导言
TCP／IP是现在运用最广泛的Internet通讯协议，各种通讯前言都被用来传输IP数据，因为卫星通讯具有掩盖而广、组网灵敏、建网快和不受地理环境约束等长处，因而Internet与卫星的联婚成为必定。跟着Internet的迅猛发展和多媒体通讯技能的前进，网络事务不只支撑文字、语音等慕本事务，静态图画、动态图画、音频、视频复合等多媒体事务的需求也逐步增多。IP技能是宽带网络的主干技能，依据IP的开发具有普遍性。而且经过协议的增强，IP网络合适作为广泛的多媒体通讯介质。
1 体系构成
整个传输体系由长途现场(外地试验场所等)和视频演示中心组成，长途现场的图画经过宽带卫星IP网络传回视频演示中心进行显现，可供监控及观看。其间卫星IP网络可供给单向的2 Mbit／s高速信道，双向9.6 khit／s低速信道。体系结构如图1所示。
2 视频紧缩算法的挑选
由摄像头或其他视频收集设备采到的视频原始信息带宽很大，一般的传输信道很难满意要求，有必要对视频信息进行紧缩编码。对视频数据进行紧缩算法有许多，有的侧重速度，有的侧重紧缩比。常用的视频紧缩标准有H.263，M-JPEG，MPEG-1，MPEG-4等。MPEG-4是MPEG(活动图画专家组)在1999年拟定的一个国际标准，名称为“甚低速率视听编码”，是针对低速率(小于640 kbit／s)下的视频、音频编码和交互播映开发的算法和东西，其明显特色是依据内容的编码，愈加重视多媒体体系的交互性、操作性和灵敏性。与其他紧缩标准比较，MPEG-4具有节省存储空间、占用网络传输带宽少、过错康复才能强、图画质量高级长处。本计划挑选的视频紧缩算法就为MPEG-4标准。
3 视频传输协议
为了确保数字视频网络传输的实时性和图画的质量，传输层协议的挑选是整个规划和完成的要害。Internet在IP层上运用两种传输协议：一种是TCP(传输操控协议)，它是面向衔接的网络协议；另一种是UDP(用户数据报协议)，它是无衔接的网络协议。
TCP／IP开始是为供给非实时数据事务而规划的。IP担任主机之间的数据传输，不进行检错和纠错。因而，常常产生数据丢掉或失序现象。为确保数据的牢靠传输，人们将TCP用于IP数据的传输，以进步接纳端的检错和纠错才能。当检测到数据包丢掉或过错时，就会要求发送端从头发送，这样就不可防止地引起了传输延时和耗用网络的带宽。鉴于TCP自身的重传机制、拥塞操控机制、报头长且不供给时刻戳及发动速度慢等特色，用传统的TCP／IP完成实时传输视频数据是不合适的。为了完成音视频数据的实时传输，需求寻求其他途径。
本计划的视频网络传输协议结构如图2所示。
从图2能够看出，整个体系的通讯功用树立在IP协议上。网络层运用IP，为了完成通讯，在网络层之上分为衔接操控和媒体数据传输两大部分。为了使通讯进程的树立愈加牢靠，衔接操控部分运用TCP供给牢靠的分组递送，而媒体传输部分则运用UDP协议。
媒体数据传输部分运用UDP的理由是：TCP不合适网络多媒体的实时传输；运用UDP不必与对方树立衔接，因而在多点通讯时不必办理过多的衔接。
可是，因为UDP没有过失操控，归于不牢靠的分组递送，这就意味着或许会丢包，因为两边没有树立衔接，所以发放无法知道对方的接纳状况。或许因为发送过快，导致网络阻塞，因而很多的数据包被延误或丢掉，或许对方根本就没有收到任何数据包。为了防止这种状况，最好对方能够向发送方发送一个反应信息以陈述其接纳状况，必要时发送方要调整其数据处理办法或发送速率。例如，当发送方以为数据发送得太快，它能够调整图画紧缩器的参数，以较大的量化差错来下降图画数据的速度。RTP(实时传输协议)和RTCP(实时传输操控协议)是IETF(Internet Engineer-ing Task Force)为完成上述意图而界说的两个协议。一切的实时媒体数据都运用RTP协议进行传输，RTCP协议供给接纳方向发送方反应信息的功用，它们都是依据UDP的。
RTP／RTCP是一种运用型的传输层协议，并不供给任何传输牢靠性的确保和流量的拥塞操控机制。它是由IETF为音视频的实时传输而规划的传输协议。RTP坐落UDP之上，在功用上独立于下面的传输层(UDP)和网络层，但不能独自作为一个层次存在，一般是运用低层的UDP对实时音视频数据进行多播或单播，然后完成多点或单点音视频数据的传输。一般是在UDP数据包之前树立一个RTP包头，其间包含一些确保数据实时连续性的信息(如序列号、时刻戳等)；供给时刻信息和流同步。RTP自身不供给流量操控和拥塞操控功用。它靠一个专门的RTCP来完成。RTCP周期性地计算数据包传输时的丢掉状况等信息，服务器依据这些反应信息来拟定流量操控的战略。改动传输码率乃至负载类型，大大进步了实时数据的传输功能。
UDP是一种无衔接的数据报投递服务，尽管没有TCP那么牢靠，而且无法确保实时音视频传输事务的QoS(服务质量)，需求RTCP实时监控数据传输和Qos，可是，因为UDP的传输延时低于TCP服务质量，能与音频和视频流很好地匹配。因而，在实践运用中，RTP／RTCP／UDP用于音视频媒体，而TCP用于数据和操控信令的传输。
4 卫星IP网络的构成
运用TCP／IP协议，经过卫星网与IP网的结合完成数据传输，已成为卫星通讯中的一个重要研讨范畴。但因为卫星网络固有的一些特性，如长延时、高误码率、网络不对称性，都影响了TCP在高速数据传输中的功能。为进步卫星TCP的功能，人们提出了许多有用的解决计划，这些计划针对长延时、高误码率、网络不对称性带来的不同影响，经过修正流量操控窗口以及改善拥塞操控算法，完成了卫星TCP的高效传输。
卫星IP传输比较典型的一种解决计划是协议网关。协议网关的作业原理是选用TCP诈骗技能与TCP分段技能，切割端到端的TCP衔接，用最合适卫星环境的一种协议替代卫星链路上的TCP。见图3。
网关1和网关2把端到端的TCP衔接分为3段独立的衔接，而TCP源端以为它仍与TCP意图端直接衔接，但是实践上是由网关完成了协议转化。在图3中，TCP Reno指扩展TCP，它包含慢发动、拥塞防止、快速重发、快速康复、支撑大窗口及推迟的ACK(承认)。在网关中，数据从TCP Reno转化成DLP(数据链路协议)或是从DLP转化成TCP Reno。这种结构的首要长处是经过切割端到端的衔接，可在卫星链路上选用最合适于卫星条件的协议，而在地上段持续运用TCP。这样，在对最终用户坚持彻底通明的一起，供给了更好的功能。客户机或服务器不需做任何修正，一切的运用也无需改动而持续有用。TCP防止拥塞操控机制在地上衔接中依然有用，以维护Internet的稳定性。因而，现在新推出的卫星Internet体系简直都是依据协议网关技能的。堵截TCP衔接带来的晦气足TCP层端到端的语法被损坏，网关处需设置大容量的缓存以保存未被接纳方承认的数据，而且因为对每个TCP衔接都要进行操控，因而，网关需求强壮的处理才能。
网关协议转化详细协议结构如图4所示。
体系中通讯两边选用非通明传输方法，网关将TCP衔接分段。站A和站B之间要通讯的网络终端之间不直接树立TCP衔接，而是与本地的卫星网关树立TCP衔接，发送端(站A的网络终端)先将数据发到本地的卫星网关，本地卫星网关在以特定的协议将数据传递到站B的卫星网关，此卫星网关再将数据经过TCP发送给接纳终端。通讯进程包含以下几个阶段：树立TCP衔接、接纳TCP数据、数据的缓存、数据的拆分、牢靠UDP传输、数据的拼装、发送TCP数据、发送重传请求和重传数据。
传输进程中，卫星链路中信息的传递经过牢靠UDP完成，它是在标准UDP基础上，经过网关的协议转化模块为其添加应对操控、重传算法和流量操控等功用，在确保网络数据高效传输的一起确保数据正确性的。牢靠UDP在运用层完成，所以不必修正操作体系的协议内核，因而协议代码简单编写，移植性强；应对操控、重传算法和流量操控等功用能够依据需求，灵敏定制。牢靠UDP的根本构成如图5所示。
5 视频传输的软件完成
Winsock(Windows Sockets)是微软WOSA(窗口体系结构)的一部分，依据UNIX体系上BSD(BerkeleySoftware Distribution)版别的套接字，而且为Windows体系进行了专门的扩展，是现在Windows环境下运用最广泛、开放式、支撑多种协议的网络编程接口。
开始，WINSOCK1.1版是专门为Internet规划的，现在的WINSOCK 2.x版现已不再局限于Internet和TCP／IP，它经过供给扩展的SPI编程接口，把自己的运用规模扩大到现存的和正在呈现的各种网络和协议，其间包含PSTN(公共电话交流网)、ISDN(归纳事务数字网)、无线网、一切的局域网协议以及ATM(异步传输形式)等，而且答应运用程序对所树立衔接的牢靠性、冗余度和带宽进行操控。Windows Sockets标准、界说并记载了怎么运用WINSOCK API与Internet协议族(IPS，包含IP、%&&&&&%MP、TCP和UDP等4种不同的协议)衔接。尤其要指出的是，一切Windows Sockets完成都支撑流式套接字(stream Socket)和数据报套接字(Datagram Socket)。
流式套接字是面向衔接的，选用的是TCP，供给了双向、有序、无重复而且无报文鸿沟的数据流服务，在这种方法下，两个彼此通讯的运用程序之间首要需求树立一种虚拟的衔接。流式套接字的特色是：通讯牢靠，对材料有校验和重发机制，一般用于数据文件的传输，如ftp、telnet等，合适于很多材料的传输。
数据报套接字是面向无衔接的，选用的是UDP，树立在IP之上，供给无衔接的数据报传输，支撑双向的数据流，但并不确保数据的牢靠、有序和无重复。也就是说，在一个从数据报套接字接纳信息的进程中有或许发现信息重复了，或许与宣布时的数据次序有所不同。数据报套接字的另一个重要特色是它保留了记载鸿沟，关于这一特色，数据报套接字选用了与现在许多包交流网络(例如以太网等)十分相似的模型。数据报文方法因为取消了校验、重发机制，能够到达较高的通讯速率，能够用做一些对数据牢靠性要求不高而对数据实时性要求较高的网络数据通讯，如实时语音和视频传送、音讯播送等。
本计划中的视频数据接纳播映模块需树立操控通道和数据通道两个通讯通道。操控通道用来在服务端和客户端之间树立会话，包含发送一些数据请求和承认操控等信息。操控信道选用牢靠性较高的TCP，可用流式套接字来完成。数据通道用来传输视频图画数据，选用UDP，可用数据报套接字来完成。选用Win-dows线程技能完成接纳端播映视频信息。视频流的解码和播映经过调用DirectShow SDK完成。
6 结束语
本计划运用卫星IP网络完成了外地到演示中心的长途视频传输，试验成果显现，视频传输流通，图画明晰，满意了实践需求。
