摘??要： 在研究RTP／RTCP協議特點與功能的基礎上，討論了基于RTP／RTCP協議實時視頻傳輸的控制方法。通過此控制方法可以有效地提高RTP流的平穩性，減小抖動，增加網絡帶寬的利用率，流暢地傳輸多媒體數據。利用GPS、RTP／RTCP等協議實現了手機報警系統。
關鍵詞： RTP／RTCP； Internet； H．263／H．264； G.729； GPS
?
隨著我國經濟的迅速增長和精神生活的不斷豐富，人們越來越熱衷于參加一些具有挑戰性的活動，而遇到危險的幾率也大大增加,因此在困境中個人求助顯得格外重要。此外，因惡性案件嚴重地威脅到人身安全，所以要求相關部門加強整治社會治安力度、快捷有效地偵破案件。目前手機的應用越來越普及，作為一項手機功能的拓展，構建一套簡單快捷的手機報警系統很有必要，也易于推廣。
手機報警系統是利用現有手機加載GPS技術、網絡協議RTP/RTCP以及H．263/H．264、G.729視音頻編碼方式實現的一鍵快速報警系統。一鍵快速報警后，手機終端不斷地發送其位置信息和周圍環境的音頻、視頻信息，從而實現其快捷、隱蔽的報警，為公安及相關部門施救或破案實時地提供有效的現場信息。
1 GPS及GPS信息采集
GPS（Global Positioning System）全球定位系統[1]是中距離圓形軌道衛星定位系統，可以為地球表面絕大部分地區提供準確的定位和高精度的時間基準。GPS信息包括經度、緯度和采集時間等，即在定時器的控制下，手機不斷地采集GPS信息并發送相關數據。獲取GPS坐標數據模塊的函數接口如下[2]：
(1)InitDevice（）函數：用于初始化GPS設備驅動程序的函數接口。
(2)LoadThread（）函數：用于創建獲取GPS坐標數據的線程函數接口。
(3)GPSThreadProc(_opt LPVOID lpParameter) 函數：用于獲取GPS坐標數據的函數接口。
(4)BackUpGPSData(MYGPSDATESEND GpsDate) 函數：用于將獲取后的GPS坐標數據以二制形式存儲在終端本地的函數接口。
(5)UnloadThread（）函數 ：用于停止GPS線程運行的函數接口。
(6)StopTime(int StopTime) 函數：用于停止GPS獲取的時間設置。
2 RTP／RTCP協議及其傳輸控制方法
2.1 RTP／RTCP協議[3]
RTP協議是用于音頻、視頻等多媒體數據實時傳輸的協議，它包括RTP和RTCP兩個子協議。其中，RTP用于實時數據端到端傳輸，RTP包中提供了時間戳即發送數據塊首字節的創建時間和序列號，以達到數據的同步和重組；而RTCP包中含有已發送的數據包的數量、丟失數據包的情況和數據包到達時延抖動等信息，可以監視網絡的服務質量、通信帶寬以及網上傳送的信息。發送端可以利用RTCP提供的信息動態地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP和RTCP配合使用，可共同提供流量控制和擁塞控制服務，能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化，因而特別適合網上實時數據的傳送。RTP協議的數據包格式如圖 1所示。
?
?
??? 常用的RTCP包有五種：發送方報告包(SR)、接收者報告包(RR)、源描述包(SDES)、站點離開系統報告包(BYE)和特殊應用包(APP)。包的主要數據項格式如圖2所示。
?
??? RTP包通過下層UDP 來實現數據的傳輸，數據裝載模型如圖3所示。
?
2.2 實時傳輸控制方法
? 遠程網絡傳輸的不可靠性主要表現在[4-5]三方面：(1)數據包“亂序到達”，先發送數據包有可能后到；(2)在Internet環境下，網絡傳輸帶寬變動會引起發送的數據包丟失；(3)數據包到達的時延過大而產生抖動會引起數據的失真。
? 而RTP/RTCP能很好地解決上述問題。首先，在接收端緩沖區中用RTP包中的序列號來調整到達數據包的順序，使之與發送時的數據順序一致；其次，為了改進遠程視頻傳輸系統的穩定性，建立一個傳輸控制模型，這樣就可通過網絡狀況的反饋及時調整采樣頻率以及編碼格式以適應當前的網絡傳輸要求。RTCP利用主要的兩種控制包SR和RR反饋的信息如數據包丟失比、數據包丟失率、吞吐量和吞吐率、數據包到達時延抖動J（interarrival jitter）和往返傳播時延等來調節實時傳輸，并調整系統的打包格式、發包速率來保證流暢地傳輸數據和清晰地播放視頻。其數據傳輸控制模型如圖4所示。
?
3 手機報警系統的組成
??? 手機報警系統的結構框圖如圖5所示，由三大部分構成：(1)信息采集部分，包括智能報警終端(手機)、移動無線傳輸網絡和接入服務器；(2)中央處理部分(服務器端)，它是系統的核心，包括各個服務器單元、報警系統的接口等；(3)終端即110指揮中心處接入坐席(監控端)。各部分功能如下。
?
??? 報警終端：
(1) 使用WinCE鍵盤鉤子模擬一鍵報警(長按綠鍵)。
(2) 按鍵報警后，鍵盤不做任何響應直至服務器發出結束指令。
(3) 按鍵報警后，手機獲取EEII號、啟動GPRS進行設備認證。
(4) 認證通過，開始傳遞報警數據直至服務器發出結束指令。
(5) 定時傳遞GPS坐標信息。
(6) 手機本地保留報警數據直至無存儲空間為止。
服務器：
?、?服務器接到報警請求后，根據EEII號進行身份驗證；
?、?將報警索引信息寫入數據庫，實時數據寫入文件；
?、?通知監控端更新監控對象列表；
④ 根據需要，實時轉發報警數據到監控端；
?、?支持多個手機終端，維護在線報警手機列表；
⑥ 支持多個監控端，維護在線監控端列表。
監控端：
(1) 可以定時刷新報警列表。
(2) 選擇報警對象進行跟蹤。
(3) 動態顯示報警信息。
(4) 發出“結束報警”指令。
4 手機報警系統的設計
手機報警系統的流程是：首先手機端發送注冊信號給服務器端進行連接，注冊成功后開始音頻采集、視頻采集和GPS采集，同時進行音視頻的壓縮編碼， RTP分包封裝，并且形成RTCP發送端報告，發送給服務器端。服務器根據報警信息進行相關的處理：存儲數據、與監控端進行連接和發送報警信息。報警系統的邏輯框圖如圖6所示。
?
5 手機報警系統的實現
系統的實現是在Visual C++6．0環境下[6-8]，采用H．263/H．264視頻編碼[9-10]和G726音頻壓縮編碼[11]。傳輸控制子系統是基于RTP/RTCP協議構建，通過傳輸層的UDP? Socket完成實時傳輸。手機端負責按鍵報警，它包括如下幾個模塊：啟動GPRS網絡模塊、采集音頻數據模塊、獲取GPS坐標數據模塊、數據打包發送模塊。服務器端主要分為如下模塊：網絡管理模塊、協議分發模塊、代理模塊、管理模塊、登錄管理模塊、終端管理模塊、監控端管理模塊、文件管理模塊、數據庫管理模塊、日志管理模塊及UI等模塊。
監控端再現報警人的音視頻和GPS信息，其詳細實現如下：
(1) 監控端注冊，即監控端軟件啟動后，啟動網絡監聽，然后自動向服務器進行注冊（注冊內容包括IP地址和端口號）。如果超過15s服務器沒有響應，軟件給出錯誤警告，然后退出系統。
(2) 心跳信號，即監控端軟件每15s發送心跳信號數據包給服務器，服務器據此來維護監控端列表。
(3) 刷新報警列表，即軟件維持一個當前報警對象的列表。報警列表的更新方式有兩種：
?、佘浖硬⒆院?，服務器即返回當前報警列表。
②當服務器端報警列表更新的時候，向監控端發送變更消息。
(4) 選擇報警對象進行跟蹤，即發送“跟蹤”指令給服務器，如果成功回應，接收音視頻數據，開始播放音視頻數據；如果25s沒有應答，則退出請求跟蹤。處理過程如圖7所示。
?
RTP協議中用于監控端與服務器軟件的接口函數如下：
(1)RTPProtocolInit（）函數：用于初始化RTP，判斷連接服務器是否成功的函數接口。
(2)onCrlDataArrive(const RTPAddress frm,const CrlType crltype, unsigned char *data, const int length, const char *id)函數：用于實時接收服務器返回的信息數據函數接口。
(3)SendData(CrlType crltype,unsigned char * Data,int Length) 函數：利用RTP協議定時發送心跳信息及向服務器注冊的信息函數接口。
RTP/RTCP協議選取數據包丟失比、數據包丟失率、吞吐量和吞吐率、數據包到達時延抖動和往返傳播時延等服務質量控制參數，作為動態反饋來自動判斷網絡狀況，并根據網絡狀況自動調節編碼方式，因而這種協議非常適合多媒體數據實時傳輸。基于RTP/RTCP設計并成功實現了手機報警系統，經過仿真實驗，視頻、音頻等數據傳輸都很流暢，該系統正在測試和推廣使用中。手機用戶的大幅增加和手機費用的逐步降低，為該技術的推廣提供了便利條件。
參考文獻
[1] ?LOVSE J W,? TESKEY W F, LACHAPELLE G, et al.Dynamic ?deformation monitoring of tall structures using?GPS technology[J]. Journal of Surveying Engineering.1995,121(1):35-40.
[2] ?周建鄭.GPS測量定位技術[M].北京：化學工業出版社,2004.
[3] ?SCHULZRINNE H, CASNER S, FREDEIRCK R, et a1．RTP： a transport? protocol for real—time applications[S]．RFC 1889，1996.
[4] ?BUSSE I， DEFFNER B， SCHULZRINNE H． Dynamic?QoS control of multimedia applications based on RTP? [J]．Computer Communication，1996，19(1)：49-58．
[5] ?ZHANG Ke， XIE? Zhong Cheng， JU Jiu Bin． Real-time?repairing lost packets based on real—time transport protocol[J]． Journal of Software，2001，7(12)：1042-1049．
[6] ?黃維通. Visual C++面向對象與可視化程序設計[M]．北京：清華大學出版社，2003：84-147．
[7] ?歐建平，婁強生．網絡與多媒體通信技術[M]．北京：人民郵電出版社，2002．
[8] ?蔣東興. Windows Sockets 網絡程序設計大全[M].北京：清華大學出版社，1999:117-162.
[9] ?IETF? RFC2190. RTP payload format for H．263 video?streams[S]．1997．
[10] WEN Ger. H.264／AV Cover IP? [J]． IEEET Rans Circuits－Syst Video Technology，2003，13: 645-656．
[11] CHOU P A, MORH A E, WANG A, et a1． Error control ?for receiver—driven layered multicast of audio and video?[J]． IEEE Transactions on? Multimedia，2001；3(1)：l08-122.