摘??要： 在研究RTP／RTCP協(xié)議特點(diǎn)與功能的基礎(chǔ)上，討論了基于RTP／RTCP協(xié)議實(shí)時(shí)視頻傳輸?shù)?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/控制方法" title="控制方法" target="_blank">控制方法,。通過(guò)此控制方法可以有效地提高RTP流的平穩(wěn)性,，減小抖動(dòng)，增加網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率,，流暢地傳輸多媒體數(shù)據(jù),。利用GPS、RTP／RTCP等協(xié)議實(shí)現(xiàn)了手機(jī)報(bào)警系統(tǒng),。
關(guān)鍵詞： RTP／RTCP,； Internet； H．263／H．264,； G.729,； GPS
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隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)和精神生活的不斷豐富，人們?cè)絹?lái)越熱衷于參加一些具有挑戰(zhàn)性的活動(dòng),，而遇到危險(xiǎn)的幾率也大大增加,因此在困境中個(gè)人求助顯得格外重要,。此外，因惡性案件嚴(yán)重地威脅到人身安全,，所以要求相關(guān)部門(mén)加強(qiáng)整治社會(huì)治安力度,、快捷有效地偵破案件。目前手機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越普及,，作為一項(xiàng)手機(jī)功能的拓展,，構(gòu)建一套簡(jiǎn)單快捷的手機(jī)報(bào)警系統(tǒng)很有必要，也易于推廣,。
手機(jī)報(bào)警系統(tǒng)是利用現(xiàn)有手機(jī)加載GPS技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議RTP/RTCP以及H．263/H．264、G.729視音頻編碼方式實(shí)現(xiàn)的一鍵快速報(bào)警系統(tǒng),。一鍵快速報(bào)警后,，手機(jī)終端不斷地發(fā)送其位置信息和周?chē)h(huán)境的音頻、視頻信息,，從而實(shí)現(xiàn)其快捷,、隱蔽的報(bào)警,，為公安及相關(guān)部門(mén)施救或破案實(shí)時(shí)地提供有效的現(xiàn)場(chǎng)信息。
1 GPS及GPS信息采集
GPS（Global Positioning System）全球定位系統(tǒng)[1]是中距離圓形軌道衛(wèi)星定位系統(tǒng),，可以為地球表面絕大部分地區(qū)提供準(zhǔn)確的定位和高精度的時(shí)間基準(zhǔn),。GPS信息包括經(jīng)度、緯度和采集時(shí)間等,，即在定時(shí)器的控制下,，手機(jī)不斷地采集GPS信息并發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)。獲取GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)模塊的函數(shù)接口如下[2]：
(1)InitDevice（）函數(shù)：用于初始化GPS設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的函數(shù)接口,。
(2)LoadThread（）函數(shù)：用于創(chuàng)建獲取GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)的線程函數(shù)接口,。
(3)GPSThreadProc(_opt LPVOID lpParameter) 函數(shù)：用于獲取GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)的函數(shù)接口。
(4)BackUpGPSData(MYGPSDATESEND GpsDate) 函數(shù)：用于將獲取后的GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)以二制形式存儲(chǔ)在終端本地的函數(shù)接口,。
(5)UnloadThread（）函數(shù) ：用于停止GPS線程運(yùn)行的函數(shù)接口,。
(6)StopTime(int StopTime) 函數(shù)：用于停止GPS獲取的時(shí)間設(shè)置。
2 RTP／RTCP協(xié)議及其傳輸控制方法
2.1 RTP／RTCP協(xié)議[3]
RTP協(xié)議是用于音頻,、視頻等多媒體數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)膮f(xié)議,，它包括RTP和RTCP兩個(gè)子協(xié)議。其中,，RTP用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)端到端傳輸,，RTP包中提供了時(shí)間戳即發(fā)送數(shù)據(jù)塊首字節(jié)的創(chuàng)建時(shí)間和序列號(hào)，以達(dá)到數(shù)據(jù)的同步和重組,；而RTCP包中含有已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量,、丟失數(shù)據(jù)包的情況和數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)延抖動(dòng)等信息，可以監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量,、通信帶寬以及網(wǎng)上傳送的信息,。發(fā)送端可以利用RTCP提供的信息動(dòng)態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類(lèi)型,。RTP和RTCP配合使用,，可共同提供流量控制和擁塞控制服務(wù)，能以有效的反饋和最小的開(kāi)銷(xiāo)使傳輸效率最佳化,，因而特別適合網(wǎng)上實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳送,。RTP協(xié)議的數(shù)據(jù)包格式如圖 1所示。
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??? 常用的RTCP包有五種：發(fā)送方報(bào)告包(SR),、接收者報(bào)告包(RR),、源描述包(SDES)、站點(diǎn)離開(kāi)系統(tǒng)報(bào)告包(BYE)和特殊應(yīng)用包(APP),。包的主要數(shù)據(jù)項(xiàng)格式如圖2所示,。
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??? RTP包通過(guò)下層UDP 來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)裝載模型如圖3所示。
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2.2 實(shí)時(shí)傳輸控制方法
? 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟豢煽啃灾饕憩F(xiàn)在[4-5]三方面：(1)數(shù)據(jù)包“亂序到達(dá)”,，先發(fā)送數(shù)據(jù)包有可能后到,；(2)在Internet環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬變動(dòng)會(huì)引起發(fā)送的數(shù)據(jù)包丟失,；(3)數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)延過(guò)大而產(chǎn)生抖動(dòng)會(huì)引起數(shù)據(jù)的失真,。
? 而RTP/RTCP能很好地解決上述問(wèn)題。首先,，在接收端緩沖區(qū)中用RTP包中的序列號(hào)來(lái)調(diào)整到達(dá)數(shù)據(jù)包的順序,，使之與發(fā)送時(shí)的數(shù)據(jù)順序一致；其次,，為了改進(jìn)遠(yuǎn)程視頻傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性,，建立一個(gè)傳輸控制模型,，這樣就可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)狀況的反饋及時(shí)調(diào)整采樣頻率以及編碼格式以適應(yīng)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)傳輸要求,。RTCP利用主要的兩種控制包SR和RR反饋的信息如數(shù)據(jù)包丟失比、數(shù)據(jù)包丟失率,、吞吐量和吞吐率,、數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)延抖動(dòng)J（interarrival jitter）和往返傳播時(shí)延等來(lái)調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)傳輸，并調(diào)整系統(tǒng)的打包格式,、發(fā)包速率來(lái)保證流暢地傳輸數(shù)據(jù)和清晰地播放視頻,。其數(shù)據(jù)傳輸控制模型如圖4所示。
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3 手機(jī)報(bào)警系統(tǒng)的組成
??? 手機(jī)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示,，由三大部分構(gòu)成：(1)信息采集部分,，包括智能報(bào)警終端(手機(jī))、移動(dòng)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)和接入服務(wù)器,；(2)中央處理部分(服務(wù)器端),，它是系統(tǒng)的核心，包括各個(gè)服務(wù)器單元,、報(bào)警系統(tǒng)的接口等,；(3)終端即110指揮中心處接入坐席(監(jiān)控端)。各部分功能如下,。
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??? 報(bào)警終端：
(1) 使用WinCE鍵盤(pán)鉤子模擬一鍵報(bào)警(長(zhǎng)按綠鍵),。
(2) 按鍵報(bào)警后，鍵盤(pán)不做任何響應(yīng)直至服務(wù)器發(fā)出結(jié)束指令,。
(3) 按鍵報(bào)警后,，手機(jī)獲取EEII號(hào)、啟動(dòng)GPRS進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證,。
(4) 認(rèn)證通過(guò),，開(kāi)始傳遞報(bào)警數(shù)據(jù)直至服務(wù)器發(fā)出結(jié)束指令。
(5) 定時(shí)傳遞GPS坐標(biāo)信息,。
(6) 手機(jī)本地保留報(bào)警數(shù)據(jù)直至無(wú)存儲(chǔ)空間為止,。
服務(wù)器：
?、?服務(wù)器接到報(bào)警請(qǐng)求后，根據(jù)EEII號(hào)進(jìn)行身份驗(yàn)證,；
?、?將報(bào)警索引信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫(xiě)入文件,；
?、?通知監(jiān)控端更新監(jiān)控對(duì)象列表；
?、?根據(jù)需要,，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)警數(shù)據(jù)到監(jiān)控端；
?、?支持多個(gè)手機(jī)終端,，維護(hù)在線報(bào)警手機(jī)列表；
?、?支持多個(gè)監(jiān)控端,，維護(hù)在線監(jiān)控端列表。
監(jiān)控端：
(1) 可以定時(shí)刷新報(bào)警列表,。
(2) 選擇報(bào)警對(duì)象進(jìn)行跟蹤,。
(3) 動(dòng)態(tài)顯示報(bào)警信息。
(4) 發(fā)出“結(jié)束報(bào)警”指令,。
4 手機(jī)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
手機(jī)報(bào)警系統(tǒng)的流程是：首先手機(jī)端發(fā)送注冊(cè)信號(hào)給服務(wù)器端進(jìn)行連接,，注冊(cè)成功后開(kāi)始音頻采集、視頻采集和GPS采集,，同時(shí)進(jìn)行音視頻的壓縮編碼,， RTP分包封裝，并且形成RTCP發(fā)送端報(bào)告,，發(fā)送給服務(wù)器端,。服務(wù)器根據(jù)報(bào)警信息進(jìn)行相關(guān)的處理：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、與監(jiān)控端進(jìn)行連接和發(fā)送報(bào)警信息,。報(bào)警系統(tǒng)的邏輯框圖如圖6所示,。
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5 手機(jī)報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是在Visual C++6．0環(huán)境下[6-8]，采用H．263/H．264視頻編碼[9-10]和G726音頻壓縮編碼[11],。傳輸控制子系統(tǒng)是基于RTP/RTCP協(xié)議構(gòu)建,，通過(guò)傳輸層的UDP? Socket完成實(shí)時(shí)傳輸。手機(jī)端負(fù)責(zé)按鍵報(bào)警,，它包括如下幾個(gè)模塊：?jiǎn)?dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)模塊,、采集音頻數(shù)據(jù)模塊、獲取GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)模塊、數(shù)據(jù)打包發(fā)送模塊,。服務(wù)器端主要分為如下模塊：網(wǎng)絡(luò)管理模塊,、協(xié)議分發(fā)模塊、代理模塊,、管理模塊,、登錄管理模塊、終端管理模塊,、監(jiān)控端管理模塊,、文件管理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊,、日志管理模塊及UI等模塊,。
監(jiān)控端再現(xiàn)報(bào)警人的音視頻和GPS信息，其詳細(xì)實(shí)現(xiàn)如下：
(1) 監(jiān)控端注冊(cè),，即監(jiān)控端軟件啟動(dòng)后,，啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)，然后自動(dòng)向服務(wù)器進(jìn)行注冊(cè)（注冊(cè)內(nèi)容包括IP地址和端口號(hào)）,。如果超過(guò)15s服務(wù)器沒(méi)有響應(yīng),，軟件給出錯(cuò)誤警告，然后退出系統(tǒng),。
(2) 心跳信號(hào)，即監(jiān)控端軟件每15s發(fā)送心跳信號(hào)數(shù)據(jù)包給服務(wù)器,，服務(wù)器據(jù)此來(lái)維護(hù)監(jiān)控端列表,。
(3) 刷新報(bào)警列表,，即軟件維持一個(gè)當(dāng)前報(bào)警對(duì)象的列表。報(bào)警列表的更新方式有兩種：
?、佘浖?dòng)并注冊(cè)后，服務(wù)器即返回當(dāng)前報(bào)警列表,。
②當(dāng)服務(wù)器端報(bào)警列表更新的時(shí)候,，向監(jiān)控端發(fā)送變更消息,。
(4) 選擇報(bào)警對(duì)象進(jìn)行跟蹤，即發(fā)送“跟蹤”指令給服務(wù)器,，如果成功回應(yīng),，接收音視頻數(shù)據(jù)，開(kāi)始播放音視頻數(shù)據(jù),；如果25s沒(méi)有應(yīng)答,，則退出請(qǐng)求跟蹤。處理過(guò)程如圖7所示,。
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RTP協(xié)議中用于監(jiān)控端與服務(wù)器軟件的接口函數(shù)如下：
(1)RTPProtocolInit（）函數(shù)：用于初始化RTP,，判斷連接服務(wù)器是否成功的函數(shù)接口。
(2)onCrlDataArrive(const RTPAddress frm,const CrlType crltype, unsigned char *data, const int length, const char *id)函數(shù)：用于實(shí)時(shí)接收服務(wù)器返回的信息數(shù)據(jù)函數(shù)接口,。
(3)SendData(CrlType crltype,unsigned char * Data,int Length) 函數(shù)：利用RTP協(xié)議定時(shí)發(fā)送心跳信息及向服務(wù)器注冊(cè)的信息函數(shù)接口,。
RTP/RTCP協(xié)議選取數(shù)據(jù)包丟失比,、數(shù)據(jù)包丟失率,、吞吐量和吞吐率,、數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)延抖動(dòng)和往返傳播時(shí)延等服務(wù)質(zhì)量控制參數(shù),，作為動(dòng)態(tài)反饋來(lái)自動(dòng)判斷網(wǎng)絡(luò)狀況,，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)編碼方式,，因而這種協(xié)議非常適合多媒體數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸,?；赗TP/RTCP設(shè)計(jì)并成功實(shí)現(xiàn)了手機(jī)報(bào)警系統(tǒng),，經(jīng)過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，視頻,、音頻等數(shù)據(jù)傳輸都很流暢，該系統(tǒng)正在測(cè)試和推廣使用中,。手機(jī)用戶(hù)的大幅增加和手機(jī)費(fèi)用的逐步降低,，為該技術(shù)的推廣提供了便利條件,。
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