Real-Time Protocol RTP RTCP

lab

IP ALAPÚ TÁVKÖZLÉS

TCP/IP Real-Time Protocol RTP RTCP

Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

TMIT BME


TCP hivatkozási modell, összes protokoll

2

1

TMIT BME


User Datagram Protocol UDP csomagformátum Source Port

Destination Port

Length

UDP Checksum

DATA

3

lab


Real Time Transport Protocol


2

TMIT BME


Real Time Transport Protocol, RTP RFC 1889 RTP végpont-végpont adatátviteli szolgáltatást nyújt valós idejű alkalmazások számára Audio, video Multicast, unicast hálózatokban

Az adatátvitel kiegészül egy vezérlő protokollal: RTCP Mellyel lehetséges az adatátvitel monitorozása Minimális vezérlési funkciók megvalósítása Azonosítási feladatok elvégzése 5

TMIT BME


RTP Jellemzői: Az UDP „szegényes” szolgáltatásai ellenére az RTP ügyel a csomagsorrendre és időzítést is végez

A csomagokkal együtt továbbít:

Időbélyeg - timestamp Sorszám - sequence number Csomag típus - packet type Visszacsatolást a sikeres megérkezésről

Ennek ellenére az RTP viszont: Nem kapcsolat orientált Nem garantálja a célbajutást Nem erőforrás lefoglaló protokoll 6

3

TMIT BME


RTP előnyei Egyszerű specifikáció és implementáció Flexibilis: nem algoritmust, mechanizmust szolgáltat Protokoll semleges: UDP/IP, ST-II, IPX, ATMAALx,... Skálázható: unicast, multicast 2-től O (107) Különválasztott vezérlés és adattovábbítás Protokoll Biztonság: enkripció támogatása, hitelesítés (authentication) lehetősége 7

TMIT BME


RTP RTP session - kapcsolat Címzett IP címe UDP portok: X, X+1

RTP relay – „átjáró” Fordító – média konverziók Mixer – több folyam multiplexálása, szinkronizáció

Egy session / egy multimédia folyam

8

4

TMIT BME


RTP funkciók Szegmentálást/összeillesztést az UDP végzi Újra sorrendezés (ha szükséges) Csomagvesztés detektálás minőségi becslésekhez, visszaállításhoz

Médiumokon belüli szinkronizálás Késleltetés jitter eltüntetése play-out bufferrel sampling clock kezelés

Médiumok közötti szinkronizálás Szájmozgás szinkronizáció (audio és video)

QoS visszacsatolás és igényelt sávszélesség (rate) adaptáció Forrás azonosítás 9

TMIT BME


Referencia modell

Application (RT)

RTCP

RTP ATM, …

UDP IP

10

5

TMIT BME


RTP fejléc

11

TMIT BME


RTP fejléc 2 Ver – Version (2 bit) RTP verzió szám = 2

P – Padding (1 bit) Bebillentve: a csomag végén egy vagy több padding bájt található, melyek nem részei az adatnak. Az utolsó bájt tartalmazza, hogy hány bájt tartozik hozzá

X – Extension (1 bit) Bebillentve a fix fejlécet pontosan egy fejléc kiegészítés követi

Cc – CSRC count (4 bits) A CSRC azonosítők száma, melyek a fix fejlécet követik 12

6

TMIT BME


RTP fejléc 3 M – Marker (1 bit) Profil határozza meg a jelentését Fontosabb pontok jelölhetők meg vele az adatfolyamban Pl. frame boundary

A profil meghatározhat más marker biteket is, vagy megadhatja, hogy nincs marker bit: a payload type bitjeinek megváltoztatásával

PT - Payload Type (7 bit) Megadja az RTP payload formátumát, meghatározza az alkalmazás általi interpretációját Egy profil meghatározza, a payload típusok statikus jelentését a formátumra. Más payload típuskódok megadhatók dinamikusan is

13

TMIT BME


RTP fejléc 4 Sequence Number (16 bit) A sorszám eggyel növekszik minden elküldött RTP adatcsomagban A fogadó csomagvesztés detektálásra és csomagsorrend helyreállításra használhatja

Time Stamp (32 bit) Jelzi az első oktet mintavételi időpontját az RTP adatcsomagban A mintavételi időt egy monoton, lineárisan növekvő óra szerint kell számítani, hogy alkalmas legyen a szinkronizációra és jitter kalkulációra Az óra felbontása: legyen elégséges a szinkronizáció pontosságához, és a jitter méréshez (egy egység/video frame általában nem elégséges)

14

7

TMIT BME


RTP fejléc 5 SSRC – Synchronization source (32 bit) Szinkronizációs forrás azonosítása Az érték véletlen választású, kikötés: ugyanazon RTP kapcsolatban nem lehet két azonos SSRC

CSRC - Contributing source (32 bit) 0-tól 15-ig terjedő CSRC elemekből álló tömb, mely azonosítja a közreműködő forrásokat az adott csomagban lévő payloadokra. A elemk számát a CC mező határozza meg A CSRC azonosítókat a mixerek helyezik a csomagba SSRC azonosítókat használva

Pl.: a különböző forrásoktól érkező audio csomagokba a mixer összekeverés után az SSRC mezők alapján felépíti ezt a listát. Így azonosíthatóak a beszélők a fogadónál

15

TMIT BME


Definíciók RTP payload: Az RTP csomagban szállított adat, pl. tömörített video

RTP csomag: Adatcsomag, mely tartalmaz egy fix fejlécet, egy akár üres listát a közreműködő forrásokról (CSRC) és a payloadot Néhány alsóbb rétegbeli protokollnál meg kell adni az RTP enkapszulációt. Általában egy RTP csomag egy alsóbb rétegbeli csomagba kerül, de akár több RTP is kerülhet egy csomagba, ha az enkapszuláció megengedi

Port: Az RTP az alsóbb protokolloktól függően használhatnak portokat az RTP és RTCP csomagok multiplexálásához egy kapcsolaton belül

16

8

TMIT BME


Definíciók 2 Szállítási (transport) cím: A hálózati cím és a port kombinációja – meghatároz egy szállítási rétegbeli végpontot (IP cím és UDP port) A csomagok forrás szállítási címtől a cél szállítási címig továbbítódnak

RTP kapcsolat (session): RTP kommunikációt folytatók összessége. Az összes résztvevőnek a kapcsolat bizonyos cél szállítási címpárként értelmezett (egy hálózati cím és egy port pár az RTP és az RTCP kapcsolatnak) A cél szállítási cím lehet egyforma az összes résztvevő számára (IP multicast), vagy lehet különböző (IP unicast, azonos portpárokkal) Egy multimédia kapcsolatban egy médium egy külön RTP kapcsolatban továbbított. A több RTP kapcsolat különválasztása különböző portszámok, vagy multicast címek alapján lehetséges

17

TMIT BME


Definíciók 3 Synchronization source (SSRC) – szinkronizációs forrás Az RTP csomagok forrását egy 32-bites SSRC azonosító jelzi, így az em függ a hálózati címtől Minden, egy szinkronizációs forrástól érkező csomag azonos időzítési és sorszámozási térbe esik, így a forrás az érkező csomagokat szinkronizációs forrásonként csoportosítva képes visszajátszani

18

9

TMIT BME


Definíciók 4 Contributing source (CSRC), közreműködő forrás Olyan RTP forrás, melyet több RTP forrás adatfolyamait fogja össze (RTP mixer) A mixer a csomagba beilleszt egy listát az adatfolyamok eredeti küldőiről (SSRC azonosítók alapján), melyektől érkező csomagok alapján készíti a mixelt csomagot. Ez a CSRC lista Példa: audio konferencia esetén a mixer így jelezheti, hogy mely forrástól érkeznek az adatcsomagok. Így lehetséges, hogy bár az SSRC azonosító mindig ugyanaz (a mixer ID-ja), mégis a fogadónál megjeleníthető, hogy ki beszél 19

TMIT BME


Mixer, Translator (fordító ) Mixer: Többszörös média adatfolyam egy folyamba összefogása (új kódolással) mixer: alacsony sávszélességű hálózatokban (dial-up) Új forrásként jelenik meg önálló azonosítóval

Translator (fordító):

Egy média adatfolyam Kódolások konverzióját is végezheti Protokoll fordítás (ATM - IP), tűzfal Minden csomagban: source address = translator address 20

10

TMIT BME


Mixer, Translator (2)

21

TMIT BME


Mixer Mixer: Közvetítő rendszer, mely egy vagy több forrástól fogad RTP csomagokat (szükség szerint változtathat azok formátumán), és új RTP csomagként továbbítja őket Mivel az időzítések a forrásokban nem szinkronizáltak, a mixer még időzítési beállításokat is végez. Saját időzítést alkalmaz a kombinált adatfolyamra Így minden, mixertől származó adatcsomagban a szinkronizációs forrásként a mixer kerül megadásra

22

11

TMIT BME


Translator - fordító Translator: Közvetítő rendszer, mely RTP csomagokat továbbít a sértetlen szinkronizációs forrásazonosítóval Példák Eszközök, melyek különböző kódolásokat konvertálnak „mixelés” nélkül Ismétlők (replicators) multicastból unicastba Alkalmazás szintű szűrők tűzfalakban

23

TMIT BME


Monitor Monitor: Egy olyan alkalmazás, mely RTCP csomagokat fogad az RTP kapcsolatokban résztvevőktől, és megbecsüli az adott QoS jellemzőket, hiba diagznósit végez és hosszú távú statisztikákat készít A monitorozó funkció A résztvevő alkalmazásokba lehetnek beépítve Lehetnek külön alkalmazások is, melyek nem vesznek részt a kapcsolatokban – nem küldenek és fogadnak RTP adatcsomagokat,. Ezek a „third party monitor”ok

24

12

lab


Real-Time Control Protocol RTCP


TMIT BME


RTCP feladatai

QoS felügyelet, monitorozás Torlódásvezérlés Forrás azonosítók Médiák közötti szinkronizáció Vezérlési jelzések (Visszacsatolás megoldása az RTP mellett)

26

13

TMIT BME


RTCP RTCP csomagtípusok Sender report – SR Elküldött bájtok -> küldési sebesség becslése timestamp -> szinkronizáció

Reception report – RR Az elküldött és a várt csomagok száma -> csomagvesztés, érkezési idők ingadozása (jitter), körülfordulási késleltetés

Source Description Items – SDES Név, email, hely, ... CNAME (canonical name = user@host) a médián keresztüli felhasználó azonosítás

Bye – BYE App Specific Functions – APP

Minden kapcsolatban résztvevő rendszeresen küld RTCP csomagokat – az RTP működése ezeken alapul 27

TMIT BME


RTCP csomag

28

14

TMIT BME


RTCP (sender report) csomagformátum 1 3 rész: fejléc (csomag típus, hossz, küldő ID) Küldő információk Fogadó információi

29

TMIT BME


RTCP csomagformátum 2 Ver – Version RTCP verzió = 2

P – Padding A csomag végén található-e padding

RC – Report count Report blockok száma a csomagban

PT – Report type Report típusa

Length – csomag hossza Sender SSRC A csomag küldőjének SSRC-je 30

15

TMIT BME


RTCP csomagformátum 3 NTP timestamp NTP általi abszolút idő (1900 jan. 1. óta eltelt idő mp-ben)

RTP timestamp Küldő általi abszolút idő

Sender’s packet count RTP adatcsomagok teljes száma az átvitel kezdete óta

Sender’s octet count Az átvitt adatok teljes száma bájtokban

31

TMIT BME


RTCP csomagformátum 4 SSRC_n Más küldők SSRC azonosítói, melyek a csomag küldőjéhez érkeztek. A különböző report blokkok száma függ a forrás által fogadott más forrásoktól érkező adatok számától

Fraction lost: A legutolsó report óta elveszett RTP csomagok száma

Cumulative number of packets lost: Az SSRC_n-től érkező elveszett RTP csomagok teljes száma

32

16

TMIT BME


RTCP csomagformátum 5 Extended highest sequence number received: A SSRC_n forrástól érkezett legnagyobb sorozatszámú RTP csomag sorszáma

Interarrival jitter: Az érkezési időközök becsült varianciája az adott forrástól Ha a csomag rendszeresen érkezik a jitter értéke 0 Ingadozáskor nő

Last SR timestamp (LSR): A középső 32 bitje a 64 bites NTP timestamp-nek, mely a legutoljára érkezett RTCP csomagban érkezett a SSRC_n forrástól

• Delay since last SR (DLSR): Időkésleltés az utolsó SR csomag és az adott exception report block között 1/65536 mp-es egységekben (SSRC_n forrás felé) 33

TMIT BME


Alkalmazások QuickTime Digitális video és média folyamok kezelése. Nincs szükség a média fájlok letöltésére. Támogatja az RTP és RTSP szabványokat.

RealAudio and RealVideo Digitális médiák átvitele, magas minőség, RTP és RTSP támogatottság

NetMeeting IP telefónia, white boarding, szöveges chat és alkalmazások/fájlok megosztása; RTP és RTSP támogatás

CU-seeMe: Internet video chat szoftver: video, audio, szöveg és whiteboard kommunikáció. RTP a valós idejű átvitelhez

IP/TV: Kliens szerver alkalmazás, támogatja a magas minőségű video és audio szabványokat (e.g., MPEG, H.261) – Live video, scheduled video, és video on demand (VoD) 34

17

lab


Real-Time Streaming Protocol RTSP


TMIT BME


Real-Time Streaming Protocol (RTSP) Számos időszinkronizált, folyamatos audio és video streamátvitelt és vezérlést végez Az adatforrások lehetnek élőadások és tároltak Unicast és multicast támogatása RTSP nem felelős az adatfolyamok célba juttatásáért De a média stream védelme a vezérlő streammel lehetséges

RTSP kapcsolat alatt az RTSP kliens több megbízható kapcsolatot is létesíthet a szerverrel az RTSP igények kiszolgálására Az RTSP által vezérelt adatfolyam lehet RTP, de az RTSP működése nem függ ettől a protokolltól

36

18

TMIT BME


Referencia modell

RT Applications RTSP RTP/RTCP

TCP

UDP IP

37

TMIT BME


Támogatás Különböző médiák elérése médiaszervereken Kliens HTTP, vagy más metóduson keresztül hivatkozhat a médiára Ha multicast, a küldött információk tartalmazzák a multicast címet és portot a hozzáféréshez Ha unicast – egyedül a kliens lesz a fogadó – a kliens adja a fogadási címet biztonsági okokból

Konferencia invitálás médiaszerverhez Egy média szerver meghívható egy folyó konferencia résztvevőjének Média anyagok lejátszására teljes, illetve részleges rögzítésre

Folyó előadáshoz további médiák hozzáadása Különösen élő prezentációk esetén hasznos, ha a kliens értesítve lehet arról, hogy további médiák váltak elérhetővé 38

19

TMIT BME


RTSP protokoll jellemzői Kiterjeszthető Új eljárások és paraméterek könnyen hozzáadhatók

Könnyen elemezhető (parsing) HTTP és MIME parserek használhatóak

Biztonságos Minden HTTP webes biztonsági hitelesítési eljárás alkalmazható

Szállítási réteg független UDP, RDP (Reliable Datagram Protocol), TCP

Multi-server képesség Egy média több szerveren is elhelyezkedhet, a szüksége kapcsolatokat automatikus képes kiépíteni

Rögzítő eszközök vezérlése Visszajátszás és rögzítés vezérlés 39

TMIT BME


RTSP protokoll jellemzői Adatfolyam vezérlés és konferencia meghívás elkülönített kezelése Professzionális alkalmazásokhoz illeszthető Frame-szintű pontosság SMPTE időbélyegekkel SMPTE relatív időbélyeg: a klip kezdete óta eltelt idő

Proxy és tűzfal barát Alkalmazási és szállítási rétegbeli tűzfalkezelés

HTTP támogatás Szerver vezérlési lehetőség Kliens kezdeményezheti és állhatja meg az adatfolyamot

Képesség egyeztetés

40

20

TMIT BME


RTSP állapotok SETUP Erőforrások lefoglalása RTSP kapcsolat létesítése

PLAY és RECORD Adatátvitel indítása

PAUSE Az adatfolyam átmeneti megállítása az erőforrások felszabadítása nélkül

TEARDOWN: Az adatfolyam erőforrásainak felszabadítása 41

TMIT BME


RTSP működése Kliensszerver architektúra

HTTP GET Session/presentation desription

web server

RTSP SETUP

client (browser software)

RTSP PLAY

RTP audio RTP video

media server

RTCP RTSP PAUSE RTSP TEARDOWN

42

21

TMIT BME


RTSP parancsok Name

Description

Options

receives available options

setup

creates a transport

announce

changes the description of a media object

describe

receives the low level description of the media object

play

starts playout

RECORD

starts recoding

REDIRECT

redirects client to new server

PAUSE

pauses delivery, but holding state

SET_PARAMETER TEARDOWN

controls tool or coder tears the state down 43

TMIT BME


RTSP URL használata Egy médiafolyam elérése: rtsp://media.example.com:554/twister

Pl. ugyanennek az audio része csak: rtsp://media.example.com:554/twister/audio

Az RTSP név hierarchia különbözik a klasszikus HTTP névhierarchiától

44

22

Real-Time Protocol RTP RTCP

Recommend Documents