webrtc中基于时延的拥塞控制TCC

传输协议

  1. 扩展头
    在原audio, video screen等流stream的sequnce number的基层上, 增加传输层的sequence number, 即所有的流都会有统一的transportSeq.
uint16_t transportSeq;
  1. 反馈报文
  • 反馈报文定义
struct ControlPacket_TransportFeedback {
    uint16_t baseSeq;
    uint16_t packetStatusCount;
    uint24_t baseTime;
    uint8_t feedbackCount;
    uint16_t packetStatus[n];
    uint16_t recvDeltas[n];
};
字段名 含义 长度(bit)
baseSeq 这次反馈的头一个包的transportSeq 16 0 - 65535
packetStatusCount 总共反馈多少个包的状态 16 0 - 65535
baseTime 收端的时间,可用baseSeq收到的时间 24 绝对时间的后24位,单位ms, 做64ms的倍数
feedbackCount feedback序号,便于知道丢失transportfeedback 8 0 - 255
packetStatus[n] 每个包的状态,具体每一位含义见下表 16 * n
recvDeltas[n ]收到包的时间差值,具体每一位含义见下表 16 * n
  • packetStatus定义
    共两种, 其一:
struct PacketStatus_Repeat {
    uint8_t type : 1;
    uint8_t status : 2;
    uint13_t count ;
};
字段名 含义 长度(bit)
type 两种packetStatus中哪一种 1 0
status 包的状态 2 0x00 -- 未收到 ; 0x01 -- 收到,且recv delta较小; 0x02 --收到,且recv delta 较大; 0x03保留
count 有多个连续的包处于这种状态 13 1 - 8095

其二:

struct PacketStatus_Continue {
    uint8_t type : 1;
    uint8_t symbol : 1;
    uint14_t symbolVector;
};
字段名 含义 长度(bit)
type 两种packetStatus中哪一种 1 1
symbol 包的状态的分类 1 0 -- 只有“收到”, “未收到”两种状态; 1 -- 有以上三种状态
symbolVector 如果symbol = 0, 则可包含14个包的状态; 如果symbol = 1, 则包含7个包的状态。 14
  • recvDeltas定义
    Recv delta 较小 : [-128, 127] ms
    Recv delta 较大 : [-2048, 2047] ms, 并去掉较小部分
    注:这个定义同参考draft不同。
struct RecvDeltas_Small {
    uint8_t delta1;
    uint8_t delta2;
};
字段名 含义 长度(bit)
delta1 接收到的包的时间差 8 如果recvDeltas的第一个包,则是recvtime - baseTime (ms),否则是,recvtime - lastRecvTime, 即跟前一个包的时间差;
delta2 接收到的包的时间差 8 如果recvDeltas的第一个包,则是recvtime - baseTime (ms);否则是,recvtime - lastRecvTime, 即跟前一个包的时间差;
struct RecvDeltas_Large {
    uint8_t delta;
};
字段名 含义 长度(bit)
delta 接收到的包的时间差 16 如果recvDeltas的第一个包,则是recvtime - baseTime (ms);否则是,recvtime - lastRecvTime, 即跟前一个包的时间差;
  • 反馈报文频率
    draft建议: 一个rtt或是30 - 50ms。

实践: 先定为400ms, 基于多次实验测试数据调节。

基于传输反馈的拥塞控制

  1. TCC算法
  • trendline计算:

根据反馈的recv delta计算delay(同rtcp jitter):


然将delay做累加和平滑:

smoothingCoef是个经验值, 在webrtc trendline_estimator.cc中取0.9。

另外还有一个recvTime = recvTime(i) - firstRecvTime;
接着将recvTime, accumulatedDelay和smoothedDelay保存到一个固定窗口大小的队列HistoryQueue中,

然后按以下公式计算线性斜率:


得到的slope即是我们需要的带宽变化趋势。

为了限制slope不让它跑偏了,
在HistoryQueue中取前80%的包中最小的accumlatedDelay(k), 以及这个包对应的recvTime(k),
在HistoryQueue中取后80%的包中最大的accumlatedDelay(m), 以及这个包对应的recvTime(k)


slope不能大于slope(max)。

基于slope判断出网络带宽的使用状态: overuse, underuse, normal。

最后,基于新的网络带宽状态, 通过AIMD调整带宽。

  • trendline计算带来的优势:
    • 算法简洁,易于实现和改进
    • 平滑jitter

参考

  1. https://tools.ietf.org/html/draft-holmer-rmcat-transport-wide-cc-extensions-01
  2. Webrtc source code
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