導讀：近日，在中國多媒體大會產業前沿論壇，快手科技算法科學家周超博士發表題為《多媒體傳輸算法應用和展望》的演講，首次對外公開了其多媒體傳輸協議KTP（Kwai Transport Protocol，快手傳輸協議），該協議解決了重要的內容傳輸問題。以下為周超博士演講的主要
內容。
快手的核心理念就是記錄，力圖打造一個簡單、平等、普惠的平臺。在快手，每個人都可以通過記錄和分享來獲得獨特的幸福感，也因此，快手的視頻內容匯聚了中國社會生活的方方面面，被稱為“流動的清明上河圖”。
多樣化的業務對傳輸協議提出的挑戰
如今快手的日活達1.3億，月活超過3億，擁有累計超過70億條原創內容，并且以每天1500萬條的速度在遞增。在用戶使用過程中，上傳視頻、直播推流的體驗直接關系到用戶留存。因此，開發使內容傳輸更穩定、更快速、更實時的傳輸協議，顯得格外重要。
快手的業務形態包括短視頻和直播，由于業務的多樣化，對傳輸協議的要求也各不一樣。
在短視頻業務中，短視頻上傳的成功率與速度對用戶體驗至關重要。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挑戰。
快手用戶多，分布廣，短視頻上傳的網絡和地理環境更是非常復雜。在一些網絡條件苛刻的地方，例如山區、地鐵、鬧市等，要么基站覆蓋不夠好，要么人多網絡競爭激烈，保證視頻上傳的成功率，對于提升用戶留存和作品數量均有很大的影響。此外，視頻的上傳速度直接決定了上傳耗時，進而會影響用戶上傳的取消率。一般而言，耗時越久，取消率越高，所以視頻的上傳速度也是需要考慮的關鍵指標。
除了短視頻，直播也是快手的主要業務之一。快手的直播用戶規模大，且場景豐富，包括戶外直播、游戲直播、才藝直播、自拍直播等等。與傳統的一些直播平臺相比，快手主播直播時的物理和網絡環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，對傳輸的具體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直播，但二者都在秒級范圍內。而直播連麥則對延遲的要求極高，一般不能超過400ms。在清晰度方面，游戲直播對清晰度的要求則非常高，目前，快手已經支持藍光質量的游戲直播，而普通互動直播和連麥，對清晰度和分辨率的要求則遠遠低于游戲直播。
無論短視頻上傳，還是直播推流，均是快手內容的源頭。短視頻上傳的成功率和速度，影響了用戶的留存和內容供給量；主播的推流質量，則直接影響成千上萬粉絲的觀看體驗。因此，在各種異構且不可控的網絡環境下，保證快手內容生產源頭的服務質量，對于提升快手的總體用戶體驗至關重要。
快手開發多媒體傳輸協議 從內容生產源頭優化用戶體驗
為了滿足多樣的業務需求，同時能進行深度的優化，快手建立了自己的音視頻云端服務，開發了快手多媒體傳輸協議KTP（Kwai Transport Protocol，快手傳輸協議），從內容產生的源頭優化用戶體驗。
據介紹，快手KTP的設計，涵蓋網絡狀態估計、網絡傳輸控制、信源信道聯合優化等多個維度，支持動態碼率自適應、幀率自適應、混合FEC/ARQ、非對稱差錯保護等。
目前，KTP已全面服務于快手的業務，在性能方面，短視頻上傳可以達到抗90%丟包，上傳失敗率相比傳統TCP降低27%，取消率降低23%；在直播連麥時，延遲低于400ms，并且對20%丟包做到無感知；在直播推流場景下，當網絡丟包率為零時，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TCP的增益越明顯，當網絡丟包率增大到20%時，KTP直播推流的帶寬利用率達到TCP推流的六倍。此外，KTP還支持多路復用，可以做到無感知網絡切換，比如用戶在WIFI和4G間互相切換時，網絡也不會中斷。
KTP是一個面向多媒體業務的傳輸協議，具有很強的擴展性，能夠靈活支持各種業務場景，還可以在各個場景之間無縫切換，動態支持各類延時模式。此外，KTP內部各個功能模塊相互解耦，能非常容易地集成各種新算法。依托快手的流媒體大數據系統，能快速通過AB測試，驗證算法性能。從技術角度來看，KTP是基于UDP而實現的，所有的算法與策略均在UDP之上，與TCP相比，KTP更加靈活可控。
關于KTP的未來展望
KTP的設計目標是突破地域、網絡業務的限制，達到高流暢、高清晰、高可靠、低延遲的內容傳輸，同時在各種極端的弱網環境下能做深度的優化。
為進一步提升用戶體驗，快手計劃在KTP中采用質量自適應技術，通過深度學習的方式，聯合優化應用層與網絡層，根據網絡情況自適應視頻質量。此外，在消費（播放）端，KTP計劃支持超低延遲的多碼率自適應方案，進一步降低播放端的卡頓率與延遲，提升觀看體驗。
最后，周超博士表示，快手一直秉持積極開放的心態面對與高校和科研機構的合作，不僅能為科研提供海量的研究數據及支持深度學習的計算資源，同時，完善的大數據系統、監控平臺、KTP協議在快手也都實現了模塊化，任何創新的想法都能夠在數億用戶的使用中得到快速的驗證，從而推動相關技術的快速發展。
來源：中國網