华为云如何实现实时音视频全球低时延网络架构

Posted 2022-06-24 大前端之旅

华为云如何实现实时音视频全球低时延网络架构

摘要：本文主要介绍华为云的SparkRTC全球低时延网络架构如何做到全实时，低延时，做到实时播放，时延小于200ms。双向交互端到端时延小于200ms，操控指令小于30ms的实现，主要从三个方面入手，最后侧重于低时延技术的九大绝招，揭秘华为云SparkRTC全球低时延网络架构。

本文就带大家来了解华为云的SparkRTC全球低时延网络架构

本文主要分为以下三个部分，

• 媒体网络业务目标
• SparkRTC全球网络架构
• 低时延技术解析入手

接下来我们就从这三个方面来了解。

1.低时延网络技术提供Global级E2E互动与云边加速能力，Edge边缘实时加速能力

低时延网络技术提供主要提供的是三种服务:

1.1Global服务：E2E实时互动

• 提供全球170+国家澄盖的RTC服务
• 适用于云会议、 文娱、社交、教育等应用
• 平均全球200ms端到端时延，国内120ms端到端时延

1.2Global服务:云边互动加速

• 提供边缘至Region的实时上下行加速
• 适用于云手机，云桌面、云渲染等应用
• 平均全球130ms传输时延，国内50ms传输时延

1.3Edge服务:边缘互动加速

• 提供就近接入服务和LastMile弱网对抗能力
• 业务场景:云游戏、云XR等基于边缘技术栈构建,超低时延诉求的应用
• 本地流量闭环，30ms传输时延

1.4总结

总之，SparkRTC全球媒体网络的最终目标，就是基于华为云Region/WiseWan节点/IEC节点/CDN中心节点部署，解决跨区域、跨国、跨运营商的高品质、低成本互联的问题。如下图所示：

2.SparkRTC全球网络架构

华为SparkRTC在公共互联网基础上重构骨干网络

• 自建骨干网:共享华为公有云和消费者云业务基础设施，节点全球覆盖、区域专线互通;
• 共享CDN:实现全球用户本地域覆盖;
• 运营商签约:实现全球首都/TOP1经济圈一跳接入骨干网;

华为SparkRTC的骨干网是如何搭建的？

可能很多人还不知道，华为SparkRTC的骨干网络是重构过的。它是共享了华为的公有云和消费者云业务的基础设施，才得以实现节点全球覆盖、区域专线互通的目标。在此基础上，面向不可靠的互联网，华为又将网络架构进行分层，以面向不同SLA诉求的实时业务。

分层架构将其分为云，边，端，三个层级，使其分管自己的领域

关于OverLay网络。它是利用Overlay技术在物理网络基础上构建的，主要是为数据转发提供最优路径。那为什么华为要花力气去构建一个OverLay网络呢？

主要原因是在Underlay模式下，数据只要是可走通的，那就可以一直走这条链路，但实际上这可能并不是最优解。因此就需要感知网络状态的OverLay网络，通过中心控制器，结合QoS数据动态选择最优传输路径。这也是为什么华为的SparkRTC全球媒体网络即高效又节能的主要原因之一。

利用RTN技术在物理网络基础上构建OverLay网络，为数据转发提供最优路径

方案描述:

• 基于边缘容器技术灵活部署加速节点;
• 基于Underlay构建Overlay平面并智能选路;
• 终端通过SDK/AIP等丰富方式接入加速网络;

了解了SparkRTC的网络架构，对于华为的低时延技术进行了详细解析，分享了低时延技术的九大绝招：

3.低时延技术的九大绝招

1.传输技术，端管边云协同提供端到端低时延方案

端管边云协同，为开发者提供端到端加速方案:

• 多径接入:端侧WIFI、LTE同时工作，云侧部署代理网络传输对应用开发者透明，简化开发复杂度;
• 无线加速:统一支持中国移动、联通、电信全国各省用户加速，统一支持5G切片、 MEC下沉、4/5G QoS加速

在公共互联网的基础上重构网络:

• 自建骨干网:节点全球覆盖、区域专线互通、运营商接入网络一-跳接入;
• 控制面:基于全球网络质量状态提前预测和实时更新路由
• 数据面:分段重传和冗余传输，多路径并行传输

2.创新的RTC端-网协同能力, 无线网络拥塞场景减少卡顿22%

通过手机端的App上，按需调用无线网络加速能力，减少卡顿22%

3.多径接入，Wifi与4G/5G通讯能力共享，终端更快接入边缘节点

主要原理是：

• 音频选用冗余模式，双链路互补;视频选用动态主备模式，自动选择优质链路;
• 开启WIFI+LTE或WIFI+ 5G双通道模式，在弱网环境下(如机场、商场等网络信号较差的场景)时延改善最高可达61%。

4.弱网对抗算法，自适应复杂网络，快速感知网络状态，避免服务器超发导致的雪崩效应，从而保证弱网低时延体验

华为专利的抗弱网丢包技术，实现在弱网环境下自适应地找到延迟和流畅的最佳契合点

5.AI预测和智能路由，突破跨域通信路由的挑战

• 全景测量:端管边云各分段各层级的网络质量探测、细粒度&低开销的测量技术
• 规律预测:利用全球网络在时间和地域上周期性、此起彼伏的变化规律,避开网络局部拥塞,提供优质链路，最大程度发挥网络性能
• 跨域控制&调度:基于AI规律预测进行智能路由调度、解决运营商自治域间存在路径迂回、丢包率高等问题

6.极致编码，在保证用户感知的前提下尽量降低媒体码率，同等网络条件下数据传输时间随之降低

时域分层编码，自适应网络状况，减少重传带来的时延

ROl感知编码，智能检测人眼感兴趣的区域和运动部分，提升质量;其余部分采用高压缩比，降低整体码率。

调整帧参考关系，基于已经收到的帧做参考解码。

7.信源信道协同编码，基于强化学习预测带宽，实现帧级别探测与码控

8.多方包转发技术，具备分段抗丢包能力，使用一套架构兼顾两方和多方传输

9.分段传输网络场景下全链路QoS协同编码

总结

本文主要从媒体网络业务目标入手，然后进一步了解到SparkRTC全球网络架构，最后对低时延技术解析入手，详细介绍了华为在低时延技术方面的九大绝招。最后要说的就是实现实时音视频技术就是实现一张网，主要在于如何基于视频流融合，支持所有场景业务的无缝流转，突破技术限制，随需扩展，而通过本文，大家对华为在这方面的实现也是有了一定的深入理解。

本文参与华为云社区【内容共创】活动第17期。

https://bbs.huaweicloud.com/blogs/358780

任务五[低时延技术解析：实时音视频全球低时延网络架构](

CSDN 社区图书馆，开张营业！ 深读计划，写书评领图书福利~