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    監控視頻網絡傳輸協議

    人氣:發表時間:2018-6-14 16:50:56 【

    目錄:

    1 TCP/IP模型

    2 流媒體技術

    2.1流媒體概念

    2.2支持流媒體的協議

    2.3 TCP/UDP

    2.4 RTP/RTCP協議

    3 WIFI無線局域網技術


    1 TCP/IP模型

    TCP/IP協議的全稱就是傳輸控制協議/因特網互聯協議,是Internet國際互聯網絡的基礎,也是英特網上最基本的協議之一,他是由網絡層的IP協議和傳輸層的TCP協議共同組成。TCP/IP 為電子設備連入因特網以及數據如何在它們之間傳輸定義了新的標準。TCP/IP協議的層級結構有4層,每一層都會向它的上一層提供協議來完成上一層的需求。換句話講就是TCP就像檢察官,負責發現傳輸的問題,一旦有問題就會要求重新傳輸,直到所有數據安全正確地傳輸完畢。而IP是因特網上的每一臺聯網設備都具有的獨特一個地址。這一網絡傳輸協議由網絡訪問層、互聯網層、傳輸層和應用層共同組成。

    (1)網絡訪問層(Network Access Layer) 只是指出主機必須使用某種協議與網絡進行連接,但是在TCP/IP參考模型中沒有詳細描述,。

    (2)互聯網層(Internet Layer)對整個體系結構是及其重要的,是關鍵部分。依靠它,主機可以把分組發往任何網絡,并使分組獨立地傳向目標地址。這些分組發送時所經由的網絡可能是不同的,順序也可能是各不相同。高層如果想按照順序進行收發,那么就必須自行處理對分組的排序。一般來說,在功能上OSI參考模型的網絡層和TCP/IP參考模型的互聯網層十分相似。

    (3)傳輸層(Tramsport Layer) 可以使發送端和接受端上的對等實體進行對話。在這一層定義了兩個端到端的協議:傳輸控制協議(TCP,Transmission Control Protocol)和用戶數據報協議(UDP,User Datagram Protocol)。TCP和UDP不同,它是面向連接的協議,它有安全性控制、流量控制、可靠性保證、多路復用、優先權等功能,能夠提供可靠的報文傳輸服務和對上層應用的連接服務。而UDP就不一樣了,它是面向無連接的協議,但是并不可靠,它適用的程序是不需要流量控制和排序等功能的應用程序。

    (4)應用層(Application Layer),幾乎所有的高層協議都在應用層里邊,包括:電子郵件傳輸協議(SMTP,Simple Mail Transfer Protocol)、網上新聞傳輸協議(NNTP,Net News Transfer Protocol)、虛擬終端協議(TELNET,TELecommunications NETwork)、域名服務(DNS,Domain Name Service)、文件傳輸協議(FTP,File Transfer Protocol)和超文本傳送協議(HTTP,HyperText Transfer Protocol)等。每個高層協議都有其獨特的作用,虛擬終端協議可以讓一臺機器上的用戶登錄到遠程機器上進行工作;文件傳輸協議可以有效地讓文件從一臺機器上移到另一臺機器上;電子郵件傳輸協議用于電子郵件的收發;域名服務用于把主機名映射到網絡地址;網上新聞傳輸協議用于新聞的發布、檢索和獲取;超文本傳送協議用于在WWW上獲取主頁。

    監控視頻網絡傳輸協議.JPG

    2 流媒體技術

    2.1流媒體概念

    流媒體技術是互聯網技術和多媒體技術迅速發展的產物。下載和流式傳輸是目前在網上傳輸音頻、視頻等多媒體信息主要的兩種方式。若是用戶采用下載方式,則需要先將整個媒體文件下載完,然后才可以播放。但是這種處理方式延遲很大,由于網絡帶寬和下載速率的限制,所以下載很耗時。若采用流式傳輸,就不會有很大的延遲。因為傳輸之前會對多媒體數據文件進行降低質量和高效壓縮處理 ,然后就可以邊傳輸邊播放。使用流式傳輸方式,用戶只需經過短時間的啟動延時即可在客戶端進行播放和觀看,而不必等到整個數據文件全部下載完畢才能觀看。此時媒體文件未播放的部分將在后臺繼續下載緩存,這種方式對網絡帶寬要求很高,否則在播放的過程中會有延遲與卡頓。這種傳輸方式的優點是不但使啟動延時大大地縮短,還大幅度降低了對系統緩存容量的需求。

    2.2支持流媒體的協議

    目前支持流媒體傳輸的協議主要有實時傳輸協議RTP、實時傳輸控制協議RTCP。傳統的TCP 協議是一個面向連接的協議, 由于實時多媒體傳輸數據量大和對實時性要求較高等特點,傳統的TCP 協議的擁塞控制機制和重傳機制對它都是不適用。與TCP相比,RTP 是一個應用型的傳輸層協議,它并不保證傳輸的可靠性和解決流量的擁塞控制機制,但它的傳輸速率更快。RTP 位于UDP(User Datagram Protocol) 之上。雖然UDP可靠性不高,并且無法保證實時業務的傳輸質量和服務質量。但是,由于UDP 有較小的傳輸時延,能與音頻和視頻很好地配合。因此,RTP/ RTCP/ UDP 主要適用于音頻/ 視頻媒體的傳輸,而數據和控制信令的傳輸主要用TCP,而有些時候也把兩者整合到一起用。

    2.3 TCP/UDP

    前面我們已經介紹過了,TCP是一種面向連接的協議,使用它可以保證傳輸的可靠性。在TCP/IP協議中,TCP負責發現傳輸的問題,一旦有問題就會要求重新傳輸,直到所有數據安全正確地傳輸完畢。而IP是因特網上的每一臺聯網設備都具有的獨特一個地址,一般不需要關心IP層是如何處理數據的。TCP保證傳輸的可靠性和提供解決流量的擁塞控制機制。在傳輸數據時,想要在TCP協議的基礎上進行通信,必須使發送端的socket和接收端的socket建立連接。當一個socket(一般是server socket)要求進行連接時,另一個socket可以等待建立連接,在這兩個socket成功連接之后,就可以進行雙向的數據傳輸操作,接收端和發送端都可以發送或者接受數據。TCP是一個基于連接的協議,它能夠在兩臺計算機之間提供可靠的數據流。HTTP、FTP、Telnet等應用都需要這種可靠的通信協議。

    UDP是一個非連接的協議,當它傳輸數據的時候就簡單地去抓取來自應用程序的數據,并盡可能快地把它扔到網絡上,傳輸的可靠性沒有得到保障。傳輸數據之前發送端和接收端不像TCP那樣要建立連接。在使用UDO協議發送數據的時候,傳輸速率的快慢只與計算機的性能,網速的快慢和程序生產數據的快慢有關。一般情況下,使用UDP協議傳輸數據是的傳輸速率要比使用TCP協議傳輸數據的速率要快。在接收端接受數據的時候發送端,UDP會把接收到的數據放到隊列之中,然后程序再一個個的從隊列取出數據。使用UDP傳輸數據時,由于不需要建立連接,所以一個發送端可以向多個接收端發送信息,大大的提高了工作效率,這樣也不需要系統做維護連接的工作。相較于TCP信息包的20個字節,UDP信息包的標題很短,只有8個字節,因此信息包的額外開銷很小。UDP是面向報文的。發送方的UDP對應用程序交下來的報文,對這些報文的邊界不做改變,不合并也不拆分,在添加首部后就向下交付給IP層。所以,應用程序在傳輸時需要對報文大小進行選擇。

    TCP和UDP的比較

    使用UDP時,由于每個數據報中都有一個比較完整的地址信息,因此在源端和終端無需建立連接。但是,相對于TCP協議而言,進行數據傳輸之前就必須要在雙方的socket之間建立連接,因為它是一個面向連接的協議。所以在TCP傳輸數據時就比UDP多了一個建立連接的時間。使用TCP協議時對傳輸的數據沒有大小的限制,只要雙方建立連接就可以傳輸大量的數據。但UDP就不一樣了,它在傳輸數據時的數據報大小必須限定在小于64kb。同時UDP的可靠性不高,接收端所接受的數據可能不會相同與發送端發送的數據順序。與之相比,TCP就可以保證接收端能夠完全正確的接受發送端所發送的數據,因此它是一個可靠的協議,然而,保證可靠性會帶來另一個缺點,就是會使他的傳輸效率低下,因為對數據內容和傳輸順序的正確性的檢驗肯定會占用計算機的處理時間和網絡的帶寬。由于TCP協議的特點,它能滿足遠程連接(Telnet)和文件傳輸(FTP)傳輸不定長度的數據可靠性的要求。相對于TCP,UDP操作簡單,傳輸速率快,所以UDP常用于局域網可靠性強的分散系統client/server中的應用程序。

    2.4 RTP/RTCP協議

    實時傳輸協議RTP(Real-time Transport Protocol)是于1996年退出的一個網絡傳輸協議,是由IETF的多媒體傳輸工作小組專家制作的。RTP 是一個應用型的傳輸層協議,它并不保證傳輸的可靠性和解決流量的擁塞控制機制,但它的傳輸速率更快。RTP 位于UDP(User Datagram Protocol) 之上。雖然RTP可靠性不高,并且無法保證實時業務的傳輸質量和服務質量。但是,由于RTP有較小的傳輸時延,所以能與音頻和視頻很好地配合。剛開始RTP的設計定位是一個多播協議,但后來常被用在單播應用中。流媒體系統中常把RTP協議和RTSP協議配合使用,視頻會議和一鍵通(Push to Talk)系統常把rtp協議和H.323或SIP配合使用,這樣就使得它變為了IP電話產業技術的基礎。一般來說,RTP協議是建立在用戶數據報協議上的,通常會和RTCP一起使用。應用程序為了使用校驗服務和多路結點,常常會在 UDP 的基礎上運行RTP 。無論是rtp或許rtcp協議都具有傳輸層協議的基本功能。但是 RTP 在使用的過程中可以與其它的底層網絡或傳輸協議一起工作。在底層網絡提供組播方式的條件下,那么RTP能夠通過該組播表將數據傳輸到多個終端。然而RTP協議本身并不會保證數據傳輸的可靠性,也沒有按時發送機制,為了去實現這一過程,它需要借助底層服務。RTP能夠使數據按照順序發送,因為發送方的包序列可以被接收方按照需求進行重組。

    RTCP

    因為使用rtp協議傳輸數據時并沒有服務質量的保證,所以RTCP誕生的主要用途是保證RTP的服務質量。RTCP功能強大,可以監視與反饋傳輸的服務質量、標識多播組中的成員以及媒體間的同步。在RTP的傳輸過程當中,RTCP包被定時發送。因為RTCP能對傳輸起到監視和反饋的作用,所以傳輸者可以利用這些信息迅速地改變傳輸速率,甚至改變傳輸載荷類型,從而保證了服務質量。將RTP和RTCP配合使用,能夠融合兩者的特點。精確的反饋和實時控制以及高速的傳輸能傳輸任務高質量的完成,這就適合于傳送網上的實時數據。RTCP跟RTP一樣也是用UDP來傳送的,但RTCP封裝的分組很短,因此一個UDP包中分組封裝多個RTCP也容易實現。

    3 WIFI無線局域網技術

    Wi-Fi(WirelessFidelity) 是IEEE定義的一款關于無線網絡通信的工業標準,也叫802.11b標準。它的工作頻段大約在2.4 Hz,最高傳輸速率能夠達到11 Mbps。該技術可以以無線方式互相連接手機,平板和個人電腦等終端。WiFi由于其便利性讓越來越多人的使用它,并讓其在世界范圍內得到廣泛的普及。人們可以使用WiFi技術方便的上網,也不用擔心流量問題。有一個顯著的缺點是,它的信號傳輸距離不長。這一點與藍牙技術相似,它屬于短距離的無線技術。網絡最基本的組成部分是由Wi-Fi聯接點網絡成員和結構站點構成。其中包括擴展服務單元(Extended Service Set, ESS)、分配系統(Distribution System, DS) ,基本服務單元(Basic Service Set, BSS) ,接入點(Access Point, AP), 關口(Portal) 。基本服務單元顧名思義就是是網絡最基本的服務單元。它甚至只需要由兩個站點構成。基本服務單元中的站點是動態聯結的。分配系統的作用是連接不同的基本服務單元。分配系統和基本服務單元使用的媒介在物理上可能會是同一個媒介,但是在邏輯上是截然不同的,比如說以同一個無線頻段作為媒介。接入點相對來說較復雜,不僅有接入到分配系統的功能,又有普通站點的身份。基本服務單元和分配系統共同構成擴展服務單元,這種組合不是物理上的,而是邏輯上的。關口也是一個邏輯成分,它可以將無線局域網和有線局域網或其它網絡聯系起來。理論上有3種不同媒介供各個單元使用,它們可能在物理上互相重疊,其中包括分配系統使用的媒介,站點使用的無線的媒介以及和無線局域網集成一起的其它局域網使用的媒介。

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