周迪

你是否已經(jīng)受夠了通過廣域網(wǎng)預(yù)覽攝像機(jī)視頻時遭遇的那種步履蹣跚般的卡頓，和鬼魅般時不時出現(xiàn)的馬賽克？你有沒夢想過有一天廣域網(wǎng)的實(shí)況視頻也能像本地電腦上播放的高清大片般細(xì)膩流暢？宇視科技研發(fā)的可靠組播UniMCast、可靠單播UniUCast技術(shù)讓這一切不再是夢想。

UDP的困境和TCP的糾結(jié)

說起廣域網(wǎng)，典型的如有線的因特網(wǎng)和無線的3G、4G，它給我們的印象莫如：擁塞丟包、傳輸誤碼、可用帶寬不穩(wěn)定、背景流量干擾擠占、時延、亂序等字眼，而視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)則要求保證音視頻的流暢性、無丟包性和實(shí)時性——看來，它們天生就如水與火，互不相容。我們必須在視頻業(yè)務(wù)與廣域網(wǎng)之間添加一層潤滑劑。UDP天然的盡力傳輸特質(zhì)使得它不具備任何差錯修正的機(jī)制。TCP天生具有流量控制、丟包重傳和亂序重排的特性，但監(jiān)控視頻的實(shí)時生成的特點(diǎn)卻使得TCP無法完全承擔(dān)起廣域網(wǎng)高清視頻傳輸?shù)拇笕巍?/P>

原因一，TCP的傳輸性能對丟包率較敏感：在往返時延100ms，丟包率0.01% 的情況下，TCP的傳輸能力約為11.7M；若將丟包率提升至1%，則TCP傳輸能力會降低至1.1M；這意味著，當(dāng)丟包率增加到一定程度，雖然TCP本身有重傳抗丟包的機(jī)制，但急劇降低的傳輸性能使得攝像機(jī)實(shí)時產(chǎn)生的視頻來不及傳輸而丟失在攝像機(jī)的出緩存中——這可能導(dǎo)致比丟包更嚴(yán)重的結(jié)果：視頻被連續(xù)丟失，連一窺片段的機(jī)會都有沒有了。

原因二，TCP傳輸性能受往返時延影響較大：保持上述情形中的丟包率1%，往返時延增加至200ms，則TCP的傳輸能力將不足600Kbps；廣域網(wǎng)的往返時延通常不可控，很難達(dá)到TCP傳輸高清視頻所需的要求。

原因三，由于TCP擁塞控制的原因，在廣域網(wǎng)上傳輸業(yè)務(wù)，其有效帶寬很容易被其它基于UDP的流量所擠占。

原因四，現(xiàn)有的TCP實(shí)現(xiàn)會將誤碼當(dāng)作丟包，即使有充分的帶寬，也會因視誤碼為丟包而降速，所以不適合高誤碼率的環(huán)境，例如無線。

原因五，TCP無法支持組播，如果有多個用戶需要同時預(yù)覽同一攝像機(jī)，則需要建立多條TCP連接，發(fā)送多條視頻流，使得發(fā)送端的負(fù)荷增加，鏈路擁塞加重。因?yàn)閁DP和TCP的上述缺陷，業(yè)界推出了一些改進(jìn)方案。TCP加速技術(shù)通過綜合評估數(shù)據(jù)傳輸狀況，調(diào)節(jié)TCP的處理機(jī)制，可以在一定程度上改善其傳輸性能，但無法從根本上解決機(jī)制所存在的缺陷，何況依舊無法解決組播的可靠性問題。前向糾錯技術(shù)雖然可以為UDP提供一定的抗丟包能力，但是它以增加冗余信息為代價，加重了廣域網(wǎng)的擁塞壓力，進(jìn)一步增加了丟包風(fēng)險，而且網(wǎng)絡(luò)設(shè)備普遍采用的尾丟棄機(jī)制使得擁塞發(fā)生時冗余信息會連同原始信息一起丟失，降低了抗丟包的效果。

可靠UDP的優(yōu)勢

為了兼顧傳輸?shù)男屎涂煽啃?，宇視科技根?jù)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)和廣域網(wǎng)的各自特點(diǎn)，創(chuàng)新性的提出了自己的可靠組播和可靠單播方案，合稱可靠UDP方案，可以很好的解決上述問題。

宇視的視頻發(fā)送端（網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、DVR、NVR等）和接收端（解碼客戶端、解碼器等）會根據(jù)流量的特點(diǎn)自適應(yīng)的開辟專用的發(fā)送緩存和接收緩存；接收端內(nèi)置獨(dú)特的丟包亂序處理機(jī)制；發(fā)送端和接收端在專利算法控制下協(xié)同配合，實(shí)時調(diào)整。

實(shí)際測試表明，對于高清視頻業(yè)務(wù)，同樣條件下，宇視可靠UDP技術(shù)具有數(shù)十倍于TCP的抗丟包能力。以廣域網(wǎng)典型的100ms往返時延為例，TCP傳輸1.1M的碼流，抗丟包率為1%。而宇視可靠單播和可靠組播特性在400ms往返時延的條件下，4M碼流可輕松抗5% 以上的丟包率，視頻流暢，圖像解碼時延幾乎不增加。

【結(jié)束語】

宇視可靠UDP方案具有很好的廣域環(huán)境適應(yīng)性，在UDP和TCP無法適用的場景中，宇視可靠UDP方案使得高清視頻在廣域網(wǎng)上的實(shí)況點(diǎn)播不再顯得步履蹣跚，完全可以痛快淋漓的暢飛起來。