

有效负载号 (PT)       enconding name       audio/video(A/V)       clock rate(Hz)        channels(audio)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0                            PCMU                      A                             8000                   1      [RFC1890]
1                            1016                       A                             8000                   1      [RFC1890]
2                            G.726-32                 A                             8000                   1      [RFC1890]
3                            GSM                        A                             8000                   1      [RFC1890]
4                            G.723                      A                             8000                   1      [Kumar]
5                            DVI4                       A                             8000                   1      [RFC1890]
6                            DVI4                       A                             16000                  1      [RFC1890]
7                            LPC                         A                             8000                   1      [RFC1890]
8                            PCMA                      A                             8000                   1      [RFC1890]
9                            G.722                      A                             8000                   1      [RFC1890]
10                          L16                         A                             44100                  2      [RFC1890]
11                          L16                         A                             44100                  1      [RFC1890]
12                          QCELP                     A                             8000                   1
13                          reserved                  A
14                          MPA                        A                             90000                         [RFC1890,2250]
15                          G.728                      A                             8000                   1      [RFC1890]
16                          DVI4                       A                              11025                 1      [DiPol]
17                          DVI4                       A                              22050                 1      [DiPol]
18                          G.729                      A                             8000                   1
19                          reserved                  A  
20                          unassigned               A
21                          unassigned               A
22                          unassigned               A
23                          unassigned               A
dyn                        GSM-HR                    A                              8000                   1
dyn                        GSM-EFR                   A                              8000                   1
dyn                        L8                            A                              var.                     var.
dyn                        RED                         A
dyn                        VDVI                        A                              var.                     1
24                          unassigned               V
25                          CelB                        V                               90000                        [RFC2029]
26                          JPEG                       V                               90000                        [RFC2435]
27                          unassigned               V
28                          nv                           V                               90000                        [RFC1890]
29                          unassigned               V
30                          unassigned               V   
31                          H.261                      V                               90000                        [RFC2032]
32                          MPV                        V                               90000                        [RFC2250]
33                          MP2T                      AV                             90000                         [RFC2250]
34                          H.263                      V                               90000                        [Zhu]
35--71                    unassigned                ?
72--76                    reserved for RTCP conflict avoidance                                               [RFC1889]
77--95                    unassigned                ?
96--127                  dynamic                    ?                                                                 [RFC1890]
dyn                        BT656                     V                                90000
dyn                        H.263-1998              V                                90000
dyn                        MP1S                       V                                90000
dyn                        MP2P                       V                                90000

dyn                        BMPEG                     V                                90000