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QUIC协议在实时流媒体场景探索和研究

  随着互联网技术与多媒体技术的发展,人们不再满足于浏览文字图片,对视频的需求日益增加。个人移动终端的普及使得人们可以随时随地观看视频,使得视频行业发展迅猛。人们对于流媒体服务的需求逐渐加深,同时也将消耗更多的网络带宽。为了保证用户需求,各大服务提供商在多媒体、5G、传输协议等领域做了深入研究。其中流媒体技术因为实时、灵活、交互性好等优点成为了当前研究的热点。

  QUIC 是基于UDP开发的安全可靠的新型传输协议,同时拥有 TCP 的可靠性与 UDP 的快速。由于良好的设计,QUIC 具有较小的连接建立延迟、灵活的拥塞控制、连接迁移等特点,并逐渐应用于各种场景中。然而由于 QUIC 近几年才逐渐被关注,对于 QUIC 的研究主要集中在 QUIC 与其他协议的性能对比,而对于 QUIC 性能建模、实际场景应用等方面需要进一步探索。

  本项目实现一套DASH over QUIC的实验系统,通过阅读 QUIC 相关文档和源码,深入理解 QUIC 协议关键机制,明确 QUIC 拥塞控制机制的运行过程。基于白山云的QUIC,测试不同弱网环境下(不同丢包率)和SRT,TCP、KCP对比的卡顿次数、卡顿时长等流媒体指标和重传率带宽消耗情况,以及原理和结果原因的分析,并依据QUIC的拥塞控制机制对不同弱网环境下不同拥塞控制算法(Cubic/Reno、BBR)进行性能测试,以30%和50%丢包无卡顿为目标,对BBR算法进行优化,以减少在高丢包率场景下带宽的浪费。以TCP为对比目标,基于同等重传带宽比例消耗的情况下,QUIC可实现的最高无卡顿的丢包率和流畅(卡顿率小于98%)的丢包率,对重传比和传输性能优化两者的平衡进行可行性分析。

  已完成的工作:

  • 服务端搭建nginx-quic服务器,实现quic协议传输数据。

  • 将视频使用ffmpeg+MP4Box切成DASH视频片段,客户端使用dash.js播放。

  正在进行的工作:

  • 将BBR拥塞控制算法集成到nginx-quic项目中。

  • 测试不同拥塞控制算法(Cubic/Reno、BBR)下QUIC传输视频流的性能。

(项目负责人:肖梦白)

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