webrtc rtt 计算

Definitions

  • RTT(Round-Trip Time): 往返时延。在计算机网络中它是一个重要的性能指标,表示从发送端发送数据开始,到发送端收到来自接收端的确认(接收端收到数据后便立即发送确认),总共经历的时延。

  • 一般认为单向时延=传输时延t1+传播时延t2+排队时延t3 t1是数据从进入节点到传输媒体所需要的时间,通常等于数据块长度/信道带宽 t2是信号在信道中需要传播一定距离而花费的时间,等于信道长度/传播速率(光纤中电磁波的传播速率约为210^5 km/s,铜缆中2.310^5 km/s) t3可笼统归纳为随机噪声,由途径的每一跳设备及收发两端负荷情况及吞吐排队情况决定(包含互联网设备和传输设备时延) 综上:时延并无标准值只有经验值。某运营商规定网内路由器间时延1000公里之内<=40ms,2000公里之内<=60ms,3000公里之内<=80ms

RTT Calculation

大写S代表发送时间,R代表接收时间,D代表延时 S(a0) A------------------------------------------------------ > B R( b0)

S(a0) D(b0) A<--------------------------------------------------------B D(b0) = S(b0) - R(b0)

1,A先发一个数据包,在本地记录下发送时间 S(a0),并把 S(a0)放在数据包中发给B 2,B收到数据包,在本地记录下数据接收时间R( b0),并把数据包发回A,发送时把本地处理延时时间 D(b0)也记录到数据包中,D(b0) = S(b0) - R(b0) 3,A收到B的回应后,记录到数据接收时间R(a0) 4, rtt = R(a0) - S(a0) - D0

WebRtc RTT Calculation

 

1.名词解释

  • LSR: 最近一次SR包的NTP时间戳(remote_sender_ntp_time_);LSR由NTP秒(second)低16位和毫秒(fraction)高16位组合而成;

  • DLSR: 最近一次收到SR包到打包Report Block包的间隔.

    SR报文格式:

            0                   1                   2                   3
            0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    header |V=2|P|    RC   |   PT=SR=200   |             length            |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                         SSRC of sender                        |
           +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
    sender |              NTP timestamp, most significant word             |
    info   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |             NTP timestamp, least significant word             |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                         RTP timestamp                         |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                     sender's packet count                     |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                      sender's octet count                     |
           +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
    report |                 SSRC_1 (SSRC of first source)                 |
    block  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
      1    | fraction lost |       cumulative number of packets lost       |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |           extended highest sequence number received           |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                      interarrival jitter                      |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                         last SR (LSR)                         |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                   delay since last SR (DLSR)                  |
           +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
    ​
    ​

    RR报文格式:

            0                   1                   2                   3
            0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    header |V=2|P|    RC   |   PT=RR=201   |             length            |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                     SSRC of packet sender                     |
           +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
    report |                 SSRC_1 (SSRC of first source)                 |
    block  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
      1    | fraction lost |       cumulative number of packets lost       |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |           extended highest sequence number received           |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                      interarrival jitter                      |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                         last SR (LSR)                         |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
           |                   delay since last SR (DLSR)                  |
           +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
    report |                 SSRC_2 (SSRC of second source)                |
    block  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
      2    :                               ...                             :
           +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
           |                  profile-specific extensions                  |
           +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

2. 探测流程

探测流程:

  • 发送端构造和发送SR包,携带发送时间戳LSR;

  • 接收端接收到最新的SR之后,使用last_received_sr_ntp_字段记录当前ntp时间戳;

  • 接收端构造RR包,设置DLSR字段为当前ntp时间戳 - last_received_sr_ntp_,之后发出RR包;

  • 发送端在接收到RR包之后,记录RR包到达时间now_ntp;

  • 计算rtt: now_ntp - LSR - DLSR

SR和RR包的数量并不需要完全相同,它们之间并不是一一对应的关系,而是相互独立发送的,各自按照自己的发送节奏发送数据. 即使SR或者RR丢失了一部分,只要发送端接收到过RR,它总能计算出rtt,因为发送端只需要一次RR包中的LSR和DLSR字段就能够算出一次rtt.

3. 更新流程

由上一步得到的rtt值会被传递到CallStats中进行定时更新操作(CallStats::Process), 时间间隔为1s(kUpdateIntervalMs). 一次处理流程CallStats::Process为:

  • RemoveOldReports移除1.5s之前的旧的rtt数据;

  • 计算最近1.5s之内的rtt平均值和最大值;

  • 如果最大值和平均值都是非负数,那么便认为rtt合法;

  • 以平均rtt值和之前的旧的值做一个加权(3:7)作为最终的rtt计算值,通知所有观察者.

4. 相关代码

`RTCPSender::BuildSR`
`RTCPSender::BuildRR`
`RTCPSender::SendCompoundRTCP`
`RTCPReceiver::HandleReceiverReport`
`RTCPReceiver::HandleReportBlock

获取LSR

bool ModuleRtpRtcpImpl::LastReceivedNTP(
    uint32_t* rtcp_arrival_time_secs,  // When we got the last report.
    uint32_t* rtcp_arrival_time_frac,
    uint32_t* remote_sr) const {
  // Remote SR: NTP inside the last received (mid 16 bits from sec and frac).
  uint32_t ntp_secs = 0;
  uint32_t ntp_frac = 0;
​
  if (!rtcp_receiver_.NTP(&ntp_secs,
                          &ntp_frac,
                          rtcp_arrival_time_secs,
                          rtcp_arrival_time_frac,
                          NULL)) {
    return false;
  }
  //remote_sr 就是 last SR (LSR)  LSR由NTP秒(second)低16位和毫秒(fraction)高16位组合而成;
  *remote_sr =
      ((ntp_secs & 0x0000ffff) << 16) + ((ntp_frac & 0xffff0000) >> 16);
  return true;
}

计算DLSR

bool RTCPSender::AddReportBlock(const FeedbackState& feedback_state,
                                uint32_t ssrc,
                                StreamStatistician* statistician) {
​
    ...
    ...
    ...
  // Delay since last received report.
  if ((feedback_state.last_rr_ntp_secs != 0) ||
      (feedback_state.last_rr_ntp_frac != 0)) {
    // Get the 16 lowest bits of seconds and the 16 highest bits of fractions.
    uint32_t now = CompactNtp(ntp);
​
    //接收到sr的的时间 last_rr_ntp_secs  last_rr_ntp_frac
    uint32_t receiveTime = feedback_state.last_rr_ntp_secs & 0x0000FFFF;
    receiveTime <<= 16;
    receiveTime += (feedback_state.last_rr_ntp_frac & 0xffff0000) >> 16;
​
    block->SetDelayLastSr(now - receiveTime);
  }
  return true;
}

计算RTT

void RTCPReceiver::HandleReportBlock(const ReportBlock& report_block,
                                     PacketInformation* packet_information,
                                     uint32_t remote_ssrc) {
    ...
    ...
    ...
  int64_t rtt_ms = 0;
  //LSR
  uint32_t send_time_ntp = report_block.last_sr();
  // RFC3550, section 6.4.1, LSR field discription states:
  // If no SR has been received yet, the field is set to zero.
  // Receiver rtp_rtcp module is not expected to calculate rtt using
  // Sender Reports even if it accidentally can.
  if (!receiver_only_ && send_time_ntp != 0) {
    //DLSR
    uint32_t delay_ntp = report_block.delay_since_last_sr();
    // Local NTP time.
    uint32_t receive_time_ntp = CompactNtp(clock_->CurrentNtpTime());
​
    //计算RTT
    // RTT in 1/(2^16) seconds.
    uint32_t rtt_ntp = receive_time_ntp - delay_ntp - send_time_ntp;
    // Convert to 1/1000 seconds (milliseconds).
    rtt_ms = CompactNtpRttToMs(rtt_ntp);
    if (rtt_ms > report_block_info->max_rtt_ms)
      report_block_info->max_rtt_ms = rtt_ms;
​
    if (report_block_info->num_rtts == 0 ||
        rtt_ms < report_block_info->min_rtt_ms)
      report_block_info->min_rtt_ms = rtt_ms;
​
    report_block_info->last_rtt_ms = rtt_ms;
    report_block_info->sum_rtt_ms += rtt_ms;
    ++report_block_info->num_rtts;
  }
    ...
    ...
    ...
}

更新回调

void CallStats::Process() {
  RTC_DCHECK_RUN_ON(&process_thread_checker_);
  int64_t now = clock_->TimeInMilliseconds();
  last_process_time_ = now;
​
  // |avg_rtt_ms_| is allowed to be read on the process thread since that's the
  // only thread that modifies the value.
  int64_t avg_rtt_ms = avg_rtt_ms_;
  RemoveOldReports(now, &reports_);
  max_rtt_ms_ = GetMaxRttMs(reports_);
  avg_rtt_ms = GetNewAvgRttMs(reports_, avg_rtt_ms);
  {
    rtc::CritScope lock(&avg_rtt_ms_lock_);
    avg_rtt_ms_ = avg_rtt_ms;
  }
​
  // If there is a valid rtt, update all observers with the max rtt.
  if (max_rtt_ms_ >= 0) {
    RTC_DCHECK_GE(avg_rtt_ms, 0);
    for (CallStatsObserver* observer : observers_)
      observer->OnRttUpdate(avg_rtt_ms, max_rtt_ms_);
    // Sum for Histogram of average RTT reported over the entire call.
    sum_avg_rtt_ms_ += avg_rtt_ms;
    ++num_avg_rtt_;
  }
}
int64_t GetNewAvgRttMs(const std::list<CallStats::RttTime>& reports,
                       int64_t prev_avg_rtt) {
  if (reports.empty())
    return -1;  // Reset (invalid average).
​
  int64_t cur_rtt_ms = GetAvgRttMs(reports);
  if (prev_avg_rtt == -1)
    return cur_rtt_ms;  // New initial average value.
​
  // Weight factor to apply to the average rtt.
  // We weigh the old average at 70% against the new average (30%).
  constexpr const float kWeightFactor = 0.3f;
  return prev_avg_rtt * (1.0f - kWeightFactor) + cur_rtt_ms * kWeightFactor;
}

References

[http://www.voidcn.com/article/p-dkzjvoaj-bpd.html]  http://www.voidcn.com/article/p-dkzjvoaj-bpd.html 

[https://www.cnblogs.com/xl2432/p/13424448.html]  https://www.cnblogs.com/xl2432/p/13424448.html 

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/tanlovezhao/article/details/109037881
RTT