被ITU和IETF两大标准组织认可 阿里大淘宝彰显技术硬实力

作者:舒文琼 责任编辑:甄清岚 2022.04.22 16:55 来源:通信世界网

通信世界网消息(CWW)庞大的用户规模、领先的网络设施、活跃的氛围环境,成就了我国在全球互联网应用市场的领先地位。追求无止境,互联网公司正在攀登更高的峰——打造全球技术研发创新高地。

这其中,阿里巴巴大淘宝技术团队如同“黑马”般一跃而出,其提交的《可交互低延时互联网多媒体传输系统需求》提案被ITU正式通过,多路径传输技术标准Multipath-QUIC被IETF接收。接连被两大国际标准组织认可的阿里巴巴大淘宝技术团队,正以厚植技术创新的形象,在互联网的国际标准舞台上发出中国企业最强音。

GRTN:直面视频直播需求痛点 

大淘宝技术团队的第一项成就是全球实时传输网络(Global Realtime Transport Network,GRTN)。2022年1月17—28日,ITU第16研究组召开线上全体会议,来自中国、美国、英国、日本、韩国等国家的百余名代表参加了会议,由阿里巴巴(中国)有限公司和学界联合提交的《可交互低延时互联网多媒体传输系统需求》国际标准立项提案在会上正式获批通过,并得到了英国、日本、加拿大、巴西等国的广泛关注和支持。

GRTN之所以广受关注,要从其市场需求说起。移动互联网进入4G时代以来,各种视频直播应用开始大量涌现并日益流行。与传统直播不同的是,淘宝直播不仅对播放体验和延时而且对主播开播稳定和交互性也提出了较高要求,需要超低时延的双向流媒体传输机制。

对于视频业务,业界传统上采用CDN进行分发。然而作为一项诞生已有20多年的技术,CDN因架构和机制的限制而遭遇到了能力的天花板。首先,CDN采用树状层级网络架构,视频流沿着树枝路径逐层级转发,分发路径长,中心压力大;其次,CDN采用TCP传输协议,传输延时优化能力有限,导致端到端传输延时通常为5~10秒。这一时延显然无法满足交互式视频对传输时延的需求,面对视频直播应用的兴起,CDN已经力不从心。

显而易见的是,修修补补的改良远远不够,多媒体传输标准到了革命性创新的时候。春江水暖鸭先知,经营最大电商平台、支撑直播卖货的阿里巴巴大淘宝团队,最先感受到了变革的机遇和压力,也最早开始了变革的探索。

“早在2017年我们就开始了铺垫,从与学界攻关提出强化学习驱动的交互视频流控方法,到和CDN团队联合推出低延时直播,再到整个GRTN系统的技术升级,我们步步走来,稳扎稳打。”大淘宝技术团队技术专家吴鹏强表示。

从技术角度看,GRTN相对于CDN有两大突破创新:第一,采用层级网和对等网相结合的混合网络架构,相比之前的树状结构,媒体传输链路更短;第二,全链路采用延时更低的基于UDP的RTC协议,利用深度定制的动态路由、传输控制、边缘计算、双向实时信令网等机制,能够保证大规模互联网交互式视频直播的服务质量。GRTN攻克了流媒体传输的科研难题,成功地将延时从5~10s降低到了1s以内,在直播行业开创性地提出低延时直播的概念。

GRTN这一创新的技术突破已经在实践中得到了广泛验证。目前,GRTN已经应用到淘宝、钉钉、优酷、Lazada等多个平台的低延时直播业务中,并帮助众多国内外用户提升互联网直播体验;GRTN所服务的域名数已达到数千个,基于GRTN构建的直播应用包括电商直播、视频会议、在线教育、1V1视频通话、云游戏等全场景互联网直播业务。特别是经历了双十一、疫情冲击等场景和市场的考验后,GRTN的性能、稳定性、扩展性等均得到了充分的检验。

以GRTN技术为基础,阿里巴巴与学界在ITU会议上成功立项《可交互低延时互联网多媒体传输系统需求》国际标准,获得了中国电信、中国联通、中兴通讯等国内传统CDN技术标准主导单位的支持,赢得了相关国际同行的认可和支持。

以CDN为代表的传统流媒体标准向来由欧美主导,上述国际标准项目的成功立项,标志着我国在流媒体技术领域迈出了重要一步,也为我国在多媒体传输系统国际标准领域弯道超车提供了契机。

多路径传输技术:提升网络鲁棒性 

大淘宝技术团队的第二项成就是多路径传输技术Multipath QUIC(以下简称MPQUIC)。1月7日,阿里巴巴大淘宝技术团队主导自研的IETF QUIC标准化协议库XQUIC正式开源。基于XQUIC,大淘宝技术还与阿里云AIS网络研究联合推出了MPQUIC,目前MPQUIC已被IETF QUIC工作组接收,正在向准IETF标准演进。

如此复杂的技术术语可能令人困惑,那么让我们从应用场景谈起。你是否曾经经历过以下场景:看视频刷得正嗨,突然发现视频变得很卡,怎么重连也没有用?打着语音电话从商场走向停车场,电话一下子就断了,必须拨号重连?想要争分夺秒地在高速上办公,但是发现邮件怎么也发不出去?

上述问题的产生都可以归结为一个原因:弱网。无线网络天生的频谱限制、无线信号覆盖不足、多用户间相互竞争资源、高移动场景下频繁基站切换等,都可能导致弱网的频发。MPQUIC同时使用多条路径(5G、4G、Wi-Fi)进行传输数据,通过多条网络链路提升传输吞吐量和鲁棒性,从根本上解决了由单路径弱网带来的用户体验问题。

同时使用多条路径进行传输可谓“知易行难”。 大淘宝技术和阿里云AIS网络研究共同提出的最终形成MPQUIC的技术路线,也经过了一个探索的过程。而要了解这个过程,就首先要从QUIC说起。

QUIC最早是Google提出的基于UDP的低时延互联网传输层协议。2016年11月,IETF召开QUIC工作组会议,QUIC开始标准化,成为新一代传输层协议。随后,QUIC开始在业内普及。XQUIC项目负责人、阿里巴巴大淘宝技术架构师喵吉表示,公司前瞻性地预测到QUIC将是未来传输的重要方向,为此自研了IETF QUIC标准化的协议库实现XQUIC。

与此同时,大淘宝也在致力于破解前文所述弱网问题,也曾经研究过业内流行的MPTCP,但未能规模落地,进展不顺。在一筹莫展之际,XQUIC的推进给了喵吉启示:QUIC已成为大势所趋,那么多路径传输也必将向QUIC方向发展。

于是,当其他厂家刚刚实现QUIC单路径之时,阿里巴巴开始了基于XQUIC的多路径实现的研究,于2020年提出多路径传输技术MPQUIC草案,并于2021年11月的IETF大会上被IETF QUIC工作组接收成为工作组草案,目前MPQUIC正在向准IETF的方向演进。图1为MPQUIC的协议栈模型。

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众所周知,MPTCP支持者颇众,那么与MPTCP相比MPQUIC有何优势?

喵吉表示,MPTCP在内核层面实现,依赖于手机厂商、服务端以及负载均衡层面的支持,难以规模部署,而MPQUIC是用户态协议,在QUIC基础上进行了最小扩展,比较容易依据应用层反馈信息控制传输层调度算法,打开了多路径能力的天花板,更容易落地和部署。

此外,MPTCP还面临着MP Head-of-line的问题,即同时在两条路径上发送报文,其中一条路径特别差或者出现网络剧烈波动,那么分配到这条路径上的报文会拖慢整体下载速度。而MPQUIC可以依据应用场景优化调度算法,引入re-injection机制,当某条路径上的报文传送缓慢或者剧烈丢包时,采用在另外一条好的路径上重新注入的方式进行补偿。

据悉,MPQUIC已经在手淘完成了大规模灰度验证,测试结果表明,在弱网下使用可以实现短视频分片平均下载耗时减少15.03%,视频分片下载弱网耗时降低25.28%。此外,在旅途中,MPQUIC的用户可以同时利用Wi-Fi热点与蜂窝网络,在高移动性场景下仍然保持流畅的视频观看体验。

目前,各国正在加快建设5G网络,在基站部署不够密集的情况下,保障稳定的有效带宽将是音视频类应用场景面临的巨大挑战,MPQUIC使得网络传输能力尽可能达到最大化利用效果,保障良好的网络使用体验。

打造大生态:争夺国际标准话语权

谈起互联网公司,我们想到的可能是丰富多样的业务应用、灵活创新的上市模式。

而今天的阿里巴巴正在展现出全新的面孔。从操作系统飞天、服务器芯片倚天到玄铁系列CPU和龙蜥操作系统,从GRTN和MPQUIC,阿里巴巴的硬核创新实力令业界瞩目。事实上,阿里巴巴早已将科技创新作为重要战略,对前沿科技的创新投入不断加大。

得益于中国巨大的市场优势,中国互联网公司取得了长足发展,并通过技术创新推动市场发展。如今,市场又反哺成就技术创新,过去主要由欧美国家主导的多媒体技术标准格局正在被打破,以阿里巴巴为代表的国内科技公司正在异军突起,凭借技术创新突破,正在争夺国际标准话语权,实现在多媒体时代的弯道超车。阿里巴巴取得的成绩,也彰显了中国科技企业对自主创新、建设科技强国的责任和担当。

当然,标准道路不会一帆风顺,阿里在ITU和IETF获得认可只是迈出了第一步,未来还有很长的路要走。

从GRTN来看,目前业界也有其他公司提供低延时直播能力,但是协议和系统较为分散,缺乏统一的标准,用户使用不同服务时需要接入每一家的协议,“烟囱式”的标准影响了使用体验。因此阿里巴巴的当务之急是建立生态系统,实现不同标准之间的互联互通。如果能够将标准收殓,用一套标准满足所有需求,那就能实现资源的整体优化,是更为理想的状态。

据悉,阿里巴巴已联合腾讯、字节跳动等推出接入协议标准,实现标准的局部对齐。此外,阿里巴巴还于2020年对外公布GRTN产品形态,以将GRTN设计理念普惠给视频领域公司和从业者,加速整个视频行业在低延时传输方面的软硬件的技术和体验的升级。

从MPQUIC来看,鉴于其目前协议栈雏形已具备,需要与应用场景深度结合,进行调度算法的优化,因此业界广泛参与、群策群力至关重要。“希望国内互联网厂商能够积极参与到IETF标准中,为我们提供应用场景输入,共同探索标准的优化。”喵吉表示。

阿里巴巴也拿出了开放合作的最大诚意。1月7日,阿里巴巴大淘宝技术团队宣布XQUIC正式开源,成为国内首个IETF QUIC的开源实现。据悉,目前比较成熟的开源实现大部分以Google、Meta等国外企业为主。未来,阿里巴巴还将实现MPQUIC的开源。

伴随着以视频直播等业务的发展,中国在全球互联网领域的领先优势进一步凸显。未来,从市场、应用、模式到技术的全面领先将是我国互联网的发展方向。为此,笔者呼吁更多的互联网公司关注和参与互联网标准创新,也呼吁国内互联网产业力出一孔,携手提高我国在全球互联网标准领域的话语权。


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