移动直播推流不卡顿!网宿“弱网高清”技术揭秘
网宿科技 06/01

你知道69%的主播在苦恼什么吗?

针对行业内一份网红主播调查数据显示,每天有69%的主播因弱网下推流导致直播出现延时、卡顿等问题,从而失去粉丝的关注。

移动直播推流最大的敌人是弱网。

以前无论是主播还是用户,都位于固网的一侧,网络状况和用户需求较为稳定。但是进入移动直播时代,主播从室内走向户外,在移动过程中哪怕绕过一堵墙都可能出现Wi-Fi或4G信号骤然降低的情况,而主播往往不会意识到信号减弱这个事实。

以移动4G推流为例 ,主播分配到的上行带宽会受到几个因素影响,一个是连接到同一个基站的用户数,共享带宽的人多了,人均分配的带宽就少了;另一个是天气、各种建筑物甚至主播的频繁移动等,信号波动很大;尤其在高峰期,网关的出口有限,经常遇到出口排队,上行带宽进一步缩水。这种复杂的网络环境会直接导致主播推流“卡顿”。

这看似细微的推流“卡顿”,实际上会直接影响全局的终端观看体验,主播每一次“运动”都是牵一发而动全身。直播想衍生到户外,归根结底,要先克服弱网推流的硬伤

当前业内的推流主要是基于TCP,TCP有序传输的特点可以保证直播流的有效性和安全性,但在弱网环境下,这个特点反而会放大推流带来的卡顿、丢包、丢帧、黑屏甚至断流等现象,

为了保证实时性,在网络带宽不足或者上行速度不佳的情况下,就需要作出取舍。要么选择更好的流畅度但牺牲清晰度(模糊),比如在传输中牺牲一定画质,采用最低320像素的分辨率,优先保证流畅性,用户可能会看到如下感人画质:

显然,这种模糊的画质已经很难被用户接受。对移动直播而言,800-1000kpbs的码率是一个基础水平,过低的码率会导致画面的不清晰,过高的码率会导致推流质量的不稳定。

事实上,移动推流往往发生在非固定场所,网络波动这一客观现象很难从根本上去杜绝。但可以通过对传输方式和传输协议的优化,来最大程度降低网络波动对推流效果的影响

网宿最新推出的移动直播推流技术 — 弱网高清(Weak Network High Definition,简称WNHD) ,主要是针对移动复杂网络下的传输优化,提升推流稳定性同时保证高清的播放效果。”

网宿WNHD在推流优化上做了什么?

WNHD从网络拥塞控制层面做了私有协议的优化,对丢包补包做更智能的判断,经过大量的线上数据验证与改进,调整出适合移动网络及Wi-Fi环境下的推流传输策略,对比TCP,可以有效解决因网络环境改变而带来的卡顿。

首先,WNHD综合分析直播流特性,修改发包策略,使其更贴合直播流特性,进而降低网络抖动对推流的影响,尤其是在移动直播所处的Wi-Fi和4G环境下,使用聚合报文和批量接收ACK来降低网络抖动对流的影响。

其次,WNHD改进了TCP的拥塞控制算法,优化丢包重传机制,使用单调递增的Packet Number传输,在带宽较为充足的情况下,对拥塞算法进行改进,做到精准的重传且减少延时,对比TCP,有效提升丢包情况下的传输效率。

还有一点,直播缓冲区的大小也很关键,它直接影响数据的传输速度,网络不好,缓冲区太大,发送的数据太多,可能会导致拥塞;网络好的话,缓冲区太小,发送的数据量过少,又会拉低传输速度。

WNHD的缓冲区会结合网络带宽变化情况、RTT情况、实时丢包和拥塞情况进行灵活的动态缓冲区调整。

此外, WNHD随机丢包检测机制可以进一步提升传输效率;调整协议参数以适应不同类型的网络;内核层转换效率的加速;传输过程中可变的端口和端口限速等一系列技术手段,保障移动弱网环境下的推流质量。

相比QUIC,WNHD有什么优势?

1、WNHD针对直播流专项定制

WNHD旨在解决移动端数据上行时在弱网下出现的卡顿、抖动、黑屏、丢包、丢帧、不流畅等一系列问题, QUIC是一种基于UDP的低时延传输层协议,面向所有互联网传输场景,并没有针对直播流甚至是移动直播流做更有针对性的优化和倾斜。

2、终端性能消耗方面

QUIC使用了FEC算法,这将增加终端的CPU的消耗,使用在移动端上,将使得手机出现耗电量高和发热的情况。

3、带宽消耗方面

QUIC的冗余数据包对比WNHD增加了5%~10%,这对于流量的消耗和卡顿的优化都会起到负面的作用。

网宿WNHD的优化效果

以下效果数据是在第三方博睿模拟丢包限速的情况下与TCP的对比测试数据,限速150KB/s,测试样本为1M码率的直播流,测试次数在两百次以上。

在模拟限速的测试环境下,WNHD卡顿率对比TCP改善了26.9%。

从模拟丢包测试数据的趋势图来看,无论是卡顿时长、下载量和卡顿率来看,WNHD的数据均优于TCP,并且更加平稳。这对于解决网络丢包环境下保证推流质量有很大帮助。

光有实验室测试数据还不够,以下为使用包括IOS和安卓在内的十多款手机,在不同运营商的家庭Wi-Fi,咖啡厅Wi-Fi,4G等网络环境下做的大量测试验证得到延迟数据如下:

主播是平台内容竞争的核心资源,在移动直播这条赛道上,一个细节可能催生领头羊,而一个“卡顿”也可能一朝回到解放前,在用户体验高于一切的今天,光有颜值和才华固然重要,但能从源头上做更多技术层面的优化,将推流和播放双管齐下,降低卡顿,才是制胜关键。

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