SD-WAN组网中如何优化FEC来解决延迟丢包？FEC优化方案

一、FEC 优化概述

企业中有很多应用对延迟非常敏感，这主要是一些即时通信类的应用，比如语音通话、视频会议。为了保证低延迟，减少 TCP 握手、重传等影响，这些应用一般会选用作为传输层协议。但是 UDP 不像 TCP 一样保证可靠传输，在网络出现丢包的时候会导致应用质量变差。

视频传输在链路质量不好时，体验非常差，通常会出现丢包导致卡顿、花屏现象。以为例，RTP 需要确定性的时延，对网络的 Jitter 容忍度小，一般机顶盒为 60ms，达到 85ms 时体验下降。

视频通信有如下特性：视频通话在通话建立时会发送一个 I 帧，后续的视频图像使用帧间预测（P 帧）编码，这样可以只传输图像的变化信息，减少网络带宽占用。

如果视频码流有任何异常（误码/丢包），都会造成 P 帧解码错误，从而 P 帧之后的图像都会重建异常，此时只能通过申请编码端重新编码 I 帧来解决。

当网络中出现丢包，导致错误时，错误的 P 帧以及之后 I 帧之前的所有 P 图像都会异常。此时视频终端如果输出图像就会花屏，如果不输出则会长时间图像凝固。

所以丢包对视频通信影响非常明显。而由于视频通信基于实时性的考虑，一般设计基于 UDP 传输，不像 TCP 有可靠性保障，就更依赖网络的可靠传输。而 Internet、无线传输场景丢包率比企业 LAN 网络和 MPLS 专线更高，会进一步劣化视频体验。所以需要对音视频做抗丢包优化。

华为基于 FEC（前向纠错）技术可以优化网络出现丢包的场景。

二、FEC 优化技术原理

华为 FEC 优化技术通过配置流策略的方式，对报文丢包进行优化。FEC 通过流分类拦截指定数据流，增加携带校验信息的冗余包，并在接收端进行校验。如果网络中出现了丢包或者报文损伤，则通过冗余包还原报文。

优化技术可以在发送端基于原始包，按照 RS（Reed Solomon）算法编码生成冗余包，将原始包与冗余包都发送到连接上；接收端根据实际收到的包，解码恢复出丢包。

当前对于每次编解码，会以包为单位进行丢包检测与恢复。

执行过程为

1、发起端的 CPE 从 LAN 侧收包，对于 EVPN 隧道上通过流分类指定的需要优化的流量进行抗丢包优化。

2、发起端的 CPE 积攒多个原始报文作为一个编码块，对编码块中的原始报文进行编码，生成 FEC 冗余包。编码侧根据编码矩阵算法可以对多个报文生成多个冗余包。

3、发起端的 CPE 对原始报文封装 FEC 私有头并发包。

4、在网络中传输报文时，编码块中的报文和冗余包都可能出现丢包。

5、接收端 CPE 从网络收包，检测丢包信息，剥掉私有头。

6、接收端进行 FEC 解码。根据编码矩阵和根据实际收到的包（含 FEC 冗余包）计算出解码矩阵，根据解码矩阵和收到的包（原始包+冗余包）解码出丢失的原包。只要一个编码块中的丢包数不超过冗余包数量，就可以恢复该编码块中的丢包。

7、接收端的 CPE 向接收端的 LAN 侧发包，把纠错后的报文按顺序发给视频接收端。

华为 FEC 有两种，分别为 determined FEC（D-FEC）和 Adaptive FEC（A-FEC）会按固定的冗余率生成冗余报文，为了在网络丢包突然增加时能保证不丢包，需要把丢包阀值设置为比网络最大丢包率还要高一些。当编码块中实际网络丢包超过冗余包数量时，此编码块中的丢包都不能还原。

会动态调整冗余包比例。由于 D-FEC 每个编码块都生成固定个数的冗余包，这样当网络实际丢包率不高时，会浪费带宽；而当有时候网络丢包变多时，的冗余包数又可能不足以恢复丢包。A-FEC 对此做了改进，会根据解码侧返回的丢包信息动态调整编码块的冗余包数，从而解决了 D-FEC 浪费带宽和偶尔不能恢复丢包的问题。

华为 FEC 优化技术优点：

相比 TCP 的重传机制，FEC 不需要对报文重传，实时性高使用 RS 算法，相比 XOR 算法的优点在于可以可以还原分组内的多个丢包，从而抵抗网络突发丢包。

同时支持 D-FEC 和 A-FEC，其中 A-FEC 技术，根据解码侧返回的丢包信息动态调整编码块的冗余包数，解决了 D-FEC 浪费带宽和偶尔不能恢复丢包的问题。

三、FEC 技术使用场景及部署方案

使用 FEC 技术的一个典型应用场景是视频会议。其他数据需要抗丢包传输的场景也可以使用 FEC 协议优化。由于 FEC 占用的 CPE 设备资源较多，所以建议只对关键流量开启 FEC 优化。

组网场景为：

数据中心部署视频会议服务器；站点 A 和站点 B 是分支站点，多位员工在分支站点和 B 发起视频会议，连接到数据中心的会议服务器。

由于视频会议对于网络丢包非常敏感，而中间网络又会经过比较差的 Internet，网络丢包率经常变化但不超过 10%，会导致视频质量下降，出现花屏、卡顿现象。

所以需要配置 FEC 抗丢包功能。

网络参数如下：

部署方案：

广域优化功能可以在 iMaster 上配置启用。配置步骤为：1、创建流分类模板；2、创建广域优化策略；3、策略应用到编码侧和解码侧站点；4、查看 FEC 前后的优化效果。

是双端优化功能，需要数据中心和站点侧都使能 FEC。

、创建流分类策略模板

对视频会议业务使用 FEC 抗丢包时，需要预先为视频流创建一个流分类策略模板。流分类对象的定义规则可以是以下一种或多种组合：

基于 IP 五元组

基于Application/Group

基于 DSCP 进行流分类

本次配置可以使用源目的地址的方式定义视频流量。站点上的流分类配置如下图所示，数据中心的流分类与此类似，只需要调换源和目的地址。

2、创建优化策略。

1）选择流分类模板

2）选择优化类型为 FEC，丢包率设置可以选择自动，也可以选择固定冗余率。

自动调整冗余率模式（A-FEC）：CPE 自动检测网络丢包率，根据丢包率实时调整冗余包的数量。该方式可以在丢包少的时候减少冗余包，节约带宽；在丢包率变高时增加冗余包，提升抗丢包能力。但是丢包率突然升高很多时，CPE 感知到该事件再调整冗余包数量需要一定时间，会出现短暂丢包。

固定冗余率模式（D-FEC）：根据配置的网络丢包率计算冗余包的数量。该方式可以在配置的最大丢包率范围内还原丢包，虽然冗余度比 A-FEC 要多，但是丢包率突然变化时不会丢包。

3）策略应用到两端站点，对站点上发出的流量都生效。

4）通过以上配置，运行一段时间之后可以查看优化效果，显示优化前后的丢包率对比。

当前在监控页面下可以显示流分类配置的业务在做 FEC 前后的丢包率统计信息，可以显示分钟和小时级数据。

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