WebTransport 开播的应用实践之路

Web开播的业务挑战

• 稳定性: 传输协议本身的稳定性是需要保障的，优先会选择使用可靠传输，防止网损带来的花屏、杂音等问题，更重要的是，在服务链路不可用的情况下能够迅速切换服务线路。因此在推流场景下需要提供多线路备份的能力。
• 高质量：在一些场景下，比如医疗医美营销的场景、带货的场景，要对商品细节做展示，这就要求技术方案在带宽允许的前提下，尽可能选用对画面细节损失更少的编码方案
• 大规模用户：要分发给更多用户，那技术方案设计肯定会引入直播CDN服务，但是推流协议是不是能够被直播CDN支持，这就是一个考量的点，也是做私有协议无法满足的点。

WebTransport 的技术原理

首先我们简单来了解一下WebTransport这个传输协议基本的技术原理。WebTransport是基于HTTP3的应用层传输协议，HTTP3的底层又基于quic协议，quic协议是基于UDP协议实现的一套传输协议，支持可靠与非可靠传输两种形式。

WebTransport 的技术优势

WebTransport对于Web应用的意义并不止于一个更好的传输协议，它更多的还是带来了一个更加丰富的技术栈，能够根据实际场景，结合WebCodecs、WebAssembly和WebNN等能力实现更好的应用体验。相较于WebRTC相对中心化的技术栈，这种方式显然是更加灵活的，易于做出更多灵活的技术组合。

另一个明显的优势在于WebTransport可以发挥页面多线程的优势，使用WebRTC协议，大量的逻辑只能放在主线程执行，而使用WebTransport就可以将整个音视频的处理流程放在WebWorker中，降低对主线程的占用，提升页面流畅度。同时使用多线程能够提升应用的扩展性，在面对更多的音视频任务时可以用线程来进行抽象和隔离。

充分利用多线程机制降低主线程负担

利用多线程机制提升应用的可拓展性

从传输协议的特性上来说，它的建联速度更快，首次建联只需要1个RTT，相比之下，TCP则需要2~3个RTT。针对已经建立过的连接，超时时间内再次建联可以实现0RTT。在网络拥塞的情况下，减少RTT次数对速度的优化是非常明显的。可以到几十ms。最后一个特性是连接迁移，在直播过程中如果WIFI网络不好。切到手机热点也可以实现0RTT，相比之下，TCP、RTC都需要重新建立连接，恢复的速度会慢很多。

首次连接比TCP快1～2RTT 

对有缓存的连接支持0RTT

基于这些优势，火山引擎直播团队选择使用WebTransport优化直播推流。设计的方案是基于单向流的稳定传输，从传输格式上对标RTMP，这样直播CDN的支持成本会相对较小，比较好复用目前的RTMP收流逻辑。由于这个技术栈较新也需要解决过程中的一些问题：虽然W3C定义了AAC的编码能力，但是Chrome没有提供AAC编码的实现，可以将libFaaC编译成wasm库来实现，另外浏览器没有针对flv容器的封装，需要额外支持该部分能力。那么相比于WebRTC推流，WebTransport推流的实际应用效果如何呢？

WebTransport 推流 与 WebRTC 推流效果对比

为什么 WebTransport 能够比 WebRTC 推流获得更好的效果：

网络传输（画质与稳定性）：

WebRTC是面向实时通信的传输协议，对网络延时的变化敏感。使用WebRTC协议推流时，它受到网络抖动的影响较大，当网络延时的抖动发生时，RTC的带宽估计模块会认为当前网络处于拥塞状态，需要降低发送码率以避免拥塞，码率的降低对视频画质的影响是非常大的，直观感受就会出现局部的马赛克。当使用WebTransport基于Quic可靠传输时，其拥塞控制算法对网络抖动的敏感度相对较低，可以通过牺牲一定的延迟保证发送可靠性，因此不容易出现大幅降低发送带宽的行为，画质相对有保障。

编码优化（画质）：

WebTransport在Web规范中提供了网络传输的能力，并且可以与现有的Web端多媒体能力进行深度集成，例如WebCodecs、WebGPU等。给应用的优化提供了更多编码格式、参数选择方面的空间。

易于集成到直播 CDN （大规模分发）：

WebTransport基于已经定稿的HTTP3规范，易于被直播CDN集成支持，应用复杂度相较于WebRTC更低，同时省去了RTC推流建连过程中的信令环节，可以加快首帧推送的速度，方便部署到更多的直播CDN

首先在网络抖动的场景下，同样加入100ms延迟抖动，WebTransport推流的画面会明显比RTC推流要清晰。在网络抢占的场景下，固定一个较低的带宽，使用GCC拥塞控制算法的数据流，面对使用TCP协议的数据传输，它能够分到的带宽资源是非常小的。

WebTransport推流+100ms延迟抖动

 WebRTC推流+100ms延迟抖动

另外，在固定3Mbps上行带宽的网络下，同时使用WebTransport和RTC推流，设定的目标码率都是1.5M，过程中RTC推流的码率会受到严重的影响，码率大幅下降，不能保证画质。WebTransport推流在不同网络状态下的流畅度表现，除了大量丢包的情况下，其余的场景都能够达到与RTC推流基本持平。

WebTransport推流

 WebRTC推流

总结与展望

不同的推流协议之间各有优缺点，目前没有一个完美的解决方案，需要根据实际的场景来做选择，比如连麦场景一般需要用WebRTC转推，更适合低延迟互动的场景，WebTransport方案则更适合高画质需求的场景。总的来说，WebTransport推流的方案在解决“如何稳定地将高质量的音视频传递给大量的用户”的问题上，即实现了可靠的传输，连接稳定性有保障，并且在遭遇网损的场景，可以通过牺牲部分延迟保障音视频质量，给出了一份令人较为满意的答卷。如果想要体验WebTransport的开播效果，可进入火山引擎控制台进行在线demo体验。