導(dǎo)讀：近日，在中國(guó)多媒體大會(huì)產(chǎn)業(yè)前沿論壇，快手科技算法科學(xué)家周超博士發(fā)表題為《多媒體傳輸算法應(yīng)用和展望》的演講，首次對(duì)外公開了其多媒體傳輸協(xié)議KTP（Kwai Transport Protocol，快手傳輸協(xié)議），該協(xié)議解決了重要的內(nèi)容傳輸問(wèn)題。以下為周超博士演講的主要

　　內(nèi)容。

　　快手的核心理念就是記錄，力圖打造一個(gè)簡(jiǎn)單、平等、普惠的平臺(tái)。在快手，每個(gè)人都可以通過(guò)記錄和分享來(lái)獲得獨(dú)特的幸福感，也因此，快手的視頻內(nèi)容匯聚了中國(guó)社會(huì)生活的方方面面，被稱為“流動(dòng)的清明上河圖”。

　　多樣化的業(yè)務(wù)對(duì)傳輸協(xié)議提出的挑戰(zhàn)

　　如今快手的日活達(dá)1.3億，月活超過(guò)3億，擁有累計(jì)超過(guò)70億條原創(chuàng)內(nèi)容，并且以每天1500萬(wàn)條的速度在遞增。在用戶使用過(guò)程中，上傳視頻、直播推流的體驗(yàn)直接關(guān)系到用戶留存。因此，開發(fā)使內(nèi)容傳輸更穩(wěn)定、更快速、更實(shí)時(shí)的傳輸協(xié)議，顯得格外重要。

　　快手的業(yè)務(wù)形態(tài)包括短視頻和直播，由于業(yè)務(wù)的多樣化，對(duì)傳輸協(xié)議的要求也各不一樣。

　　在短視頻業(yè)務(wù)中，短視頻上傳的成功率與速度對(duì)用戶體驗(yàn)至關(guān)重要。在快手，每天都有海量的視頻上傳和播放，并且視頻的分辨率達(dá)到720p。高分辨率提高了視頻的清晰度，卻也給視頻的上傳和播放帶來(lái)挑戰(zhàn)。

　　快手用戶多，分布廣，短視頻上傳的網(wǎng)絡(luò)和地理環(huán)境更是非常復(fù)雜。在一些網(wǎng)絡(luò)條件苛刻的地方，例如山區(qū)、地鐵、鬧市等，要么基站覆蓋不夠好，要么人多網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)激烈，保證視頻上傳的成功率，對(duì)于提升用戶留存和作品數(shù)量均有很大的影響。此外，視頻的上傳速度直接決定了上傳耗時(shí)，進(jìn)而會(huì)影響用戶上傳的取消率。一般而言，耗時(shí)越久，取消率越高，所以視頻的上傳速度也是需要考慮的關(guān)鍵指標(biāo)。

　　除了短視頻，直播也是快手的主要業(yè)務(wù)之一。快手的直播用戶規(guī)模大，且場(chǎng)景豐富，包括戶外直播、游戲直播、才藝直播、自拍直播等等。與傳統(tǒng)的一些直播平臺(tái)相比，快手主播直播時(shí)的物理和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更加多樣化且不可控。此外，快手的直播玩法多樣，雖然都屬于直播的范疇，對(duì)傳輸?shù)木唧w要求卻有很大的差異。

　　例如，從延遲的角度，游戲直播能容忍的延遲一般大于普通互動(dòng)直播，但二者都在秒級(jí)范圍內(nèi)。而直播連麥則對(duì)延遲的要求極高，一般不能超過(guò)400ms。在清晰度方面，游戲直播對(duì)清晰度的要求則非常高，目前，快手已經(jīng)支持藍(lán)光質(zhì)量的游戲直播，而普通互動(dòng)直播和連麥，對(duì)清晰度和分辨率的要求則遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于游戲直播。

　　無(wú)論短視頻上傳，還是直播推流，均是快手內(nèi)容的源頭。短視頻上傳的成功率和速度，影響了用戶的留存和內(nèi)容供給量；主播的推流質(zhì)量，則直接影響成千上萬(wàn)粉絲的觀看體驗(yàn)。因此，在各種異構(gòu)且不可控的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，保證快手內(nèi)容生產(chǎn)源頭的服務(wù)質(zhì)量，對(duì)于提升快手的總體用戶體驗(yàn)至關(guān)重要。

　　快手開發(fā)多媒體傳輸協(xié)議 從內(nèi)容生產(chǎn)源頭優(yōu)化用戶體驗(yàn)

　　為了滿足多樣的業(yè)務(wù)需求，同時(shí)能進(jìn)行深度的優(yōu)化，快手建立了自己的音視頻云端服務(wù)，開發(fā)了快手多媒體傳輸協(xié)議KTP（Kwai Transport Protocol，快手傳輸協(xié)議），從內(nèi)容產(chǎn)生的源頭優(yōu)化用戶體驗(yàn)。

　　據(jù)介紹，快手KTP的設(shè)計(jì)，涵蓋網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)、網(wǎng)絡(luò)傳輸控制、信源信道聯(lián)合優(yōu)化等多個(gè)維度，支持動(dòng)態(tài)碼率自適應(yīng)、幀率自適應(yīng)、混合FEC/ARQ、非對(duì)稱差錯(cuò)保護(hù)等。

　　目前，KTP已全面服務(wù)于快手的業(yè)務(wù)，在性能方面，短視頻上傳可以達(dá)到抗90%丟包，上傳失敗率相比傳統(tǒng)TCP降低27%，取消率降低23%；在直播連麥時(shí)，延遲低于400ms，并且對(duì)20%丟包做到無(wú)感知；在直播推流場(chǎng)景下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)丟包率為零時(shí)，KTP直播推流的帶寬利用率比TCP推流提升約25%，隨著丟包率增大，KTP相對(duì)TCP的增益越明顯，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)丟包率增大到20%時(shí)，KTP直播推流的帶寬利用率達(dá)到TCP推流的六倍。此外，KTP還支持多路復(fù)用，可以做到無(wú)感知網(wǎng)絡(luò)切換，比如用戶在WIFI和4G間互相切換時(shí)，網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)中斷。

　　KTP是一個(gè)面向多媒體業(yè)務(wù)的傳輸協(xié)議，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，能夠靈活支持各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，還可以在各個(gè)場(chǎng)景之間無(wú)縫切換，動(dòng)態(tài)支持各類延時(shí)模式。此外，KTP內(nèi)部各個(gè)功能模塊相互解耦，能非常容易地集成各種新算法。依托快手的流媒體大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，能快速通過(guò)AB測(cè)試，驗(yàn)證算法性能。從技術(shù)角度來(lái)看，KTP是基于UDP而實(shí)現(xiàn)的，所有的算法與策略均在UDP之上，與TCP相比，KTP更加靈活可控。

　　關(guān)于KTP的未來(lái)展望

　　KTP的設(shè)計(jì)目標(biāo)是突破地域、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的限制，達(dá)到高流暢、高清晰、高可靠、低延遲的內(nèi)容傳輸，同時(shí)在各種極端的弱網(wǎng)環(huán)境下能做深度的優(yōu)化。

　　為進(jìn)一步提升用戶體驗(yàn)，快手計(jì)劃在KTP中采用質(zhì)量自適應(yīng)技術(shù)，通過(guò)深度學(xué)習(xí)的方式，聯(lián)合優(yōu)化應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)層，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況自適應(yīng)視頻質(zhì)量。此外，在消費(fèi)（播放）端，KTP計(jì)劃支持超低延遲的多碼率自適應(yīng)方案，進(jìn)一步降低播放端的卡頓率與延遲，提升觀看體驗(yàn)。

　　最后，周超博士表示，快手一直秉持積極開放的心態(tài)面對(duì)與高校和科研機(jī)構(gòu)的合作，不僅能為科研提供海量的研究數(shù)據(jù)及支持深度學(xué)習(xí)的計(jì)算資源，同時(shí)，完善的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、監(jiān)控平臺(tái)、KTP協(xié)議在快手也都實(shí)現(xiàn)了模塊化，任何創(chuàng)新的想法都能夠在數(shù)億用戶的使用中得到快速的驗(yàn)證，從而推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展。

來(lái)源：中國(guó)網(wǎng)