RTP/RTCP协议在E—learning系统中的优化处理

赵翊凡　张竞艳

摘 要：文章通过研究RTP/RTCP协议，阐述了为了提高在E-learning系统中实时音视频数据的传输率、播放质量，对其协议进行优化设计的思路和方法。实践证明，进行优化处理后，效果明显，实现了预期目标。

关键词：RTP；RTCP；简化；报文格式

E-Learning学习模式已经成为了现代教育、教学的重要形式。现在，许多教育培訓机构、职业认证机构等都在使用E-learning相关产品。在E-Learning系统中主要的功能涉及到教师的教学音视频、电子教案等资料，学生的提问、作业等信息的传输，要保证实现和真实教学一样好的教学效果，音视频等数据量比较大的多媒体数据传输就要保证流畅、清晰，这就涉及到最关键的问题实时传输。在我们开发的E-learning系统中主要是利用RTP/RTCP协议来解决实时数据传输的问题，同时我们对RTP/RTCP协议进行了优化处理。

1 RTP/RTCP协议介绍

实时传输协议RTP（Real-time Transport Protocol）：它能够实现单播、组播、多播等任一网络环境中的流媒体数据实时传输，专门提供端到端的实时数据传输服务，主要用于E-Learning、VoIP等实时多媒体应用领域。

实时传输控制协议RTCP（Real-time Transport Control Protocol）：它用来控制RTP传输质量。它所提供的控制信息不同RTCP报文也不同的。

RTP只负责传输，不保证数据传输质量，而RTCP则周期性地向发送方提供数据传输质量的反馈信息，根据传输情况动态调整发送方发送数据的参数以提高传输质量。RTP和RTCP两者相互配合完成实时数据的传输，这种工作方式能以有效的反馈和最小的开销使传输效率达到最佳状态，因而特别适合传送在线的实时数据。

2 RTP/RTCP协议优化的必要性

尽管RTP/RTCP协议对实时数据传输很适合，但是利用现有的标准RTP/RTCP协议来实视其功能并不是最优的。在网络协议中，报文头部决定了协议要传输的内容和实现的功能。通过研究RTP/RTCP头看出它们的报文头部有一部分字节在整个传输期间保持不变，这正是降低数据传输率的主要原因。所以为了保证系统中实时数据传输率和传输质量，我们对RTP/RTCP协议进行了优化处理。

3 RTP/RTCP协议优化处理

3.1优化RTP报文格式

具体定义如下：

因为标准RTP报文中在数据传输过程中CC、X和P三个字段保持不变，所以去掉这三个字段；因为协议中RTP报文中规定了在实时数据流封装过程中DATA数据帧的最大长度，封装时如果遇到了音视频数据帧，并且其长度超出规定的DATA域容量，就要对数据帧进行分片处理，所以在RTP报文中添加一个长度为6bit的TOTAL字段，用该字段存储该数据帧的分片数目；重新将SSRC字段定义为为16bit；增加了一个16bit的START字段，用于存储对数据帧进行分片后的第一个分片的SEQENCE值，在数据帧的传输过程中SEQUENCE和TOTAL字段一起配合使用，以方便对RTP报文进行分组容错处理；时间戳TIMESTAMP字段保留。

3.2 优化RTCP报文格式

RTCP报文负责提供通信双方的反馈信息，RTCP协议有三种不同类型的应用报文。我们优化以后的RTCP报文有相同的首部，其中RTCP包含的P和RC两个字段合并做保留字段使用。

3.2.1 发送方报文格式

因为应用协议不用同步处理发送方向接收方提供的数据流，因而发送方报文中包含的时间信息的字段就失去意义，所以去掉。

发送方要对实际发送的RTP分组数量进行统计，接收方要根据该统计结果和它实际接收的分组数量进行比较，以便根据接收情况及时了解当前网络传输状态，然后进行必要的处理。所以发送方报文中最后一个字段定义为表示统计发送方发送数据包的数量。

3.2.2 接收方报文格式

接收方要依据RTP分组数据的丢失情况来判断网络拥塞状态，所以我们把接收方报文中最后一个字段定义为表示RTP分组丢失率，同时去掉标准协议中有关延迟、抖动等信息的字段。

3.2.3 应用报文格式

应用报文主要负责传递通信双方在应用程序中所生成的信息。简化该类报文主要是实现两个功能。首先，该报文中要包含自身需紧急处理的信息，比如当接收方发现数据帧在传输过程中发生分片丢失，那么接收方会立即生成该类报文向发送方报告数据帧丢失情况。其次，接收方应用程序也通过该类报文对发送方数据源提供亮度、对比度等控制信息。应用程序自定义报文格式如表4所示。

以上优化RTP/RTCP协议后，我们对其报文进行了分组封装、容错处理，经过对E-learning系统进行运行、测试，事实证明，RTP/RTCP协议优化处理后，实时音视频的数据传输率大大提高了，方便了教师和学生更好地利用此系统进行更有效地互动交流。通过这一次的尝试也真正体会到RTP/RTCP协议在E-learning这种协作学习系统中传输实时多媒体数据的优势。

参考文献

[1]李乌江.RTP在远程视频传输中的应用研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2009.

[2]岑慧.RTP协议在3G多媒体移动通信中的应用研究[D].浙江：浙江工业大学，2010.