关于元宇宙:超低延迟传输网络架构在元宇宙场景的应用

引言

元宇宙现在已成为寰球科技业的下一个风口。在元宇宙目不暇接的各种利用场景中，无论是如电影《头等玩家》中的那种体感交互设施，还是医生利用 VR 医疗，近程做手术，元宇宙强交互的根底是数据的低提早传输和同步。本文将介绍网易云信解决寰球数据低提早交互问题的计划。

网易云信的超低提早传输架构

从数据输出的角度而言，元宇宙中次要的传输数据类型分为 3 类。

• 管制信令
• 音视频数据
• VR/AR 深度图数据

管制信令是通信零碎中的控制指令，这类数据的数据量小但非常重要，一条都不能丢。音视频是元宇宙实在场景实时再现的体验保障。VR/AR 深度图相较于音视频而言数据量要大的多，通常在 15Mbps 以上，这类数据的低提早传输也是当下元宇宙倒退的重要瓶颈。

针对这 3 类数据，想把元宇宙的业务在相隔千山万水的寰球用户间“跑”起来，次要有 2 大难题亟待解决：

• 边缘接入：第一公里问题是所有实时传输零碎中最为简单的，起因在于寰球用户边缘实时网络千差万别，且不可预测；
• 大网传输：为了升高寰球用户的端到端提早，跨国传输最短门路是关键问题；

边缘接入

边缘布点

解决用户接入最间接的办法就是让边缘服务器离用户更近。因而，网易云信在寰球支流国家和国内多个省市都进行了边缘布点。同时，每日对所有服务器进行网络品质梳理，启动服务器间的“赛马机制”，以此保障优质的服务器能极限贴近用户。

智能调度 

在解决了边缘布点问题后，接下来的问题是如何将用户调度到最优节点。可能这看起来与边缘布点准则有些相悖，明明曾经极限贴近用户，为何还须要进行简单的调度？因为用户网络和运营商的复杂性，就近并不等同于最优。最典型的例子就是东南亚，各种网络运营商数量繁多，某些印度用户连贯新加坡节点反而比连贯印度本地节点更快、更稳固。

为了适配此类问题，网易云信从 5 个维度综合筛选出最优节点。

• 动态调度：依据用户地理位置选取最近节点
• 用户历史登录成功率：接入节点白名单
• 用户历史业务状态：卡顿率、提早等指标
• 实时探测：RTT、丢包率、抖动
• 流量聚合：95 峰调度，平摊流量

弱网反抗

弱网反抗是整个实时网络系统中最简单的一环，咱们依据不同的业务数据和场景应用不同的策略。

• 管制信令：信令的数据量通常较小，但优先级很高，咱们应用 QUIC 进行传输，并加了很高的冗余，能够抗 80% 丢包。
• 音视频数据：自研编码器和拥塞控制技术，能够依据业务类型适配画质晦涩度，同时音频有空间音效性能。
• AR、VR 深度图：应用 DataChannel 传输，15Mbps 的数据实时传输也无压力。
• 图片、文件等动态资源：云信的 Http 减速代理服务，提供寰球边缘接入点，中国到美国最短 RTT 可达 160ms。

大网传输

为了解决网间传输品质的问题，网易云信推出了 WE-CAN 寰球智能路由网络。WE-CAN（Communications acceleration network）是网易云信自研的大规模分布式传输网络，是一个架设在公共互联网上，通过对各种资源智能调度来实现进步数据传输品质、升高数据传输老本指标的简单网络系统。

举例来说，北京和洛杉矶之间的公网链路的 RTT 在 250ms 左右，且网络不稳固，很容易呈现数据提早秒级能力投递胜利的景象。

WE-CAN 的解决思路：

1. 在北京和洛杉矶之间计算出一条最优公网路由；
2. 各节点之间的最短路由不能适度重叠，要用总体规划和拥塞管制；
3. 有肯定 QoS 机制反抗弱网；
4. 遇到网络抖动和机器故障，能快速反应，路由切换；

WE-CAN 架构 

WE-CAN 由 4 个模块组成：

• 调度节点：负责接入节点调配
• 接入节点：负责内外协定转换，服务分级，热更新等性能
• 转发节点：外围转发模块，两两之间实时探测，组成 full-mesh 的网络，上报 rtt，loss，jitter 等信息
• 管制节点：收集转发节点上报，做路由布局

这里重点讲一下管制节点的路由布局策略。

路由布局 

• 链路品质分

依据上报信息（rtt，loss，jitter），算出任意 2 个节点之间的链路品质 MOS 分，计算出的品质分为 0-1 之间的小数。

• 最佳门路选取

a. 应用 dijkstra 算法计算任意 2 个节点之间的最短路由，多跳的路由得分为每一段链路品质分的乘积，跳数越多则乘积越小，相当于做了跳数惩办。例如 A->B->C->D 这条路由的综合分是 0.950.950.92 = 0.83。

b. 将最优门路的两头节点全副排除，从新持续计算最佳门路作为次优门路；以此类推，计算出 k 条最佳门路。

• 拥塞防止

计算多条最佳门路的起因是为了防止拥塞。通过第一轮路由计算后，聚合所有最佳门路，统计各直达节点是否超过流量阈值，超过则视为拥塞，将路径的路由迁徙到次优门路上，以此类推，通过多轮计算，失去最终路由表，同步给转发节点，转发节点依据路由表投递数据。

疾速避障

除了最短门路布局外，一张优良的传输大网，应该具备疾速避障的能力，WE-CAN 次要从 3 个角度切入这个问题。

• 管制节点检测到网络大规模抖动或者机器宕机，会立刻更新路由表并下发。
• 转发节点之间有 ARQ 和 FEC 等机制，反抗突发的网络丢包。
• 转发节点在感知链路 RTT 变长超过阈值时，会将发送路由从最优切换到次优。

传输品质比照 

WE-CAN 和公网在中国到美国的传输品质比照:

优质传输率：所有统计窗口中达到率大于 95% 的比率
提早：RTT

元宇宙的利用落地

网易伏羲遥感机械助力传统产业数字化转型，在网络环境较差的户外环境也能通过手机近程操控挖掘机进行生产工作，同时可适配中低端手机，将简单的计算和渲染等放在云端实现，帮忙生产效率的晋升。

网易瑶台是国内首个元宇宙落地产品，区别于传统视频会议的繁多出现形式，瑶台更具虚构的沉迷感，也更能满足事实世界的切实需要。网易曾将寰球投资者大会的举办地搬到了瑶台虚拟世界，来自寰球多个国家的 200 多位投资者，通过本人的虚构形象，交换网易业务的最新动静。整个场景便是基于网易云信的 WE-CAN 寰球智能路由网络和交融通信能力打造。

网易云信的虚拟人解决方案，能实用于金融智能虚构客服、互联网医疗近程问诊、新闻虚构主播、社交娱乐虚构偶像、智能虚构助手、电商虚构直播等场景。相比于市场上其余虚拟人计划，网易云信提供了一站式的 SDK，用户仅需对接一个 SDK 即可同时领有虚拟人、RTC、直播等多项能力。同时，独创客户端和云端双渲染技术，以满足不同客户和场景的理论需要。

结语

刘慈欣学生认为：人类背后有两条路，一条向外，通往星辰大海；一条向内，通往虚拟现实。前者志在摸索广袤宇宙，后者踊跃开辟元宇宙世界。对此，陈策示意，只管真正的元宇宙何时会向世人出现其残缺风貌仍未可知，但在通往元宇宙的过程中，关键技术及产业将会取得微小倒退契机，对将来人类社会和商业模式改革产生重要影响。在这个过程中，网易云信也将深刻具体场景，洞察企业客户实在需要，为客户提供更优质、更稳固的产品能力和服务。