WebRTC基于GCC的拥塞控制算法[转载]

实时流媒体应用的最大特点是实时性，而延迟是实时性的最大敌人。从媒体收发端来讲，媒体数据的处理速度是造成延迟的重要原因；而从传输角度来讲，网络拥塞则是造成延迟的最主要原因。网络拥塞可能造成数据包丢失，也可能造成数据传输时间变长，延迟增大。拥塞控制是实时流媒体应用质量保证(QoS)的重要手段之一，它在缓解网络拥堵、减小网络延迟、平滑数据传输等质量保证方面发挥重要作用。WebRTC通控制发送端数据发送码率来达到控制网络拥塞的目的，其采用谷歌提出的拥塞控制算法(Google Congestion Control，简称GCC)来控制发送端码率。

GCC算法分两部分：发送端基于丢包率的码率控制和接收端基于延迟的码率控制。基于丢包率的码率控制运行在发送端，依靠RTCP RR报文进行工作。WebRTC在发送端收到来自接收端的RTCP RR报文，根据其Report Block中携带的丢包率信息，动态调整发送端码率As。基于延迟的码率控制运行在接收端，WebRTC根据数据包到达的时间延迟，通过到达时间滤波器，估算出网络延迟m(t)，然后经过过载检测器判断当前网络的拥塞状况，最后在码率控制器根据规则计算出远端估计最大码率Ar。得到Ar之后，通过RTCP REMB报文返回发送端。发送端综合As、Ar和预配置的上下限，计算出最终的目标码率A，该码率会作用到Encoder、RTP和PacedSender等模块，控制发送端的码率。

一、发送端基于丢包率的码率控制

GCC算法在发送端基于丢包率控制发送码率，其基本思想是：丢包率反映网络拥塞状况。如果丢包率很小或者为0，说明网络状况良好，在不超过预设最大码率的情况下，可以增大发送端码率；反之如果丢包率变大，说明网络状况变差，此时应减少发送端码率。在其它情况下，发送端码率保持不变。GCC使用的丢包率根据接收端RTP接收统计信息计算得到，通过RTCP RR报文中返回给发送端。RTCP RR报文统计接收端RTP接收信息，如Packet Loss，Jitter，DLSR等等。

发送端收到RTCP RR报文并解析得到丢包率后，根据图3公式计算发送端码率：当丢包率大于0.1时，说明网络发生拥塞，此时降低发送端码率；当丢包率小于0.02时，说明网络状况良好，此时增大发送端码率；其他情况下，发送端码率保持不变。最终码率会作用于Encoder、RTP和PacedSender模块，用以在编码器内部调整码率和平滑发送端发送速率。

二、接收端基于延迟的码率控制

GCC算法在接收端基于数据包到达延迟估计发送码率Ar，然后通过RTCP REMB报文反馈到发送端，发送端把Ar作为最终目标码率的上限值。其基本思想是： RTP数据包的到达时间延迟m(i)反映网络拥塞状况。当延迟很小时，说明网络拥塞不严重，可以适当增大目标码率；当延迟变大时，说明网络拥塞变严重，需要减小目标码率；当延迟维持在一个低水平时，目标码率维持不变。基于延时的拥塞控制由三个主要模块组成：到达时间滤波器，过载检查器和速率控制器；除此之外还有过载阈值自适应模块和REMB报文生成模块。

作者：weizhenwei
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