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�？墒钱�(dāng)人們想更進一步實現(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�？D、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�，F(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)無法達到終點，甚至可能永遠也到不了終點。有的車可能永遠堵在北京的三環(huán)上了，有的車可能中途出了車禍。假如我們的一百輛車里有五輛車因為各種原因沒能按時到達上海，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，但是它們到達上海時卻并不是按順序一分鐘一輛到達的，甚至可能有晚出發(fā)的車比早出發(fā)的車先到的情況�；ヂ�(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�，聲網(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)包盡快到達目標設(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輛車里也只有80輛按時到達了高速公路入口，“丟包率”達到了20%。在這種情況下調(diào)度中心的辦法是，通知鳥巢再補發(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)包都有機會通過重傳機制得到及時的恢復(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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