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监控视频网络传输协议

人气:发表时间:2018-6-14 16:50:56 【

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1 TCP/IP模型

2 流媒体技术

2.1流媒体概念

2.2支持流媒体的协议

2.3 TCP/UDP

2.4 RTP/RTCP协议

3 WIFI无线局域网技术


1 TCP/IP模型

TCP/IP协议的全称就是传输控制协议/因特网互联协议,是Internet国际互联网络的基础,也是英特网上最基本的协议之一,他是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议共同组成。TCP/IP 为电子设备连入因特网以及数据如何在它们之间传输定义了新的标准。TCP/IP协议的层级结构有4层,每一层都会向它的上一层提供协议来完成上一层的需求。换句话讲就是TCP就像检察官,负责发现传输的问题,一旦有问题就会要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输完毕。而IP是因特网上的每一台联网设备都具有的独特一个地址。这一网络传输协议由网络访问层、互联网层、传输层和应用层共同组成。

(1)网络访问层(Network Access Layer) 只是指出主机必须使用某种协议与网络进行连接,但是在TCP/IP参考模型中没有详细描述,。

(2)互联网层(Internet Layer)对整个体系结构是及其重要的,是关键部分。依靠它,主机可以把分组发往任何网络,并使分组独立地传向目标地址。这些分组发送时所经由的网络可能是不同的,顺序也可能是各不相同。高层如果想按照顺序进行收发,那么就必须自行处理对分组的排序。一般来说,在功能上OSI参考模型的网络层和TCP/IP参考模型的互联网层十分相似。

(3)传输层(Tramsport Layer) 可以使发送端和接受端上的对等实体进行对话。在这一层定义了两个端到端的协议:传输控制协议(TCP,Transmission Control Protocol)和用户数据报协议(UDP,User Datagram Protocol)。TCP和UDP不同,它是面向连接的协议,它有安全性控制、流量控制、可靠性保证、多路复用、优先权等功能,能够提供可靠的报文传输服务和对上层应用的连接服务。而UDP就不一样了,它是面向无连接的协议,但是并不可靠,它适用的程序是不需要流量控制和排序等功能的应用程序。

(4)应用层(Application Layer),几乎所有的高层协议都在应用层里边,包括:电子邮件传输协议(SMTP,Simple Mail Transfer Protocol)、网上新闻传输协议(NNTP,Net News Transfer Protocol)、虚拟终端协议(TELNET,TELecommunications NETwork)、域名服务(DNS,Domain Name Service)、文件传输协议(FTP,File Transfer Protocol)和超文本传送协议(HTTP,HyperText Transfer Protocol)等。每个高层协议都有其独特的作用,虚拟终端协议可以让一台机器上的用户登录到远程机器上进行工作;文件传输协议可以有效地让文件从一台机器上移到另一台机器上;电子邮件传输协议用于电子邮件的收发;域名服务用于把主机名映射到网络地址;网上新闻传输协议用于新闻的发布、检索和获取;超文本传送协议用于在WWW上获取主页。

监控视频网络传输协议.JPG

2 流媒体技术

2.1流媒体概念

流媒体技术是互联网技术和多媒体技术迅速发展的产物。下载和流式传输是目前在网上传输音频、视频等多媒体信息主要的两种方式。若是用户采用下载方式,则需要先将整个媒体文件下载完,然后才可以播放。但是这种处理方式延迟很大,由于网络带宽和下载速率的限制,所以下载很耗时。若采用流式传输,就不会有很大的延迟。因为传输之前会对多媒体数据文件进行降低质量和高效压缩处理 ,然后就可以边传输边播放。使用流式传输方式,用户只需经过短时间的启动延时即可在客户端进行播放和观看,而不必等到整个数据文件全部下载完毕才能观看。此时媒体文件未播放的部分将在后台继续下载缓存,这种方式对网络带宽要求很高,否则在播放的过程中会有延迟与卡顿。这种传输方式的优点是不但使启动延时大大地缩短,还大幅度降低了对系统缓存容量的需求。

2.2支持流媒体的协议

目前支持流媒体传输的协议主要有实时传输协议RTP、实时传输控制协议RTCP。传统的TCP 协议是一个面向连接的协议, 由于实时多媒体传输数据量大和对实时性要求较高等特点,传统的TCP 协议的拥塞控制机制和重传机制对它都是不适用。与TCP相比,RTP 是一个应用型的传输层协议,它并不保证传输的可靠性和解决流量的拥塞控制机制,但它的传输速率更快。RTP 位于UDP(User Datagram Protocol) 之上。虽然UDP可靠性不高,并且无法保证实时业务的传输质量和服务质量。但是,由于UDP 有较小的传输时延,能与音频和视频很好地配合。因此,RTP/ RTCP/ UDP 主要适用于音频/ 视频媒体的传输,而数据和控制信令的传输主要用TCP,而有些时候也把两者整合到一起用。

2.3 TCP/UDP

前面我们已经介绍过了,TCP是一种面向连接的协议,使用它可以保证传输的可靠性。在TCP/IP协议中,TCP负责发现传输的问题,一旦有问题就会要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输完毕。而IP是因特网上的每一台联网设备都具有的独特一个地址,一般不需要关心IP层是如何处理数据的。TCP保证传输的可靠性和提供解决流量的拥塞控制机制。在传输数据时,想要在TCP协议的基础上进行通信,必须使发送端的socket和接收端的socket建立连接。当一个socket(一般是server socket)要求进行连接时,另一个socket可以等待建立连接,在这两个socket成功连接之后,就可以进行双向的数据传输操作,接收端和发送端都可以发送或者接受数据。TCP是一个基于连接的协议,它能够在两台计算机之间提供可靠的数据流。HTTP、FTP、Telnet等应用都需要这种可靠的通信协议。

UDP是一个非连接的协议,当它传输数据的时候就简单地去抓取来自应用程序的数据,并尽可能快地把它扔到网络上,传输的可靠性没有得到保障。传输数据之前发送端和接收端不像TCP那样要建立连接。在使用UDO协议发送数据的时候,传输速率的快慢只与计算机的性能,网速的快慢和程序生产数据的快慢有关。一般情况下,使用UDP协议传输数据是的传输速率要比使用TCP协议传输数据的速率要快。在接收端接受数据的时候发送端,UDP会把接收到的数据放到队列之中,然后程序再一个个的从队列取出数据。使用UDP传输数据时,由于不需要建立连接,所以一个发送端可以向多个接收端发送信息,大大的提高了工作效率,这样也不需要系统做维护连接的工作。相较于TCP信息包的20个字节,UDP信息包的标题很短,只有8个字节,因此信息包的额外开销很小。UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文,对这些报文的边界不做改变,不合并也不拆分,在添加首部后就向下交付给IP层。所以,应用程序在传输时需要对报文大小进行选择。

TCP和UDP的比较

使用UDP时,由于每个数据报中都有一个比较完整的地址信息,因此在源端和终端无需建立连接。但是,相对于TCP协议而言,进行数据传输之前就必须要在双方的socket之间建立连接,因为它是一个面向连接的协议。所以在TCP传输数据时就比UDP多了一个建立连接的时间。使用TCP协议时对传输的数据没有大小的限制,只要双方建立连接就可以传输大量的数据。但UDP就不一样了,它在传输数据时的数据报大小必须限定在小于64kb。同时UDP的可靠性不高,接收端所接受的数据可能不会相同与发送端发送的数据顺序。与之相比,TCP就可以保证接收端能够完全正确的接受发送端所发送的数据,因此它是一个可靠的协议,然而,保证可靠性会带来另一个缺点,就是会使他的传输效率低下,因为对数据内容和传输顺序的正确性的检验肯定会占用计算机的处理时间和网络的带宽。由于TCP协议的特点,它能满足远程连接(Telnet)和文件传输(FTP)传输不定长度的数据可靠性的要求。相对于TCP,UDP操作简单,传输速率快,所以UDP常用于局域网可靠性强的分散系统client/server中的应用程序。

2.4 RTP/RTCP协议

实时传输协议RTP(Real-time Transport Protocol)是于1996年退出的一个网络传输协议,是由IETF的多媒体传输工作小组专家制作的。RTP 是一个应用型的传输层协议,它并不保证传输的可靠性和解决流量的拥塞控制机制,但它的传输速率更快。RTP 位于UDP(User Datagram Protocol) 之上。虽然RTP可靠性不高,并且无法保证实时业务的传输质量和服务质量。但是,由于RTP有较小的传输时延,所以能与音频和视频很好地配合。刚开始RTP的设计定位是一个多播协议,但后来常被用在单播应用中。流媒体系统中常把RTP协议和RTSP协议配合使用,视频会议和一键通(Push to Talk)系统常把rtp协议和H.323或SIP配合使用,这样就使得它变为了IP电话产业技术的基础。一般来说,RTP协议是建立在用户数据报协议上的,通常会和RTCP一起使用。应用程序为了使用校验服务和多路结点,常常会在 UDP 的基础上运行RTP 。无论是rtp或许rtcp协议都具有传输层协议的基本功能。但是 RTP 在使用的过程中可以与其它的底层网络或传输协议一起工作。在底层网络提供组播方式的条件下,那么RTP能够通过该组播表将数据传输到多个终端。然而RTP协议本身并不会保证数据传输的可靠性,也没有按时发送机制,为了去实现这一过程,它需要借助底层服务。RTP能够使数据按照顺序发送,因为发送方的包序列可以被接收方按照需求进行重组。

RTCP

因为使用rtp协议传输数据时并没有服务质量的保证,所以RTCP诞生的主要用途是保证RTP的服务质量。RTCP功能强大,可以监视与反馈传输的服务质量、标识多播组中的成员以及媒体间的同步。在RTP的传输过程当中,RTCP包被定时发送。因为RTCP能对传输起到监视和反馈的作用,所以传输者可以利用这些信息迅速地改变传输速率,甚至改变传输载荷类型,从而保证了服务质量。将RTP和RTCP配合使用,能够融合两者的特点。精确的反馈和实时控制以及高速的传输能传输任务高质量的完成,这就适合于传送网上的实时数据。RTCP跟RTP一样也是用UDP来传送的,但RTCP封装的分组很短,因此一个UDP包中分组封装多个RTCP也容易实现。

3 WIFI无线局域网技术

Wi-Fi(WirelessFidelity) 是IEEE定义的一款关于无线网络通信的工业标准,也叫802.11b标准。它的工作频段大约在2.4 Hz,最高传输速率能够达到11 Mbps。该技术可以以无线方式互相连接手机,平板和个人电脑等终端。WiFi由于其便利性让越来越多人的使用它,并让其在世界范围内得到广泛的普及。人们可以使用WiFi技术方便的上网,也不用担心流量问题。有一个显著的缺点是,它的信号传输距离不长。这一点与蓝牙技术相似,它属于短距离的无线技术。网络最基本的组成部分是由Wi-Fi联接点网络成员和结构站点构成。其中包括扩展服务单元(Extended Service Set, ESS)、分配系统(Distribution System, DS) ,基本服务单元(Basic Service Set, BSS) ,接入点(Access Point, AP), 关口(Portal) 。基本服务单元顾名思义就是是网络最基本的服务单元。它甚至只需要由两个站点构成。基本服务单元中的站点是动态联结的。分配系统的作用是连接不同的基本服务单元。分配系统和基本服务单元使用的媒介在物理上可能会是同一个媒介,但是在逻辑上是截然不同的,比如说以同一个无线频段作为媒介。接入点相对来说较复杂,不仅有接入到分配系统的功能,又有普通站点的身份。基本服务单元和分配系统共同构成扩展服务单元,这种组合不是物理上的,而是逻辑上的。关口也是一个逻辑成分,它可以将无线局域网和有线局域网或其它网络联系起来。理论上有3种不同媒介供各个单元使用,它们可能在物理上互相重叠,其中包括分配系统使用的媒介,站点使用的无线的媒介以及和无线局域网集成一起的其它局域网使用的媒介。

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