一种多径实时传输控制系统及方法技术方案

一种多径实时传输控制系统及方法，属于网络通信技术领域。包括多径RTP代理发送端、RTP中继器、控制器和多径RTP代理接收端。多径RTP代理发送端在媒体传输之前或媒体传输过程中，以带外信令的方式从控制器收集一条或多条中继路径，发送媒体数据包给多径RTP代理接收端。本发明专利技术的方法实现了网络无关性，使现有的IP网络无需做任何修改且对终端设备的网络环境无任何特殊要求；可扩展性强，实现RTP中继器的无限扩展部署；运营商可以根据网络和应用的需求，在不同地理位置部署RTP中继器，避免网络热点成为性能瓶颈，提高网络利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于网络通信
，涉及一种媒体数据的多径传输方法，特别涉及一种基于应用中继的多径实时传输控制系统及方法。
技术介绍
在传统IP网络中，媒体数据传输主要依赖基于缺省路由的单一路径。然而，缺省IP路径在很多情况下并不是最优的，特别是当经过由不同网络服务提供商提供的网络时，缺省IP路径会变得更糟。IP通信应用也常常采用中继传输的方式进行媒体传输。中继传输处理可解决由于NAT和防火墙导致的通信应用不能直接进行媒体传输的问题，另外一个重要的好处是采用中继传输路径替代缺省路由路径，扩展了通信应用选择媒体传输路径的机会，有可能实现更好的传输服务质量。无论是基于缺省路由路径，还是基于中继传输路径，目前端到端的多媒体会话主要采用RTP等单径传输控制协议进行单经传输。然而，单一路径的服务质量条件难以满足高带宽、高速率媒体传输应用的需求，已成为制约高清视频等多媒体通信应用业务的发展瓶颈。另外，目前具有高接入带宽的用户终端日益普遍。对端到端多媒体会话来说，带宽限制正逐渐由用户接入网络转移到骨干网。目前，支持多径传输的协议有SCTP(StreamControl Transmission Protocol,流控制传输协议)和 MPTCP(Multipath TransmissionControl Protocol,多径传输控制协议),但是这两种协议存在如下缺点:1)是传输层协议，需要通信端点的底层协议加以支持；2)要求通信端点具有多个网络连接，即通信端点是多宿主机的(mult1-homed) ；3)不支持实时媒体多径传输的需求。RTP(RealtimeTransport Protocol,实时传输控制协议)协议是针对实时媒体提出的传输控制协议，然而并不支持实时媒体的多径传输控制。MPRTP (Multipath Realtime Transport Protocol,多径实时传输协议)草案是针对实时媒体的多径传输需求提出的，但是同样要求通信端点必须是多宿主机的。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提出，通过通信端点间的多条路径并发传输和系统中RTP中继器的无限扩展部署，以达到提高用户通信质量，避免网络热点成为性能瓶颈，提高网络利用率的目的。本专利技术的技术方案是这样实现的:一种多径实时传输控制系统，包括:多径RTP代理发送端:(a)用于与控制器进行交互:媒体传输之前或媒体传输过程中，以带外信令的方式从控制器收集一条或多条中继路径的路径消息；(b)根据媒体传输需求，从默认路径和可用的中继路径中选择一条或者多条路径作为活动路径；将媒体数据划分成若干子流；将每个子流绑定到一条活动路径；在每个子流RTP数据包中加入子流控制信息；为每个子流产生子流RTCP发送者报告数据包，子流RTCP发送者报告数据包加入子流标识信息；子流RTP数据包和子流RTCP发送者报告数据包一同沿着子流所绑定的活动路径传送；(c)用于接收由多径RTP代理接收端发送的RTCP接受者数据包，并根据该数据包的内容，动态调整媒体数据的划分；多径RTP代理接收端:用于根据子流控制信息，将接收到的子流RTP数据包重组为每个子流，再重组为原始媒体流；为每个子流产生子流RTCP接受者报告数据包，沿着默认路径传送给多径RTP代理发送端；RTP中继器:(a)用于为多径RTP代理发送端和多径RTP代理接收端提供中继服务:从多径RTP代理发送端或者上一跳RTP中继器接收到的子流数据包中提取路径标识符，根据路径标识符在路径表中进行匹配查找，若匹配失败，则丢弃该子流数据包；若匹配成功，则按照匹配路径项中的路径信息转发该子流数据包；(b)用于与控制器进行交互，首先RTP中继器向控制器发送注册请求消息进行注册，如果没有响应或者响应失败，则RTP中继器终止与控制器的连接；如果响应成功，则告知控制器开启中继服务，在连接保持期间，RTP中继器周期性地发送消息保活连接；接收到来自控制器的路径添加请求消息时，RTP中继器检查路径表是否已经存在具有相同路径标识符的路径项，若存在，则拒绝该请求并回复一个添加路径失败响应消息；若不存在，则将路径添加请求消息中的路径信息添加到路径表并回复一个添加路径失败响应消息；接收到来自控制器的路径删除请求消息时，RTP中继器检查路径表是否存在具有指定路径标识符的路径项，若存在，则删除该路径项并回复一个路径删除成功响应消息；若不存在，则回复一个路径删除失败响应消息；控制器:(a)用于为多径RTP代理发送端和多径RTP代理接收端分配中继路径:在接收到来自多径RTP代理发送端的通信请求消息后，分配一条或多条中继路径，并将分配成功的中继路径信息发送给多径RTP代理发送端；(b)用于与RTP中继器交互进行RTP中继器管理和路径控制:在分配中继路径时，向中继路径上所有的RTP中继器发送路径添加请求消息，若至少一个RTP中继器响应失败，该中继路径分配失败；若中继路径上所有RTP中继器均响应成功，该中继路径分配成功；在删除中继路径时，向中继路径上所有的RTP中继器发送路径删除请求消息。所述的默认路径为多径RTP代理发送端和多径RTP代理接收端之间的由常规RTP会话所协商和建立的路径；所述的中继路径为多径RTP代理发送端和多径RTP代理接收端之间的经由一个或多个RTP中继器的路径，中继路径由控制器负责分配；所述的子流控制信息包括路径标识符和子流序列号；所述的控制器发送给多径RTP代理发送端的中继路径信息包括路径标识符、多径RTP代理发送端的下一跳传输地址。所述的多径RTP代理发送端将子流RTP数据包和子流RTCP数据包复用到一个端口，复用的子流RTCP数据包用于保活中继路径，并减少RTP会话使用端口的数量。当活动路径发送故障导致不可用时，所述的多径RTP代理发送端重新进行媒体数据的划分，将故障路径的负载分配给其它活动路径，或者选择一条新的可用路径作为活动路径替换当前故障路径。所述的RTP中继器还根据空闲超时时间和强制超时时间进行路径有效性管理:接收到来自控制器的路径添加请求消息或者路径修改请求消息时，根据请求消息内容为相应路径设定空闲超时时间和强制超时时间，若强制超时时间不为0，则在路径建立后的强制超时时间的时间点强制删除该路径；若强制超时时间为0而空闲超时时间不为0，则标记该路径上子流数据包的到达时间，若在空闲超时时间内没有收到任何匹配数据包，该路径将被删除；若空闲超时时间和强制超时时间均为0，该路径只能在接收到来自控制器的相应的路径删除请求消息后删除。一种多径实时传输控制方法，包括以下步骤:步骤1:在媒体传输之前或者媒体传输过程中，多径RTP代理发送端从控制器收集中继路径的路径信息；步骤2:多径RTP代理发送端根据传输需求，选择默认路径和一条或多条可用的中继路径作为活动路径用于传输媒体数据包；将整个媒体数据包划分成与活动路径相同个数的子流，并将每个子流绑定到一个活动路径；步骤3:多径RTP代理发送端在原始RTP数据包格式基础上扩展子流控制信息，产生子流数据包，并根据子流所绑定的路径信息进行发送；步骤4 =RTP中继器接收到子流数据包后，对该子流数据包进行转发；步骤5:多径RTP代理接收端接收到子流数据包后，首先重组每个子流，然后重组原始RTP流；步骤6:多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多径实时传输控制系统，其特征在于：包括：多径RTP代理发送端(1)：(a)用于与控制器进行交互：媒体传输之前或媒体传输过程中，以带外信令的方式从控制器收集一条或多条中继路径的路径消息；(b)根据媒体传输需求，从默认路径和可用的中继路径中选择一条或者多条路径作为活动路径；将媒体数据划分成若干子流；将每个子流绑定到一条活动路径；在每个子流RTP数据包中加入子流控制信息；为每个子流产生子流RTCP发送者报告数据包，子流RTCP发送者报告数据包加入子流标识信息；子流RTP数据包和子流RTCP发送者报告数据包一同沿着子流所绑定的活动路径传送；(c)用于接收由多径RTP代理接收端发送的RTCP接受者数据包，并根据该数据包的内容，动态调整媒体数据的划分；多径RTP代理接收端(2)：用于根据子流控制信息，将接收到的子流RTP数据包重组为每个子流，再重组为原始媒体流；为每个子流产生子流RTCP接受者报告数据包，沿着默认路径传送给多径RTP代理发送端；RTP中继器(3)：(a)用于为多径RTP代理发送端和多径RTP代理接收端提供中继服务：从多径RTP代理发送端或者上一跳RTP中继器接收到的子流数据包中提取路径标识符，根据路径标识符在路径表中进行匹配查找，若匹配失败，则丢弃该子流数据包；若匹配成功，则按照匹配路径项中的路径信息转发该子流数据包；(b)用于与控制器进行交互，接收到来自控制器的路径添加请求消息时，RTP中继器检查路径表是否已经存在具有相同路径标识符的路径项，若存在，则拒绝该请求并回复一个添加路径失败响应消息；若不存在，则将路径添加请求消息中的路径信息添加到路径表并回复一个添加路径失败响应消息；接收到来自控制器的路径删除请求消息时，RTP中继器检查路径表是否存在具有指定路径标识符的路径项，若存在，则删除该路径项并回复一个路径删除成功响应消息；若不存在，则回复一个路径删除失败响应消息；控制器(4)：(a)用于为多径RTP代理发送端和多径RTP代理接收端分配中继路径：在接收到来自多径RTP代理发送端的通信请求消息后，分配一条或多条中继路径，并将分配成功的中继路径信息发送给多径RTP代理发送端；(b)用于与RTP中继器交互进行RTP中继器管理和路径控制：在分配中继路径时，向中继路径上所有的RTP中继器发送路径添加请求消息，若至少一个RTP中继器响应失败，该中继路径分配失败；若中继路径上所有RTP中继器均响应成功，该中继路径分配成功；在删除中继路径时，向中继路径上所有的RTP中继器发送路径删除请求消息。...

【技术特征摘要】
1.一种多径实时传输控制系统,其特征在于:包括: 多径RTP代理发送端(I):(a)用于与控制器进行交互:媒体传输之前或媒体传输过程中，以带外信令的方式从控制器收集一条或多条中继路径的路径消息； (b)根据媒体传输需求，从默认路径和可用的中继路径中选择一条或者多条路径作为活动路径；将媒体数据划分成若干子流；将每个子流绑定到一条活动路径；在每个子流RTP数据包中加入子流控制信息；为每个子流产生子流RTCP发送者报告数据包，子流RTCP发送者报告数据包加入子流标识信息；子流RTP数据包和子流RTCP发送者报告数据包一同沿着子流所绑定的活动路径传送； (c)用于接收由多径RTP代理接收端发送的RTCP接受者数据包，并根据该数据包的内容，动态调整媒体数据的划分； 多径RTP代理接收端(2):用于根据子流控制信息，将接收到的子流RTP数据包重组为每个子流，再重组为原始媒体流；为每个子流产生子流RTCP接受者报告数据包，沿着默认路径传送给多径RTP代理发送端； RTP中继器(3):(a)用于为多径RTP代理发送端和多径RTP代理接收端提供中继服务:从多径RTP代理发送端或者上一跳RTP中继器接收到的子流数据包中提取路径标识符，根据路径标识符在路径表中进行匹配查找，若匹配失败，则丢弃该子流数据包；若匹配成功，则按照匹配路径项中的路径信息转发该子流数据包； (b)用于与控制器进行交互，接收到来自控制器的路径添加请求消息时，RTP中继器检查路径表是否已经存在具有相同路径标识符的路径项，若存在，则拒绝该请求并回复一个添加路径失败响应消息；若不存在，则将路径添加请求消息中的路径信息添加到路径表并回复一个添加路径失败响应消息；接收到来自控制器的路径删除请求消息时，RTP中继器检查路径表是否存在具有指定路径标识符的路径项，若存在，则删除该路径项并回复一个路径删除成功响应消息； 若不存在，则回复一个路径删除失败响应消息； 控制器(4): (a)用于为多径RTP代理发送端和多径RTP代理接收端分配中继路径:在接收到来自多径RTP代理发送端的通信请求消息后，分配一条或多条中继路径，并将分配成功的中继路径信息发送给多径RTP代理发送端； (b)用于与RTP中继器交互进行RTP中继器管理和路径控制:在分配中继路径时，向中继路径上所有的RTP中继器发送路径添加请求消息，若至少一个RTP中继器响应失败，该中继路径分配失败；若中继路径上所有RTP中继器均响应成功，该中继路径分配成功；在删除中继路径时，向中继路径上所有的RTP中继器发送路径删除请求消息。2.根据权利要求1所述的多径实时传输控制系统，其特征在于:所述的默认路径为多径RTP代理发送端和多径RTP代理接收端之间的由常规RTP会话所协商和建立的路径； 所述的中继路径为多径RTP代理发送端和多径RTP代理接收端之间的经由一个或多个RTP中继器的路径，中继路径由控制器负责分配； 所述的子流控制信息包括路径标识符和子流序列号； 所述的控制器发送给多径RTP代理发送端的中继路径信息包括路径标识符、多径RTP代理发送端的下一跳传输地址。3.根据权利要求1所述的多径实时传输控制系统，其特征在于:所述的多径RTP代理发送端将同一子流的子流RTP数据包和子流RTCP数据包复用到一个端口，复用的子流RTCP数据包用于保活中继路径，并减少RTP会话使用端口的数量。4.根据权利要求1所述的多径实时传输控制系统，其特征在于:当活动路径发送故障导致不可用时，所述的多径RTP代理发送端重新进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷为民，张伟，刘少伟，关云冲，鲍英，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：