网络差怎么办?音频网络传输与抗弱网策略
上次我们讨论了如何挑选一个编解码器,而编解码器在音频传输中的作用就是拆解、包装音频信息,使其能够通过网络传输到远端,然后在远端进行解包和组装,最终实现音频播放。
如果把音频数据包比喻成运送音频货物的小车,网络就是这些小车行驶的道路。有时候,小车可以在高速公路上畅通无阻地行驶,但有时候却要穿越崎岖的山路,甚至可能在路上发生意外,导致货物丢失。这些情况就是我们所说的弱网。
在弱网情况下,音频的体验可能会受到影响,表现为卡顿、杂音,甚至无法正常通话。接下来,我们将探讨音频链路中弱网是如何形成的,以及如何通过抗弱网策略来解决这些问题。
实时音频传输
在实时音频交互中,为了保证传输的实时性,通常使用基于 UDP 协议的 RTP 协议来传输音频数据。相较于 TCP 协议,UDP 提供了一种无需建立连接就能发送封装的 IP 数据包的方法,其优点是延迟低、速度快。然而,UDP 协议缺乏重传机制,当数据包丢失或损坏时无法进行补发,因此被称为一种“尽力而为”的协议机制。
RTP 定义了音视频数据包的格式,其中包含了诸如 RTP 版本号、包顺序编号等信息。压缩后的音频信息对应于数据包的音频负载部分。下图展示了一个完整的音频数据包的组成形式。

弱网是如何形成的
在网络传输中,弱网状态通常体现为三个常见问题:丢包(Packet Loss)、延迟(Latency)和抖动(Jitter)。让我们逐一了解它们的形成原理。
丢包: 丢包指的是部分数据包无法在有效时间内到达终点,或者永远无法到达终点。这可能由多种原因导致,如物理传输中的丢失、服务器或路由器拥堵等。互联网传输并不是百分之百可靠的,因此总会有部分数据无法按时到达目的地。
延迟和抖动: 在网络中,从起点到终点存在多条路径可选择,这导致数据包到达终点所需的时间不确定,即延迟。抖动则指的是数据包到达时间的不稳定性,有时间隔较长,有时却几乎同时到达。这种不确定性会导致音频播放时出现乱序或卡顿的情况。
全球网络传输环境随着区域和时段的不同而不断变化,因此丢包、延迟和抖动是基于互联网进行实时传输不可避免的问题。
抗弱网策略
既然弱网状态在实时音频传输中是不可避免的,那么有哪些方法可以解决或对抗弱网呢?主要有网络丢包控制和音频特有的抗弱网策略 NetEQ。
网络丢包控制: 为了对抗丢包,通常采用前向纠错 FEC 和自动重传请求 ARQ 这两种方法。FEC 通过发送冗余信息来恢复丢失的数据包,而 ARQ 则通过重传请求来弥补丢失的数据包。然而,这两种方法都会增加网络带宽的消耗。
NetEQ: 在接收端,通常采用一套抗弱网策略,其中 NetEQ 是一个典型的例子。NetEQ 主要包括 MCU 和 DSP 两个模块,通过 Jitter Buffer 和各种处理方法来处理抖动和丢包的问题。
在 NetEQ 中,通过缓存和快慢放等方法来处理数据包的抖动问题,通过 PLC 来解决丢包问题。这种方法在不增加额外带宽消耗的情况下提高了网络抗弱网的能力,但会增加一定的延迟。
结语
弱网是实时音频传输中不可避免的问题,但通过网络丢包控制和抗弱网策略可以有效缓解其影响。在实际应用中,需要根据场景进行相应调整,以保证音频传输的稳定性和流畅性。
在会议、演出等场景中,无线麦克风、话筒、Dante 会议系统等设备的选择和优化也是确保音频传输质量的重要因素之一。
通过对网络丢包控制和抗弱网策略的理解和应用,我们可以更好地应对网络环境的变化,保证音频传输在各种情况下都能够保持良好的表现。
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