RTP/RTCP協議在E—learning系統中的優化處理

趙翊凡　張競艷

摘 要：文章通過研究RTP/RTCP協議，闡述了為了提高在E-learning系統中實時音視頻數據的傳輸率、播放質量，對其協議進行優化設計的思路和方法。實踐證明，進行優化處理后，效果明顯，實現了預期目標。

關鍵詞：RTP；RTCP；簡化；報文格式

E-Learning學習模式已經成為了現代教育、教學的重要形式。現在，許多教育培訓機構、職業認證機構等都在使用E-learning相關產品。在E-Learning系統中主要的功能涉及到教師的教學音視頻、電子教案等資料，學生的提問、作業等信息的傳輸，要保證實現和真實教學一樣好的教學效果，音視頻等數據量比較大的多媒體數據傳輸就要保證流暢、清晰，這就涉及到最關鍵的問題實時傳輸。在我們開發的E-learning系統中主要是利用RTP/RTCP協議來解決實時數據傳輸的問題，同時我們對RTP/RTCP協議進行了優化處理。

1 RTP/RTCP協議介紹

實時傳輸協議RTP（Real-time Transport Protocol）：它能夠實現單播、組播、多播等任一網絡環境中的流媒體數據實時傳輸，專門提供端到端的實時數據傳輸服務，主要用于E-Learning、VoIP等實時多媒體應用領域。

實時傳輸控制協議RTCP（Real-time Transport Control Protocol）：它用來控制RTP傳輸質量。它所提供的控制信息不同RTCP報文也不同的。

RTP只負責傳輸，不保證數據傳輸質量，而RTCP則周期性地向發送方提供數據傳輸質量的反饋信息，根據傳輸情況動態調整發送方發送數據的參數以提高傳輸質量。RTP和RTCP兩者相互配合完成實時數據的傳輸，這種工作方式能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率達到最佳狀態，因而特別適合傳送在線的實時數據。

2 RTP/RTCP協議優化的必要性

盡管RTP/RTCP協議對實時數據傳輸很適合，但是利用現有的標準RTP/RTCP協議來實視其功能并不是最優的。在網絡協議中，報文頭部決定了協議要傳輸的內容和實現的功能。通過研究RTP/RTCP頭看出它們的報文頭部有一部分字節在整個傳輸期間保持不變，這正是降低數據傳輸率的主要原因。所以為了保證系統中實時數據傳輸率和傳輸質量，我們對RTP/RTCP協議進行了優化處理。

3 RTP/RTCP協議優化處理

3.1優化RTP報文格式

具體定義如下：

因為標準RTP報文中在數據傳輸過程中CC、X和P三個字段保持不變，所以去掉這三個字段；因為協議中RTP報文中規定了在實時數據流封裝過程中DATA數據幀的最大長度，封裝時如果遇到了音視頻數據幀，并且其長度超出規定的DATA域容量，就要對數據幀進行分片處理，所以在RTP報文中添加一個長度為6bit的TOTAL字段，用該字段存儲該數據幀的分片數目；重新將SSRC字段定義為為16bit；增加了一個16bit的START字段，用于存儲對數據幀進行分片后的第一個分片的SEQENCE值，在數據幀的傳輸過程中SEQUENCE和TOTAL字段一起配合使用，以方便對RTP報文進行分組容錯處理；時間戳TIMESTAMP字段保留。

3.2 優化RTCP報文格式

RTCP報文負責提供通信雙方的反饋信息，RTCP協議有三種不同類型的應用報文。我們優化以后的RTCP報文有相同的首部，其中RTCP包含的P和RC兩個字段合并做保留字段使用。

3.2.1 發送方報文格式

因為應用協議不用同步處理發送方向接收方提供的數據流，因而發送方報文中包含的時間信息的字段就失去意義，所以去掉。

發送方要對實際發送的RTP分組數量進行統計，接收方要根據該統計結果和它實際接收的分組數量進行比較，以便根據接收情況及時了解當前網絡傳輸狀態，然后進行必要的處理。所以發送方報文中最后一個字段定義為表示統計發送方發送數據包的數量。

3.2.2 接收方報文格式

接收方要依據RTP分組數據的丟失情況來判斷網絡擁塞狀態，所以我們把接收方報文中最后一個字段定義為表示RTP分組丟失率，同時去掉標準協議中有關延遲、抖動等信息的字段。

3.2.3 應用報文格式

應用報文主要負責傳遞通信雙方在應用程序中所生成的信息。簡化該類報文主要是實現兩個功能。首先，該報文中要包含自身需緊急處理的信息，比如當接收方發現數據幀在傳輸過程中發生分片丟失，那么接收方會立即生成該類報文向發送方報告數據幀丟失情況。其次，接收方應用程序也通過該類報文對發送方數據源提供亮度、對比度等控制信息。應用程序自定義報文格式如表4所示。

以上優化RTP/RTCP協議后，我們對其報文進行了分組封裝、容錯處理，經過對E-learning系統進行運行、測試，事實證明，RTP/RTCP協議優化處理后，實時音視頻的數據傳輸率大大提高了，方便了教師和學生更好地利用此系統進行更有效地互動交流。通過這一次的嘗試也真正體會到RTP/RTCP協議在E-learning這種協作學習系統中傳輸實時多媒體數據的優勢。

參考文獻

[1]李烏江.RTP在遠程視頻傳輸中的應用研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2009.

[2]岑慧.RTP協議在3G多媒體移動通信中的應用研究[D].浙江：浙江工業大學，2010.