华为云如何实现实时音视频全球低时延网络架构

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:

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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;

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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

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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

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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

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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%

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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%。

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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

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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

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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

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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。

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调整帧参考关系,基于已经收到的帧做参考解码。

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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

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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

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9.分段传输网络场景下全链路QoS协同编码

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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](

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