Истражување на VoIP моторот Mediastreamer2. Дел 6

Материјалот на статијата е преземен од моето зен канал.

Пренесување аудио сигнал преку RTP поток

Во последниот Член Собравме коло за далечинско управување од генератор на тонови и детектор за тонови кои работат во рамките на истата програма. Во оваа статија ќе научиме како да го користиме протоколот RTP (RFC 3550 - RTP: Транспортен протокол за апликации во реално време) за примање/пренос на аудио сигнал преку етернет мрежа.

RTP протокол (Протокол во реално време) преведено значи протокол во реално време, се користи за пренос на аудио, видео, податоци, се што бара пренос во реално време. Ајде да земеме аудио сигнал како пример. Флексибилноста на протоколот е таква што ви овозможува да пренесувате аудио сигнал со однапред одреден квалитет.

Преносот се врши со користење на UDP пакети, што значи дека загубата на пакети е сосема прифатлива за време на преносот. Секој пакет содржи посебно RTP заглавие и податочен блок на пренесениот сигнал. Заглавието содржи случајно избран идентификатор на изворот на сигналот, информации за типот на сигналот што се пренесува и уникатен секвенциски број на пакети, така што пакетите може да се подредат во правилен редослед при декодирање, без оглед на редоследот по кој биле испорачани од страна на мрежа. Заглавието може да содржи и дополнителни информации, таканаречено проширување, кое овозможува заглавјето да се прилагоди за употреба во одредена задача на апликацијата.

Податочниот блок го содржи товарот на пакетот. Внатрешната организација на содржината зависи од видот на оптоварувањето, може да бидат примероци на моно сигнал, стерео сигнал, линија за видео слика итн.

Типот на оптоварување е означен со седум-битен број. Препорака RFC3551 (RTP профил за аудио и видео конференции со минимална контрола) утврдува неколку типови на оптоварување, соодветната табела дава опис на видовите на оптоварување и значењето на шифрите со кои се означени. Некои кодови не се строго врзани за било кој тип на оптоварување; тие можат да се користат за да назначат произволно оптоварување.

Големината на податочниот блок е ограничена погоре со максималната големина на пакетот што може да се пренесе на дадена мрежа без сегментација (параметар MTU). Во принцип, ова не е повеќе од 1500 бајти. Така, за да ја зголемите количината на пренос на податоци во секунда, можете да ја зголемите големината на пакетот до одредена точка, а потоа ќе треба да ја зголемите фреквенцијата на испраќање пакети. Во медиумски стример, ова е поставка што може да се конфигурира. Стандардно е 50 Hz, т.е. 50 пакети во секунда. Низата од пренесени RTP пакети ќе ја наречеме RTP поток.

За да започнете со пренос на податоци помеѓу изворот и ресиверот, доволно е предавателот да ја знае IP адресата на приемникот и бројот на портата што го користи за примање. Оние. без никакви прелиминарни процедури, изворот започнува да пренесува податоци, а примачот, пак, е подготвен веднаш да ги прими и обработи. Според стандардот, бројот на портата што се користи за пренос или примање RTP поток мора да биде парен.

Во ситуации кога е невозможно однапред да се знае адресата на примачот, се користат сервери каде приемниците ја оставаат својата адреса, а предавателот може да го побара тоа со повикување на некое единствено име на примачот.

Во случаи кога квалитетот на комуникацискиот канал или можностите на приемникот се непознати, се организира канал за повратна информација преку кој примачот може да го информира предавателот за неговите можности, за бројот на пакети што ги пропуштил итн. Овој канал го користи протоколот RTCP. Форматот на пакетите што се пренесуваат во овој канал е дефиниран во RFC 3605. Релативно малку податоци се пренесуваат преку овој канал, 200..300 бајти во секунда, така што, генерално, неговото присуство не е оптоварувачко. Бројот на портата до кој се испраќаат RTCP пакетите мора да биде непарен и еден поголем од бројот на портата од која доаѓа RTP потокот. Во нашиот пример, нема да го користиме овој канал, бидејќи можностите на приемникот и каналот очигледно ги надминуваат нашите, досега скромни, потреби.

Во нашата програма, колото за пренос на податоци, за разлика од претходниот пример, ќе биде поделено на два дела: патека за пренос и патека за примање. За секој дел ќе направиме сопствен извор на часовник, како што е прикажано на насловната слика.

Еднонасочната комуникација меѓу нив ќе се врши со помош на протоколот RTP. Во овој пример, не ни треба надворешна мрежа, бидејќи и предавателот и приемникот ќе бидат лоцирани на истиот компјутер - пакетите ќе патуваат во него.

За да воспостави RTP пренос, медиумскиот стример користи два филтри: MS_RTP_SEND и MS_RTP_RECV. Првиот го пренесува вториот и го прима RTP потокот. За да можат овие филтри да работат, тие треба да пренесат покажувач до објектот на RTP сесија, кој може или да конвертира проток на податочни блокови во проток на RTP пакети или да го направи спротивното. Бидејќи внатрешниот формат на податоци на медиумскиот стример не се совпаѓа со форматот на податоци на RTP пакетот, пред да ги префрлите податоците на MS_RTP_SEND, треба да користите филтер за енкодер кој конвертира примероци од 16-битни аудио сигнал во осум-битни кодирани според у-закон (му-лав). На приемната страна, филтерот за декодер ја извршува спротивната функција.

Подолу е текстот на програмата што ја имплементира шемата прикажана на сликата (# симболите пред директивите за вклучување се отстранети, не заборавајте да ги вклучите):

/* Файл mstest6.c Имитатор пульта управления и приемника. */
#include <mediastreamer2/msfilter.h>
#include <mediastreamer2/msticker.h>
#include <mediastreamer2/dtmfgen.h>
#include <mediastreamer2/mssndcard.h>
#include <mediastreamer2/msvolume.h>
#include <mediastreamer2/mstonedetector.h>
#include <mediastreamer2/msrtp.h>
#include <ortp/rtpsession.h>
#include <ortp/payloadtype.h>
/* Подключаем заголовочный файл с функциями управления событиями
* медиастримера.*/
include <mediastreamer2/mseventqueue.h>
#define PCMU 0
/* Функция обратного вызова, она будет вызвана фильтром, как только он
обнаружит совпадение характеристик входного сигнала с заданными. */
static void tone_detected_cb(void *data, MSFilter *f, unsigned int event_id,
MSToneDetectorEvent *ev)
{
printf("Принята команда: %sn", ev->tone_name);
}
/*----------------------------------------------------------------------------*/
/* Функция регистрации типов полезных нагрузок. */
void register_payloads(void)
{
/*Регистрируем типы нагрузок в таблице профилей. Позднее, по индексу
взятому из заголовка RTP-пакета из этой таблицы будут извлекаться
параметры нагрузки, необходимые для декодирования данных пакета. */
rtp_profile_set_payload (&av_profile, PCMU, &payload_type_pcm8000);
}
/*----------------------------------------------------------------------------*/
/* Эта функция создана из функции create_duplex_rtpsession() в audiostream.c
медиастримера2. */
static RtpSession *
create_rtpsession (int loc_rtp_port, int loc_rtcp_port,
bool_t ipv6, RtpSessionMode mode)
{
RtpSession *rtpr;
rtpr = rtp_session_new ((int) mode);
rtp_session_set_scheduling_mode (rtpr, 0);
rtp_session_set_blocking_mode (rtpr, 0);
rtp_session_enable_adaptive_jitter_compensation (rtpr, TRUE);
rtp_session_set_symmetric_rtp (rtpr, TRUE);
rtp_session_set_local_addr (rtpr, ipv6 ? "::" : "0.0.0.0", loc_rtp_port,
loc_rtcp_port);
rtp_session_signal_connect (rtpr, "timestamp_jump",
(RtpCallback) rtp_session_resync, 0);
rtp_session_signal_connect (rtpr, "ssrc_changed",
(RtpCallback) rtp_session_resync, 0);
rtp_session_set_ssrc_changed_threshold (rtpr, 0);
rtp_session_set_send_payload_type(rtpr, PCMU);
/* По умолчанию выключаем RTCP-сессию, так как наш пульт не будет использовать её. */
rtp_session_enable_rtcp (rtpr, FALSE);
return rtpr;
}
/*----------------------------------------------------------------------------*/
int main()
{
ms_init();
/* Создаем экземпляры фильтров. */
MSFilter *voidsource = ms_filter_new(MS_VOID_SOURCE_ID);
MSFilter *dtmfgen = ms_filter_new(MS_DTMF_GEN_ID);
MSFilter *volume = ms_filter_new(MS_VOLUME_ID);
MSSndCard *card_playback =
ms_snd_card_manager_get_default_card(ms_snd_card_manager_get());
MSFilter *snd_card_write = ms_snd_card_create_writer(card_playback);
MSFilter *detector = ms_filter_new(MS_TONE_DETECTOR_ID);
/* Очищаем массив находящийся внутри детектора тонов, он описывает
* особые приметы разыскиваемых сигналов.*/
ms_filter_call_method(detector, MS_TONE_DETECTOR_CLEAR_SCANS, 0);
/* Подключаем к фильтру функцию обратного вызова. */
ms_filter_set_notify_callback(detector,
(MSFilterNotifyFunc)tone_detected_cb, NULL);
/* Создаем массив, каждый элемент которого описывает характеристику
* одного из тонов, который требуется обнаруживать: Текстовое имя
* данного элемента, частота в герцах, длительность в миллисекундах,
* минимальный уровень относительно 0,775В. */
MSToneDetectorDef scan[6]=
{
{"V+",440, 100, 0.1}, /* Команда "Увеличить громкость". */
{"V-",540, 100, 0.1}, /* Команда "Уменьшить громкость". */
{"C+",640, 100, 0.1}, /* Команда "Увеличить номер канала". */
{"C-",740, 100, 0.1}, /* Команда "Уменьшить номер канала". */
{"ON",840, 100, 0.1}, /* Команда "Включить телевизор". */
{"OFF", 940, 100, 0.1}/* Команда "Выключить телевизор". */
};
/* Передаем "приметы" сигналов детектор тонов. */
int i;
for (i = 0; i < 6; i++)
{
ms_filter_call_method(detector, MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN,
&scan[i]);
}
/* Создаем фильтры кодера и декодера */
MSFilter *encoder = ms_filter_create_encoder("PCMU");
MSFilter *decoder=ms_filter_create_decoder("PCMU");
/* Регистрируем типы нагрузки. */
register_payloads();
/* Создаем RTP-сессию передатчика. */
RtpSession *tx_rtp_session = create_rtpsession (8010, 8011, FALSE, RTP_SESSION_SENDONLY);
rtp_session_set_remote_addr_and_port(tx_rtp_session,"127.0.0.1", 7010, 7011);
rtp_session_set_send_payload_type(tx_rtp_session, PCMU);
MSFilter *rtpsend = ms_filter_new(MS_RTP_SEND_ID);
ms_filter_call_method(rtpsend, MS_RTP_SEND_SET_SESSION, tx_rtp_session);
/* Создаем RTP-сессию приемника. */
MSFilter *rtprecv = ms_filter_new(MS_RTP_RECV_ID);
RtpSession *rx_rtp_session = create_rtpsession (7010, 7011, FALSE, RTP_SESSION_RECVONLY);
ms_filter_call_method(rtprecv, MS_RTP_RECV_SET_SESSION, rx_rtp_session);
/* Создаем источники тактов - тикеры. */
MSTicker *ticker_tx = ms_ticker_new();
MSTicker *ticker_rx = ms_ticker_new();
/* Соединяем фильтры передатчика. */
ms_filter_link(voidsource, 0, dtmfgen, 0);
ms_filter_link(dtmfgen, 0, volume, 0);
ms_filter_link(volume, 0, encoder, 0);
ms_filter_link(encoder, 0, rtpsend, 0);
/* Соединяем фильтры приёмника. */
ms_filter_link(rtprecv, 0, decoder, 0);
ms_filter_link(decoder, 0, detector, 0);
ms_filter_link(detector, 0, snd_card_write, 0);
/* Подключаем источник тактов. */
ms_ticker_attach(ticker_tx, voidsource);
ms_ticker_attach(ticker_rx, rtprecv);
/* Настраиваем структуру, управляющую выходным сигналом генератора. */
MSDtmfGenCustomTone dtmf_cfg;
dtmf_cfg.tone_name[0] = 0;
dtmf_cfg.duration = 1000;
dtmf_cfg.frequencies[0] = 440;
/* Будем генерировать один тон, частоту второго тона установим в 0. */
dtmf_cfg.frequencies[1] = 0;
dtmf_cfg.amplitude = 1.0;
dtmf_cfg.interval = 0.;
dtmf_cfg.repeat_count = 0.;
/* Организуем цикл сканирования нажатых клавиш. Ввод нуля завершает
* цикл и работу программы. */
char key='9';
printf("Нажмите клавишу команды, затем ввод.n"
"Для завершения программы введите 0.n");
while(key != '0')
{
key = getchar();
if ((key >= 49) && (key <= 54))
{
printf("Отправлена команда: %cn", key);
/* Устанавливаем частоту генератора в соответствии с
* кодом нажатой клавиши. */
dtmf_cfg.frequencies[0] = 440 + 100*(key-49);
/* Включаем звуковой генератор c обновленной частотой. */
ms_filter_call_method(dtmfgen, MS_DTMF_GEN_PLAY_CUSTOM,
(void*)&dtmf_cfg);
}
/* Укладываем тред в спячку на 20мс, чтобы другие треды
* приложения получили время на работу. */
ms_usleep(20000);
}
}

Ние компајлираме и работиме. Програмата ќе работи како во претходниот пример, но податоците ќе се пренесуваат преку RTP поток.

Во следната статија ќе ја поделиме оваа програма на две независни апликации - приемник и предавател и ќе ги стартуваме во различни терминали. Во исто време, ќе научиме како да ги анализираме RTP пакетите користејќи ја програмата TShark.

Извор: www.habr.com