neteq的peak detector解析

正文

neteq中存在一个模块peakDetector用于做峰值检测，用于处理下述的场景，在突发抖动过程中，突发的高抖动不足以拉大直方图的97分位，但又持续了一小段时间需要响应处理，还存在一定的周期行为，所以在neteq中额外增加了peakDetector，用于弥补直方图不足以对抗该场景的问题；

运行机制解析:

整体思想：
短时间内检测到多个(>=3)个iat过大的点时候，进入峰值状态，将peak iat插入队列中，随着时间插值衰减peak iat，衰减到比较小的时候，退出峰值状态
名词解释:
峰值点间隔: peak_period，当前峰值点和上一个峰值点的时间间隔大小
峰值: height，大小为iat的大小
iat: inter_arrival_time，包间传输抖动
peakDetector是如何检测到峰值发生的？
（数组中峰值点的数量>=2）且（计时器距离最后一个峰值点的发生时刻 <= 2*统计到的最大峰值间隔)
生成峰值点的条件？
C1. iat > current_level + 200ms or iat > 2 * current_level的时认为可能有峰值
C2. C1.出现后短期内再次出现(10s内)，认为确实检测到了peak点，这个时候将该采样点放入到数组中，将iat作为峰值以及和上一次c1发生的时间作为峰值间隔，重置计时器
一些额外的控制:
E1. 采样点的峰值间隔上限被限制成1s
E2. C2的检测中，C1出现后，没有在短期内(10s)出现的时候, 但中期出现了(20s)C1，重新开始C2
E3. C2的检测中，再次检测到尖峰点和上一次已经相隔太远(20s)，清理整个数组, 重新开始c1

峰值状态如何衰减退出？
P1. 一旦处于峰值状态，（时间间隔超过统计的最大峰值间隔且最高峰值高于1.5iat)，开始峰值衰减
P2. 峰值衰减，是通过不断增加新的平滑峰值点(peak_period为max（计时器， 800ms)，峰值为0.5 x max_peak)到数组中，由于数组是定长(最大为8)，采样点先入先出队列方式管理，第一轮最多8s后，max_peak会被降低0.5 同时max_peakPeriod会从最大1s被更新成最大800ms
P3. p2增加新的衰减峰值点的时候，计时器会被重置，当最高峰值不再高于1.5 x iat的时，p2没有新的衰减点增加的时候，计时器就会不断累加，直到达到2*统计到的最大峰值间隔后，系统退出峰值状态，

一个实际例子:

短时间内连续引入三个峰值后，第一个峰值到达peakDetector后，开始计时峰值间隔，peakDetector中统计到两个峰值点，进入峰值状态，一个峰值为27 iat，一个为25 iat，峰值间隔由于都超过了1s，所以被设置成了最大的1s

处于峰值状态后，但随后没有峰值点了，会开始进行折半插值，并通过先入先出的方式，将起初的最大峰值点给排出队列

整体上就是折半衰减，经历的周期分别为8s (1000ms * 8) -> 6s (800ms * 8) -> 6s (800ms *8) -> 6s (800 * ms), 最终最大峰值衰减到1的时候，无法高于1.5倍current_level，不会再进行插值加入新的峰值点，计时器无法被重置，计时器超过2s后，认为不再处于峰值范围

2.2 源码解析

a) 当interval_arrival_iat_packet 超过 target_level + 2 || interval_arrival_iat_packet > 2 * target_level的时候，认为这是一个峰值点
b) 记录该峰值点的高度(iat_packet)和该峰值点离上一个峰值点的间隔(period), 然后放入记录数组

bool DelayPeakDetector::Update(uint16_t seq, int inter_arrival_time, bool reordered, int target_level) {
  current_iat_ = inter_arrival_time;
  iat_count++;
  if (reordered) {
    reordered_count++;
  }
  if (inter_arrival_time > max_peak_) {
    max_peak_ = inter_arrival_time;
  }
  if (ignore_reordered_packets_ && reordered) {
    return CheckPeakConditions();
  }
  int peak_height = -1;
  if (inter_arrival_time > target_level + peak_detection_threshold_ || inter_arrival_time > 2 * target_level) {
    // A delay peak is observed.
    if (!peak_period_stopwatch_) {
      // This is the first peak. Reset the period counter.
      peak_period_stopwatch_ = tick_timer_->GetNewStopwatch();
    } else if (peak_period_stopwatch_->ElapsedMs() > 0) {
      if (peak_period_stopwatch_->ElapsedMs() <= kMaxPeakPeriodMs) {
        // This is not the first peak, and the period is valid.
        // Store peak data in the vector.
        peak_count++;
        
        //  记录该峰值点的高度(iat_packet)和该峰值点离上一个峰值点的间隔(period), 然后放入记录数组
        Peak peak_data;
        peak_data.period_ms = peak_period_stopwatch_->ElapsedMs() > 1000 ? 1000 : peak_period_stopwatch_->ElapsedMs();
        peak_data.peak_height_packets = inter_arrival_time;
        peak_history_.push_back(peak_data);
        peak_height = peak_data.peak_height_packets;
        //LOGD("peak detect height %d,period %d", inter_arrival_time, peak_period_stopwatch_->ElapsedMs());
        while (peak_history_.size() > kMaxNumPeaks) {
          // Delete the oldest data point.
          peak_history_.pop_front();
        }
        peak_period_stopwatch_ = tick_timer_->GetNewStopwatch();
      } else if (peak_period_stopwatch_->ElapsedMs() <= 2 * kMaxPeakPeriodMs) {
        // Invalid peak due to too long period. Reset period counter and start
        // looking for next peak.
        peak_period_stopwatch_ = tick_timer_->GetNewStopwatch();
      } else {
        // More than 2 times the maximum period has elapsed since the last peak
        // was registered. It seams that the network conditions have changed.
        // Reset the peak statistics.
        Reset();
      }
    }
  }
  // LOGD("[Neteq] iat-peak seq %d,iat %d,peak %d", seq, inter_arrival_time, peak_height);
  MakeSmoothPeak();
  return CheckPeakConditions();
}

c) 当记录数组中出现了峰值点>2个，且此时离峰值点间隔没有超过 2倍的峰值点间隔，则认为还处于检测到峰值点的状态

bool DelayPeakDetector::CheckPeakConditions() {
  size_t s = peak_history_.size();
  if (s >= kMinPeaksToTrigger && peak_period_stopwatch_->ElapsedMs() <= 2 * MaxPeakPeriod()) {
    peak_found_ = true;
  } else {
    peak_found_ = false;
  }
  return peak_found_;
}

d) 每个采样点进来后，会不断判断记录数组中的max_height和当前进来的点的iat，如果进来的采样点的iat比较小，会对记录数组做插值插入新的峰值点，本质是对峰值点做平滑衰减，将peak渐渐平滑下来，知道平滑到接近当前的iat水平后，记录数组不会在加入新的值，就会出发c)的逻辑判断，认为此时不再处于峰值范围

void DelayPeakDetector::MakeSmoothPeak() {
  if (peak_found_) {
    if (peak_period_stopwatch_->ElapsedMs() >= MaxPeakPeriod()) {
      int maxPeakHeight = MaxPeakHeight();
      if (maxPeakHeight > (current_iat_ * 3 / 2) && current_iat_ != 0) {
        // 不断的对历史最高峰值点进行平滑衰减，插入新的峰值点
        // 直到不在高于 1.5的当前iat，既认为接近当前的iat时候，不再插值
        // peak_period_stopwatch_将不再更新，则CheckPeakConditions()认为
        // 不再判定最近有峰值点，脱离峰值状态
				Peak peak_data;
        peak_data.period_ms = peak_period_stopwatch_->ElapsedMs() >= 800 ? 800 : peak_period_stopwatch_->ElapsedMs();//todo 800?hardcode
        peak_data.peak_height_packets = maxPeakHeight * 1 / 2;
        peak_history_.push_back(peak_data);
        // LOGD("[DelayPeakDetector] MakeAutoSmoothPeak peak %d,make peakHeight %d,period %d, ElapsedMs %d",
        //     maxPeakHeight,
        //     peak_data.peak_height_packets,
        //     peak_data.period_ms,
        //     peak_period_stopwatch_->ElapsedMs());
        while (peak_history_.size() > kMaxNumPeaks) {
          // Delete the oldest data point.
          peak_history_.pop_front();
        }
        peak_period_stopwatch_ = tick_timer_->GetNewStopwatch();
      }
    }
  }
}

3. 局限性

虽然peakDetector 和 inter-arrival time已经被relative_time替代，但还是可以研究局限性

1.由于输入是iat，对于拥塞延迟，突发延迟拥塞情况下，iat只有起初一个点是峰值，peakDetector无法检测到该场景为峰值场景，突发的延迟拥塞退避的快的话

2.仔细观察smooth peak的这个条件，要求current_iat_ != 0, 但如果current_iat = 0 持续两秒导致没有进行新的peak点的插值，会导致比较快退出peak状态，不知道官方是否刻意而为之

posted @ 2024-02-05 20:12 woder 阅读(85) 评论(0) 编辑收藏举报

刷新页面返回顶部

woder

neteq的peak detector解析

正文

2.2 源码解析

3. 局限性

公告