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webrtc弱网-InterArrivalDelta类源码分析与算法原理

news 2025/9/18 9:30:38

一、核心功能

InterArrivalDelta 是 WebRTC 中用于计算两个发送 burst（突发包组）之间的时间差和大小差的工具类。主要用于拥塞控制算法（如 Google Congestion Control, GCC）中，通过分析包组的发送时间差、到达时间差和包大小差，来估计网络延迟和带宽变化。

二、核心算法原理

该算法将连续到达的包按照发送时间分组（send_time_group），每个组包含一定时间窗口内发送的包。当检测到新的组时，计算当前组与上一组之间的：

发送时间差（send_time_delta）
到达时间差（arrival_time_delta）
包大小差（packet_size_delta）

算法还具备以下能力：

识别并处理重排序包（reordered packets）
检测时钟偏移（clock offset）
识别突发传输（bursty traffic）并将其视为同一组

三、关键数据结构

1. SendTimeGroup

struct SendTimeGroup {size_t size;                    // 该组总包大小Timestamp first_send_time;      // 组内第一个包的发送时间Timestamp send_time;            // 组内最后一个包的发送时间（最大）Timestamp first_arrival;        // 组内第一个包的到达时间Timestamp complete_time;        // 组内最后一个包的到达时间Timestamp last_system_time;     // 最后一个包的系统时间（用于时钟偏移检测）
};

2. 类成员变量

TimeDelta send_time_group_length_;  // 分组时间窗口长度
SendTimeGroup current_timestamp_group_;  // 当前正在构建的组
SendTimeGroup prev_timestamp_group_;     // 上一个完整的组
int num_consecutive_reordered_packets_;  // 连续重排序包计数

四、核心方法详解

1. ComputeDeltas

bool ComputeDeltas(Timestamp send_time,Timestamp arrival_time,Timestamp system_time,size_t packet_size,TimeDelta* send_time_delta,TimeDelta* arrival_time_delta,int* packet_size_delta);

功能：处理每个包的到达事件，必要时计算并返回两个组之间的差值。

流程：

如果是第一个包，初始化当前组；
如果是重排序包，直接返回 false；
如果检测到新组，计算与上一组的差值；
检查时钟偏移和重排序情况，必要时重置；
更新当前组信息。

2. NewTimestampGroup

bool NewTimestampGroup(Timestamp arrival_time, Timestamp send_time) const;

功能：判断当前包是否属于新的发送组。

判断条件：

不属于当前组；
不属于突发传输（BelongsToBurst返回false）；
发送时间与当前组第一个包的发送时间差超过 send_time_group_length_。

3. BelongsToBurst

bool BelongsToBurst(Timestamp arrival_time, Timestamp send_time) const;

功能：判断当前包是否属于当前组的突发传输。

判断条件：

到达时间差小于 kBurstDeltaThreshold（5ms）；
从第一个包到达至今小于 kMaxBurstDuration（100ms）；
传播延迟为负（说明包比预期到达得早）。

4. Reset

void Reset();

功能：重置所有状态，用于处理异常情况（如时钟跳变、连续重排序）。

五、设计亮点

抗时钟偏移：通过比较系统时间差和到达时间差检测时钟跳变，并自动重置。
抗重排序：统计连续重排序包数量，超过阈值则重置。
突发识别：将短时间内密集到达的包视为同一组，避免过度分组。
模块化设计：与具体拥塞控制算法解耦，可复用于多种场景。

六、典型工作流程

初始化：设置 send_time_group_length_（通常为 5ms）；
处理每个包：调用 ComputeDeltas，传入发送时间、到达时间、系统时间、包大小；
判断是否为新组：若是，计算与前一个组的差值；
输出差值：用于后续带宽估计；
异常处理：若检测到时钟偏移或连续重排序，重置状态；
持续更新：重复上述过程，持续监控网络状态。

注释精要

// 判断是否属于突发传输
bool InterArrivalDelta::BelongsToBurst(Timestamp arrival_time,Timestamp send_time) const {RTC_DCHECK(current_timestamp_group_.complete_time.IsFinite());TimeDelta arrival_time_delta =arrival_time - current_timestamp_group_.complete_time;TimeDelta send_time_delta = send_time - current_timestamp_group_.send_time;if (send_time_delta.IsZero())return true; // 发送时间相同，属于同一突发TimeDelta propagation_delta = arrival_time_delta - send_time_delta;// 若传播延迟为负，且到达时间差很小，且总突发时间在阈值内，则认为属于同一突发if (propagation_delta < TimeDelta::Zero() &&arrival_time_delta <= kBurstDeltaThreshold &&arrival_time - current_timestamp_group_.first_arrival < kMaxBurstDuration)return true;return false;
}

InterArrivalDelta是WebRTC中用于分析网络包传输时序的核心工具类，主要功能是计算连续数据包组（burst）之间的发送时间差、到达时间差和包大小差。它通过智能分组机制处理包重排序、时钟偏移和突发流量，为拥塞控制算法提供关键的网络状态指标（如延迟变化和带宽波动），从而支撑动态调整发送速率，保障实时音视频传输的流畅性和稳定性。该模块是Google Congestion Control（GCC）算法的基础组件之一。