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什么是FEC
Forward error correction.
基本思想就是, 在产生数据时(如VOIP中sender), 同时产生一些冗余信息,在接收有效数据和冗余信息时(如VOIP中的receiver),利用接收到这些信息恢复出完整的有效数据。FEC就是产生上述冗余信息的一种方法。可见FEC既可以用来恢复部分丢失的有效信息,也可以用来检验数据的正确信。
FEC在VOIP中的位置
FEC flow
FEC的基础知识
- 异或:FEC中的运算符, 异或能进行简单的冗余数据计算和有效数据恢复。
- 有限域:空间换时间, 加速计算。
- 范德蒙特矩阵:可逆矩阵,恢复数据包的基础。
- RS编码:冗余数据编码。
有限域
伽罗华域, 数值是可列举的,有限的, 且对这些数值进行加减乘除后的结果也是落在这个域中。
举例:GF(2^0)
- 0 1 * 0 1
0 0 1 0 0 0
1 1 1 1 0 1
FEC GF(2^8) xor
范德蒙特矩阵
法国数学家 Alexandre-Théophile Vandermonde 在十八世纪提出了行列式的概念,
用来解决线性方程组问题, 其中一个关键是 Vandermonde 矩阵,
Vandermonde 矩阵具有如下的形式:
矩阵
推导公式
RS编码
编码
编码参数是(m + n) * n矩阵;上面是单位矩阵,实际编码时只需要复制相应D, 这里为方便理解;下面是范德蒙特矩阵
数据丢失
丢了D1,D4, C2
可逆矩阵g
-
参数矩阵可逆,色块代码的是范德蒙特矩阵取逆
解码
得到解码参数
FEC encoder&decoder流程
FECEncoder
FECDecoder
FEC count计算
静态1
静态2
动态
组合
随media count变化
1:1冗余
随网络状态改变
综合前三种
- 静态1:
- media count < 3 -- > fec = 0
- media count < 10 -- > fec = 1
- fec = 2
- 静态2:
fec count = media count - 动态
loss, rtt -> fec level -> fec count = (media count + fec level) / (100 - fec level) - 综合
- 网络较稳定,丢包很少, -- > 静态1
- 有一定的loss, 动态
- loss很大,rtt不是很大 -->静态2
扩展一 -- Flex FEC (交织模式)
交织模式
- FEC交织模式:
- 非交织模式: 恢复3个包, 总冗余包 3 * 4 = 12
- 交织模式:恢复3个包,总冗余包7
- Disadvantage: 缓存变大,解码复杂度高
交织模式的两种实现方式
- m x n
mn - staircase
staircase
采用方式2, 避免带宽的不均匀
扩展二 -- FEC in SFU
FECinSFU
- Producer从网络收到的数据可能有部分丢失, 增加FEC recover, 增加了有效数包, 冗余数据不变
- 针对Consumer拉取数据FEC量以Consumer网络状况,增加FEC encode, 增加了对抗拉流网络状态的能力
- 1,2可以独立使用
- Disadvantage: 增加了SFU计算资源消耗