在当今世界，快速可靠的实时通信是个人和企业取得成功的关键，因此了解丢包(Packet Loss，数据包丢失)非常重要。本文将探讨什么是丢包、丢包发生的原因、丢包的影响，如何检查丢包和减少丢包的实用技巧等。助力您提高音视频通话的质量，让实时互动更顺畅！
什么是丢包？
网络环境中的数据包是通过数字网络发送的通信单元，当数据包无法到达预定目的地时，就会出现丢包。这种故障会扰乱数据流，并可能导致用户的网络体验下降，造成从轻微干扰到严重中断的各种问题。对于视频通话或音频流等严重依赖连续接收数据的实时应用来说，这尤其成问题。丢包率通常以百分比的形式表示，衡量丢失的数据包数量与发送的数据包总数之比。
什么原因导致丢包？
丢包的原因是什么？以下是一些可能的原因：
1. 网络拥塞
网络拥塞类似于数据网络中的交通堵塞。当同时发送的数据包过多，超出了网络的处理能力时，路由器等中间设备可能会丢弃数据包以应付负载，从而导致数据包丢失。
2. 软件缺陷
有缺陷的软件会给网络运行带来错误。错误可能源于网络设备上过时的固件或网络应用程序本身的问题，从而导致数据包损坏或丢失。
3. 信号强度不足
当信号强度不足以维持稳定连接时，数据包就无法有效传输。这种情况可能发生在无线信号较弱或有线网络布线老化的情况下，从而导致数据质量下降或完全丢失。
4. 安全漏洞
网络攻击，尤其是拒绝服务（DoS）攻击，故意用过多的流量使网络超载，从而导致数据包丢失，扰乱服务并可能导致网络崩溃。
5. 过时的网络硬件
路由器、交换机或调制解调器等传统网络基础设施跟不上当前的技术标准，可能会成为瓶颈，减缓网络流量，增加数据包丢失的几率。
丢包有哪些影响？
以下是丢包的一些显著影响：
- 延迟：一些数据包可能会出现极度延迟，为了保持整体网络性能，可能会被完全丢弃，从而影响延迟和可靠性。
- 通信质量下降：对于实时通信而言，丢包会导致抖动和中断，从而造成音频传输中的片段缺失，即使丢失率低于 2%，也会经常出现这种情况。
- 降低通信安全性：丢包会产生漏洞点，从而削弱网络安全性。例如应用程序可能容易受到未经授权的访问和拦截。
- 数据不完整： 大量数据包丢失可能导致接收数据严重损坏，造成图像碎片化、音频难以理解或信号完全丢失，对用户体验造成极大影响。
- 吞吐量降低：由于传输协议会将数据包丢失视为网络拥塞的信号，从而在发生数据包丢失时降低传输速度，因此网络的整体数据传输速率或吞吐量会下降。
- 加密数据丢失： 持续的数据包丢失会危及系统安全，使网络犯罪分子得以绕过安全措施，访问或窃取加密数据。
如何测量丢包？
以下分步指南将帮助您测量丢包情况：
步骤 1：选择丢包监控工具
根据您的需要选择专门的数据包丢失和网络性能监控工具。这些工具通过按预定时间间隔发送测试数据包来提供连续监控，从而准确测量实时数据。下面介绍如何进行操作：
- 研究和比较：调查各种网络监控服务，重点关注功能、兼容性和用户评论。
- 注册并试用：选择提供试用期的服务，以便在承诺之前评估其有效性。
- 软件部署：按照提供的指南在网络中部署软件代理，确保全面覆盖。
步骤 2：全面的网络覆盖
为确保全面监控数据包丢失，应在所有网络区域（包括远程和本地站点）部署测量解决方案：
- 安装本地代理：在战略性网络位置放置本地代理，确保支持您的操作系统（Windows、Linux、macOS）。
- 公共监控代理利用：使用公共监控代理来扩展您的监控能力，并以公有云等互联网服务为基准。
步骤 3：高级数据收集和分析
深入研究丢包数据：
- 数据评估： 分析网络性能监控工具提供的指标，关注丢包趋势和模式。
- 了解丢包阈值： 认识不同丢包级别的重要性，可接受（1% 以下）、中等（1%-3%）、高（3% 以上）和严重（5% 以上）——及其对网络性能的影响。
步骤 4：丢包对特定应用的影响
认识到丢包对应用的影响各不相同。对于简单的网页浏览而言，轻微的数据包丢失可能可以忽略不计，但对于 VoIP 或视频会议等实时应用而言，其影响要大得多，因为在这些应用中，即使是最小的数据包丢失也会显著降低质量。
步骤 5：网络健康纵向分析
- 持续监控：实施可提供长期数据汇总的工具，以捕获和分析长时间的数据包丢失情况。
- 最坏情况规划：重点识别和缓解持续的数据包丢失，因为持续的丢包比间歇性的丢包危害更大，以确保网络的恢复能力。
如何降低音视频通话应用的丢包率
在语音或视频通话应用程序中，降低丢包率对确保高质量通信至关重要。下面介绍如何降低丢包：
1. 选择正确的协议
防止丢包的首要任务是选择专为实时通信而设计的协议，如即构实时音视频SDK，自研音视频引擎内置处理丢包的机制。流畅性表现，50% 丢包或抖动 1000ms 以内，帧率能保持在均值 14 帧以上，保证优质观看体验；70% 丢包极端弱⽹环境，帧率保持在均值 10 帧左右，保持流畅的⾳视频观看。
2. 可靠的网络基础设施
投资建设强大的网络基础设施。使用高质量的路由器和交换机，利用 QoS（服务质量）功能确定网络流量的优先级。
3. 高效的编码技术
采用高效的编解码算法，在不丢失关键信息的情况下压缩数据。某些编解码器提供内置的数据包丢失隐藏功能。
4. 网络监控工具
利用网络监控工具不断检查连接质量，找出数据包丢失的原因。
5. 纠错方法
采用前向纠错（FEC），发送额外的冗余数据，使接收器能够重建丢失的数据包。
6. 自适应抖动缓冲区
抖动缓冲区可补偿不同的数据包延迟。自适应抖动缓冲区可根据网络条件动态调整其大小。
7. 实现连接切换
具备在不同网络（如从 Wi-Fi 到 5G）之间顺利切换呼叫而不丢弃数据包的机制。
8. 尽量减少网络拥塞
限制网络上消耗带宽的应用，或实施流量整形，以管理高峰时段的带宽分配。
9. 连接质量选择
允许用户选择连接质量选项，在网络不佳时降低比特率，以减少数据包丢失。
10. 优化应用程序性能
确保您的应用程序性能得到充分优化，从而不会给设备的网络堆栈增加任何额外的压力。
11. 冗余网络路径
设计应用程序时要检测数据传输的最佳路径，并在路径出现故障时提供备份路径。
12. 多云基础设施
考虑使用全球数据中心的云托管解决方案，以减少数据包的传输距离，从而降低数据包丢失的几率。
结论
总而言之，了解什么是丢包有助于开发更好的通信应用程序。通过了解丢包的来源、丢包对通话的影响以及如何测量丢包，开发人员可以让视频和语音通话更清晰、更可靠。这不仅仅是发现网络问题。而是要确保用户获得流畅、高质量的体验。这鼓励开发人员想出新的方法来减少丢包，使实时互动尽可能完美无瑕。
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