7b-1主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
实时协议 ( Real-Time Protocol,RTP)
? 为实时应用程序提供标准化格式的分组
? 一般在 UDP之上运行
? 有定义的首部字段如下
? Payload Type,7 比特,提供 128 可能的编码类型 ;
eg PCM,MPEG2 video,etc.
? Sequence Number,16比特 ; 用来监测分组的丢失
7b-2主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
实时协议 ( Real-Time Protocol,RTP)
? Timestamp,32 字节 ; 给出分组中第一个
audio/video 字节的采样瞬间 ; 用来消除由于网络传
输引起的延迟抖动
? Synchronization Source identifier (SSRC),32 比
特 ; 信源媒体流的 id; 由信源随机制定
7b-3主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
实时控制协议（ RTP Control Protocol）
(RTCP)
? 用来报告信源信宿之间多媒体数据交换情况分组的协
议
? 定义了三种报告, 接收端接收,发送方,及信源描述
? 报告包含了分组发送、分组丢失、间隔抖动等统计数
据
? 用于修改发送端的传输速率和诊断
7b-4主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
改进 IP 网络的 QoS
? IETF 工程组一直致力于改进 IP网络的 QoS控制,i.e.,在尽
力而为的服务基础上提供更多的 QoS保障
? 正在进行的工作包括 RSVP,Differentiated Services（分级服
务）,和 Integrated Services（集成服务）
? 一个共享和拥塞的简单研究模型,
7b-5主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
QoS保证原则
? 假设一个电话应用（ 1Mb/s）和一个 FTP应用在一条 1.5 Mb/s
的链路上共享,
? 突发的 FTP分组可以导致路由器拥塞，音频分组会被丢弃
? 有必要给 audio比 FTP更高的优先等级
? 原则 1,对路由器来说有必要标记分组，以区分不同的
类别 ; 而新一代路由器将对不同的分组相应进行不同
的处理
7b-6主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
QoS 保证原则 (续 )
? 应用程序行为失当 (假设上例中音频分组的发送超过 1Mb/s);
? 原则 2,须为某个类别提供保护，将其同其他类别隔离
? 需要若干策略机制（ Policing Mechanisms）来约束发送端遵守
带宽要求 ; 标记和策略机制需要在网络边缘实现,
7b-7主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
QoS保证原则 (续 )
? 标记和策略机制的替代方案, 给每个应用数据流分配
一部分带宽 ; 如果应用数据流不使用分配的定额会造
成带宽利用率降低
? 原则 3,如果提供隔离,还是希望尽可能多的利用资源
7b-8主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
QoS 保证原则 (续 )
? 超出链路传输能力的信息流量得不到支持
? 原则 4,需要一个呼叫审批进程（ Call Admission
Process） ; 应用程序申明其需求,网络如果不能满足
则予以驳回
7b-9主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
小结
7b-10主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
调度和管理机制
? 调度, 在队列中选取下一个发送的分组可以基于如下
考虑 ;
? FIFO,先来后到策略 ; 当缓存已满时，再到的分组可
以丢弃,或者使用适当的丢弃策略来选取新到分组还
是排队中的分组予以丢弃
7b-11主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
调度策略
? 优先级排队, 不同的分组有不同的优先级 ; 分组可以
载明优先级别或者用其他的首部信息,eg IP信源或信
宿,TCP 端口,etc.
? 在一个非空队列中把优先级别高的分组首先传送
7b-12主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
调度策略 (续 )
? 轮转法, 扫描分类队列，在所有非空队列中以“一家
一个”的方式传送
7b-13主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
调度策略 (续 )
? 加权公平排队（ Weighted Fair Queuing）, 是一种
一般化的轮转法调度策略，在一个给定时间段内为某
一类分组提供有差分量级的服务
7b-14主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
管理机制（ Policing Mechanisms）
? 三个评判标准,
?(长期的 ) 平均速率 -(100分组 /秒还是 6000分组 /
分钟),关键在于间隔长度
?峰值速率 -e.g.,平均 6000分组 /分钟和峰值为
1500分组 /秒
?(最大的 )突发长度 -,最大的连续发送分组数,ie 在
一个较短的时间段内最多可以发送的分组数量
7b-15主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
管理机制
? 标记蓝机制（ Token Bucket mechanism）,为输入
提供限制 Burst Size和 Average Rate的手段,
7b-16主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
管理机制 (续 )
? 篮子里可以装 b个 tokens; 篮子未满时,token是以 r
token/sec 的速率产生的,
? 在一个长度为 t 的时间间隔中，允许接纳的分组必须小于或等于
(r t + b).
? 标记蓝（ Token bucket）
和 WFQ 结合
可提供延时的上限,
7b-17主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
综合服务 (Integrated Service)
? 为在 IP网络上应用会话提供 QoS保障的体系结构
? 依靠资源预留,路由器需要维护状态信息 (Virtual
Circuit),维护资源分配记录并在此基础上响应新的
连接请求
7b-18主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
呼叫接纳 (Call Admission)
? 每个会话必须首先申明其 QoS要求和通信特点
? R-spec,定义 QoS要求
? T-spec,定义通信特点
? 需要专门的信令协议为在路由器上预留资源传递 R-
spec和 T-spec;
? RSVP (ReSource reserVe Protocol)在目前为首选的
信令协议
7b-19主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
呼叫接纳
? 呼叫管理, 路由器根据呼叫的 R-spec和 T-spec和当前
的资源分配情况管理和分配响应的资源,
7b-20主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
集成服务, 类别
? Guaranteed QOS(有保障的服务 ),该级别提供路由器
上排队延迟的固定时限 ; 关照严格的实时性应用程序,
这些程序对端对端的延迟和变化极端敏感
? Controlled Load(受控负荷服务 ):该级别在欠负荷的路
由器上保障基本的 (closely approximating ) QOS;
可以用来关照当今 IP网络的实时应用,这在欠负荷的网
络中表现良好
7b-21主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
有差别的服务 (Differentiated Services，
DS)
?打算解决困扰 Intserv（综合服务）中的一些
问题 ;
?可扩展性, 在高速网络中由于数据流量巨大,维持路
由器状态将是一件十分困难的事情
?灵活的服务模式, Intserv只有两个级别,需要提供
更多服务质量等级 ; 需要提供“相对”服务之间的
区别 (Platinum,Gold,Silver,…)
?更简化的信令, (相对 RSVP而言 ) 许多应用程序和
用户可能只需要定义一些对服务要求的注解
7b-22主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
有差别的服务
? 战略思想,
?在网络的核心实现相对简单的功能,而在端
接路由器和主机内实现相对复杂的功能
?不必定义服务级别,而是在功能组件的基础
上建立服务级别
7b-23主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
边缘上的功能
? 在具 DS能力的主机或第一个具有 DS能力的路由器上
?分类, 边缘结点根据预先定义的分类原则对分组进
行标记 (可以由网管手工定义,或由某种协议定义 )
?流量调节 (Traffic Conditioning),边缘结点可以
延迟转发或可以将其丢弃
7b-24主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
核心功能
? 转发, 根据对每个分组特定的, Per-Hop-Behavior(
单跳行为 /PHB )” 进行 ; 这种 PHB是严格按照分类标
记执行的 (没有任何其他首部字段可能影响 PHB)
? 最大优点,
路由器不必维持状态信息 (No state info to be
maintained by routers)!
7b-25主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
通信量的分类和调节
? 分组在 IPv4 中使用,Type of Service,TOS),或
IPv6 的” Traffic Class”字段
? 6 bits用来作为,Differentiated Service Code
Point,DSCP/差别服务码点”并作为该分组所将受到
的 PHB待遇依据
? 2 bits 尚未使用 (Currently Unused)
7b-26主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
通信量的分类和调节 (续 )
? 有时希望限制某些类别数据的网络注入速率 ; 用户可
以申明流量白皮书 (traffic profile) (eg,平均速率和
突发数据块的大小 ); 网络将对数据流量进行计量,如
果与申明的数额不匹配则可予以整形
7b-27主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
转发 (PHB)
?PHB会产生出不同的 (可计量的 )转发性能和行
为
?PHB并没有定义必须采用何种措施来实现需求
的 PHB 性能行为
?例如,
?A类在某个特定的时间间隔中得到了 x%的输出链
路带宽
?A类分组必须比 B类分组优先发出
7b-28主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
转发 (PHB)(续 )
? PHB的考虑,
?Expedited Forwarding(加急转发 ),某个类别的分
组发送速率必须等于或超过某个特定速率 (逻辑链
路必须具有最小的保障速率 )
?Assured Forwarding(保障转发 ),4 个类别,每个
类别都有一定的最小带宽和缓存保障 ; 每个都附带
了三个丢弃分区 (drop preference partitions)
7b-29主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
有区别服务的相关进展
?AF和 EF尚未踏上标准化轨道 … 研究仍在进行
之中
?“虚拟租用线路 (Virtual Leased lines)” 和
“Olympic” 服务也在讨论之中
?因跨越多个 AS和路由器所带来的影响则是 DS
无力解决的
7b-30主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
本讲小结
? 多媒体的网络应用
? 存储式音频 /视频流
? RTSP
? 交互式的实时应用
? IP电话举例
? RTP
? H.323 and SIP
? 在尽力而为的基础上发展
? 调度和策略的实施
? 集成服务
? 区别服务
实时协议 ( Real-Time Protocol,RTP)
? 为实时应用程序提供标准化格式的分组
? 一般在 UDP之上运行
? 有定义的首部字段如下
? Payload Type,7 比特,提供 128 可能的编码类型 ;
eg PCM,MPEG2 video,etc.
? Sequence Number,16比特 ; 用来监测分组的丢失
7b-2主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
实时协议 ( Real-Time Protocol,RTP)
? Timestamp,32 字节 ; 给出分组中第一个
audio/video 字节的采样瞬间 ; 用来消除由于网络传
输引起的延迟抖动
? Synchronization Source identifier (SSRC),32 比
特 ; 信源媒体流的 id; 由信源随机制定
7b-3主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
实时控制协议（ RTP Control Protocol）
(RTCP)
? 用来报告信源信宿之间多媒体数据交换情况分组的协
议
? 定义了三种报告, 接收端接收,发送方,及信源描述
? 报告包含了分组发送、分组丢失、间隔抖动等统计数
据
? 用于修改发送端的传输速率和诊断
7b-4主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
改进 IP 网络的 QoS
? IETF 工程组一直致力于改进 IP网络的 QoS控制,i.e.,在尽
力而为的服务基础上提供更多的 QoS保障
? 正在进行的工作包括 RSVP,Differentiated Services（分级服
务）,和 Integrated Services（集成服务）
? 一个共享和拥塞的简单研究模型,
7b-5主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
QoS保证原则
? 假设一个电话应用（ 1Mb/s）和一个 FTP应用在一条 1.5 Mb/s
的链路上共享,
? 突发的 FTP分组可以导致路由器拥塞，音频分组会被丢弃
? 有必要给 audio比 FTP更高的优先等级
? 原则 1,对路由器来说有必要标记分组，以区分不同的
类别 ; 而新一代路由器将对不同的分组相应进行不同
的处理
7b-6主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
QoS 保证原则 (续 )
? 应用程序行为失当 (假设上例中音频分组的发送超过 1Mb/s);
? 原则 2,须为某个类别提供保护，将其同其他类别隔离
? 需要若干策略机制（ Policing Mechanisms）来约束发送端遵守
带宽要求 ; 标记和策略机制需要在网络边缘实现,
7b-7主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
QoS保证原则 (续 )
? 标记和策略机制的替代方案, 给每个应用数据流分配
一部分带宽 ; 如果应用数据流不使用分配的定额会造
成带宽利用率降低
? 原则 3,如果提供隔离,还是希望尽可能多的利用资源
7b-8主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
QoS 保证原则 (续 )
? 超出链路传输能力的信息流量得不到支持
? 原则 4,需要一个呼叫审批进程（ Call Admission
Process） ; 应用程序申明其需求,网络如果不能满足
则予以驳回
7b-9主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
小结
7b-10主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
调度和管理机制
? 调度, 在队列中选取下一个发送的分组可以基于如下
考虑 ;
? FIFO,先来后到策略 ; 当缓存已满时，再到的分组可
以丢弃,或者使用适当的丢弃策略来选取新到分组还
是排队中的分组予以丢弃
7b-11主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
调度策略
? 优先级排队, 不同的分组有不同的优先级 ; 分组可以
载明优先级别或者用其他的首部信息,eg IP信源或信
宿,TCP 端口,etc.
? 在一个非空队列中把优先级别高的分组首先传送
7b-12主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
调度策略 (续 )
? 轮转法, 扫描分类队列，在所有非空队列中以“一家
一个”的方式传送
7b-13主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
调度策略 (续 )
? 加权公平排队（ Weighted Fair Queuing）, 是一种
一般化的轮转法调度策略，在一个给定时间段内为某
一类分组提供有差分量级的服务
7b-14主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
管理机制（ Policing Mechanisms）
? 三个评判标准,
?(长期的 ) 平均速率 -(100分组 /秒还是 6000分组 /
分钟),关键在于间隔长度
?峰值速率 -e.g.,平均 6000分组 /分钟和峰值为
1500分组 /秒
?(最大的 )突发长度 -,最大的连续发送分组数,ie 在
一个较短的时间段内最多可以发送的分组数量
7b-15主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
管理机制
? 标记蓝机制（ Token Bucket mechanism）,为输入
提供限制 Burst Size和 Average Rate的手段,
7b-16主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
管理机制 (续 )
? 篮子里可以装 b个 tokens; 篮子未满时,token是以 r
token/sec 的速率产生的,
? 在一个长度为 t 的时间间隔中，允许接纳的分组必须小于或等于
(r t + b).
? 标记蓝（ Token bucket）
和 WFQ 结合
可提供延时的上限,
7b-17主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
综合服务 (Integrated Service)
? 为在 IP网络上应用会话提供 QoS保障的体系结构
? 依靠资源预留,路由器需要维护状态信息 (Virtual
Circuit),维护资源分配记录并在此基础上响应新的
连接请求
7b-18主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
呼叫接纳 (Call Admission)
? 每个会话必须首先申明其 QoS要求和通信特点
? R-spec,定义 QoS要求
? T-spec,定义通信特点
? 需要专门的信令协议为在路由器上预留资源传递 R-
spec和 T-spec;
? RSVP (ReSource reserVe Protocol)在目前为首选的
信令协议
7b-19主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
呼叫接纳
? 呼叫管理, 路由器根据呼叫的 R-spec和 T-spec和当前
的资源分配情况管理和分配响应的资源,
7b-20主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
集成服务, 类别
? Guaranteed QOS(有保障的服务 ),该级别提供路由器
上排队延迟的固定时限 ; 关照严格的实时性应用程序,
这些程序对端对端的延迟和变化极端敏感
? Controlled Load(受控负荷服务 ):该级别在欠负荷的路
由器上保障基本的 (closely approximating ) QOS;
可以用来关照当今 IP网络的实时应用,这在欠负荷的网
络中表现良好
7b-21主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
有差别的服务 (Differentiated Services，
DS)
?打算解决困扰 Intserv（综合服务）中的一些
问题 ;
?可扩展性, 在高速网络中由于数据流量巨大,维持路
由器状态将是一件十分困难的事情
?灵活的服务模式, Intserv只有两个级别,需要提供
更多服务质量等级 ; 需要提供“相对”服务之间的
区别 (Platinum,Gold,Silver,…)
?更简化的信令, (相对 RSVP而言 ) 许多应用程序和
用户可能只需要定义一些对服务要求的注解
7b-22主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
有差别的服务
? 战略思想,
?在网络的核心实现相对简单的功能,而在端
接路由器和主机内实现相对复杂的功能
?不必定义服务级别,而是在功能组件的基础
上建立服务级别
7b-23主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
边缘上的功能
? 在具 DS能力的主机或第一个具有 DS能力的路由器上
?分类, 边缘结点根据预先定义的分类原则对分组进
行标记 (可以由网管手工定义,或由某种协议定义 )
?流量调节 (Traffic Conditioning),边缘结点可以
延迟转发或可以将其丢弃
7b-24主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
核心功能
? 转发, 根据对每个分组特定的, Per-Hop-Behavior(
单跳行为 /PHB )” 进行 ; 这种 PHB是严格按照分类标
记执行的 (没有任何其他首部字段可能影响 PHB)
? 最大优点,
路由器不必维持状态信息 (No state info to be
maintained by routers)!
7b-25主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
通信量的分类和调节
? 分组在 IPv4 中使用,Type of Service,TOS),或
IPv6 的” Traffic Class”字段
? 6 bits用来作为,Differentiated Service Code
Point,DSCP/差别服务码点”并作为该分组所将受到
的 PHB待遇依据
? 2 bits 尚未使用 (Currently Unused)
7b-26主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
通信量的分类和调节 (续 )
? 有时希望限制某些类别数据的网络注入速率 ; 用户可
以申明流量白皮书 (traffic profile) (eg,平均速率和
突发数据块的大小 ); 网络将对数据流量进行计量,如
果与申明的数额不匹配则可予以整形
7b-27主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
转发 (PHB)
?PHB会产生出不同的 (可计量的 )转发性能和行
为
?PHB并没有定义必须采用何种措施来实现需求
的 PHB 性能行为
?例如,
?A类在某个特定的时间间隔中得到了 x%的输出链
路带宽
?A类分组必须比 B类分组优先发出
7b-28主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
转发 (PHB)(续 )
? PHB的考虑,
?Expedited Forwarding(加急转发 ),某个类别的分
组发送速率必须等于或超过某个特定速率 (逻辑链
路必须具有最小的保障速率 )
?Assured Forwarding(保障转发 ),4 个类别,每个
类别都有一定的最小带宽和缓存保障 ; 每个都附带
了三个丢弃分区 (drop preference partitions)
7b-29主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
有区别服务的相关进展
?AF和 EF尚未踏上标准化轨道 … 研究仍在进行
之中
?“虚拟租用线路 (Virtual Leased lines)” 和
“Olympic” 服务也在讨论之中
?因跨越多个 AS和路由器所带来的影响则是 DS
无力解决的
7b-30主讲人,西安交通大学 程向前 第 7讲 多媒体网络之二
本讲小结
? 多媒体的网络应用
? 存储式音频 /视频流
? RTSP
? 交互式的实时应用
? IP电话举例
? RTP
? H.323 and SIP
? 在尽力而为的基础上发展
? 调度和策略的实施
? 集成服务
? 区别服务
