随着5G-A/6G时代超高清、沉浸式视频应用的爆发式增长,传统基于TCP的传输协议已无法满足中国移动下一代视联网业务对低时延、高稳定性的需求。基于QUIC协议的Media over QUIC(MoQ)技术通过快速连接建立、多路复用队头阻塞解决、连接迁移保障、网络切换无感知、分层传输架构,以及结合中继节点(Relay)和CDN分发等特性实现了媒体数据高质量传输,为下一代视联网业务服务提供了关键技术支撑。本文将从Media over QUIC的背景介绍、技术原理、技术应用前景展望及未来发展思考等方面展开分析。
背景:视联网的挑战与Media Over QUIC的崛起
随着5G-A/6G时代的到来,视频业务正朝着超高清、强交互、沉浸式的方向飞速演进。用户对低时延、高带宽、强稳定的网络传输需求呈指数级增长,因此中国移动积极布局下一代视联网,以满足上述需求,然而传统基于TCP的传输协议(如RTMP、HLS)已难以满足这些需求,尤其在网络波动时,卡顿、高延迟等问题频发,而Media over QUIC以下简称MoQ的就是为了解决上述问题而设计的。MoQ基于QUIC协议,旨在设计一种低时延、可扩展的媒体传输解决方案,覆盖直播流、游戏、媒体会议等多种场景,被视为下一代视联网的核心传输解决方案。IETF于2022已成立MoQ工作组推进相关标准化工作。
Media over QUIC 关键技术简介
1. QUIC协议发展历史
2. QUIC 协议的基本概念及特点
快速连接建立:QUIC 协议运行在UDP之上,结合了TCP的可靠性和UDP的低延迟特性,既能保证数据的准确传输,又能快速建立连接,减少传输延迟。通过0-RTT握手(TLS1.3支持),首帧传输延迟降低50%以上。
内置加密:QUIC内置了TLS加密,确保数据传输的安全性,避免了数据在传输过程中被窃取或篡改,为视联网中的视频内容提供安全保障。
多路复用:允许通过单个QUIC连接传输多个数据流,这些数据流相互独立,不会因某个流的阻塞而影响其他流的传输,有效解决了TCP中的队头阻塞问题,提高了传输效率。
连接迁移:当设备的IP地址或网络状态发生变化时,QUIC能够快速重新建立连接,实现无缝切换,确保视频传输的连续性,如用户在移动过程中切换不同的网络热点时,视频播放不会中断。
3. Media Over QUIC 关键技术介绍
Publish/Subscribe(发布/订阅模式)工作模式:发布方(Publisher)通过MoQ的Announce命令发布数据,数据内容通过Track\Group\Object的方式进行组织,Object是最小数据单元,由两个部分组成,一部分是metadata,此部分数据是明码不加密,相对于转发实体来说是可见的。另外一部分是Payload(有效载荷),此部分是加密的,不可见。多个Object组成一个MoQ Group of Objects,多个MoQ Group of Objects 组成一个MoQ Track,如下图所示:
订阅方(Subscriber)通过MoQ的Subscribe命令订阅想接收的Track 或者MoQ Group of Objects,当有订阅更新时,订阅方(Subscriber)通过MoQ的Fetch命令去获取最新的数据更新。
分层传输架构:MoQ使用QUIC作为基础传输协议,在网络架构上使用了分层传输架构,利用通用中继(Relay)和CDN分发技术来实现MoQ以完成传输,而不必把媒体处理和媒体传输混合在一起。上层应用的开发并不需要关心太多传输的事情,只关心将内容快速地编码并且放入载荷中。MoQ 传输网的组网图如下所示:
通过中继(Relay)形成分布式节点网络,Relay节点支持数据缓存和就近分发,通过缓存机制存储已接收的媒体数据,然后根据需要分发到其它节点,减少骨干网流量压力。这种传输机制可以有效的减少因为网络问题造成的传输丢包,并减少传输时延,在通过MoQ定义的多层传输转发时,数据将被途经的Relay节点(如:CDN、5G基站)复制存储,如果接收端发现数据有丢包,无需发送端重传,可直接从最近的Relay节点重发,将恢复时间从秒级降至毫秒级,通过近距离转发存储数据包重新整合而不需要重新从远端发送请求,降低了丢包和时延,同时降低了带宽使用量和网络消耗。同时MoQ的传输过程通过与CDN技术结合可以支持一次媒体流发布,然后通过Relay节点进行上百次的分发处理,不需要将上百次的媒体流通过网络直接传输给接收方,订阅者按需拉取数据,Relay节点缓存数据并就近分发。例如一场万人直播中,内容仅需传输一次至边缘节点,再由边缘节点传输至本地用户,带宽消耗将大幅降低。
MoQ是下一代视联网的“最佳拍档”
MoQ通过减少握手次数(支持0-RTT或1-RTT连接建立)和动态路由选择,显著降低传输时延,在高丢包率的弱网条件下,仍能保持毫秒级时延,适合实时会议、VR 协同、视频监控及视频通话等场景,有效的保障了视联网业务的流畅度和安全性。
MoQ支持多路复用和智能流量感知,可动态缓存热门内容并就近分发,在视频流量密集场景下,MoQ对网络出口带宽需求大幅减少,且用户越多收敛效果越显著。这契合视联网对高带宽大并发实时业务(体育直播、多玩家云游戏等)的承载需求。
MoQ可以为异构网络统一传输层,适配卫星网络、Wi-Fi 、5G切片等多种链路。在未来空天地海一体化网络中,MoQ通过连接ID标识而非IP地址标识数据连接,提供无感知的连接迁移能力实现跨网络无缝切换,提升了视联网业务的体验。
MoQ内置TLS1.3加密,增强了安全性与可靠性保障,提供端到端安全传输,这一特性符合视联网对敏感数据(如监控视频)的全帧加密需求。
未来发展思考
截至 2025 年5月,IETF MoQ工作组已发布多份核心 Internet-Draft 文档,包括“低开销媒体容器”(draft-ietf-moq-loc-00)和“媒体传输层”(draft-ietf-moq-transport-11)等,后者于 2025 年 4 月更新至第 11 版,定义了通过 QUIC/WebTransport 实现发布-订阅模型、支持中继Relay节点和大规模分发的协议行为(Media Over QUIC <moq> - IETF Datatracker,draft-ietf-moq-transport-11-Media over QUIC Transport)。Media Over QUIC 为下一代视联网的发展带来了新的机遇和动力。随着技术的不断成熟和应用的广泛推广,它将在视频传输领域发挥越来越重要的作用,重塑视频传输的未来,为用户开启一个更加精彩、高效的下一代视联网时代。让我们共同期待这一技术的美好前景,并积极参与到相关的探索和实践中,共同推动视联网产业的繁荣发展。
【参考文献】
[1] IETF. draft-ietf-moq-transport-11 2025
[2] Sy11. 抛砖引玉:浅谈 Media Over Quic 媒体传输协议 2025
[3] Mike. Media Over QUIC and the Future of High-Quality, Low-Latency Streaming 2024
[4] 马川. 面向流媒体的确定时延传输:从 QUIC 出发,走向未来 2023