H3C视讯会议网络自适应技术白皮书

1 概述

    由于IP宽带网络不断普及，一般单位在建设视讯会议时都会考虑在IP宽带网络上进行。由于视讯会议中需要实时交换视音频数据，所以在IP视讯会议中视频和音频信息采用承载在UDP上的RTP通道进行传输，RTP不提供任何机制来确保数据的按时发送或保证服务的质量，甚至不能保证分组数据的顺序递交，一旦中间传输网络出现点异常如网络拥塞、震荡就会导致接收端接收到的数据产生丢包、乱序、延时等现象，使得接收终端不能解码出流畅声音与图像，出现声音停顿、图像马赛克等现象。

2 NAA技术

    在视讯会议中由于RTP通道不能为视音频数据提供良好的Qos保障，导致视讯会议在实际应用中效果受到很大影响，杭州华三通信技术有限公司在充分分析问题的基础上，依靠自身在IP领域技术雄厚积累与视音频技术深入研究，提出了视讯会议NAA（Network Auto-Adaptability，网络自适应）技术（以下简称“NAA”），为视讯会议提供端到端良好的Qos保障。 NAA在传输层面与编解码层面对视音频的质量进行了特性保障：

2.1 传输层

2.1.1 PQ队列

    视讯会议端点设备支持IP DiffServe服务模型。在视音频报文发送之前把报文优先级设置为高优先级（如下图中的“紧急报文”），当路由设备接收到这些视音频报文会优先转发，报文的丢失率和时延这两个性能指标在网络拥塞时也可以有一定的保障。

图1 PQ队列处理过程示意图

    在报文到达路由设备接口后首先对报文进行分类，然后按照报文所属的类别让报文进入所属队列的尾部，在报文发送时按照优先级总是在所有优先级较高的队列中的报文发送完毕后再发送低优先级队列中的报文，这样在每次发送报文时总是将优先级高的报文先发出去，保证了属于较高优先级队列的报文有较低的时延与丢失率。

2.1.2 冗余纠错

    在传输带宽允许的情况下，在发送端对重要的宏块进行冗余编码，发送给对端，这样的话当网络出现异常出现丢包时，可以最大限度保护重要的编码宏块不丢失。如下：

图2 冗余纠错处理过程示意图

    当第3个包在传输过程中丢失时，由于包“3”被冗余编码到第4个传输包中，在对端接收到码流后还可以正常重构出包“3”。

2.1.3 丢包重发

    利用实时传输控制协议RTCP反馈信息提供丢包重发功能，当接收端检测到有丢包时，判定对端是否来得及进行重发，可以的话通过RTCP控制信道向发送端请求重发。

图3 丢抱重发处理过程示意图

    图中包“2”在传输过程中丢失，接收端根据包往返时间及包解码等待时间判定包“2”可以在容许的时间内重新传送到接收端，所以通过RTCP通道向发送端请求包“2”重发。

2.1.4 带宽自适应

    在RTP会话期间，各会议参与者周期性地传送RTCP包，RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料。因此，发送端可以利用这些信息动态地改变传输速率以适应网络的异常变化，当出现网络拥塞时降低发送速率，当网络恢复正常时恢复正常发送速率。RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率达到最佳化。

图4 带宽自适应处理过程示意图

2.1.5 抖动重整

    由于收到中间路由交换时延抖动、拥塞影响，导致数据包到达接收端产生乱序现象，这样直接把数据包进行解码的话会导致图像出现停顿、马赛克等现象，接收端会进行一次抖动重整，按照接收到包的时戳恢复数据包原来的顺序。

图5 抖动重整处理过程示意图