前沿:5G 与 AI 时代已来,音视频技术持续迭代升级,网易云信推出了全新一代音视频技术架构。新一代音视频架构有哪些核心技术?各技术在线上场景又有哪些落地实践方案?

文|吴桐
网易云信流媒体首席架构师
网易创新企业大会发布了新一代音视频技术架构,进行了全流程的技术升级,包括新一代音视频融合通信服务端系统、新一代音视频 SDK 以及新一代音视频引擎。本文整理自网易云信流媒体首席架构师、多媒体开发专家吴桐的大会现场实录。
本次分享将从以下几个方面展开:
音视频发展趋势;
新一代音视频架构升级;
新一代音视频核心技术;
新一代音视频场景落地;
总结与展望;

2020 音视频发展趋势
2020 年注定是不平凡的一年,从年初疫情就已经感受到这个变化,今天能够到场和大家面对面交流也是很不容易的。看到海外人民现在还在水深火热中,我们要感谢祖国的强大。今年新冠疫情的突发,也让音视频业务得到一个井喷式的发展,特别是在家办公期间,视频会议成为每个人的刚需,也培养了用户使用视频会议的习惯。
当然除了疫情以外,5G 的到来以及其大带宽、低延时、海量连接等特点也进一步丰富了音视频的应用场景,不仅在传统的视频会议、娱乐社交、在线教育、金融和 IoT 等场景下继续蓬勃发展,还带动了云面试、云相亲、云游戏等新兴领域。当然,各场景对音视频体验也提出更多差异化的要求:更低的延迟、更高的并发等。视频会议、在线教育和云游戏这几个场景,在未来几年的增幅都非常大,特别是云游戏,在 2023 年会达到千亿的规模,所以我相信未来的音视频行业还将持续高速增长,未来有无限的机会等待音视频行业的从业人员。
随着音视频市场的增长,网易云信也在不断提升自己在音视频领域的核心竞争力。在 5G 和 AI 技术变革的推动下,网易云信在原有音视频架构的基础上迭代升级,推出了新一代音视频技术架构,对音视频全流程都做了重大升级,主要包括三大架构升级,分别是:新一代音视频融合通信服务端系统、新一代音视频 SDK 以及新一代音视频引擎。

网易云信新一代音视频架构升级
新一代音视频融合通信系统架构
首先看一下网易云信在新一代音视频融合通信服务端系统的整体架构图。

1 流媒体传输与处理服务
在这个框架图中间是流媒体传输和处理服务,涵盖了边缘媒体接入、实时传输网、流媒体处理服务以及直播点播服务。
在新一代架构中,流媒体系统可以兼容各类协议,边缘媒体服务器既支持云信 SDK 的接入,也支持标准 Web 端使用 WebRTC 接入;同时,云信自研了 SIP 网关服务器,实现了 SIP、PSTN 的接入;使用通用媒体网关实现了标准 RTMP 推流工具、小程序、RTSP 监控摄像头的接入。
在边缘媒体服务系统收到各协议客户端的媒体数据包以后,它会借助云信自研的实时传输网的边缘节点和路由节点进行全球的实时媒体数据分发,保证端到端的最优体验。同时利用流媒体处理服务的通用 MCU 和转码服务器,可以将媒体流混合后旁路转推到云信互动直播服务器,再通过云信直播的融合 CDN 系统进行分发;还可以在云端进行录制后,存储到云信的点播服务系统中。
2 全局流媒体控制服务器
架构图的左侧是全局流媒体控制服务,它包括了:频道与流管理服务、统一媒体调度服务和实时传输网调度服务,它是整个音视频融合通信系统的大脑,由它来动态控制整个系统的运转。
3 大数据与配置服务
架构图的右侧是云信的大数据与配置服务系统,其中全局大数据分析和挖掘系统,负责全链路采集的数据处理、告警和质量透明,并利用大数据挖掘的结果指导全链路各模块算法和策略的制定。另一个是我们智能全局配置管理和下发服务,负责对各类云端参数的下发,包括 QoS 参数、音视频编解码参数以及 A/B Test 的相关开关。
这里,我们对网易云信的新一代音视频融合系统架构做个总结:
首先,新一代音视频融合通信系统是一个混合了实时媒体边缘服务器、实时传输网以及融合 CDN 的一个混合组网系统,它可以满足用户对场景和网络实时性的各类需求;
第二,我们将媒体边缘服务器和媒体网关下沉到边缘,大大降低了用户到第一跳接入服务的距离,也可以更好发挥 5G 边缘计算的能力;
第三,音视频系统的控制面和媒体转发面做了重新的抽象和隔离,音视频房间和流的管理由控制服务器负责,媒体和实时传输网系统只负责流媒体数据的分发,具体这么做的目的和优势,我们在下文的核心技术部分再做展开。
新一代音视频 SDK 技术

关于新一代音视频 SDK 技术,我们做了很清晰的分层设计,将各个模块做了尽可能的解耦,同时也让更多的基础模块可以下沉,让更多上层模块共用代码;在跨平台封装层抽象各平台的差异,为 SDK 接口层提供统一调用逻辑。
在 SDK 接口封装层,我们坚持每个接口都要简单易用,同时接口之间要尽可能没有过强的先后顺序依赖,降低用户调用顺序不一致导致的异常问题。接口设计的另一要点是:保证全端不管是 Android、iOS、PC 还是 Web,接口统一,多端可以无缝切换开发。网易云信为了让用户更好的使用 SDK,除了文档以外还推出了易用体系,为开发者提供了 Sample Code

网易云信推出全新一代音视频技术架构,涵盖服务端系统、SDK及引擎升级。技术包括自研视频编码器NEVC、AI超分辨率、高性能实时传输网等,支持大规模级联与低延迟交互。
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