移动互联网视频实验平台中UDP网络传输的研究

张桂雷

摘 要： 新疆目前有2200万人口，互联网城市覆盖率为100%，移动互联网城市覆盖率为93.1%。新疆市场规模大，受众群体广，移动互联网视频实验平台的建设有利于满足新疆人民的文化需求。目前流媒体传输方式种类繁多，为满足移动互联网视频实验平台的建设，迫切需要选择一种合适、有效的网络传输技术。UDP数据报传输协议实现了点对点的通信和组播，使用UDP组播传输技术进行视频传输，能更好地实现一对多的数据传输，提高数据传输效率，有利于移动互联网视频实验平台的建设。

关键词： 移动互联网； UDP； 组播； 实验平台

中图分类号：G250.73 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2017）08-24-02

Abstract： Xinjiang currently has a population of 22 million. The Internet urban coverage rate reaches 100% and the mobile Internet urban coverage rate is 93.1%. Since Xinjiang has a huge market and a vast audience， the development of mobile Internet video experimental platform will meet the cultural need of Xinjiang people. At present， there are many kinds of streaming media transmission methods. To meet the need for the development of a mobile Internet video experimental platform， it's imperative to select an effective network transmission technology. User Datagram Protocol （UDP） can realize the point to point communication and multicast， and utilizing UDP multicast technique to transmit videos can better achieve one-to-many data transmission and enhance data transmission efficiency， which is beneficial to the construction of the mobile Internet video experimental platform.

Key words： mobile Internet； UDP； multicast； experimental platform

0 引言

UDP是一種用户数据报协议，是一个无连接的简单的面向数据报的运输层协议。UDP把应用程序传给IP层的数据报发送出去。UDP在传输数据之前，服务端与客户端之间不需要先建立连接，数据传输时不需要经过数据校验，所以没有数据重发机制，数据传输的时效性[1]。UDP通信时不需要建立连接，数据的传输自然是不可靠的，UDP一般用于多点通信和实时的数据业务，比如语音广播、视频、QQ、TFTP、SNMP、RTP等等，注重速度流畅。

1 UDP组播传输的研究

移动互联网视频实验平台是新疆广播电视传统媒体向新媒体融合转型的先导实验平台。完成移动互联网视频实验平台的建设需完成设计并建成媒体内容分发CDN网络实验节点，组成一个覆盖全网络的大规模分布存储分发网络。其中结合新一代UDP网络传输技术是实现该功能的一个重要组成部分。UDP网络传输技术可以有效保障视频内容播发的流畅性和时效性。

1.1 UDP组播传输简介

UDP协议是无面向连接的、不可靠的、无序的、无流量控制的传输层协议，UDP发送的每个数据报是记录型数据报，所谓的记录型数据报就是接收进程可以识别接收到的数据报的记录边界[2]。

1.2 UDP组播传输研究的关键点

实现UDP组播传输需要解决的几个关键点如下。

⑴ UDP在发送每个数据报时，并不等候多个数据报集中在一起以一个较大的数据报发送，而是实时发送，它是记录型的协议。接受进程每次获得的数据报不定时发送进程所发送的那个数据报，不会是多个。接收进程可记录并识别发送的每个数据报的边界[3]。

⑵ UDP协议在发送进程的每个数据报不会按照发送的顺序到达接受的进程，接收进程会有限接收先到达的数据报。因为数据报在数据传输时会因为数据报的传送路径或其他原因导致数据报不是按发送顺序到达的，所以UDP协议是无序的传输协议[4]。

⑶ UDP协议没有流量控制，当接收进程无法被数据报塞满时就会丢弃数据，而发生这种情况时，UDP协议不会停止发送数据，也不会减低数据发送速率。

1.3 UDP组播的主要特点

⑴ UDP在发送数据之前不需要建立连接；

⑵ UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制；

⑶ UDP是面向报文的。UDP没有拥塞控制，很合适多媒体通信的要求；

⑷ UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信；

⑸ UDP的首部开销小，只有8个字节。

2 UDP组播传输的设计

2.1 设计实现目标

基于移动互联网视频实验平台的流媒体支撑测试网络是在充分调研网络运营服务商的基础上，设计全新应用层组播运营承载网络实验系统。内容分发实验节点在保证流媒体服务特征的前提下， UDP网络传输技术可以非常高效地应用在互联网视频直播、点播及下载等业务中。

2.2 UDP组播传输技术设计路线

采用UDP用户数据报传输协议，实现点对点的通信和组播。在播发服务器与客户之间建立数据通信后，采用组播方式进行视频播发。可实现一对多的视频直播。保证第三方科技单位实现科技资源配置优化，提高平台的综合使用效益。UDP客户端与UDP服务器通信如图1所示。

2.3 设计依据原理

UDP组播传输实现的依据原理如下。

⑴ 根据协议的作用范围，组播协议分为主机-路由器之间的协议，即组播成员管理协议，以及路由器-路由器之间协议，主要是各种路由协议。组成员关系协议包括IGMP（互联网管理协议）；组播路由协议又分为域内组播路由协议及域间组播路由协议两类。域内组播路由协议包括 PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等协议，域间组播路由协议包括 MBGP、MSDP等协议。同时为了有效抑制组播数据在二层网络中的扩散，引入了IGMP Snooping等二层组播协议[5]。

⑵ UDP（User Data Protocol）协议是将网络数据量压缩成数据包的形式在网络中进行传输，是一种无连接的协议。使用UDP传输数据时，每个数据段都是一个独立的信息，包括完整的源地址和目的地，在网络上以任何可能的 路径传到目的地，因此，能否到达目的地，以及到达目的地的时间和内容的完整性都不能保证。不过UDP报头携带的信息比TCP的少的多，有更多的数据空间。

⑶ 组播报文的转发相对复杂。一方面，组播路由类型与单播路由不同，是点到多点的一棵路由树；另一方面组播报文转发的。

3 结束语

UDP网络传输技术的研究可以非常高效地应用在互联网视频直播、点播等业务中，可以有效的保障视频内容播发的流畅性和时效性，能更好地实现一对多的数据传输，提高数据传输效率。

这一研究有利于移动互联网视频实验平台流媒体实时传输模块的实现。有效的提高了移动互联网视频实验平台的建设中的网络传输能力。

UDP网络传输技术的研究可以更广泛的应用在移动互联网的在线视频、语音广播、网络社交等领域，为今后的业务发展做技术储备。

UDP网络传输不是按发送顺序到达的，所以UDP协议是无序的传输协议，在数据传输中不会进行数据包校验，在数据传输过程中容易发生丢包现象。在今后的研究中，我们将在保证数据传输的效率的前提下努力减小丢包率，提高UDP网络传输性能。

参考文献（References）：

[1] 沈祖冀.TCP/IP协议和IP组播的视频传输[J].广东通信技术，2001.4：12-14

[2] Beau Williamson.IP组播网络技术与开发[M].电子工业出版社，2000.

[3] 叶树华等著.网络编程实用教程[M].清华大学出版社，2009.

[4] 王海军，刘彩霞，程东年.一种基于UDP 的可靠传输协议分析与研究[J].计算机应用研究，2005.22（11）.

[5] 劉步中，高毅.基于UDP协议的视频图像传输研究与实现[J].电脑知识与技术，2011.6.

[6] 李漳洪.基于UDP的可靠高效传输研究[D].广东工业大学，2011.