我們將探討Agora.io實(shí)時(shí)云如何通過(guò)端到端的虛擬網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)來(lái)處理全球“移動(dòng)端到端”Web實(shí)時(shí)通信(WebRTC)的挑戰(zhàn)。本文的一個(gè)版本最初發(fā)布在《WebRTCWorld》（WebRTC世界）（參見(jiàn)：http://bit.ly/Mobile2Mobile）中；此前，Agora.io剛剛宣布融資0.2億美元并推出首款產(chǎn)品（參考資料1）。
如今，應(yīng)用程序和用戶的主要特點(diǎn)是全球化和移動(dòng)化，而且通常具有“移動(dòng)端到端”的性質(zhì)。實(shí)際上，“移動(dòng)爆發(fā)點(diǎn)”發(fā)生在2014年，就在這一年，移動(dòng)智能手機(jī)用戶達(dá)到近20億人，超過(guò)了全球的臺(tái)式機(jī)用戶數(shù)量（參考資料2）。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，80%的互聯(lián)網(wǎng)用戶擁有智能手機(jī)，并且這些移動(dòng)用戶的在線時(shí)間更長(zhǎng)，內(nèi)容消費(fèi)量也大幅增多。諸如Facebook和Twitter等社交媒體平臺(tái)指出，如今移動(dòng)交互次數(shù)顯著多于臺(tái)式機(jī)交互次數(shù)，而且大多數(shù)新的社交媒體應(yīng)用程序（例如Instagram、WhatsApp、WeChat、Snapchat等）主要都是移動(dòng)應(yīng)用程序。
最近的研究表明，我們使用手機(jī)的時(shí)間超過(guò)了睡眠時(shí)間（參考資料3），更不用說(shuō)看電視或進(jìn)行其他活動(dòng)的時(shí)間！眾所周知，我們的在線社交、游戲和信息社區(qū)都是全球化的——我們每天都在與散布全球的人們分享信息和溝通交流。
在應(yīng)用程序中加入實(shí)時(shí)通信功能，讓參與者可根據(jù)需要在任何地方與對(duì)方交談并能看到對(duì)方，這種全球化的和移動(dòng)化的實(shí)時(shí)通信無(wú)疑是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。第一家真正切實(shí)簡(jiǎn)化互聯(lián)網(wǎng)全球通信的公司是Skype，正因?yàn)槿绱耍覀冎械脑S多人仍在使用Skype與遠(yuǎn)在其他國(guó)家/地區(qū)的親屬進(jìn)行交談。然而，Skype已成為一個(gè)僵化的孤立平臺(tái)，由于其API較少，因此無(wú)法以靈活、隱形的方式輕易嵌入在其他應(yīng)用程序中。此外，Skype現(xiàn)已納入Microsoft麾下，已經(jīng)成為Microsoft為擴(kuò)展MSOffice并取代MSLync而重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的Skype-For-Business中的關(guān)鍵一環(huán)，似乎不會(huì)再回過(guò)頭來(lái)加入可以輕易嵌入的通信功能。
那么，對(duì)于自行構(gòu)建應(yīng)用程序來(lái)直接納入通信功能的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員而言，有什么替代方案呢？過(guò)去四年來(lái)，在Google和Mozilla以及最近Microsoft和其他公司（參考資料4）的推動(dòng)下，在IETF（參考資料5）和W3C（參考資料6）開(kāi)展的標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃的支持下，WebRTC登上了歷史舞臺(tái)，成為一種可將通信功能輕松集成到應(yīng)用程序中的全新開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。
本博文將探討標(biāo)準(zhǔn)的WebRTC方案在為真正的全球化、移動(dòng)化的應(yīng)用程序交付可靠、一致的體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)方面所面臨的挑戰(zhàn)，并討論可化解這些挑戰(zhàn)并針對(duì)全球化而優(yōu)化的體系結(jié)構(gòu)。
“標(biāo)準(zhǔn)的”對(duì)等WebRTC體系結(jié)構(gòu)所面臨的挑戰(zhàn)
WebRTC應(yīng)用程序的基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)模式是“三角形”模式，如下所示。
無(wú)論應(yīng)用程序位于移動(dòng)應(yīng)用程序之中，還是位于瀏覽器的JavaScript代碼中，都會(huì)與集中式的Web應(yīng)用程序服務(wù)器進(jìn)行通信，這些服務(wù)器為每個(gè)設(shè)備提供在各設(shè)備之間協(xié)調(diào)通信所需的信息。在每個(gè)設(shè)備上，API用于根據(jù)需要獲取對(duì)麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和攝像頭的訪問(wèn)，并計(jì)算設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)路徑，此過(guò)程可能會(huì)因?yàn)榉阑饓�、NAT和其他機(jī)制而變復(fù)雜。建立通信后，語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)通信媒體將以對(duì)等端到對(duì)等端的方式直接在設(shè)備之間流動(dòng)。一切看似完美無(wú)缺。
然而，雖然互聯(lián)網(wǎng)對(duì)等通信因?yàn)楹?jiǎn)便、免費(fèi)且不需要其他基礎(chǔ)架構(gòu)而堪稱是“理想的”方案，但是用戶能否在整個(gè)通信過(guò)程中獲得出色的體驗(yàn)質(zhì)量，則完全取決于網(wǎng)絡(luò)連接的質(zhì)量以及此質(zhì)量在整個(gè)通信會(huì)話期間的穩(wěn)定性。
理想的WebRTC使用情形通常表述如下：兩個(gè)端點(diǎn)均為瀏覽器，二者分別基于具有適當(dāng)性能且配備WiFi或有線網(wǎng)絡(luò)連接的筆記本電腦，并通過(guò)具有適當(dāng)一致性的網(wǎng)絡(luò)在同一國(guó)家/地區(qū)內(nèi)進(jìn)行通信。在這種情況下，不會(huì)有什么問(wèn)題。但是，如果這些設(shè)備是具有3G、4G或WiFi連接且可能在這些連接之間切換的手機(jī)，帶寬在用戶移動(dòng)過(guò)程中經(jīng)常波動(dòng)，而且這些設(shè)備處于完全不同的國(guó)家/地區(qū)，其中某些國(guó)家/地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)很不通暢，那么通信質(zhì)量就可能非常糟糕！因此，許多具有跨國(guó)家/地區(qū)通信經(jīng)歷的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)，WebRTC的體驗(yàn)質(zhì)量是一個(gè)真正的挑戰(zhàn)。標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)不對(duì)實(shí)時(shí)通信提供任何類(lèi)型的“服務(wù)質(zhì)量”保證，這一點(diǎn)可從私有企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中看出；因此，只要存在某種連接，就不會(huì)對(duì)用戶之間傳輸語(yǔ)音和視頻數(shù)據(jù)包的方式進(jìn)行任何重新路由或更改。即使?fàn)顩r很糟，也會(huì)照舊進(jìn)行。
就本質(zhì)而言，WebRTC提供了各種庫(kù)和編解碼器，它們包括在某些Web瀏覽器中，或者由不同公司打包為SDK以供移動(dòng)應(yīng)用程序使用，但是WebRTC并不為這些端點(diǎn)提供針對(duì)QoE優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量完全取決于您以及用戶之間變化莫測(cè)的諸多移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接！
全球性的“移動(dòng)到移動(dòng)”應(yīng)用程序
HelloTalk是一款典型的全球性移動(dòng)應(yīng)用程序，同時(shí)適用于AppleIoS和Android，可為任何國(guó)家/地區(qū)的用戶提供一個(gè)交互式社交環(huán)境來(lái)學(xué)習(xí)新的語(yǔ)言。我們?cè)谥瓣P(guān)于HelloTalk的博文中深入探討過(guò)HelloTalk，因此本文不再贅述（參考資料7）。案例研究已經(jīng)說(shuō)明了對(duì)于像HelloTalk這樣的公司，為何必須要讓全球性的“移動(dòng)端到端”通信每次都得提供卓越的體驗(yàn)質(zhì)量，并且無(wú)論用戶處于哪個(gè)國(guó)家/地區(qū)，無(wú)論采用何種網(wǎng)絡(luò)連接。
Agora.ioCaaS——針對(duì)RTC優(yōu)化的全球網(wǎng)絡(luò)
對(duì)于“移動(dòng)端到端”的WebRTC挑戰(zhàn)，其解決方案在于提供一個(gè)針對(duì)RTC優(yōu)化的全球虛擬網(wǎng)絡(luò)，盡可能以本地方式連接各個(gè)移動(dòng)設(shè)備，然后確保這些用戶之間的全球連接在整個(gè)通信會(huì)話期間都保持出色的QoE。
此體系結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)重要部分：
- 即使在移動(dòng)中的最后一英里，也能通過(guò)“高速通道”從移動(dòng)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。
- 網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)設(shè)備之間建立全球性連接。
移動(dòng)設(shè)備可通過(guò)3G、4G或WiFi和寬帶連接至Agora.io網(wǎng)絡(luò)，延遲和連接類(lèi)型可能會(huì)在用戶移動(dòng)中不斷變化。因此，這里的重點(diǎn)是容錯(cuò)，并基于網(wǎng)絡(luò)狀況不斷調(diào)優(yōu)音頻/視頻。由于預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)“數(shù)據(jù)包丟失”和“抖動(dòng)”等技術(shù)問(wèn)題，因此體系結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上也必須能夠處理它們。這需要對(duì)編解碼器和傳輸協(xié)議進(jìn)行創(chuàng)新，使之針對(duì)移動(dòng)設(shè)備而高度優(yōu)化。對(duì)于特定的設(shè)備，即使是回聲消除這類(lèi)功能，也必須高度調(diào)優(yōu)，確保從一開(kāi)始就提供最佳語(yǔ)音質(zhì)量。
為確保從當(dāng)?shù)剡M(jìn)行快速訪問(wèn)，需要提供大量的訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)——Agora.io目前在全球擁有超過(guò)65個(gè)數(shù)據(jù)中心，而且還在不斷擴(kuò)張。通信將會(huì)直接進(jìn)入Agora.io網(wǎng)絡(luò)，而不是在全球進(jìn)行隨機(jī)的對(duì)等傳輸。這使得“虛擬”Agora.io網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)、持續(xù)地針對(duì)QoE進(jìn)行優(yōu)化。
當(dāng)通信抵達(dá)Agora.io網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)后，如何將此通信路由至目標(biāo)就成了關(guān)鍵問(wèn)題。為確保在全球保持較低的成本，Agora.io采用全球的互聯(lián)網(wǎng)（因此任何人都不需要為專(zhuān)用線路支付電信層面的成本），但其路由和優(yōu)化并不是完全依賴互聯(lián)網(wǎng)。Agora.io不斷監(jiān)視其所有節(jié)點(diǎn)，知道全球在每一時(shí)刻的最佳實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)路徑。因此，在路由過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)重新路由實(shí)時(shí)通信，從而繞開(kāi)瓶頸并確保實(shí)現(xiàn)良好的QoE。Agora.io網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)還直接管理低層級(jí)冗余選項(xiàng)和重新傳輸決策，對(duì)實(shí)時(shí)語(yǔ)音和視頻通信提供最適當(dāng)?shù)奶幚�，這一點(diǎn)不同于普通的Web需求或單向流式傳輸需求。
此方式對(duì)于處理網(wǎng)絡(luò)“不良”(Brown-Out)狀況具有重要意義。在網(wǎng)絡(luò)狀況不良時(shí)，各互聯(lián)網(wǎng)路徑仍然有效，但狀況很糟，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)通信對(duì)于低延遲和低數(shù)據(jù)包丟失率的需求。“中斷”(Black-Out)則與此不同，其中各連接均已中斷，互聯(lián)網(wǎng)可自行（緩慢）確定建立新路由的必要性。Agora.io虛擬網(wǎng)絡(luò)可快速發(fā)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中較好和較差的通信狀況，并實(shí)時(shí)采取相應(yīng)的措施。
因此，在整個(gè)會(huì)話期間，大部分Agora.io通信并非采取對(duì)等傳輸（盡管在本地可實(shí)現(xiàn)此功能），而是接受動(dòng)態(tài)管理；Agora.io的全球分布式節(jié)點(diǎn)（超過(guò)65個(gè)）以虛擬網(wǎng)絡(luò)層的形式在標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)之上運(yùn)行。
其結(jié)果則是一款真正的端到端全球SDK和網(wǎng)絡(luò)管理解決方案，可確保為語(yǔ)音和視頻通信提供出色的體驗(yàn)質(zhì)量，尤為注意滿足移動(dòng)設(shè)備的嚴(yán)苛要求。
結(jié)論——優(yōu)化的體驗(yàn)質(zhì)量
為支持新一代“移動(dòng)端到端”的全球性應(yīng)用程序，以及臺(tái)式機(jī)/瀏覽器和移動(dòng)混合情形實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，開(kāi)發(fā)人員需要一種針對(duì)RTC優(yōu)化的全球網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)今的大多數(shù)WebRTC方案只是提供相應(yīng)的庫(kù)，而網(wǎng)絡(luò)是否夠好則完全取決于您！而且，這些庫(kù)和工具通常針對(duì)瀏覽器使用情形而優(yōu)化，不一定適合性能和網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量均波動(dòng)劇烈的移動(dòng)設(shè)備。
Agora.io提供了一種富有創(chuàng)新的全球RTC網(wǎng)絡(luò)，其Agora。io移動(dòng)SDK中已內(nèi)置移動(dòng)優(yōu)化，因此Agora客戶可直接受益于這些功能。Agora將繼續(xù)納入更多WebRTC標(biāo)準(zhǔn)，以便輕松連接至標(biāo)準(zhǔn)的WebRTC瀏覽器，同時(shí)通過(guò)SDK保持最佳的“移動(dòng)到移動(dòng)”體驗(yàn)。這使得Agora客戶（例如HelloTalk等）能夠?yàn)槠淙蛴脩籼峁└噙x擇，并大幅提升體驗(yàn)質(zhì)量。
- 參考資料1：http://cn.agora.io/press-releases/%E5%A3%B0%E7%BD%91agora%E5%AE%A3%E5%B8%83%E8%8E%B7%E5%BE%972000%E4%B8%87%E7%BE%8E%E5%85%83b%E8%BD%AE%E8%9E%8D%E8%B5%84/
- 參考資料2：http://www.smartinsights.com/mobile-marketing/mobile-marketing-analytics/mobile-marketing-statistics/
- 參考資料3：http://www.dailymail.co.uk/health/article-2989952/How-technology-taking-lives-spend-time-phones-laptops-SLEEPING.html
- 參考資料4：http://www.agora.io/webrtc-video-and-quality-of-experience/
- 參考資料5：https://tools.ietf.org/wg/rtcweb/
- 參考資料6：https://www.w3.org/2011/04/webrtc/
