一、前言:
我们都知道WebRtc传输层一般选用UDP(允许你选用TCP,一般没人这么干),UDP的特点就是不能保证不丢包,并且不能保证顺序。那么,如果我们丢包了应该怎么办呢?目前WebRtc当中选择的办法是使用FEC和NACK机制,也就是说,我先自己尝试恢复,恢复不过来要求发送端再发一次。
二、NACK机制:
2.1、定义:
NACK(Negative Acknowledgments)是一种反馈机制,用于通知发送端某些数据包在传输过程中丢失了,从而让发送端可以知道需要重新发送丢失的数据包。
2.2、工作原理:
- 丢包检测: 接收端根据 RTP数据包的序列号检测丢失的数据包。如果序列号不连续,则说明有数据包丢失。
- 发送NACK: 接收端通过RTCP向发送端发送NACK消息,告知具体丢失了哪些序列号的数据包。
- 重传丢包: 发送端在接收到NACK后,会重新发送被请求的丢失数据包。
2.3、优点:
- 提高了数据传输的可靠性,同时尽量减少重新发送不必要的数据。
- 适用于实时通信,例如视频会议,因为它能够快速恢复丢失的数据。
2.4、实际用途:
NACK通常用于对丢包敏感的传输,比如视频或音频编码中关键帧(Key Frame)或解码参考数据等。
三、RTX机制:
3.1、定义:
RTX(Retransmission)是WebRTC中实现NACK的一个实际重传机制,用于基于NACK反馈进行丢包的重传。
3.2、工作原理:
-
RTX在RTP层的基础上增加了专用的传输通道,用于发送重传的数据包。
-
被重传的数据包通过RTX专用的RTP流发送,重传数据包的Payload Type或者**SSRC(Synchronization Source)**不同于原始流,便于接收端区分哪部分数据是重传的。
-
RTX SSRC/扩展头部: RTX流使用单独的SSRC,接收端可以轻松区分原始数据流和重传流。
-
重传的数据包结构: 在RTP Payload部分包含一些原始包的元信息,比如原始的RTP序列号,以帮助接收端恢复正确的顺序。
3.3、优点:
- RTX设计为独立的RTP流,使得原始包和重传包的管理更加清晰。
- 支持高效、精准的重传,尤其是和NACK配合使用时表现最佳。
3.4、缺点:
- RTX重传增加了带宽使用量,因为重传的数据本身需要额外的网络资源。
- 如果丢包率持续较高,重传可能导致网络拥塞问题。
四、NACK 和 RTX 的配合:
4.1、简化流程:
WebRTC中的NACK和RTX经常协同工作,以下是简化的协作流程:
- 媒体协商时候确定是否支持NACK或者RTX。
- 接收端发现丢包,并通过NACK通知发送端。
- 发送端根据NACK请求使用RTX机制发送丢失数据包。
- 接收端将RTX流中的数据插入到原始流的正确位置,恢复丢失的数据包。
4.2、媒体协商时候确定是否支持:
比如有以下媒体协商SDP内容:
m=video 9 UDP/TLS/RTP/SAVPF 96 97 98 99 100 101 102 122 127 121 125 107 108 109 124 120 123 119 114 115
a=sendrecv
a=rtpmap:96 VP8/90000
a=rtcp-fb:96 goog-remb
a=rtcp-fb:96 transport-cc
a=rtcp-fb:96 ccm fir
a=rtcp-fb:96 nack
a=rtcp-fb:96 nack pli
a=rtpmap:97 rtx/90000
a=fmtp:97 apt=96
a=rtpmap:96 VP8/90000
:表示支持VP8视频编解码器,pt为96;a=rtcp-fb:96 nack
:表示使用nack来进行96的丢包重传;a=rtmap:97 rtx/90000
:表示支持rtx重传,pt为97;a=fmtp:97 apt:96
:表示绑定96和97,使用97来重传96;
4.3、发送数据:
在源源不断发送RTP数据包过程中:
- 如果接收端B收到包序号不连续,未必是丢包,有可能是乱序,在
jitter buffer
(webrtc默认是20ms)里面稍微调整下; - 如果调整之后发现确实丢包,那么发送RTCP-RTPFB-NACK给发送端一个回馈消息;
- 发送端解析RTCP的NACK请求,从历史队列找出丢失的包(如果可以找到),打包成RTX数据包,重新发送。
- 接收端收到RTX包之后,去丢失队列中去找,如果找到了,就从丢失队列中移除对应包。
4.4、适用场景:
- 低延迟场景: NACK和RTX针对丢包的小范围重传非常有效,因为其反馈与重传机制相对快速,对于实时性较高的应用(如视频通话)非常适用。
- 丢包率低的网络环境: 在较高丢包率的环境中,频繁的NACK请求及RTX重传可能造成更大的网络负担,影响质量。