《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 》課件第9章

第

9章

多媒體通信技術(shù)

9.1引言

9.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量

9.3DiffServ協(xié)議

9.4RSVP協(xié)議

9.5MPLS協(xié)議

9.6RTP協(xié)議

9.7分布式多媒體應(yīng)用——IP電話

9.1引

言

多媒體通信技術(shù)主要研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多媒體信息的傳輸和應(yīng)用問題。根據(jù)媒體類型，可將多媒體通信分為兩大類：

(1)異步通信：異步通信用于在端系統(tǒng)之間交換那些不需要實(shí)時存儲或者處理的靜態(tài)媒體數(shù)據(jù)。例如，多媒體電子郵件就采用的是這種通信方式。

(2)等時通信：等時通信用于在端系統(tǒng)之間傳送諸如語音、視頻之類需要實(shí)時處理的連續(xù)媒體數(shù)據(jù)，產(chǎn)生低延遲、低抖動的連續(xù)位流(BitStream)。例如，在多媒體視頻會議系統(tǒng)中，對于NTSC制式的視頻信號，網(wǎng)絡(luò)必須每隔33ms就應(yīng)向播放場地提交一個視頻幀，端到端的延遲應(yīng)當(dāng)保持在250ms以下。由于連續(xù)媒體通信具有等時性，因此通常采用“數(shù)據(jù)流”來抽象表示端到端的連續(xù)媒體通信。

顯然，以等時通信方式進(jìn)行傳輸?shù)倪B續(xù)媒體對網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施有更高的性能要求，這也是多媒體通信技術(shù)要著重解決的問題。這就需要從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)等各個層次上充分地支持多媒體通信。從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，無論是局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng)都呈現(xiàn)出高速化和交換化的發(fā)展態(tài)勢，傳輸速率已達(dá)到1～10Gb/s，從而為多媒體通信提供了高帶寬保證。

從網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議上，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，如TCP/IP協(xié)議等沒有提供多媒體通信支持能力，因?yàn)殚_發(fā)這些網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議時還沒有出現(xiàn)多媒體的概念，也就沒有考慮支持多媒體通信的問題。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，這些網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議越來越難以滿足多媒體通信對服務(wù)質(zhì)量的需求。于是，人們提出了一些支持多媒體通信的新協(xié)議。這些新協(xié)議的基本方法是在原有網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的基礎(chǔ)上，通過增加新的協(xié)議功能和機(jī)制來彌補(bǔ)原有網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的缺陷，從而達(dá)到支持多媒體通信的目的。盡管這種方法在某些方面存在著一定的局限性，但由于可以保護(hù)用戶大量已有的投資，因而容易得到廣泛的支持，這也是目前增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對多媒體通信支持能力的主要方法。

9.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量

服務(wù)質(zhì)量(QualityofService，QoS)是一種抽象概念，用于說明網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的“良好”程度。由于不同的應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)性能的要求不同，因此對網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)質(zhì)量期望值也不同。這種期望值可以用一種統(tǒng)一的QoS概念來描述。在不同應(yīng)用系統(tǒng)中，QoS參數(shù)集的定義方法可能是不同的，經(jīng)常使用吞吐量、差錯率、端到端延遲、延遲抖動等網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)來定義QoS。對連續(xù)媒體傳輸來說，端到端延遲和延遲抖動是兩個關(guān)鍵的性能參數(shù)。多媒體應(yīng)用，特別是交互式多媒體應(yīng)用對延遲有嚴(yán)格的限制，不能超過人所能容忍的極限，否則將會嚴(yán)重地影響服務(wù)質(zhì)量。同樣，延遲抖動也必須維持在嚴(yán)格的界限內(nèi)，否則將會嚴(yán)重地影響人對語音和圖像信息的識別。表9.1給出了幾種多媒體對象所需的QoS。

表9.1

QoS參數(shù)舉例

通常，不同的應(yīng)用對QoS的要求是不同的，不同的QoS應(yīng)當(dāng)通過QoS參數(shù)來描述，并且用戶能夠使用這些QoS參數(shù)來定量或定性地說明各自所需的QoS。在一個分布式多媒體系統(tǒng)中，通常采用層次化的QoS參數(shù)體系結(jié)構(gòu)來定義QoS參數(shù)，通信雙方的對等層之間表現(xiàn)為一種對等協(xié)商關(guān)系，雙方按所承諾的QoS參數(shù)提供相應(yīng)的服務(wù)。同一端的不同層之間表現(xiàn)為一種映射關(guān)系，應(yīng)用的QoS需求應(yīng)當(dāng)自頂向下地映射到各層相對應(yīng)的QoS參數(shù)集，各層協(xié)議按其QoS參數(shù)提供相對應(yīng)的服務(wù)，共同完成對應(yīng)用的QoS承諾。

一個多媒體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)提供QoS參數(shù)定義方法和相應(yīng)的QoS管理機(jī)制。用戶根據(jù)應(yīng)用需要使用QoS參數(shù)定義其QoS需求，系統(tǒng)要根據(jù)可用資源(如CPU、緩沖區(qū)、I/O帶寬以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等)容量來確定是否能滿足應(yīng)用的QoS需求。經(jīng)過雙方協(xié)商最終達(dá)成一致的QoS參數(shù)值應(yīng)該在數(shù)據(jù)傳輸過程中得到基本保證。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)按所承諾的QoS提供相應(yīng)的服務(wù)。由于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載是動態(tài)變化的，因此可能會引起QoS的波動。網(wǎng)絡(luò)是否能夠履行所承諾的QoS主要取決于QoS的類型。QoS總體上可分成三類：

(1)確定型(Deterministic)QoS。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)提供“硬”的QoS保證，即對所承諾的QoS必須嚴(yán)格保證，否則可能會造成嚴(yán)重的后果。這類服務(wù)一般用于硬實(shí)時應(yīng)用，如在遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)中，X光照片數(shù)據(jù)必須采用實(shí)時無差錯的傳輸。Internet綜合服務(wù)中的保證服務(wù)(GS)和區(qū)分服務(wù)(DiffServ)中的快速轉(zhuǎn)發(fā)均屬于這一類QoS。

(2)統(tǒng)計(jì)型(Statistical)QoS。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)提供“軟”的QoS保證，即對所承諾的QoS允許一定范圍的波動，并且不會造成不良的后果。這類服務(wù)一般用于軟實(shí)時應(yīng)用，如遠(yuǎn)程多媒體點(diǎn)播(VOD)系統(tǒng)。Internet綜合服務(wù)中的被控負(fù)載服務(wù)(CLS)和區(qū)分服務(wù)(DiffServ)中的保證轉(zhuǎn)發(fā)均屬于這一類QoS。

(3)盡力型(Best-Effort)QoS。也稱最佳效果傳輸，網(wǎng)絡(luò)不提供任何QoS保證，網(wǎng)絡(luò)性能將隨著負(fù)載的增加而明顯下降。由于受到帶寬的限制，現(xiàn)有Internet上的分布式多媒體應(yīng)用大多提供這類服務(wù)。為了保證端到端的QoS，在媒體流傳輸路徑上的各個中間點(diǎn)(路由器)都必須支持和保證所承諾的QoS，并且按確定型、統(tǒng)計(jì)型及盡力型QoS的優(yōu)先級次序?yàn)橄鄳?yīng)的媒體流分配和保留資源。

網(wǎng)絡(luò)對QoS的支持和保證實(shí)際上反映了網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)(如路由器、交換機(jī)等)的資源分配策略。目前，主要采用為特定媒體流保留資源(如帶寬、緩存及排隊(duì)時間等)的資源分配策略來保證其QoS。為了提供標(biāo)準(zhǔn)化的QoS定義、分類和保證機(jī)制，有關(guān)國際組織提出了一系列QoS相關(guān)協(xié)議，如IETF的資源保留協(xié)議(RSVP)、區(qū)分服務(wù)(DiffServ)、多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)和實(shí)時傳輸協(xié)議(RTP)等。

9.3DiffServ協(xié)

議

1．DS字段定義

RFC2474定義了IP報(bào)頭中的DS字段：在IPv4報(bào)頭中，重定義了服務(wù)類型(TypeofService，ToS)字段；在IPv6報(bào)頭中，重定義了流量類別(TrafficClass，TC)字段。并且還規(guī)定了各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文分組的命令集，或稱為逐跳行為(PHB)。在8位的DS字段中，定義了如下的結(jié)構(gòu)：

DSCP字段的基本特性如下：

(1)從DSCP到PHB的映射是可配置的，每個支持DS的節(jié)點(diǎn)都要實(shí)現(xiàn)這種可配置的映射。

(2)PHB規(guī)范空間必須包含一個推薦的缺省DSCP，且是惟一的，在節(jié)點(diǎn)所實(shí)現(xiàn)的缺省配置中應(yīng)支持缺省DSCP到PHB的映射。

(3)如果一個報(bào)文分組使用了不可識別的DSCP值，則節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)原樣轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文分組，無需改變DSCP值，并且不會引起節(jié)點(diǎn)故障。

(4)DSCP字段必須與當(dāng)前慣有方法保持向后兼容。

2．PHB一個PHB是一個節(jié)點(diǎn)為一個特定的DS行為集而采取的轉(zhuǎn)發(fā)行為(如吞吐量、丟失率、延遲及抖動等)，一個DS行為集占用一個連接，其轉(zhuǎn)發(fā)行為將取決于該連接上的負(fù)荷。當(dāng)多個DS行為集競爭一個節(jié)點(diǎn)上的緩沖區(qū)和帶寬資源時，該節(jié)點(diǎn)將根據(jù)不同的PHB來分配網(wǎng)絡(luò)資源。區(qū)分服務(wù)采用基于逐跳(hop-by-hop)的資源分配機(jī)制。

PHB可以用下列項(xiàng)目定義：相對資源(如緩沖區(qū)和帶寬)優(yōu)先級或者相對流量特性(如延遲、丟失率)。遵守共同約束(例如分組調(diào)度和緩沖區(qū)管理策略)的PHB可以組成一個PHB組，組內(nèi)的PHB之間的關(guān)系可以使用絕對或相對優(yōu)先級，例如采用固定或隨機(jī)閾值的丟棄優(yōu)先級，但不是必須的。單獨(dú)定義的單一PHB是一個PHB組的特例。例如，一個簡單的PHB可定義如下：在一個連接上，保證為一個行為集分配x%的最小帶寬。這個PHB可以在任何流量調(diào)節(jié)下進(jìn)行簡單而公平的測量。一個復(fù)雜的PHB可定義如下：在一個連接上，保證為一個行為集分配x%的最小帶寬，并且按比例公平地共享多余的連接容量。

各個節(jié)點(diǎn)可利用某種分組調(diào)度和緩沖區(qū)管理機(jī)制來實(shí)現(xiàn)PHB。PHB是根據(jù)有關(guān)服務(wù)供應(yīng)策略的行為特征定義的，而并非特定的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。各種實(shí)現(xiàn)機(jī)制一般適合實(shí)現(xiàn)一個特定的PHB組，并且在一個節(jié)點(diǎn)上可以實(shí)現(xiàn)多個PHB組。在一個節(jié)點(diǎn)上，通過對所接收報(bào)文分組的DSCP的映射來選擇PHB。標(biāo)準(zhǔn)化的PHB應(yīng)具有一個推薦的DSCP，它們之間存在著一一對應(yīng)的映射關(guān)系。

目前，IETF已定義了三個標(biāo)準(zhǔn)的PHB：

(1)快速轉(zhuǎn)發(fā)：能夠充分滿足流量對帶寬、延遲與丟包的要求，嚴(yán)格保證所承諾的QoS?？焖俎D(zhuǎn)發(fā)基于ATMCBR交通機(jī)制,它將入口處違反合同的IP分組丟棄,并對出口處的IP分組進(jìn)行整理。為了保證服務(wù)質(zhì)量，快速轉(zhuǎn)發(fā)還能提供虛擬租用線路服務(wù)，并且服務(wù)成本比較低廉。

(2)保證轉(zhuǎn)發(fā)：能夠容忍流量速率在一定范圍的波動，并對產(chǎn)生突發(fā)速率和違反合同的流量進(jìn)行標(biāo)記，一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)阻塞，將會丟棄這些分組。對于突發(fā)的流量，可以使用統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用技術(shù)進(jìn)行處理。保證轉(zhuǎn)發(fā)并不具有嚴(yán)格意義上的端對端的帶寬與延遲保證機(jī)制。

(3)盡力服務(wù)：系統(tǒng)缺省的QoS服務(wù),它不提供任何的QoS保證，只能使用其他PHB處理完成后所剩余的帶寬。

3．DS域模型區(qū)分服務(wù)的實(shí)現(xiàn)基于一種DS域模型，一個DS域是一個相鄰DS節(jié)點(diǎn)的集合，并且支持一種公共的服務(wù)供應(yīng)策略和PHB組。一個DS域由邊界節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)組成，邊界節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了一個DS域的邊界，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了一個DS域的核心。在邊界節(jié)點(diǎn)上，對進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的流量進(jìn)行分類和調(diào)節(jié)，從該域內(nèi)部支持的PHB組中選擇一個PHB來標(biāo)記該流量的每個報(bào)文分組。在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上，將根據(jù)IP報(bào)頭中的DSCP字段所定義的PHB來選擇該報(bào)文分組的轉(zhuǎn)發(fā)行為，參見圖9.1。

圖9.1區(qū)分服務(wù)工作模型

4．流量分類流量分類是實(shí)現(xiàn)區(qū)分服務(wù)的首要條件，其基本原理是根據(jù)IP報(bào)頭中某些字段的內(nèi)容來選擇和標(biāo)記分組流中的報(bào)文分組。流量分類可以采用兩種分類器來實(shí)現(xiàn)，一是BA(BehaviorAggregate)分類器，它僅基于DSCP字段對報(bào)文分組進(jìn)行分類；二是MF(Multi-Field)分類器，它基于一個或多個字段的組合值(如源地址、目的地址、DS、協(xié)議號以及源和目的端口號等)對報(bào)文分組進(jìn)行分類。

5．流量調(diào)節(jié)

為了確保進(jìn)入DS域的流量與SLA的相一致，由流量調(diào)節(jié)器對流量進(jìn)行測量、成形、重標(biāo)記等操作。一個流量調(diào)節(jié)器可以由下列元素組成：測量器、標(biāo)記器、整形器和丟棄器，參見圖9.2。

圖9.2分組分類器和流量調(diào)節(jié)器框圖

(1)測量器：由分類器選擇每個分組的時域特性，將測量傳遞給相應(yīng)的功能組件，并為每個分組觸發(fā)一個特定的操作。

(2)標(biāo)記器：將一個分組的DS字段設(shè)置成一個特定的DSCP，被標(biāo)記的分組加入到特定的DS行為集中。當(dāng)標(biāo)記器改變了一個分組的DSCP，則該分組就是一個“重標(biāo)記”分組。

(3)整形器：對一個分組流中的部分或全部分組進(jìn)行整形處理，使該分組流速率滿足規(guī)定的流量合同。通常，整形器有一個有限空間的緩沖區(qū)。如果緩沖區(qū)沒有足夠的空間存儲被延遲的分組，則要丟棄分組。

(4)丟棄器：丟棄一個分組流中的部分或全部分組，使該分組流速率滿足規(guī)定的流量合同。它作為一個整形器的特例，即將整形器的緩沖區(qū)尺寸設(shè)置成0。

6．分類器和流量調(diào)節(jié)器的位置通常，分類器和流量調(diào)節(jié)器處于如下幾個位置上：

(1)源域內(nèi)部。源域是指包含產(chǎn)生流量節(jié)點(diǎn)的域。一個源域內(nèi)部的流量源節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)可以執(zhí)行流量分類、標(biāo)記和調(diào)節(jié)功能，從源域到一個邊界的流量可以直接由流量源節(jié)點(diǎn)來標(biāo)記，也可以在離開源域之前由中間節(jié)點(diǎn)來標(biāo)記，這就是初始標(biāo)記或預(yù)標(biāo)記。例如，一個企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的A主機(jī)所輸出的報(bào)文分組應(yīng)具有較高的優(yōu)先級?？梢圆捎脙煞N方法來標(biāo)記A分組：一是由A主機(jī)(流量源節(jié)點(diǎn))用DSCP=“高優(yōu)先級”來標(biāo)記所有輸出分組的DS字段；二是由A主機(jī)所直接連接的第1跳路由器(中間節(jié)點(diǎn))用適當(dāng)?shù)腄SCP來為所有的A分組。對于后者，將意味著高優(yōu)先級流量可以在靠近流量源的位置上進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且可以限制一個特定流量源的高優(yōu)先級流量的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)量。

(2)DS域邊界。在一個上游域的DS出口節(jié)點(diǎn)或下游域的DS入口節(jié)點(diǎn)上可以對流量進(jìn)行分類、標(biāo)記和調(diào)節(jié)。在DS入口節(jié)點(diǎn)上，如果輸入的流量不符合流量合同，則要按本地策略強(qiáng)制執(zhí)行流量合同。如果一個DS入口節(jié)點(diǎn)所連接的上游域是一個不支持DS的域，則該節(jié)點(diǎn)必須對輸入的流量執(zhí)行流量調(diào)節(jié)功能。

(3)不支持DS的域。在一個不支持DS的域中，流量源節(jié)點(diǎn)或中間節(jié)點(diǎn)可以在流量到達(dá)下游DS域入口之前對流量進(jìn)行預(yù)標(biāo)記。由此可見，區(qū)分服務(wù)基于一種簡單的域模型，在網(wǎng)絡(luò)邊界上，對輸入網(wǎng)絡(luò)的流量進(jìn)行分類和調(diào)節(jié)，并指派給不同的行為集，而每個行為集則由一個單一的DSCP來標(biāo)識；在網(wǎng)絡(luò)核心，將根據(jù)DSCP字段定義的PHB來轉(zhuǎn)發(fā)分組。這樣就使得網(wǎng)絡(luò)具有對不同報(bào)文分組流提供有區(qū)別服務(wù)的能力，而且便于功能的擴(kuò)展，并降低了實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。

9.4RSVP協(xié)

議

RSVP是一種支持多媒體通信的傳輸協(xié)議，在無連接協(xié)議上提供端到端的實(shí)時傳輸服務(wù)，為特定的多媒體流提供端到端的QoS協(xié)商和控制功能，以減小網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲。RSVP的工作原理如圖9.3所示，發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)前首先發(fā)送Path報(bào)文與接收者建立一個傳輸路徑，Path報(bào)文含有數(shù)據(jù)流標(biāo)識符(ID)和其他控制信息。沿途的各個路由器都記錄這個流標(biāo)識符，并為它做好保留資源的準(zhǔn)備。接收者收到Path報(bào)文后，則使用相同的流標(biāo)識符回送一個Resv報(bào)文進(jìn)行應(yīng)答。Resv報(bào)文沿相同的路徑傳送給發(fā)送者，途經(jīng)各個路由器時，對Path報(bào)文指定的QoS給予確認(rèn)。以后，發(fā)送者和接收者之間通過這條路徑傳輸數(shù)據(jù)流，沿途的各個路由器為該數(shù)據(jù)流保留資源，按所協(xié)商的QoS提供轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。

圖9.3

RSVP的工作原理

9.4.1綜合服務(wù)

1．保證服務(wù)

GS為合法的數(shù)據(jù)分組提供一種保證的帶寬級、恒定的端到端延遲范圍和無排隊(duì)丟失的服務(wù)。這種服務(wù)具有很高的質(zhì)量，主要用于有嚴(yán)格實(shí)時傳輸需求的場合，如多媒體會議，遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷等。這類應(yīng)用通常不允許聲音或圖像信息延遲到回放時間之后到達(dá)。這里采用一種漏桶流量模型和算法來限制排隊(duì)延遲。

2．被控負(fù)載服務(wù)

CLS提供的是有一定延遲量和數(shù)據(jù)丟失的服務(wù)，但延遲和丟失被限制在一個合理范圍內(nèi)，并且數(shù)據(jù)流的傳輸特性并不隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加而明顯降低，仍保持在一個穩(wěn)定的級別上。CLS主要用于允許有一定延遲和丟失的實(shí)時傳輸場合，如遠(yuǎn)程多媒體點(diǎn)播。CLS通過控制網(wǎng)絡(luò)延遲和數(shù)據(jù)丟失，提供相當(dāng)于輕負(fù)載的傳輸特性。一旦發(fā)送者和接收者之間協(xié)商好QoS(GS或CLS)級后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)流傳輸了。在數(shù)據(jù)流傳輸過程中，每個數(shù)據(jù)分組都必須符合已定義的傳輸特性。否則，路由器將按非法分組處理。對于非法的數(shù)據(jù)分組，路由器可以有選擇地降低QoS級，以最佳效果方式傳輸，并且采取適當(dāng)?shù)姆?wù)策略和更新動作來保證非法數(shù)據(jù)流不會影響正在傳輸數(shù)據(jù)流的QoS。

9.4.2

RSVP報(bào)文格式一個RSVP報(bào)文由公共頭和報(bào)文體組成。公共頭格式如圖9.4所示，其中：●版本號：4位，說明RSVP協(xié)議的版本號，目前的版本號為1。●標(biāo)志：4位，目前尚未定義標(biāo)志位?！?/p>

報(bào)文類型：8位，定義了七種報(bào)文，即1=Path，2=Resv，3=PathErr，4=ResvErr，5=PathTear，6=ResvTear，7=ResvConf。

●報(bào)文檢查和：16位，用于保證報(bào)文傳輸?shù)恼_性。●報(bào)文生存期：8位，發(fā)送報(bào)文所使用的IP生存時間值?！?/p>

報(bào)文長度：16位，以字節(jié)表示的RSVP報(bào)文總長度。

圖9.4RSVP報(bào)文公共頭格式

9.4.3發(fā)送者的Path報(bào)文

RSVP規(guī)定，發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)前首先要發(fā)送Path報(bào)文與接收者建立一個傳輸路徑，并協(xié)商QoS級。一個Path報(bào)文包含有如下的信息。

(1)Phop：后續(xù)節(jié)點(diǎn)地址，指出轉(zhuǎn)發(fā)該P(yáng)ath消息的下一個支持RSVP節(jié)點(diǎn)(路由器或接收端)的IP地址。該路徑上每個支持RSVP的路由器都要更新這個地址。

(2)SenderTemplate：發(fā)送者模板，包括發(fā)送者的IP地址和可選擇的發(fā)送者端口。

(3)SenderTspec：發(fā)送者傳輸說明，其傳輸說明是用一種漏桶流量模型描述的，其中有數(shù)據(jù)流峰值速率p、桶深b、標(biāo)記桶速率r、最小管理單元m以及最大數(shù)據(jù)報(bào)長度M等參數(shù)。

(4)Adspec：通告說明，可選項(xiàng)，含有OPWA(OnePassWithAdvertising)信息，使得接收者能計(jì)算出應(yīng)保留的資源級，以獲得指定的端到端QoS。該路徑上每個支持RSVP的路由器都要更新這些信息。

1．缺省通用參數(shù)段

DGP段包含如下字段：

(1)最小路徑等待時間。它是指在路徑上單個連接等待時間的累加和，表示無任何排隊(duì)延遲的端到端等待時間。在GS中，接收者可以使用該值計(jì)算端到端排隊(duì)延遲限制，以及所有端到端延遲限制。

(2)路徑帶寬。它是指在路徑上單個連接帶寬的最小值。

(3)全局中止位。它是一個標(biāo)志位。發(fā)送者創(chuàng)建Adspec時，該位置0。當(dāng)路徑上任何不支持RSVP的路由器都可將該位置1，以通知接收者Adspec是無效的。

(4)綜合服務(wù)(IS)網(wǎng)段(hop)計(jì)數(shù)。在路徑上每個支持RSVP/IS的路由器都將該值加1。

(5)路徑最大傳輸單元(PathMTU)。它是指在路徑上單個連接最大傳輸單元(MTU)的最小值。在路徑上每個支持RSVP的路由器都要更新這些參數(shù)，最后將端到端的值提供給接收者。

2．保證服務(wù)(GS)段Adspec的GS段包含如下字段：(1)Ctot。端到端偏差項(xiàng)C的總和。(2)Dtot。端到端偏差項(xiàng)D的總和。(3)Csum。自上次刷新點(diǎn)開始C的總和。(4)Dsum。自上次刷新點(diǎn)開始D的總和。

(5)GS中止位。它是一個標(biāo)志位。發(fā)送者創(chuàng)建Adspec時，該位置0。當(dāng)路徑上任何支持RSVP/IS但不支持GS的路由器都可將該位置1，以通知接收者Adspec是無效的，服務(wù)得不到保證。

(6)GS通用參數(shù)頭/值。它是一個選項(xiàng)。就接收者所希望的GS保留而言，如果選擇了其中的任何一個，都會忽略DGP段所給定的相應(yīng)值。

3．被控負(fù)載服務(wù)(CLS)段

Adspec的CLS段包含如下字段：

(1)CLS中止位。它是一個標(biāo)志位。發(fā)送者創(chuàng)建Adspec時,該位置0。當(dāng)路徑上任何支持RSVP/IS但不支持CLS的路由器都可將該位置1，以通知接收者Adspec是無效的，服務(wù)得不到保證。

(2)CLS通用參數(shù)頭/值。它是一個選項(xiàng)。與GS段一樣，它忽略DGP段所給定的特殊服務(wù)通用參數(shù)。

9.4.4接收者的Resv報(bào)文接收者接收到Path報(bào)文后，從SenderTspec和Adspec字段中提取傳輸特性參數(shù)和QoS參數(shù)，利用這些參數(shù)建立起接收者保留說明Rspec。Rspec由如下參數(shù)組成：

(1)帶寬R。根據(jù)SenderTspec參數(shù)計(jì)算而成。如果得到的R值大于Adspec中的路徑帶寬值，則R值必須相應(yīng)地減小。R值將保存在各個路由器上。

(2)時隙S。表示端到端延遲限制與應(yīng)用所需端到端延遲的差值，初始為0。通過設(shè)置S值，將為各個路由器在確定局部保留上提供更多的伸縮性，提高端到端保留的成功率。

利用Rspec可以創(chuàng)建Resv報(bào)文。一個Resv報(bào)文包含如下內(nèi)容：

(1)保留模式指示。可以是FF、SE或WF模式之一(下面將討論)。

(2)過濾器說明(Filterspec)。用來標(biāo)識期望接收的發(fā)送者集合，采用與一個Path報(bào)文中SenderTemplate完全相同的格式。對于WF模式，將被忽略。

(3)數(shù)據(jù)流說明(Flowspec)。用來說明一個期望的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，由保留說明Rspec和流量說明TRspec組合而成。通常，將TRspec設(shè)置成與SenderTspec相等。

(4)保留確認(rèn)對象(ResvConf)。是可選項(xiàng)，含有接收者的IP地址，用于指示接收該保留請求的節(jié)點(diǎn)。ResvConf報(bào)文在分布樹上向上傳播，最終到達(dá)該消息接收者，表明端到端保留的成功。

Resv報(bào)文按指定的路徑逆向傳送給發(fā)送者。在每個路由器節(jié)點(diǎn)上，Resv報(bào)文對發(fā)送者的保留請求給予確認(rèn)，并且可以和到達(dá)同一端口的其他Resv報(bào)文合并，再傳送給由Phop指示的上游路由器，直至到達(dá)發(fā)送者。

9.4.5路由器的RSVP處理

1．Path報(bào)文的處理在點(diǎn)到多點(diǎn)的傳輸路徑上，中間要通過多個支持RSVP的路由器，形成一個分布樹。這些路由器都要截獲Path報(bào)文，并檢查其有效性。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，則要卸下Path報(bào)文，并用PathErr報(bào)文通告給上游的發(fā)送者，以便讓發(fā)送者采取適當(dāng)?shù)膭幼?。如果Path報(bào)文是有效的，則路由器將執(zhí)行下列處理：

(1)更新發(fā)送者路徑狀態(tài)登記項(xiàng)。發(fā)送者是用SenderTemplate標(biāo)識的，如果當(dāng)前尚無路徑狀態(tài)，則要建立該狀態(tài)。路徑狀態(tài)包含有Phop、SenderTspec以及任意一個Adspec。Phop必須存儲，以便在分布樹上逆向查找轉(zhuǎn)發(fā)Resv報(bào)文的路由。SenderTspec提供一個閾值，用于對Resv報(bào)文中的Tspec進(jìn)行限制。

(2)設(shè)置清除計(jì)時器。每個路徑狀態(tài)登記項(xiàng)采用軟狀態(tài)機(jī)制，必須使用Path報(bào)文進(jìn)行周期性更新。如果在清除計(jì)時器規(guī)定的時間間隔內(nèi)沒有收到Path報(bào)文，則會自動刪除相應(yīng)的路徑狀態(tài)登記項(xiàng)，以免死亡的路徑狀態(tài)登記項(xiàng)長期殘留在路徑狀態(tài)登記表中。每當(dāng)收到Path報(bào)文，只要重新設(shè)置清除計(jì)時器，路徑狀態(tài)信息就不會因超時而被刪除。

(3)生成和轉(zhuǎn)發(fā)Path報(bào)文。根據(jù)所存儲的路徑狀態(tài)信息生成新的Path報(bào)文，并沿著分布樹向下轉(zhuǎn)發(fā)，以刷新下游路由器的路徑狀態(tài)。在下列情況下將創(chuàng)建并發(fā)送Path報(bào)文：一是每當(dāng)所存儲的路徑狀態(tài)發(fā)生改變時，將立即創(chuàng)建Path報(bào)文并發(fā)送給下游節(jié)點(diǎn)；二是每當(dāng)更新周期計(jì)時器發(fā)生超時，將周期地創(chuàng)建Path報(bào)文并發(fā)送給下游節(jié)點(diǎn)。為了維護(hù)路徑狀態(tài)信息，路由器的RSVP設(shè)有兩個計(jì)時器：清除計(jì)時器和更新周期計(jì)時器，后者的時間間隔比前者要小若干倍，這樣偶爾發(fā)生的Path報(bào)文丟失不會引起不必要的路徑狀態(tài)信息刪除。但最好是用最小網(wǎng)絡(luò)帶寬來配置RSVP報(bào)文，以免因擁擠而丟失數(shù)據(jù)。

2．Resv報(bào)文處理當(dāng)路由器接收到Resv報(bào)文后，將按其保留模式對Flowspec和Filterspec進(jìn)行如下處理：

(1)將有效的Flowspec提交給路由器的傳輸控制模塊，由傳輸控制模塊實(shí)施許可控制和策略控制，以確定是否接受保留。許可控制將單獨(dú)確定是否有足夠容量來滿足保留請求，策略控制采用某種策略實(shí)施控制，例如采取某種策略來限制用戶的保留帶寬等。

(2)如果該保留請求被拒絕，則路由器將保持已有的保留狀態(tài)，并向下游節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個ResvErr報(bào)文。

(3)如果該保留請求被接受，則路由器用有效的Flowspec和Filterspec設(shè)置其保留狀態(tài)。這時，可采用某種規(guī)則來改變與該保留請求相關(guān)聯(lián)的Rspec，還可以采用某種規(guī)則將該保留請求和其他保留請求相合并，以產(chǎn)生新的Resv報(bào)文。路由器將從所存儲的路徑狀態(tài)中獲得上游路由器，將Resv報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給它。

3．保留模式

RSVP的資源保留是針對路由器端口的，路由器使用Filterspec和Flowspec為相應(yīng)的端口定義其保留模式，并實(shí)施對資源保留的控制。RSVP可用的保留模式如表9.2所示。

表9.2RSVP可用的保留模式保留模式

(1)FixedFilter(FF)。為一個特定的發(fā)送者建立資源保留狀態(tài)，由Filterspec指定一個特定發(fā)送者，合并后的Flowspec為該發(fā)送者所有保留請求中最大的Flowspec值。重新生成的Resv報(bào)文傳送給該發(fā)送者的上游節(jié)點(diǎn)。

(2)SharedExplicit(SE)。為一個特定的發(fā)送者集合建立共享的資源保留狀態(tài)，由Filterspec指定一個特定的發(fā)送者集合，合并后的Flowspec為這個發(fā)送者集合所有保留請求中最大的Flowspec值。重新生成的Resv報(bào)文傳送給這些發(fā)送者的上游節(jié)點(diǎn)。

(3)WildcardFilter(WF)。為所有發(fā)送者建立共享的資源保留狀態(tài)，F(xiàn)ilterspec是通配符，表示可以和任何發(fā)送者相匹配，合并后的Flowspec為所有保留請求中最大的Flowspec值。重新生成的Resv報(bào)文傳送給它的上游節(jié)點(diǎn)。在這些保留模式中，F(xiàn)F用于單播(點(diǎn)到點(diǎn)通信)場合、SE用于組播(點(diǎn)到多點(diǎn)通信)場合、WF用于廣播(點(diǎn)到所有點(diǎn)通信)場合，其中SE和WF適合于會議應(yīng)用，因?yàn)樵谶@類應(yīng)用中，某一時刻只有一個發(fā)送者是主動的，應(yīng)當(dāng)為發(fā)送者的音頻和視頻流建立資源保留狀態(tài)，并保留發(fā)送帶寬。

9.5MPLS協(xié)

議

9.5.1MPLS網(wǎng)絡(luò)體系

MPLS采用簡單的標(biāo)記來簡化數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)過程，實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報(bào)的快速交換，其核心技術(shù)主要包括以下三方面內(nèi)容：

(1)流標(biāo)記語義：在每個IP數(shù)據(jù)流中加入一個有特定含義的標(biāo)記，使一個標(biāo)記與一個特殊的數(shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)。

(2)轉(zhuǎn)發(fā)方法：根據(jù)固定長度的短標(biāo)記值來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)，在轉(zhuǎn)發(fā)時只需進(jìn)行標(biāo)記查找、標(biāo)記替換以及其他簡單的操作，從而簡化了轉(zhuǎn)發(fā)操作，減少了處理延時。在可能的情況下，還可以直接利用第二層交換技術(shù)進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)。

(3)標(biāo)記分配：由節(jié)點(diǎn)決定為特定的數(shù)據(jù)流分配一個標(biāo)記，可以采用專用的控制協(xié)議或者在路由協(xié)議增加標(biāo)記分配功能來實(shí)現(xiàn)標(biāo)記的分配。

圖9.5標(biāo)記封裝格式

其中：·Label：20位，標(biāo)記值。·Exp：3位，實(shí)驗(yàn)保留位，可以用來表示8個QoS級別?！：1位，標(biāo)記棧底標(biāo)識位?！TL：8位，標(biāo)記的生存期。

1．基于路由器的網(wǎng)絡(luò)體系在IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)核心前，由邊界路由器為它分配一個標(biāo)記。支持MPLS的核心路由器將會按標(biāo)記信息來確定IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)路徑以及優(yōu)先順序，直至達(dá)到目的地，從而減少了路由處理開銷和網(wǎng)絡(luò)延遲。

MPLS協(xié)議還提供了QoS支持能力，在邊界路由器上，MPLS將根據(jù)IP數(shù)據(jù)報(bào)的源地址、目的地址、端口號、服務(wù)類型(ToS)等字段來確定特定IP數(shù)據(jù)流的QoS，并包含在標(biāo)記中。對于到達(dá)同一目的地的IP數(shù)據(jù)報(bào)，可根據(jù)IP數(shù)據(jù)報(bào)的ToS值來選擇不同的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，以滿足特定IP數(shù)據(jù)報(bào)對傳輸服務(wù)質(zhì)量的要求。同時，通過對特殊路由的管理，還能有效地解決網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載均衡和擁塞問題。例如，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)擁塞時，MPLS可實(shí)時地建立新的轉(zhuǎn)發(fā)路由來分散流量，以緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞。

2．基于ATM的網(wǎng)絡(luò)體系

MPLS可以支持多種第二層協(xié)議，如ATM、幀中繼、PPP、以太網(wǎng)等。由于ATM具有很強(qiáng)的流量管理和QoS支持能力，因此，MPLS與ATM結(jié)合起來，能夠充分發(fā)揮ATM在流量管理和QoS機(jī)制等方面的特長和作用。

MPLS/ATM網(wǎng)絡(luò)體系由核心網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)兩部分組成：核心網(wǎng)絡(luò)提供了網(wǎng)絡(luò)傳輸基礎(chǔ)設(shè)施，由標(biāo)簽邊緣路由器(LabelEdgeRouter，LER)和標(biāo)簽交換路由器(LabelSwitchingRouter，LSR)互連而成；接入網(wǎng)絡(luò)提供了用戶接入服務(wù)，通過適當(dāng)?shù)亩私釉O(shè)備將用戶接入核心網(wǎng)絡(luò)，參見圖9.6。

圖9.6MPLS/ATM網(wǎng)絡(luò)體系

9.5.2基于MPLS的QoS技術(shù)

1．基于MPLS的流量工程流量工程是采用適當(dāng)?shù)目茖W(xué)技術(shù)方法對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行測量、建模、描述、優(yōu)化和控制的，其目的是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用，改善流量性能，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。流量工程的一個重要內(nèi)容就是QoS機(jī)制。在MPLS流量工程中，主要通過建立LSP來實(shí)現(xiàn)流量控制，它可以采用三種方法來建立LSP：

(1)約束路由標(biāo)記分發(fā)協(xié)議(CR-LDP)。該協(xié)議是對標(biāo)記分發(fā)協(xié)議(LDP)的擴(kuò)展，用于支持約束路由。CR-LDP可以使用標(biāo)記請求消息建立一條LSP。在標(biāo)記請求消息中，可以設(shè)置有關(guān)流量參數(shù)，如峰值速率、承諾速率和突發(fā)性速率等。但是，CR-LDP并不提供對LSP流量的QoS保證機(jī)制。

(2)RSVP-TE標(biāo)記分發(fā)協(xié)議。該協(xié)議是由RSVP協(xié)議擴(kuò)展而成的，它定義了幾種新的RSVP對象，例如強(qiáng)制性LABLE-REQUEST對象、LABEL對象等。RSVP-TE提供了用于建立和維護(hù)LSP的附加功能，包括按需分發(fā)下游標(biāo)記、顯式LSP實(shí)例、為顯式LSP分配網(wǎng)絡(luò)資源、為已建立的LSP隧道重新選擇路由、跟蹤LSP隧道的真正路由、診斷LSP隧道、搶先選擇和可控制管理等。

(3)人工逐跳建立。網(wǎng)絡(luò)管理人員可以使用網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)為每條LSP上的所有路由器建立有關(guān)MPLS用法的信息，即采用人工的方法對每條LSP上的流量實(shí)施控制。

2．MPLS的DiffServ支持技術(shù)由于MPLS使用一個標(biāo)記封裝了IP數(shù)據(jù)報(bào)，因此，核心路由器看不到IP數(shù)據(jù)報(bào)頭中的DSCP。為了改變DiffServ與MPLS不相兼容的局面，IETF提出了一種MPLS的DiffServ支持方法。

MPLS的DiffServ支持技術(shù)能夠把DiffServ的多個BA(BehaviorAggregate)映射到MPLS的一條LSP上，根據(jù)BA的PHB來轉(zhuǎn)發(fā)LSP上的流量。LSP與BA的映射有下列兩種方式：

(1)E-LSP。E-LSP通過Exp字段將多個BA指派到一條LSP上,用MPLS標(biāo)記頭中的Exp字段來表示一個IP報(bào)文的PHB，Exp字段最多可以映射8個BA。MPLS/ATM網(wǎng)絡(luò)不能使用Exp字段。

(2)L-LSP。L-LSP把一條LSP指派給一個BA，表示多個丟包優(yōu)先級，根據(jù)MPLS標(biāo)記來確定數(shù)據(jù)包的調(diào)度策略，根據(jù)MPLS封裝頭或第二層丟包機(jī)制來確定丟包優(yōu)先級。由于MPLS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在每一跳中都會交換標(biāo)記值，管理標(biāo)記與DSCP的映射比較困難，因此E-LSP比L-LSP更容易控制。因?yàn)镋-LSP事先就可以確定整個網(wǎng)絡(luò)中每個MPLS封裝包的Exp字段和DSCP之間的映射關(guān)系。

DiffServ提供的是一種針對不同的業(yè)務(wù)提供區(qū)別服務(wù)，為不同的業(yè)務(wù)設(shè)置不同的優(yōu)先級和轉(zhuǎn)發(fā)特性，但并不具體地規(guī)定如何進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，也不設(shè)法消除擁塞。在網(wǎng)絡(luò)沒有擁塞時，即使是盡力型的IP數(shù)據(jù)報(bào)也能得到很好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。而一旦發(fā)生擁塞，即使DiffServ在網(wǎng)絡(luò)邊界進(jìn)行了流量調(diào)節(jié)，在網(wǎng)絡(luò)核心路由器上也有可能因流量匯聚而出現(xiàn)負(fù)載不均衡現(xiàn)象，引起網(wǎng)絡(luò)擁塞。這時，DiffServ是以犧牲低優(yōu)先級的業(yè)務(wù)為代價來換取高優(yōu)先業(yè)務(wù)的QoS的，在擁塞嚴(yán)重時，還可能損壞高優(yōu)先級的業(yè)務(wù)。因?yàn)镈iffServ不關(guān)心低層網(wǎng)絡(luò)采用什么技術(shù)來解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，所以不能從根本上消除擁塞。

9.5.3基于MPLS的VPN技術(shù)在MPLS/ATM網(wǎng)絡(luò)體系中，利用ATM虛電路的連接特性和能力，能夠很容易地實(shí)現(xiàn)虛擬專用網(wǎng)(VPN)功能，并且在一個MPLS/ATM網(wǎng)絡(luò)上可以同時建立多個VPN。在這種VPN體系結(jié)構(gòu)中，LER是VPN的入口和出口，由LER負(fù)責(zé)VPN的建立、拆除和維護(hù)。在路由尋址方面，MPLS路由器與傳統(tǒng)的路由器有很大的不同。MPLS支持特殊路由，允許沿不同的路徑轉(zhuǎn)發(fā)同一目的地址的數(shù)據(jù)包。因此，一個LER可以同時建立多個VPN，每個VPN都擁有一個單獨(dú)的路由域，并使用各自獨(dú)立的路由協(xié)議和路由表來轉(zhuǎn)發(fā)IP報(bào)文。

在建立VPN時，利用ATM網(wǎng)絡(luò)的QoS能力和機(jī)制可以分別建立具有不同QoS級別的VPN，并且每個VPN的服務(wù)質(zhì)量都能得到充分的保證。對于有特定QoS要求的IP報(bào)文，可以通過ATM網(wǎng)絡(luò)為其建立專門的虛電路，這些虛電路的QoS參數(shù)可以按IP報(bào)文的QoS要求來確定。LER將根據(jù)IP報(bào)文的有關(guān)參數(shù)，如IP的源地址、目的地址、端口號等參數(shù)來決定MPLS報(bào)文(加了標(biāo)簽的IP報(bào)文)的QoS級別。對于同一目的地址的IP報(bào)文，可以根據(jù)其ToS值來建立不同的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，以滿足不同的QoS要求。同時，通過對特殊路由的管理，還能有效地解決網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載分擔(dān)和擁塞問題。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)擁塞時，LER可以實(shí)時地建立新的轉(zhuǎn)發(fā)路由來分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)流量，以緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞。這樣就把MPLS的標(biāo)簽交換技術(shù)與ATM的QoS能力有機(jī)地結(jié)合在了一起。

通常，基于MPLS/ATM的VPN構(gòu)架是Internet服務(wù)提供商(ISP)支持企業(yè)用戶應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案，由ISP構(gòu)建和管理一個基于MPLS/ATM的公共網(wǎng)絡(luò)，為企業(yè)用戶提供VPN接入服務(wù)。

MPLS通過在IP數(shù)據(jù)流中加入一個特殊的標(biāo)記來簡化數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)過程，實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報(bào)的快速轉(zhuǎn)發(fā)和交換。MPLS最初的目的是實(shí)現(xiàn)高速的路由轉(zhuǎn)發(fā)，但隨著路由器性能的不斷提高，這種功能逐漸被減弱。目前，MPLS越來越多地被用于實(shí)現(xiàn)流量工程以及構(gòu)建VPN。

9.6RTP協(xié)

議

9.6.1RTP報(bào)文格式

RTP報(bào)文由兩部分組成：報(bào)頭和有效載荷。RTP報(bào)頭格式如9.7所示，其中：

·V：RTP協(xié)議的版本號，占2位，當(dāng)前協(xié)議版本號為2。

·P：填充標(biāo)志，占1位，如果P=1,則在該報(bào)文的尾部將填充一個或多個額外的八位組，它們不是有效載荷的一部分。

·X：擴(kuò)展標(biāo)志，占1位，如果X=1，則在RTP報(bào)頭后跟有一個擴(kuò)展報(bào)頭。

·CC：CSRC計(jì)數(shù)器，占4位，指示CSRC標(biāo)識符的個數(shù)。

·M：標(biāo)記，占1位，不同的有效載荷有不同的含義，對于視頻，標(biāo)記一幀的結(jié)束；對于音頻，標(biāo)記會話的開始。

·PT：有效載荷類型，占7位，用于說明RTP報(bào)文中有效載荷的類型，如GSM音頻、JPEM圖像等。

·

序列號：占16位，用于標(biāo)識發(fā)送者所發(fā)送的RTP報(bào)文的序列號，每發(fā)送一個報(bào)文，序列號增1。接收者通過序列號來檢測報(bào)文丟失情況，重新排序報(bào)文，恢復(fù)數(shù)據(jù)。

·

時戳(Timestamp)：占32位，時戳反映了該RTP報(bào)文的第一個八位組的采樣時刻。接收者使用時戳來計(jì)算延遲和延遲抖動，并進(jìn)行同步控制。

·

同步信源(SSRC)標(biāo)識符：占32位，用于標(biāo)識同步信源。該標(biāo)識符是隨機(jī)選擇的，參加同一視頻會議的兩個同步信源不能有相同的SSRC。

·

特約信源(CSRC)標(biāo)識符：每個CSRC標(biāo)識符占32位，可以有0～15個。每個CSRC標(biāo)識了包含在該RTP報(bào)文有效載荷中的所有特約信源。

圖9.7RTP報(bào)頭格式

9.6.2基于RTP的帶寬控制方法為了實(shí)時傳輸數(shù)據(jù)，RTP利用了簡單而快捷的UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸。由于UDP協(xié)議是一種無連接的傳輸協(xié)議，因此不保證報(bào)文傳輸?shù)恼_性和有序性，也不提供流量控制功能。另一方面，在多媒體通信中，由于多媒體數(shù)據(jù)的特殊性，因此不宜采用通常的重傳糾錯法來提供正確性，而是采用控制傳送帶寬方式來減少報(bào)文丟失，以滿足多媒體應(yīng)用所需的QoS。

在RTP協(xié)議中，通過RTCP報(bào)文提供了基于無連接傳輸協(xié)議的端到端控制機(jī)制，這是一種基于接收者反饋的網(wǎng)絡(luò)傳輸QoS檢測機(jī)制，在RTCP的接收報(bào)告中包含了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸QoS有關(guān)信息，如報(bào)文丟失率、報(bào)文丟失累計(jì)、接收到的最高序列號、平均延遲抖動以及用于計(jì)算發(fā)布接收報(bào)告往返所需時間的時間標(biāo)簽等。發(fā)送者可通過這些信息來評價網(wǎng)絡(luò)傳輸QoS狀況，并可采取適當(dāng)?shù)牟呗詫?shí)施同步控制。

RTP協(xié)議規(guī)定，每個RTP系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)RTCP的控制功能，由內(nèi)部功能模塊定期自動執(zhí)行。RTCP報(bào)文是輕載信息，其信息量與最低的數(shù)據(jù)通信量相平衡，它所產(chǎn)生的通信量只是數(shù)據(jù)通信量的5%左右。

要實(shí)施端到端的強(qiáng)制同步控制，其前提條件是發(fā)送端要能夠獲取網(wǎng)絡(luò)失調(diào)狀態(tài)信息。一種可行的同步控制策略是：各個接收端將一種輕載的網(wǎng)絡(luò)失調(diào)狀態(tài)信息(如QoS參數(shù)狀態(tài))反饋給發(fā)送端，發(fā)送端據(jù)此進(jìn)行強(qiáng)制性同步控制，以滿足接收端演示質(zhì)量的要求?；赗TP的帶寬控制算法正是利用這種控制策略來實(shí)施強(qiáng)制性同步控制的，其基本思想是在RTP協(xié)議機(jī)制支持下，發(fā)送端通過接收端周期反饋的接收報(bào)告來評價當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腝oS，并以此對數(shù)據(jù)發(fā)送速率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。端點(diǎn)之間利用RTP報(bào)文和RTCP報(bào)文來實(shí)現(xiàn)帶寬控制：

(1)RTP報(bào)文的序號字段可用于排序RTP報(bào)文分組，以消除重復(fù)分組，保持視頻或音頻流內(nèi)同步和連續(xù)地播放。

(2)RTP報(bào)文的時戳字段可作為流間同步標(biāo)識，以保持視頻和音頻流間同步和連續(xù)地播放。

(3)發(fā)送者可利用接收者反饋的RTCP報(bào)文來制實(shí)施端到端的強(qiáng)制性同步控制，以改善當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腝oS。

1．接收端的控制策略接收端通過RTP協(xié)議實(shí)施如下的控制策略：

(1)SSRC字段用于標(biāo)識不同的信源，以支持多對一或多對多的多媒體通信。

(2)時戳字段作為流間同步標(biāo)識，用于媒體流間的流間控制，以保持視頻和音頻流間同步和連續(xù)地播放，并作為時間量用于計(jì)算報(bào)文分組的傳輸延遲、延遲抖動以及數(shù)據(jù)更新周期等，濾除嚴(yán)重延遲的RTP報(bào)文分組。

(3)序號字段作為流內(nèi)同步標(biāo)識，用于排序RTP報(bào)文分組，消除重復(fù)報(bào)文分組，保持視頻或音頻流內(nèi)同步和連續(xù)地播放。

(4)將接收端檢測到的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)QoS狀況通過RTCP的接收報(bào)告周期地反饋給發(fā)送端。

2．發(fā)送端的控制策略發(fā)送端將采用如下的控制算法來調(diào)整傳送帶寬。

(1)設(shè)bs為發(fā)送端當(dāng)前的帶寬，bmin和bmax分別為應(yīng)用所設(shè)置的最小帶寬和最大帶寬，且bs([bmin，bmax]。

(2)在每個發(fā)送帶寬級上保持一個時間片，超時后將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)QoS狀況提高或降低一個帶寬級，以避免帶寬頻繁波動。這里使用報(bào)文丟失率作為QoS指示器，并設(shè)置一個閾值。如果QoS指示器超閾，說明網(wǎng)絡(luò)發(fā)生阻塞，這時可通過改變發(fā)送速率來調(diào)整傳送帶寬，疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)交通。

(3)初始時按最大帶寬發(fā)送報(bào)文分組，即bs(bmax，以提高網(wǎng)絡(luò)通道的利用率。

(4)如果在規(guī)定的時間片內(nèi)QoS指示器超閾，說明網(wǎng)絡(luò)發(fā)生阻塞，則在超時后需要降低一個帶寬級，即bs

max{bs-，bmin}，其中為比例因子。

(5)如果在規(guī)定的時間片內(nèi)QoS指示器未超閾，說明網(wǎng)絡(luò)交通狀況良好，則在超時后應(yīng)當(dāng)提高一個帶寬級，即bs(min

bs+

，bmax}。

(6)在點(diǎn)到多點(diǎn)通信場合中，發(fā)送者將面對多個不同網(wǎng)段上的接收者，而每個網(wǎng)段的交通狀況又不盡相同。因此，在改變帶寬時可采用多數(shù)表決法，即當(dāng)報(bào)文丟失率超閾的接收者超過一定比例時再改變帶寬。這種方法的特點(diǎn)是：利用RTP協(xié)議機(jī)制來傳送網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，不需要另外構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)檢測機(jī)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)；RTCP報(bào)文是一種輕載報(bào)文，占用較少的通信帶寬。

9.7分布式多媒體應(yīng)用——IP電話

9.7.1分布式多媒體應(yīng)用的特點(diǎn)分布式多媒體應(yīng)用是指在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支持下的多媒體應(yīng)用技術(shù)，它比單機(jī)環(huán)境下的多媒體應(yīng)用要復(fù)雜得多，對計(jì)算機(jī)支撐環(huán)境，尤其是對網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境要求高。近年來，高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，大大改善了分布式多媒體應(yīng)用環(huán)境，推動了分布式多媒體應(yīng)用的發(fā)展，出現(xiàn)了很多分布式多媒體應(yīng)用系統(tǒng)，如多媒體會議系統(tǒng)、視頻點(diǎn)播系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)、遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)等。同時，分布式多媒體應(yīng)用也對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和分布式處理技術(shù)等提出了更高的要求，帶動了相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，它們是互為依存、共同發(fā)展的關(guān)系。

從信息交換方式來看，分布式多媒體應(yīng)用系統(tǒng)可以分成下列四類：

(1)點(diǎn)對點(diǎn)非實(shí)時應(yīng)用。這類應(yīng)用系統(tǒng)采用點(diǎn)對點(diǎn)通信方式，但無需實(shí)時交換信息，例如個人多媒體電子郵件系統(tǒng)等。它對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求不高。

(2)點(diǎn)對多點(diǎn)非實(shí)時應(yīng)用。這類應(yīng)用系統(tǒng)采用點(diǎn)對多點(diǎn)通信方式，需要將源節(jié)點(diǎn)的多媒體信息同時發(fā)送給多個目的節(jié)點(diǎn)，但無需實(shí)時交換信息，例如多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)等。它要求網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有組播(Multicast)或廣播(Broadcast)通信能力。

(3)點(diǎn)對點(diǎn)實(shí)時應(yīng)用。這類應(yīng)用系統(tǒng)采用點(diǎn)對點(diǎn)通信方式，并且通信雙方必須實(shí)時交換信息，例如視頻點(diǎn)播系統(tǒng)、可視電話系統(tǒng)等。它對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求是高帶寬和低延遲，并能夠提供QoS支持能力。

(4)點(diǎn)對多點(diǎn)實(shí)時應(yīng)用。這類應(yīng)用系統(tǒng)采用點(diǎn)對多點(diǎn)通信方式，需要將源節(jié)點(diǎn)的多媒體信息同時發(fā)送給多個目的節(jié)點(diǎn)，并且信息交換必須是實(shí)時的，例如多媒體會議系統(tǒng)等。它對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求除了高帶寬、低延遲和支持QoS外，還應(yīng)當(dāng)具有組播通信能力。

從系統(tǒng)構(gòu)成模型來看，分布式多媒體應(yīng)用系統(tǒng)可分成下列兩類：

(1)對等模型。在應(yīng)用系統(tǒng)中，只有一類節(jié)點(diǎn)，它具有雙重身份，既是信源又是用戶，并且各個節(jié)點(diǎn)的地位是對等的，信息交互具有對稱性，即一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息量和接收的信息量大致是平衡的。典型的應(yīng)用系統(tǒng)如多媒體會議系統(tǒng)、可視電話系統(tǒng)等。

(2)客戶/服務(wù)器模型。在應(yīng)用系統(tǒng)中，有兩類節(jié)點(diǎn)：客戶和服務(wù)器。服務(wù)器是信源，為客戶提供信息服務(wù)；客戶是使用信息的用戶，根據(jù)需要向服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請求，并且接收服務(wù)器返回的響應(yīng)信息。服務(wù)器可以面向很多客戶提供服務(wù)，并且信息交互具有不對稱性，客戶到服務(wù)器的上行信道的信息量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于服務(wù)器到客戶的下行信道的信息量。典型的應(yīng)用系統(tǒng)如視頻點(diǎn)播系統(tǒng)、多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)等。

9.7.2IP電話的基本原理

IP電話(VoiceoverIP,VoIP)與傳統(tǒng)的電路交換語音網(wǎng)絡(luò)不同，它使用Internet來傳送語音信息。IP電話的基本原理是：

(1)對模擬語音信號進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，變?yōu)閿?shù)字信號；

(2)對數(shù)字信號進(jìn)行壓縮處理；

(3)把壓縮后的數(shù)字語音信號按IP等相關(guān)協(xié)議進(jìn)行封裝；

(4)經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包傳輸?shù)浇邮斩耍?/p>

(5)接收端對語音數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封、解壓縮、數(shù)字/模擬變換等處理后，恢復(fù)成原來的語音信號。

圖9.8IP電話信號的傳輸過程

1．PC-PC方式用戶之間使用PC機(jī)進(jìn)行通話，這種通信方式的通信雙方必須都是Internet上的用戶，利用IP地址進(jìn)行呼叫。PC需配有麥克風(fēng)、聲卡和網(wǎng)卡。語音編/解碼、壓縮、打包/解包、數(shù)據(jù)包發(fā)送接收等均在PC上完成。通信雙方必須使用相同的IP電話軟件連接到同一個服務(wù)器，才能通過Internet進(jìn)行語音通信。PC-PC方式的連接示意圖如圖9.9所示。

圖9.9PC-PC方式的連接示意圖

2．PC-Phone方式在這種方式中，由電話網(wǎng)關(guān)完成IP地址和電話號碼的映射和翻譯、語音編/解碼、打包/解包。PC的語音信號經(jīng)過Internet到達(dá)另一端的電話網(wǎng)關(guān)，電話網(wǎng)關(guān)再通過公用電話網(wǎng)或用戶小交換機(jī)接通普通電話機(jī)(Phone)。PC-Phone方式的連接示意圖如圖9.10所示。

圖9.10PC-Phone方式的連接示意圖

3．Phone-Phone方式這種方式的用戶使用普通的電話機(jī)就可以進(jìn)行通信。普通電話經(jīng)過電話交換網(wǎng)(PSTN)連到電話網(wǎng)關(guān)，發(fā)送端的電話網(wǎng)關(guān)鑒別主叫用戶，翻譯電話號碼/網(wǎng)關(guān)IP地址，發(fā)起IP電話呼叫，連接到最靠近被叫的電話網(wǎng)關(guān)，并完成語音編碼和打包，接收端的電話網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)解包、解碼和連接被叫。Phone-Phone方式的連接示意圖如圖9.11所示。

圖9.11Phone-Phone方式的連接示意圖

9.7.3IP電話系統(tǒng)的組成IP電話系統(tǒng)由IP電話終端設(shè)備、網(wǎng)關(guān)(Gateway)、網(wǎng)守(Gatekeeper)、管理終端、多點(diǎn)控制單元(Multi-ponitControlUnit，MCU)等幾部分組成，如圖9.12所示。

圖9.12IP電話系統(tǒng)的組成

1．終端設(shè)備終端設(shè)備可以是傳統(tǒng)的電話機(jī)、帶有聲卡并配上適當(dāng)?shù)腎P電話軟件(如Microsoft的Netmeeting)的PC機(jī)、IP電話機(jī)，也可以是集語音、數(shù)據(jù)和圖像于一體的多媒體業(yè)務(wù)終端。終端設(shè)備是IP電話系統(tǒng)中面向用戶的設(shè)備。它可以與其他終端設(shè)備、網(wǎng)關(guān)或MCU進(jìn)行通信，支持語音、數(shù)據(jù)和視頻信息的交互。終端設(shè)備的主要功能包括音頻編/解碼、視頻編/解碼、數(shù)據(jù)打包和發(fā)送、數(shù)據(jù)包接收和解包、終端接入控制、呼叫控制、邏輯信道控制等。

2．電話網(wǎng)關(guān)電話網(wǎng)關(guān)(簡稱網(wǎng)關(guān))是H.323系統(tǒng)與現(xiàn)有電路交換網(wǎng)的互通點(diǎn)，其核心功能是對不同系統(tǒng)的媒體信息和信令信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)與H.323系統(tǒng)的互通。用戶通過PSTN本地環(huán)路連接到IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并壓縮打包，成為可以在Internet上傳輸?shù)腎P分組語音信號，然后通過Internet傳送到被叫用戶的網(wǎng)關(guān)端，由被叫端的網(wǎng)關(guān)對IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包、解壓和解碼，還原為可被識別的模擬語音信號，再通過PSTN傳到被叫方的終端。因此，網(wǎng)關(guān)除支持音、視頻編/解碼外，還要支持呼叫控制、邏輯信道控制等信令功能。

對于大型的電信級電話網(wǎng)關(guān)，媒體處理功能和信令處理功能是分開實(shí)現(xiàn)的，媒體處理功能由媒體網(wǎng)關(guān)(MG)負(fù)責(zé)，信令處理功能由媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)完成。MGC負(fù)責(zé)通話前邏輯連接的建立與控制，并維護(hù)每一次通話的連接狀態(tài)。MGC根據(jù)用戶的服務(wù)需求可以支持諸如呼叫顯示，呼叫等待等增值業(yè)務(wù)。另外，由于MGC上存有每一次通話的狀態(tài)數(shù)據(jù)，還可負(fù)責(zé)為計(jì)費(fèi)系統(tǒng)提供原始數(shù)據(jù)。MGC通過其上運(yùn)行的信令協(xié)議來交換有關(guān)設(shè)備與連接的控制信息，目前使用的主要信令協(xié)議有H.323、SIP等。

3．網(wǎng)守網(wǎng)守(又稱網(wǎng)管)用來管理IP電話網(wǎng)關(guān)，其主要功能是：

(1)IP地址映射。將電話網(wǎng)E.164地址映射成被叫所在網(wǎng)關(guān)的IP地址。如果被叫用戶號碼無法從主叫網(wǎng)關(guān)處得到映射，主叫網(wǎng)關(guān)將向網(wǎng)管申請獲得地址映射關(guān)系。

(2)呼叫認(rèn)證和管理。網(wǎng)管收到網(wǎng)關(guān)的用戶接入認(rèn)證請求，從請求消息中取出主叫用戶號碼，與數(shù)據(jù)庫中的用戶數(shù)據(jù)比較。如果數(shù)據(jù)庫中不存在該用戶數(shù)據(jù)，則拒絕這次請求，并向網(wǎng)關(guān)發(fā)出帶有拒絕理由的相應(yīng)信息；如果存在，則進(jìn)一步查找用戶權(quán)限，并將帶有使用權(quán)限的相應(yīng)信息發(fā)送給網(wǎng)關(guān)。

(3)呼叫記錄。對用戶通話進(jìn)行記錄，作為收費(fèi)的依據(jù)。

(4)區(qū)域管理。網(wǎng)管管理多個網(wǎng)關(guān)，主要完成網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改和查詢。

(5)用戶數(shù)據(jù)管理。包括用戶數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改和查詢。

(6)帶寬管理。定義同時上網(wǎng)用戶數(shù)門限值。

(7)統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)呼叫頻度、呼損率、時延、網(wǎng)絡(luò)流量等。

4．管理終端管理終端是營業(yè)受理點(diǎn)的營業(yè)員與系統(tǒng)的接口，營業(yè)員通過管理終端完成用戶登記的處理。管理終端的功能是：用戶數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改；網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改。

5．MCU利用IP網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信，支持三個以上節(jié)點(diǎn)的電話會議。MCU通過H.245協(xié)議實(shí)現(xiàn)對參加會議的多個成員進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)會議通信的另一個功能實(shí)體是多點(diǎn)處理(MP)功能，它接收參加會議成員的音視頻信息，經(jīng)過混合、交換等處理后回送給各成員。在集中式多點(diǎn)會議中，MCU應(yīng)包含MP功能。

9.7.4IP電話的關(guān)鍵技術(shù)

1．IP電話的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議

在傳統(tǒng)電話系統(tǒng)中，一次通話從建立系統(tǒng)連接到拆除連接都需要必要的信令來配合完成。同樣，在IP電話中，如何尋找被叫方、如何建立應(yīng)答、如何按照彼此的數(shù)據(jù)處理能力發(fā)送數(shù)據(jù)，也需要相應(yīng)的協(xié)議。在IP電話中，主要有兩個國際標(biāo)準(zhǔn)：ITU的H.323標(biāo)準(zhǔn)和IETF的會話初始化協(xié)議(SIP)。

1)H.323

H.323系列建議定義了在無業(yè)務(wù)質(zhì)量保證的Internet或其他分組交換網(wǎng)絡(luò)(PacketBasedNetworks，PBN)上多媒體通信的協(xié)議及其規(guī)程。H.323提供設(shè)備之間、高層應(yīng)用之間和提供商之間的互操作性。它不依賴于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，獨(dú)立于操作系統(tǒng)和硬件平臺，支持多點(diǎn)控制、組播和帶寬管理。H.323建議的多媒體會議系統(tǒng)中的信息流包括音頻、視頻、數(shù)據(jù)和控制信息。H.323若和其他的IP技術(shù)(如IETF的RSVP協(xié)議)相結(jié)合，就可以實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信。

圖9.13是H.323協(xié)議棧組成，其中：

(1)系統(tǒng)總體框架：H.323。

(2)視頻編/解碼：H.261協(xié)議(必選)和H.263。

(3)音頻編/解碼：G.711(必選)、G.722、G.723.1、G.728和G.729.a等，音頻和視頻編碼后的信息都封裝在RTP協(xié)議中進(jìn)行傳送。

(4)數(shù)據(jù)通信：T.12x協(xié)議，可以通過TCP來傳送。

(5)系統(tǒng)控制：H.323呼叫建立過程涉及到三種信令：H.RAS信令(即注冊(Registration)、許可(Admission)和狀態(tài)(Status))、H.225.0呼叫信令和H.245控制信令。其中，RAS完成終端與網(wǎng)守之間的登記注冊、授權(quán)許可、帶寬改變、狀態(tài)和脫離解除等過程；H.225.0用來建立兩個終端之間的連接，以便傳輸控制信令，它使用Q.931消息來控制呼叫的建立和拆除。當(dāng)系統(tǒng)中沒有網(wǎng)守時，在呼叫涉及的兩個終端之間建立呼叫信令信道，當(dāng)系統(tǒng)中有一個網(wǎng)守時，由網(wǎng)守決定在終端與網(wǎng)守之間或是在兩個終端之間建立呼叫信令信道；H.245用來傳送終端到終端的控制消息，包括主從判別、能力交換、打開和關(guān)閉邏輯信道、模式參數(shù)請求、流控消息和通用命令與指令等，其信道建立于兩個終端之間或一個終端與一個網(wǎng)守之間。

圖9.13H.323協(xié)議棧

在H.323系統(tǒng)中，一個呼叫可以同時傳送多種媒體信息(音頻、視頻等)，每種媒體信息在一個邏輯信道上傳送。H.323是為多媒體會議系統(tǒng)制定的協(xié)議，不是專門為IP電話提出的協(xié)議。H.323吸取了許多電信網(wǎng)的組網(wǎng)、互連和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，使得H.323能與PSTN網(wǎng)以及其他數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)互通。

在1996年公布的H.323v1版本中，主要實(shí)現(xiàn)基于局域網(wǎng)的多媒體通信功能，定義了終端、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)守和多點(diǎn)控制單元等組成部分的功能。由于H.323v1版本不能確保不同系統(tǒng)間的互操作能力，因此，1998年公布了H.323v2版本，該版本將應(yīng)用環(huán)境擴(kuò)展到了廣域的分組網(wǎng)絡(luò)，增加了構(gòu)筑電信級IP電話網(wǎng)的特性。1999年公布了H.323v3版本，該版本主要面向大范圍網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，增加了帶寬管理和QoS功能，并針對IP電話網(wǎng)的穩(wěn)定性、冗余性、可擴(kuò)展性等問題進(jìn)行了重要補(bǔ)充，提高了通話質(zhì)量。2000年公布了H.323v4版本，該版本增加了分離網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)，并使用H.248協(xié)議來控制網(wǎng)關(guān)的行為，增加了H.323IP電話系統(tǒng)與其他網(wǎng)絡(luò)的互通性，順應(yīng)了軟交換技術(shù)發(fā)展的潮流。因此，H.323是比較成熟的協(xié)議，具備了電信級網(wǎng)絡(luò)的特征。然而，H.323也存在如下的缺點(diǎn)：

(1)控制協(xié)議復(fù)雜。H.323的媒體管理采用了Q.931信令，在E.164電話號碼轉(zhuǎn)換到IP地址的尋址過程中，以及建立呼叫和入網(wǎng)登記(RAS)的過程中，終端和網(wǎng)關(guān)/網(wǎng)守間需要數(shù)十次交換消息，呼叫處理時延大。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模愈大，尋址過程愈復(fù)雜，難以滿足語音實(shí)時通信的要求，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也因此受到極大的限制。

(2)H.323不支持多播(Multicast)協(xié)議。H.323只能采用多點(diǎn)控制單元(MCU)構(gòu)成多點(diǎn)會議系統(tǒng)，所有參加會議的終端都要向MCU發(fā)送控制消息，MCU可能會成為瓶頸，因而只能支持有限個多點(diǎn)用戶。

(3)H.323不支持呼叫轉(zhuǎn)移。

2)SIP會話初始協(xié)議(SessionInitializationProtocol,SIP)是由IETF提出的多媒體IP的體系結(jié)構(gòu)。SIP不像H.323那樣提供所有的通信協(xié)議，只提供了會話或呼叫的建立與控制功能，可用來創(chuàng)建、修改以及終止多個參與者的多媒體會話進(jìn)程，不傳輸媒體數(shù)據(jù)，因而產(chǎn)生的附加傳輸開銷比較小。參與會話的成員可以通過組播方式、單播連網(wǎng)或者兩者結(jié)合的形式進(jìn)行通信。SIP是一種應(yīng)用層協(xié)議，可以用UDP或TCP作為其傳輸協(xié)議，可應(yīng)用于多媒體會議、遠(yuǎn)程教學(xué)及IP電話等領(lǐng)域。

與H.323不同的是，SIP是一種基于文本的協(xié)議，用SIP全球資源統(tǒng)一定位符(SIPUniformResourceLocators，SIP-URL)描述，易于實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，并且具有良好的靈活性和擴(kuò)展性。SIP-URL甚至可以嵌入到Web網(wǎng)頁或其他超文本鏈路中，用戶只需用鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可發(fā)出一個呼叫。與H.323相比，SIP還有建立呼叫快、支持傳送電話號碼等特點(diǎn)。

SIP的出發(fā)點(diǎn)是想借鑒Web業(yè)務(wù)成功的經(jīng)驗(yàn)，以現(xiàn)有的Internet為基礎(chǔ)來構(gòu)架IP電話網(wǎng)。因此，SIP與H.323的設(shè)計(jì)思想完全不同。SIP將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的復(fù)雜性推向網(wǎng)絡(luò)邊緣，使核心網(wǎng)絡(luò)仍是一個“盡力服務(wù)(BestEffort)”的傳送通道，這就使得SIP系統(tǒng)中核心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以不保留狀態(tài)。因?yàn)楹诵木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器需要處理大量的呼叫，不保留每一呼叫的狀態(tài)，可以大大提高系統(tǒng)的處理能力，為組建大規(guī)模