实时音视频流媒体传输的思考和实践( 二 ) _流媒体

2.2 什么是拥塞？

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3. 拥塞控制策略在讨论拥塞控制策略之前，首先介绍下什么叫做“拥塞”？下面以漏斗的模型为例来进行说明。我们可以将漏斗看作信道，如果漏斗中堆积的液体越来越多，我们就认为它出现了拥塞。如果说液体可以稳定的从漏斗中穿过，漏斗内没有任何液体堆积的现象发生，保持一种稳定、平衡的状态，那么我们认为它现在是正常状态。如果漏斗中的液体没有满也没有增加，或者说漏斗中的液体变得越来越少则表明处于空载状态。拥塞控制被定义了三个状态，分别是：Normal，Underuse，Overuse 。其中Underuse并不表示目前的状况是良性的，它往往表示拥塞发生以后的恢复阶段，处于一种不稳定阶段。此时的码率肯定要被提高，但提高的具体数值不能确定，所以应适当采取一些保守的策略。
3.1 如何评估拥塞状态

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评估拥塞的方法有两种，一种是基于丢包率的拥塞控制，一种是基于延迟的丢包控制。通过这两种方法进行评估，可以清楚地判断当前网络状况处于Underuse还是Overuse的状态。
3.2 如何控制拥塞

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在做控制拥塞时有三件事情要处理，第一要发现拥塞，发现拥塞以后去解决拥塞，解决拥塞以后把梳理给调上来。那么就说呢，在实际网络里如果发现丢包的情况出现，其实拥塞已经发生了，此时再去执行解决办法已经为时过晚，所以往往会倾向于通过观察排队延迟来发现拥塞。发现拥塞以后有两个处理方法，一个方法是扩大间距，保证安全距离。第二种方法是降低码率。
最后一个环节在于拥塞缓解之后，对Underuse如何处理。首先当务之急是提高码率恢复清晰度，但调节的速率问题也是需要考虑的。
拥塞控制的方法有两种，一种是基于丢包的拥塞控制，一种是基于排队延迟的拥塞控制，这两种方法孰优孰劣很难比较，一般都是采用两种方法相结合的形式。
基于丢包的拥塞控制的优势是比较简单，只需要知道丢包率，就可以根据丢包率确认码率调整的方向与大小；劣势就是当我们发现丢包的时候，拥塞已经发生，在此基础上进行控制为时已晚。
而基于延迟的拥塞控制，排队延迟本质上就是抖动，是拥塞的一种征兆。这种方法的劣势之一是比较复杂，必须经过很多步骤才能做出判断，在此之前需要从接收端评估出抖动的程度，确定当前网络的状态，拥塞、Underuse还是Overuse，然后根据情况评估如何调整码率，整体来说是比较复杂的。

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【实时音视频流媒体传输的思考和实践】第二个缺点，抖动本质上就是路由器上排队延迟队列的长短变化。基于延迟的拥塞控制存在的缺点很明显，以上图为例如果允许的抖动缓冲队列的长度很长，很容易就能看出拥塞正在发生。但如果长度很短，不管有没有拥塞都很难看的出来。但如果队列很长，那么相对应的延迟也会很高

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接下来详细介绍如何控制拥塞。如上图，左边是发送端，右边是接收端。在这里需要解决两个问题，在哪里做评估？在哪里做控制？评估时需要得到两方面的信息，一个是丢包率，另外一个是抖动情况，也就是排队延迟的情况。做评估最适合的地方是接收端，接收端的缓冲队列里面可以获取这些信息。而发送端则比较适合做控制，因为最终码率大小的控制权在编码器，评估出的目标码率要交由编码器来进行编码。

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基于延迟的Congestion Control以及基于丢包的拥塞控制这两种方法。通过逆向思维的方式进行推理，拥塞控制的最终目标都是要得到一个目标码率（在拥塞控制发生的时候，码率需要调到什么样的数值），在得到码率之后就要考虑用什么样的速率调整到目标码率。而调整码率的方式需要评估目前网络的状况再做决定，这是第三步。第二步是如何评估负载状态，是按照Underuse、Normal还是Overuse，怎样利用排队的延迟等一系列数值来做评估。这个评估是基于排队延迟的，所以第一步就要监控排队延迟，获得一系列排队延迟的时间，然后去评估它处于什么样的状态。