【音视频第10天】GCC论文阅读(1)

A Google Congestion Control Algorithm for Real-Time Communication draft-alvestrand-rmcat-congestion-03论文理解
看中文的GCC算法一脸懵。看一看英文版的，找一找感觉。

Abstract

本文档介绍了适用于webRTC两种拥塞控制算法。一种是== 基于时延（delay-based）== 一种是== 基于损失（loss-based）==。

1. Introduction

带宽变化很大，媒体的编码形式不能快速改变以适应变化的带宽。
编码对丢包是很敏感的，然而，媒体流出于实时性的要求会减少包的重传。

1.1 Mathematical notation conventions

略

2. System model

• RTP packet - an RTP packet containing media data.
• Packet group - 发送方发送的一组RTP包，由组出发时间和组到达时间(absolute send time)唯一标识。这些包可以是视频包、音频包或音频和视频包的混合。
• Incoming media stream - a stream of frames（帧） consisting of RTP packets.
• RTP sender - sends the RTP stream over the network to the RTP receiver. It generates the RTP timestamp and the abs-send-time header extension
• RTP receiver - receives the RTP stream, marks the time of arrival.
• RTP接收方的RTCP发送方–发送接收方报告、REMB消息和全运输范围的RTCP反馈消息。
• RTP发送方的RTCP接收方–接收接收方报告和REMB消息以及整个运输范围内的RTCP反馈消息，将这些报告给发送方控制器。
• RTP接收方的RTCP接收器，从发送方接收发送方报告。
• Loss-based controller - 测量损失率、往返时间和REMB信息，并计算出目标发送比特率。
• Delay-based controller - 从RTP接收方或RTP发送方收到的反馈中获取数据包到达信息，并计算出最大比特率，将其传递给loss-based的控制器。

3.Feedback and extensions

有两种方法来实现提出的算法，一种是两个控制器都在发送端运行，另一种是delay-based控制器在接收端运行，loss-based控制器在发送端运行。
第一种：RTP receiver会记录到达时间和每个收到的包的transport-wide sequence number，这些东西用transport-wide feedback message会定期发给发送端。【反馈的时间：时间每接收一次视频帧就反馈一次，如果只有音频或多流，至少每30毫秒一次反馈一次。如果反馈开销需要被限制，这个间隔可以增加到100ms。】RTP sender 把接收到的{序列号，到达时间}映射到“反馈报告所涵盖的每个包的发送时间”，并将这些时间戳提供给delay-based的控制器。它还会根据反馈信息中的序列号计算出一个损失率。
第二种：接收端的delay-based控制器，用来监控和处理到达时间和入包大小。发送方使用abs-send-time RTP报头扩展使接收者能够计算组间延迟变化。从delay-based controller输出的是一个比特率，它将用REMB feedback message传给回发送者。丢包率通过RTCP接收器报告发送回来。
在发送端 REMB消息中的比特率和数据包的百分比损耗被输入loss-based控制器，该控制器输出一个终值目标比特率。当检测到拥塞时建议尽快发送REMB消息，或者至少每秒一次。

4. Delay-based control

基于延迟的控制算法可以进一步分解为三部分:到达时间过滤器（an arrival-time filter）、过度使用检测器（an over-use detector）和速率控制器（a rate controller）

4.1 Arrival-time model

本节介绍了一个自适应滤波器(an adaptive filter)，它根据接收到的数据包的时间持续更新网络参数的估计值。
到达间隔时间inter-arrival time, t(i) - t(i-1)：表示两个包或者两组包的到达时间不同. t(i)是对应于组中最后一个包被接收的时间。
出发间隔时间inter-departure time，T(i) - T(i-1):作为两个包或两组的出发时间的不同。其中T(i)是当前包组中最后一个包的出发时间戳
组间延迟变化inter-group delay variation，d(i)：d(i) = t(i) - t(i-1) - (T(i) - T(i-1))
在接收端，我们观察一组一组的传入数据包，其中一组包定义如下:在burst_time间隔内发送的包序列组成一个小组。burst_time的建议值为5ms。此外，如果其inter-arrival time小于burst_time并且d(i)<0的数据包也被认为是当前组的一部分。 将这些数据包纳入组内的原因是为了更好地处理由"因与拥堵无关的原因,数据包排队"引起的延迟瞬变。任何无序接收的数据包都被Arrival-time model忽略。
t(i) - t(i-1) > T(i) - T(i-1) 网络有拥塞
由于在一条容量为C的路径上发送一组大小为L的数据包的时间ts大致为 ts = L/C
我们可以将组间延迟变化建模为：

d(i) = L(i)/C(i) - L(i-1)/C(i-1) + w(i) 

              L(i)-L(i-1)
          = -------------- + w(i) = dL(i)/C(i) + w(i)
                  C(i)

这里，w(i)是随机过程W的一个样本，它是容量C(i)、当前交叉流量和当前发送比特率的一个函数。 C被建模为常数，因为我们希望它比这个模型的其他参数变化更慢。 我们将W建模为一个白高斯过程。 如果我们过度使用信道，我们希望w(i)的平均值增加，如果网络路径上的队列被清空，w(i)的平均值将减少；否则w(i)的平均值将为零。