如何通过 UDP 发送实时数据？

Posted 2023-04-15

【中文标题】如何通过 UDP 发送实时数据？

【英文标题】：How do I send real-time data over UDP?

【发布时间】：2011-04-14 09:36:01

【问题描述】：

我必须尽可能快和实时地通过 UDP 发送一系列视频帧，虽然我已经掌握了基础知识，但我遇到了各种各样的困难。我的一些目标：

数据通常会通过拨号发送（因此是 UDP 而不是 TCP），但还需要支持快速以太网。

偶尔丢帧是可以的（因此使用 UDP 而不是 TCP）。

需要低延迟。远程接收的帧应该是最近发送的帧（在缓冲区中等待的帧不超过几帧）。

我需要能够检测有效带宽，以便我可以或多或少地压缩帧以保持帧速率。

我已经设法实现了大部分部分：

我将帧数据分解为一个或多个大约 500 字节的数据报，每个数据报都有一个序列号和其他信息。接收器重新组合整个帧并检测是否有任何数据报丢失。

如果接收方检测到超过一定百分比的丢帧（例如，过去 10 帧中的 50%），我会向发送方发送一条 TCP 消息以减慢 50%。发送者在随后的每一帧中缓慢地将速度提高 5%。

使用 System.Net.Sockets.UdpClient 发送和接收数据。

我有一个单独的 TCP 通道，用于将控制消息返回给发送者。

我现在的主要困难是检测有效带宽和处理延迟，尤其是在拨号时（最大 ~4,000 字节/秒）。例如，如果我尝试使用 TcpClient.Send() 发送 100,000 字节/秒，它们似乎都到达（没有丢弃的数据报），但在最后一个数据报到达时延迟很大。我认为 TcpClient.Send() 函数会阻塞，直到缓冲区能够发送，这会扰乱我当前的算法。

任何人都可以向我指出任何信息来源，以了解如何：

检测 UDP 上的实际带宽。

动态调整带宽以适应可用管道的更好算法。

以所需带宽平稳发送数据。

一种检测延迟并将延迟降至最低的方法。

上周我一直在旋转我的车轮，每次我解决一个问题时，似乎另一个问题就会抬头。

【参考方案1】：

您还可以为每个数据包添加时间戳。然后您可以检测延迟是否增加。在这种情况下，您发送回一条消息以减少带宽。

在创建连接时，您可以通过很少的数据包检测到延迟。此值在运行时不应更改。

【讨论】：

我确信检测延迟将需要某种数据报计时。例如，我可能需要附加一个时间戳，发送给接收者，然后接收者将其发回（可能使用 TCP 控制通道）。在某种历史队列中找到原始发送时间，差/2 是 aprox。潜伏。我找不到已发布的算法来执行此操作，因此我可以有效地实施。

您甚至不需要知道绝对延迟。由于您要解决的是带宽问题，因此您只需查看帧间时间 - 如果帧以 40 毫秒的间隔发送，但您看到它们以 90 毫秒的间隔发送，那么发送方需要放慢速度。

这样的问题是，随着时间的推移，小的延迟可能会在发送帧之间增加很大的延迟。我最终为收到的每个完整帧发送了一个 ACK​​。在发送方，我会跟踪发送的最后 10 帧、发送时间以及确认时间。如果平均时间太长，我知道要放慢速度。