H3C視訊會議網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)技術(shù)白皮書

1 概述

    由于IP寬帶網(wǎng)絡(luò)不斷普及，一般單位在建設(shè)視訊會議時都會考慮在IP寬帶網(wǎng)絡(luò)上進行。由于視訊會議中需要實時交換視音頻數(shù)據(jù)，所以在IP視訊會議中視頻和音頻信息采用承載在UDP上的RTP通道進行傳輸，RTP不提供任何機制來確保數(shù)據(jù)的按時發(fā)送或保證服務(wù)的質(zhì)量，甚至不能保證分組數(shù)據(jù)的順序遞交，一旦中間傳輸網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)點異常如網(wǎng)絡(luò)擁塞、震蕩就會導(dǎo)致接收端接收到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生丟包、亂序、延時等現(xiàn)象，使得接收終端不能解碼出流暢聲音與圖像，出現(xiàn)聲音停頓、圖像馬賽克等現(xiàn)象。

2 NAA技術(shù)

    在視訊會議中由于RTP通道不能為視音頻數(shù)據(jù)提供良好的Qos保障，導(dǎo)致視訊會議在實際應(yīng)用中效果受到很大影響，杭州華三通信技術(shù)有限公司在充分分析問題的基礎(chǔ)上，依靠自身在IP領(lǐng)域技術(shù)雄厚積累與視音頻技術(shù)深入研究，提出了視訊會議NAA（Network Auto-Adaptability，網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)）技術(shù)（以下簡稱“NAA”），為視訊會議提供端到端良好的Qos保障。 NAA在傳輸層面與編解碼層面對視音頻的質(zhì)量進行了特性保障：

2.1 傳輸層

2.1.1 PQ隊列

    視訊會議端點設(shè)備支持IP DiffServe服務(wù)模型。在視音頻報文發(fā)送之前把報文優(yōu)先級設(shè)置為高優(yōu)先級（如下圖中的“緊急報文”），當路由設(shè)備接收到這些視音頻報文會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)，報文的丟失率和時延這兩個性能指標在網(wǎng)絡(luò)擁塞時也可以有一定的保障。

圖1 PQ隊列處理過程示意圖

    在報文到達路由設(shè)備接口后首先對報文進行分類，然后按照報文所屬的類別讓報文進入所屬隊列的尾部，在報文發(fā)送時按照優(yōu)先級總是在所有優(yōu)先級較高的隊列中的報文發(fā)送完畢后再發(fā)送低優(yōu)先級隊列中的報文，這樣在每次發(fā)送報文時總是將優(yōu)先級高的報文先發(fā)出去，保證了屬于較高優(yōu)先級隊列的報文有較低的時延與丟失率。

2.1.2 冗余糾錯

    在傳輸帶寬允許的情況下，在發(fā)送端對重要的宏塊進行冗余編碼，發(fā)送給對端，這樣的話當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常出現(xiàn)丟包時，可以最大限度保護重要的編碼宏塊不丟失。如下：

圖2 冗余糾錯處理過程示意圖

    當?shù)?個包在傳輸過程中丟失時，由于包“3”被冗余編碼到第4個傳輸包中，在對端接收到碼流后還可以正常重構(gòu)出包“3”。

2.1.3 丟包重發(fā)

    利用實時傳輸控制協(xié)議RTCP反饋信息提供丟包重發(fā)功能，當接收端檢測到有丟包時，判定對端是否來得及進行重發(fā)，可以的話通過RTCP控制信道向發(fā)送端請求重發(fā)。

圖3 丟抱重發(fā)處理過程示意圖

    圖中包“2”在傳輸過程中丟失，接收端根據(jù)包往返時間及包解碼等待時間判定包“2”可以在容許的時間內(nèi)重新傳送到接收端，所以通過RTCP通道向發(fā)送端請求包“2”重發(fā)。

2.1.4 帶寬自適應(yīng)

    在RTP會話期間，各會議參與者周期性地傳送RTCP包，RTCP包中含有已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計資料。因此，發(fā)送端可以利用這些信息動態(tài)地改變傳輸速率以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的異常變化，當出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞時降低發(fā)送速率，當網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常時恢復(fù)正常發(fā)送速率。RTP和RTCP配合使用，它們能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率達到最佳化。

圖4 帶寬自適應(yīng)處理過程示意圖

2.1.5 抖動重整

    由于收到中間路由交換時延抖動、擁塞影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包到達接收端產(chǎn)生亂序現(xiàn)象，這樣直接把數(shù)據(jù)包進行解碼的話會導(dǎo)致圖像出現(xiàn)停頓、馬賽克等現(xiàn)象，接收端會進行一次抖動重整，按照接收到包的時戳恢復(fù)數(shù)據(jù)包原來的順序。

圖5 抖動重整處理過程示意圖