當你在游戲世界里激戰正酣、在直播間互動正興，屏幕畫面突然卡頓，是不是感覺很“崩潰”？近日，中國科學院計算技術研究所研究員李振宇及其帶領的國際合作團隊一系列研究成果，正試圖幫助人們紓解這種“卡頓之痛”。
李振宇告訴《中國科學報》，研究團隊主要針對移動網絡環境下的“協同傳輸”展開研究，并從機制和協議層面提出了優化方案。記者了解到，目前相關研究成果已經用于互聯網企業，上億用戶受益。
從“卡點”出發，優化網絡傳輸機制
為什么會出現卡頓？一般來說，如視頻直播、云游戲等交互式應用對端到端實時傳輸的要求極高，而在移動網絡環境下，現行的網絡傳輸機制無法滿足這些高要求，從而導致頻繁的卡頓現象。
李振宇率領研究團隊聚焦于低時延網絡傳輸展開了一系列探索，并從“多路徑協同傳輸”和“端—邊—云協同傳輸”兩個層面提出了相應的解決方案。
首先，研究團隊提出了多路徑協同傳輸協議。移動終端通常可連接Wi-Fi、蜂窩網絡等多種網絡，存在多條傳輸路徑。但多路徑傳輸的一大挑戰在于，路徑傳輸質量存在差異，這常常導致傳輸時延受限于較慢的傳輸路徑。研究團隊據此提出了基于用戶體驗質量（QoE）感知的多路徑傳輸調度機制，并根據應用QoE需求，動態調整數據包分配和發送策略，以極少的冗余傳輸實現高吞吐、低時延傳輸。研究人員同時設計了基于機器學習的多路徑傳輸擁塞控制機制，用以實時感知瓶頸鏈路并挑選最優的擁塞控制算法，進一步降低傳輸時延。
其次，團隊提出了端—邊—云協同傳輸機制。移動互聯網傳輸的瓶頸鏈路往往卡在“最后一公里”，即靠近客戶端的移動網絡側。在這種網絡環境下，傳統的傳輸機制經常面臨網絡擁塞反饋周期長、丟包恢復慢等問題，進而導致較高的網絡傳輸時延。研究團隊提出的新機制將擁塞控制從服務器側卸載到靠近客戶端的邊緣節點，此舉可大幅縮短擁塞反饋周期，并提高了丟包恢復效率。據介紹，該團隊設計的協同傳輸機制，可在云端服務器端沒有擁塞控制算法的情況下，仍然能準確計算擁塞窗口。
目前，該創新成果已在一家大型互聯網企業的前端服務器上成功部署，顯著降低了傳輸時延，滿足了視頻直播等業務需求，上億用戶因此受益。
優化“對應用軟件和硬件環境改動不大”
值得提出的是，這一方案主要是在機制層面實現優化，無需軟硬件環境“大動干戈”，僅部分工作需要客戶端程序更新與配合。
“我們目前的方案都可以看作是在設計和優化中間適配層的處理邏輯，對上層應用軟件和底層硬件環境改動不大。但不排除后續隨著更低時延的需求，在網絡設備和器件上做工作。”李振宇告訴《中國科學報》。
據了解，李振宇團隊從2013年起就開始關注低時延傳輸。隨著視頻直播業務的興起，他們注意到已有傳輸協議和技術在支撐視頻直播等應用時會面臨較大挑戰，因此投入精力從端到端直播時延角度解決問題。
“相比于提出解決方案的時間，集成、部署和驗證花費的時間往往更長。”李振宇說，相關方案主要是軟件協議棧的更新，一般需伴隨著合作方的版本升級部署。由于線上環境的特殊性，“部署工作以合作方主導、我們配合，并監測效果及進一步完善。”
李振宇團隊長期從事互聯網體系結構與互聯網測量等領域的研究工作，并始終堅持聚焦，致力于為構建更加高效和安全的互聯網基礎設施服務。李振宇告訴記者，團隊未來工作會進一步聚焦于沉浸式視頻傳輸等，因為這類業務對現有網絡架構、網絡接入、網絡分發等造成了極大的挑戰。
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10355608本文鏈接：直播、云游戲苦卡頓久矣！科學家來救場了http://m.lensthegame.com/show-11-2742-0.html
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