ULPFEC在WebRTC中的实现[转载]

一、WebRTC对抗网络丢包的两种手段

丢包重传(NACK)和前向纠错(FEC)。FEC是一种前向纠错技术，发送端将负载数据加上一定的冗余纠错码一起发送，接收端根据接收到的纠错码对数据进行差错检测，如果发现差错，则利用纠错码进行纠错。而ULPFEC(Uneven Level Protection Forward Error Correction，直译为非均等保护前向纠错)则是WebRTC实现的FEC方案之一。

二、ULPFEC

ULPFEC由RFC5109[2]定义，在WebRTC中以RED格式进一步封装在RTP中传输。该标准使用XOR操作基于多个多媒体数据包生成FEC数据包，然后在接收端根据FEC数据包和已接收数据包恢复丢失的数据包。ULPFEC能够针对不同的数据包提供不同的保护级别，从而对重要的数据包提供更多的保护。

三、ULPFEC基本概念

ULPFEC数据包中包含发送端需要告知接收端的一些重要信息，包括本FEC数据包所保护的媒体数据、保护级别和每个级别的保护长度。特别地，FEC数据包针对每个保护级别k设置一个偏移量掩码m(k)，如果m(k)的第i位被设置为1，则序列号为N＋i的媒体数据包在本FEC包的第k级别被保护。其中N为基准序列号，在本FEC包中设置。第k级别保护的媒体数据大小由L(k)指示，该值也在FEC包中设置。以上保护长度、偏移量掩码、负载类型和基准序列号能够完全确定生成FEC数据包中的奇偶校验码。

一般来说，FEC是带宽和保护力度的权衡，针对同样的媒体数据，更多的FEC数据包意味着更有力的抗丢包保护，但同时也会消耗更多的带宽。通常情况下，对于媒体数据包，不同部分的重要程度不一样。因此，我们可以针对数据包的不同部分实施不同程度保护（即非均等保护前向纠错），以充分利用带宽资源。更多带宽花费在更重要的数据部分，相反，较少带宽花费在不那么重要的数据部分。媒体数据包根据重要程度划分为若干部分，每个部分就是我们所说的保护级别，每个部分的长度即为保护长度，每个FEC包可携带多个保护级别的奇偶校验码。根据数据包不同部分重要程度进行保护的算法，就是所谓的ULPFEC非均等保护前向纠错。

作者：weizhenwei
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四、WebRTC中FEC和ARQ的优缺点

FEC

优点：单向传输，延迟小；

缺点：丢包率波动大时，抗丢包能力差，网络利用率不高；

ARQ

优点：网络利用率高；

缺点：延迟大，当延迟大或拥塞丢包时，会导致更严重的拥塞，不能使用ARQ；

ARQ全称Automatic Repeate reQuest，丢包重传，是一种通过重传关键数据包来纠错的信道保护算法，通常使用的是选择重传ARQ。

具体来说，发送端每一个数据包都植入顺序号码和时间戳，顺序号码代表被发送数据包的顺序，允许接收端可以通过监测顺序号码来发现丢包事件；时间戳代表语音视频数据包解码的时间点。发送端发送数据包后，如果接收端没有收到，接收端将会通过RTCP/TCP信道发送一个重传请求。发送端维护一个缓冲队列，当收到重传请求的时候将会重传数据包。接收端也会维护一个缓冲队列，等待尚未收到的数据包以及对已经收到的数据包进行排序。在解码deadline到来之前，接收端把缓冲区的数据包交给解码器进行解码。在解码deadline的时间点，接收端要么已经收齐了预期的数据包，要么已经决定放弃继续等待。

无论是码率自适应、FEC还是ARQ，都要依赖带宽估算算法来工作。码率自适应根据带宽估算的结果来自动调节码率；FEC和ARQ根据带宽估算的结果来分配冗余数据所占的带宽。