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    延時、丟包、抖動,用盡洪荒之力也傳不到,該怎么辦?

    2016-08-10 10:07:02   作者:龔宇華 聲網(wǎng)   來源:CTI論壇   評論:0  點擊:


      互聯(lián)網(wǎng)大概可以算是最近幾十年人類最重要的發(fā)明之一。最早人們用互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送電子郵件,接著普及了網(wǎng)頁瀏覽,后來又流行即時文字聊天,人們工作生活的方式在這寫年里發(fā)生了巨大的變化。可是當(dāng)人們想更進(jìn)一步實現(xiàn)實時音視頻通話時,卻發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)有點不給力了。卡頓、掉線、延時太高等等,這些問題始終伴阻礙實時音視頻通話的發(fā)展。而這根本上的原因是,互聯(lián)網(wǎng)一開始并不是針對實時通信而設(shè)計的。
      人們常把互聯(lián)網(wǎng)比喻成“信息高速公路”,其實更確切的比喻應(yīng)該是“信息公路網(wǎng)”。互聯(lián)網(wǎng)就像現(xiàn)實中的路網(wǎng)一樣交錯復(fù)雜,有像連接兩地的高速公路一樣快速的骨干網(wǎng),也有像是難走的崎嶇山路一樣糟糕的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。而在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)就像是從一個地方開車到另一個地方一樣。現(xiàn)在我們就借這個比喻來解釋一下互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)娜齻非常重要的特點:延時、丟包、抖動。
      假設(shè)我們現(xiàn)在有一百輛車從北京鳥巢開往上海東方明珠,并且每隔一分鐘出發(fā)一輛。
      現(xiàn)狀
      “延時”指的是每輛車從鳥巢開到東方明珠花的平均時間。顯然,車隊走高速公路肯定要比走各種小公路快很多,而且從鳥巢出發(fā)沿著怎樣的路線開上高速公路也有很大影響,萬一堵在了三環(huán)可就要多花好幾個小時了。所以這個值和車隊選擇的行駛路線有關(guān)。互聯(lián)網(wǎng)傳輸也是一樣的道理,需要傳輸數(shù)據(jù)的兩點之間經(jīng)常是有很多可選路徑的,而這些路徑的延時往往相差很大。
      “丟包”指的是有的車無法在有效時間內(nèi)無法達(dá)到終點,甚至可能永遠(yuǎn)也到不了終點。有的車可能永遠(yuǎn)堵在北京的三環(huán)上了,有的車可能中途出了車禍。假如我們的一百輛車?yán)镉形遢v車因為各種原因沒能按時到達(dá)上海,我們這次車隊傳輸?shù)?ldquo;丟包率”就是5%。是的,互聯(lián)網(wǎng)傳輸也一樣,它并不是百分百可靠的,總有數(shù)據(jù)無法按時傳輸?shù)侥康牡亍?/div>
      “抖動”指的是車子到達(dá)的順序、間隔和出發(fā)時的差異。雖然我們的一百輛車在北京是等間隔的一分鐘一輛出發(fā)的,但是它們到達(dá)上海時卻并不是按順序一分鐘一輛到達(dá)的,甚至可能有晚出發(fā)的車比早出發(fā)的車先到的情況。互聯(lián)網(wǎng)傳輸也一樣,如果簡單地按照收到的音視頻數(shù)據(jù)順序直接播放出來,就會出現(xiàn)失真的現(xiàn)象。
      延時、丟包、抖動是互聯(lián)網(wǎng)這個信息公路網(wǎng)無法避免的三個特點。以前電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽、文字聊天的場景下,這三個特點并不是太大的問題,畢竟人們可以接受電子郵件晚幾分鐘到達(dá)對方的郵箱。但在實時音視頻通信的場景下,不要說幾分鐘,就算只有幾秒鐘的延遲,音視頻交流的體驗就會大打折扣。
      聲網(wǎng)Agora.io是怎么做的
      為了解決這三個問題對實時音視頻通信的影響,聲網(wǎng)Agora.io以多種技術(shù)手段并用,建立了自己的虛擬通信網(wǎng)。我們?nèi)匀挥们懊孳囮牭谋扔鳎暰W(wǎng)Agora.io的虛擬通信網(wǎng)就像是一個車隊調(diào)度中心,指引車隊沿著速度最快、路況最好的線路通行。
      當(dāng)車隊從鳥巢出發(fā)的時候,調(diào)度中心首先給出一條從鳥巢通往高速公路入口的最優(yōu)路徑,讓車隊盡快離開擁擠的市區(qū)。同樣的,聲網(wǎng)Agora.io虛擬通信網(wǎng)根據(jù)用戶所在地分配最近的接入點,讓音視頻數(shù)據(jù)包盡快到達(dá)快速的骨干網(wǎng)絡(luò),這就叫做“就近接入”。
      當(dāng)我們的車隊上了高速公路后,理想情況下只要沿著最短路線向上海行駛就可以了。但現(xiàn)實情況是,在最短路線上可能會有路段在維修無法通行,會有路段車輛太多非常擁堵,會有路段收費站太多通行效率低下等等情況。調(diào)度中心會根據(jù)實時的全國路況,給車隊規(guī)劃高速公路上的行駛路徑,保證車隊以最快的速度到達(dá)上海的高速公路出口。同樣的,骨干網(wǎng)絡(luò)也會有線路暫時不可用,線路擁堵,跨運營商線路質(zhì)量差等情況。聲網(wǎng)Agora.io虛擬通信網(wǎng)會根據(jù)全球的主干網(wǎng)絡(luò)狀況,為需要傳輸?shù)囊粢曨l數(shù)據(jù)包實時規(guī)劃傳輸路徑,這就叫做“動態(tài)路由”。
      當(dāng)車隊沿著高速公路到達(dá)上海后,調(diào)度中心再次給出一條從高速公路出口通往東方明珠的最優(yōu)路徑。也即當(dāng)數(shù)據(jù)沿著骨干網(wǎng)傳輸?shù)綄Ψ降牡貐^(qū)后,聲網(wǎng)Agora.io虛擬通信網(wǎng)再次使用“就近接入”的技術(shù)讓數(shù)據(jù)包盡快到達(dá)目標(biāo)設(shè)備。
      “延時”的問題解決了,“丟包”怎么辦呢?假設(shè)正好遇到上下班高峰,北京的路況非常糟糕,即使調(diào)度中心規(guī)劃了最優(yōu)的離開北京的線路,100輛車?yán)镆仓挥?0輛按時到達(dá)了高速公路入口,“丟包率”達(dá)到了20%。在這種情況下調(diào)度中心的辦法是,通知鳥巢再補(bǔ)發(fā)20輛車出來!即使這20輛車仍然有20%(4輛)無法離開北京,最終也能有總共96輛車駛上高速公路,最終的丟包率從20%降到了4%。這一技術(shù)在聲網(wǎng)Agora.io虛擬通信網(wǎng)中被稱為“丟包重傳”。無論是從用戶到接入點,還是我們的服務(wù)器之間,還是最終從接入點到用戶,丟失的數(shù)據(jù)包都有機(jī)會通過重傳機(jī)制得到及時的恢復(fù)。
      由此,聲網(wǎng)Agora.io虛擬通信網(wǎng)通過“就近接入”、“動態(tài)路由”等技術(shù),有效降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r,使得中美之間端到端傳輸?shù)钠骄訒r只有0.15秒;又通過“丟包重傳”的機(jī)制對抗網(wǎng)絡(luò)丟包,使得中美之間端到端的數(shù)據(jù)包有效到達(dá)率超過了99%。再加上聲網(wǎng)Agora.io引擎內(nèi)部專門的模塊針對網(wǎng)絡(luò)的“抖動”進(jìn)行處理,互聯(lián)網(wǎng)上實時音視頻傳輸?shù)娜箅y題得以解決。
      通過這些硬性的技術(shù)手段,加上完備的報警系統(tǒng)、豐富的問題調(diào)查工具、詳細(xì)的統(tǒng)計報表等軟性的技術(shù)工具,聲網(wǎng)Agora.io虛擬通信網(wǎng)為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供了穩(wěn)健可靠的實時音視頻傳輸解決方案。
      本文作者
      龔宇華  聲網(wǎng)Agora.io 資深移動開發(fā)專家
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