摘要：詳解華為云低時延直播在時延、首屏、卡頓率等體驗的優化方案，及如何快速接入方法，
本文分享自華為云社區《DTSE Tech Talk | 第11期：深入淺出暢談華為云低時延直播技術》，作者：華為云社區精選 ，
本期直播主題是《深入淺出暢談華為云低時延直播技術》，華為云媒體DTSE技術布道師楊金文，與開發者們交流華為云低時延直播的核心優勢和關鍵技術，從直播最為關注的時延、首屏、卡頓率三個指標詳解了華為云低時延直播在體驗優化方面的技術方案，并向大家介紹了華為云低時延直播的快速接入方法，
延時降低到800ms以內，提升用戶體驗
隨著虛擬直播、自制綜藝等在線直播新浪潮的涌現，直播平臺的內容生態日漸豐富，滿足觀眾多元化需求，就在2021年，也就是低時延直播發展元年，國內各大知名電商平臺逐步使用低時延直播進行精品商品秒殺、派發紅包等活動方式，提升了在線觀眾的觀看時長和平臺的交易額，進一步挖掘了直播的商業價值，低時延為直播提供了更多應用場景的可能性，
華為云低時延直播產品基于華為近30年音視頻技識訓累，在傳統直播的基礎上，通過對傳輸協議的優化、傳輸鏈路的動態智能優選、超低時延的轉碼等技術手段，將傳統直播3-5s的時延降低到800ms以內，滿足電商直播、教育直播、賽事直播等時延敏感業務的訴求，為觀眾提供低時延、流暢的極致直播觀看體驗，
相比傳統直播，華為云低時延直播的關鍵技術總結為以下三點：
- 靜態的樹狀分發架構演進為動態智能網狀架構
- 標準轉碼升級為超低時延轉碼
- 最后一公里UDP傳輸協議改造升級
目前，業界直播普遍采用邊緣、中心、源站三層架構：
邊緣一般采用運營商的單線機房部署，目的是為了更低的成本，更廣的覆寫，滿足主播與觀眾的高并發、就近接入的訴求；中心采用多線機房部署，起到流匯聚收斂的作用；源站構建在大云之上，提供高可用的源站增值服務，比如轉碼、錄制、截圖、審核等功能，
動態智能網狀架構，通過用戶地域資訊，在滿足流媒體用戶體驗情況下，權衡全域資源的調配，為用戶選擇最優接入節點以及最佳回源路徑，提高整個流媒體平臺的平穩與可靠，
以圖中三個用戶場景的訪問路徑為例：
觀眾1：與主播位于同省份，同運營商，智能調度服務將觀眾1的訪問調度到主播推流節點，內部鏈路短帶來了高質量，低成本的極致體驗，
觀眾2：與主播位于同運營商鄰近身份，智能調度服務將觀眾2調度至最優的邊緣節點C拉流，而邊緣節點C回源到推流節點B獲取直播流，
觀眾3：與主播跨運營商，智能調度給出傳統逐級回源的方式，保障訪問質量，
為保障轉碼流E2E保持低時延，轉碼時延也需要向低時延方向演進，基于華為云在編解碼方向的長期技識訓累，目前能夠控制轉碼額外引入的時延在150ms以內，并且低時延轉碼同樣支持高清低碼技術，能夠在同等畫質下，降低30%的直播碼率，進而降低帶寬成本；同時支持畫質增強，ROI增強技術，對畫面邊緣及紋理區域做精準處理，有效提升用戶的主觀觀看體驗
核心競爭力，全方位打造低時延直播體驗
從核心競爭力角度來分析，華為云低時延直播具有以下幾大優勢：
- 超低時延
端到端時延：< 800ms
首幀時延：< 400ms
低時延轉碼：< 150ms
- 超高并發
2000+國內加速節點，500+海外加速節點，華為云大部分節點均是各省份骨干線路上的優質節點，節點帶寬儲備能力≥100Tbps，重點專案將對專案訴求可進行重點覆寫，
- 極致體驗
支持2K、4K超高清直播
- 兼容直播
兼容傳統直播系統架構，支持RTMP協議推流，無縫支持直播轉碼、錄制、截圖、審核、回呼等功能，同時支持標準WebRTC協議，對于私有協議接入也僅需要升級播放器SDK，接入更加簡單
- 成熟穩定
支持跨AZ多Region容災，7*24小時服務支持，可用度99.99%，基于華為多年音視頻技術的積累，在內部研討會直播中已穩定商用
時延優化
- 選擇低時延的上行編碼引數，
- 適當減小視頻GOP大小，
- 下行UDP傳輸協議改造，減少分發時延，
動態追幀降時延方案：
- 實時優先
啟播時，服務端從當前GOP Cahce中I幀開始發送，此時與直播點有一點時延，當服務端收到下一個I幀時候，為了保證低時延，直接跳到下一個I幀開始發送，
- 流暢優先
啟播時，根據客戶端快啟快取大小，服務端快速發送Cache資料，然后根據網路質量進行快啟發送保護，最后按照倍速發送追上直播點，配合客戶端倍速播放能力，做到流暢播放和低時延的平衡，
- 擁塞丟幀
當網路出現擁塞時，根據幀解碼優先級（I>P>B），優先丟棄B幀，如果此時帶寬依然有限再適當丟棄P幀，當下一個I幀到來時，擇機跳到新的GOP發送，
首屏優化
首幀優化有以下關鍵措施：
- 私有UDP信令
壓縮標準sdp信令在一個MTU大小內，通過一定的冗余發送策略，確保信令請求成功率不變的同時，大幅減少信令協商的耗時，并且可使用UDP信令承載STUN報文，實作0RTT啟播， - 支持異步回源
對于不命中快取的場景，可以減少一個網路RTT的信令等待， - 關閉媒體加密
對無加密訴求的直播內容，關閉加密傳輸，減少DTLS協商耗時， - 首幀快速重傳
對于音視頻的解碼關鍵資料（比如VPS/SPS/PPS），提前冗余發送，減少重傳的耗時影響，在信令中攜帶首包序號，以便客戶端快速發送丟包重傳請求， - 首幀快速出幀
啟播時客戶端將前幾幀在JitterBuffer中等待時間調整為0，配合服務端啟播時快速下發資料的策略，做到快速出幀，達到秒開效果， - 起播碼率優化
端云協同，客戶端將本地探測的帶寬資料和網路情況攜帶在請求URL引數中，發送至服務端，服務端則根據該資料進行動態調整起播發送策略， - 埠不通，快速降級
在UDP埠不通的情況下，支持WebRTC降級到使用TCP進行媒體傳輸；或者降級到普通直播（FLV），確保觀看成功率，
基于以上關鍵的優化方案，結合華為云海量的節點覆寫以及智能調度策略，將平均首屏時延降到400ms以內，
卡頓率優化
基于以下優化方案，確保在毫秒級時延指標下，卡頓率指標優于傳統直播：
- 丟包重傳
針對低時延直播場景（比如亂序，大丟包），基于網路rtt和jitter優化重傳時機，防止重傳風暴，提高重傳效率， - 帶寬估計
基于延時和丟包優化帶寬估計演算法，判斷網路模型及可用帶寬，控制發包速率與糾錯方案，網路質量優時，可以快速上探帶寬；網路擁塞時，精確收斂發送帶寬， - 動態JitterBuffer
實時統計網路丟包率、rtt、jitter等指標，動態計算所需要的 jitterbuffer大小并進行實時調整， - FEC冗余
自研高性能FEC演算法，對分組分包進行優化，并且根據網路帶寬、丟包率進行自適應冗余調整，同時支持WebRTC標準的RED冗余，以及Ulpfec/Flexfec方式， - 平滑發送
根據網路帶寬估計模塊計算的發送碼率將音視頻資料均勻發送到網路傳輸通道中，避免網路擁塞，
華為云低時延直播集成方式
詳細的對接步驟：
- 登錄華為云官網注冊華為云賬號，并完成實名認證，申請和備案低時延直播的推流和播放域名，
提示：可以注冊備案一個一級域名（如http://example.com），然后使用兩個不同的二級域名（如http://live-play.example.com和http://live-push.example.com）作為低時延直播的推流域名和播放域名， - 添加低時延直播推流域名和播放域名到視頻直播服務，
- 在低時延直播的推流域名和播放域名添加成功后，視頻直播會分配對應的CNAME地址，這里需要在域名DNS服務商處為低時延直播的推流域名和播放域名配置CNAME決議，開啟直播推流加速和播放加速，
- 在低時延直播的播放域名中關聯對應的低時延直播推流域名，否則將會導致低時延直播播放失敗，
- 獲取華為云低時延直播對接檔案和Demo樣例，學習檔案并集成低時延直播SDK，
- 安裝推流工具（推薦使用OBS），進行低時延直播的推流，
- 使用華為云低時延在線Demo或集成低時延直播SDK的端進行播放驗證，
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