一、RTP协议概述
RTP（Real-time Transport Protocol）实时传输协议，由IETF的多媒体传输工作小组发布的网络传输协议，标准为RFC3550/3551。RTP协议支持TCP和UDP两种传输方式，RTP协议负责对流媒体数据进行封包并实现媒体流的实时传输，但并不能为按顺序传送的数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量和拥塞控制，这些是依靠RTCP协议来完成的，两者配合使用。本文主要从数据处理的角度实现对H.264的RTP封装进行详细介绍。
二、RTP协议解析
RTP协议是由RTP Header和RTP Payload两部分组成的，具体如下图所示：
| RTP Header | RTP Payload |
|---|
1、RTP Header
RTP头部前12个字节的含义是固定的，具体的含义如下所示：
V：RTP协议的版本号，占2位，当前协议版本号为2。
P：填充标志，占1位，如果P=1，则在该报文的尾部填充一个或多个额外的八位组，它们不是有效载荷的一部分。
X：扩展标志，占1位，如果X=1，则在RTP报头后有一个扩展头。
CC：CSRC计数器，占4位，指示CSRC 标志符的个数。
M: 标记，占1位，不同的有效载荷有不同的含义，对于视频，标记一帧的结束；对于音频，标记会话的开始。
PT: 有效荷载类型，占7位，用于说明RTP报文中有效载荷的类型。
sequence number：序列号，占16位，用于表示发送者所发送的RTP报文的序列号，每发送一个报文，序列号增1。这个字段当下层的承载协议用UDP的时候，网络状况不好的时候可以用来检查丢包。同时出现网络抖动的情况可以用来对数据进行重新排序，序列号的初始值是随机的，同时音频包和视频包的sequence是分别计数的。
timestamp：相对时间戳，占32位，反映了该RTP报文的第一个八位组的采样时刻。接收者使用时戳来计算延迟和延迟抖动，并进行同步控制。
SSRC：同步信源标识符，占32位，用于标志同步信源。该标识符是随机选择的，参加同一视频会议的两个同步信源不能有相同的SSRC。
CSRC：特约信源标志符，每个CSRC标识符占32位，可以有0～15个。每个CSRC表示了包含在该RTP报文有效载荷中的所有特约信源。
2、RTP Payload
RTP Payload负载有很多形式，可以传输编码的数据如视频H264、H265、音频G711A（U）、AAC等数据，也可以传输封装好的数据，如GB28181中常用的PS流等，本文接下来介绍一下RTP Payload Format for H.264 Video（ES流）的具体实现形式。H264的NALU作为RTP Payload负载，结构类型如下图所示：
rtp payload数据包的形式主要包含以下三种：
（1） 单个NALU包模式
rtp payload 仅由一个完整NALU单元组成，这种情况一般用于H264 NALU单元小于MTU（Maximum Transmission Unit，最大传输单元）时，而且RTP Payload Header 类型字段和原始的 H.264的NALU Header类型字段是一样的，此时仅需要把NALU单元的开始头去掉，加上RTP Header即可。
示例：
一个H264的原始NALU单元如下所示：
【00 00 00 01 67 4d 00 2a 96 35 40 f0 04 4f ......】
这是一个SPS类型的H264 NAL单元，封装为RTP包如下所示：
【RTP Header】【67 4d 00 2a 96 35 40 f0 04 4f ......】
（2）组合包模式
开头1个字节表示NAL单元类型，接着1个或多个聚合单元，后面是可选的RTP填充，组合包模式有以下四种类型：
组合包模式是当H264 NALU单元的长度较小时，将几个NALU单元封装在一个RTP数据包中，以STAP-A为例进行详细介绍。
单时刻聚合包（STAP-A）应该用于当聚合在一起的NAL单元共享相同的NALU时间。STAP-A荷载不包括DON（Decoding Order Number），并且至少包含一个单时刻聚合单元，如下图所示：
single-time aggregation unit的格式如下图所示：
NAL unit size：表示NAL unit的长度，不包含其本身。
NAL unit：H264 NALU单元
一个RTP包含一个STAP-A组合包，一个STAP-A包含两个单时间聚合单元的示例如下图所示：
具体数据示例：
【00 00 00 01 67 42 C0 1F 8C 8D 40 48 14 B2 F0 0F 08 84 6A】
【00 00 00 01 68 CE 3C 80】
将以上SPS、PPS两个H264 NAL单元封装成STAP-A形式如下所示：
【RTP Header】【78 00 0F 67 42 C0 1F 8C 8D 40 48 14 B2 F0 0F 08 84 6A 00 04 68 CE 3C 80 】
78：第一位表示F为，值为0；第二三位表示NRI重要程度；后五位Type，值为24，表示STAP-A类型。
00 0F：NALU 1 size
67：NALU 1 HDR
42 C0 1F 8C 8D 40 48 14 B2 F0 0F 08 84 6A：NALU 1 data
00 04：NALU 2 size
68：NALU 2 HDR
CE 3C 80：NALU 2 data
（3）分包模式
当H264 NALU 的长度超过 MTU 时, 就必须对 NALU 单元进行分片封包. 也称为 Fragmentation Units ，主要包含FU-A和FU-B两种形式，FU-A分包格式如下图所示：
FU indicator的格式如下图所示：
F：禁止位，与NALU Header的F位一致
NRI：重要程度，与NALU Header的NRI一致
Type：分包类型，28表示FU-A类型，29表示FU-B类型
FU header的格式如下图所示：
S：占1bit，值为1，表示NAL分包的开始，其余情况值为0。
E：占1bit，值为1，表示NAL分包的结束，其余情况为0。
R：占1bit，值为0，表示保留位。
Type：占5bit，值为H264 NALU Header中的Type。
具体数据示例：
【00 00 00 01 65 b8 00 01 4d 00 00 ff bc 5d......】
将H264 I帧进行分包，具体的分包多少由I帧的数据长度和设置分包大小决定，示例如下所示：
【RTP Header】【7c 85】【H264 Payload Data】
【RTP Header】【7c 05】【H264 Payload Data】
【RTP Header】【7c 45】【H264 Payload Data】
7c 85：表示分包开始包。
7c 05：表示分包中间包。
7c 45：表示分包结束包。
三、H264封装示例
读取一个H264文件，封装为RTP协议格式进行传输，具体实现如下所示：
1、SPS、PPS采用单包模式发送。
2、I帧、P帧采用FU-A分包模式发送。
3、注意RTP Header中Mark标记位的设置和相对时间戳的设置。
