华为超强纠错技术白皮书

华为超强纠错技术白皮书
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前言IP领域技术发展带有明显的技术驱动的特点，新技术层出不穷，但由于IP技术的最初定位不是满足电信网络的需求，在满足电信网的QoS、安全、高可用性等要求方面还未形成体系。视频、音频、数据已成为IP网络所承载的主要业务类型，而视频对网络QOS有极高的要求，只要有网络丢包出现，视音频质量就会受到影响。
华为公司长期致力于视音频的IP QOS技术研究，在网络抗丢包方面拥有核心的超强纠错技术。
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IP网络现状2.1.1
IP QOS现状随着硬件转发技术的应用，路由器、交换机对数据报文的处理时延已经达到微秒级，端到端的时延主要取决于传输距离而不是节点的处理时延，现网经验告诉我们，在端口流量达到80%甚至90%的时候，大多数主流路由、交换设备都不会出现丢包，处理时延在100us左右。更大强度的端口流量、以及完全达到网络设备的最大流量限制时，由于网络设备的拥塞会导致网络丢包，网络丢包通过线路本身无法完全解决。
目前，大多数商用网络通过业务的流量流向预测、采用适当过量的带宽设计避免网络拥塞作为保证QoS的主要手段，同时在网络上部署DiffServ和E-LSP技术，在网络流量突发时保证高优先级业务的质量。尽管现有QoS技术能够在一定程度上解决网络服务质量问题，但在具体实施过程中依然存在问题，当前视音频通信都会经过复杂的多层路由器、交换机，随着距离的增加，必然会带来网络丢包；同时当出现一些异常情况时，如链路误码率升高、路由器繁忙、路由震荡等，视频、语音质量还会下降；IP 网络环境里进行视频通讯，终端设备本身也需要增加抗丢包处理策略，才能有力的保障视频通信的优质效果。

2.1.2
视讯会议网络现状

视讯会议在IP 网络上应用越来越广泛，视讯会议在IP 网络上的QOS也越来越倍受各主要设备制造商所关注，虽然目前IP QOS技术已相当成熟，但仍然无法满足视音频通信的要求，下面将对视频会议网络现状做一个简要分析：
（1）
视讯终端侧无法保证QOS
   视频会议采用终端的方式接入会议，终端侧接入的路由器、交换机都面向于最终用户，设备型号复杂、厂家众多，一般采用较低端的设备；低端的网络设备受硬件、处理性能限制，本身无法提供较高的QOS保障；同时一般低端网络设备QOS实现都较为简单，不能满足高可靠性的要求，将会出现延时、丢包；低端设备一般非主流厂家制造也较多，在QOS技术上面也不太成熟；终端侧人员对于网络设备不熟悉也会超成配置的错误。通过视讯终端侧网络来保证QOS存在较大的风险，基本上无法实现较高的QOS保证。
（2）
线路状态较复杂
视讯会议主要用于远程会议的召开、解决远程的会议、培训、商务等要求，一般线路跨度都较长；长距离的线路传输，其中一处线路质量较差都会影响整个会议效果，其中一处设备的QOS无法保证，都将会影响视频会议效果；线路本身是无法完全保障的。
（3）
QOS的成本太高
视讯会议一般与其它业务综合应用，用单独的带宽来进行视讯会议成本太高；视频、音频、数据、其它业务一起综合运行，单独对视音频做QOS策略，也会影响带宽的最大利用率，因为会议都不可能一直不间断的召开，有一定的时间性，这样会大大增加线路成本；QOS策略的配置，对设备本身的性能也有影响，接入能力也会受到限制；从而多业务综合应用，在线路使用高峰期必然会出现拥塞，导致网络丢包。

3        华为超强纠错技术
3.1        总体描述
华为超强纠错技术通过实现视音频编解码层面与RTP层面相结合的抗丢包处理，通过关联校验、分组交替传输来保持视频的同步补偿，画面平滑处理，最大限度的保证视音频通信不受IP 网络QOS的影响。
3.2        技术原理
华为公司超强纠错采用关联校验、分组交替来进一步保证丢包恢复，同时能完全兼容现网设备，实现点对点、多点会议的抗丢包处理，不影响任何业务。
（1）        关联检验：
关联检验即是对原有传输过程中的数据包通过特殊算法生成的校验包，当传输到对方时，一定比例中出现1、2个丢包能100%恢复，更多的丢包时将根据情况也能恢复到90%，同时还能根据不同的丢包率采取不同的算法，来充分保证效果的一致；当出现大量的丢包时，将会采用华为的自动降速策略，让视音频达到最佳的效果。
（2）        分组交替传输
分组交替传输主要是在关联检验的基础上实现恢复连续丢掉的多个包，采用这种方式提供更高的终端QOS保障，充分解决IP 网络QOS的问题；同时终端本身的编解器算法中也实现了抗丢包处理，完全能满足目前IP 网络的环境要求，让用户尽情体验视频会议带来的优质视音频效果。
    （3）业务完全兼容
华为设备之间具有抗丢包能力，根据当前网络状态，智能启用抗丢包处理，保证视频、语音效果；并且能很好与其它厂家设备兼容。如下图所示：

 

多点会议中MCU根据各终端是否支持抗丢包，智能采取不同策略，实现会议兼容。
如下图所示：

3.3        效果提升
华为超强纠错技术让IP QOS得到了充分的保障，从实验数据与现网运行状态来看，在3%的丢包环境下，视频效果不发生任何变化，观看时基本感觉不到丢包。在3%以上到10%之间的丢包，也能很快的实现图像会聚，图像较为连续，基本可看。
数据对比汇总表如下：
丢包率        华为产品        其他厂商
小于0.5％        损伤基本无察觉        有损伤可察觉，但不明显
0.5％～1％        损伤基本无察觉        损伤显著
1％～3％        损伤基本无察觉        恶化严重
3％～5%        有损伤可察觉，但不明显        图像恶劣，沟通无法进行