<<前向纠错FEC算法实现原理>>，这篇文章详细介绍了FEC算法的原理，之前根据这个原理实现过一个FEC算法，仅支持特定k、h组合，上线有一定的优化效果。随着对用户网络质量的进一步分析，VoIP通话场景在传输信道上很容易受到噪声影响，产生丢包。

VoIP场景较传统的互联网CS业务相比，数据的发送端和接收端都在用户侧，还使用不可靠传输协议，更容易因网络波动、路由器异常产生连续丢包。因此，发送端的FEC（冗余编码)需要支持更多的k、h组合，以抵抗用户网络带来的丢包问题，例如 两倍冗余(2+4)、八倍冗余(2+16)。

我们需要实现一套新的FEC算法，支持更多的k、h组合。经过调研发现，FEC算法在业界已经有了一些比较成熟的开源方案，例如，Cm256、OpenFEC。

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cm256算法指的是利用柯西矩阵(cauchy matrix)实现的纠删码的FEC冗余技术，支持k + h < 256以下任意FEC组合。 根据开源文档介绍cm256，传统的矩阵求逆会使用到高斯消元，时间复杂度为O(N^3)。为了加速计算逆矩阵的过程cm256应用了O(N^2) LDU-decomposition algorithm  。

OpenFEC 是一个支持多种FEC实现的开源项目，支持GF(28)、GF(2m)、LDPC-staircase stable codec，矩阵求逆使用的是高斯消元，项目有自己的官方网站，最新的版本是2014年开发的v1.4.2 版本。

初步浏览代码，两种算法的实现都比较精巧，对CPU、内存的使用都有严苛的限制，矩阵运算并行处理128位，性能优化比较充分，这是值得借鉴的地方。我们需要对两种算法进行PK。验证在相同丢包率下，两种算法恢复后的丢包率、恢复耗时，以便于决策采用哪种算法。验证方法模拟用户使用场景。

实验条件为，发送端通过本地socket 向接收端发送数据和冗余包，网络传输中模拟随机丢包，接收端根据数据包和冗余包进行丢包恢复，计算出恢复后的丢包率。主要对比内容为，相同丢包率下的恢复后丢包率、恢复延时对比。

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这两张图中包括OpenFEC、cm256算法，Theoretical。Theoretical表示发送与冗余包同等数量的数据包，例如FEC 采用4 +8，则对于Theoretical类型来说，同一个数据包就会发送相同的2份，这样4个数据包也会有8个冗余包。从图中可以看出，恢复后丢包率与FEC中k、h的组合有强相关。

• 冗余倍数越高，FEC恢复能力越强。
• OpenFEC和cm256 在采用相同的k、h组合时，恢复后丢包率相同，恢复能力没有差异。
• 冗余比例相同的情况下，Theoretical(数据包重复发送)的恢复能力，在丢包率小于20%以下与FEC接近，超过20%要弱于FEC。
• 冗余比例相同的情况下，冗余包的个数越多，FEC恢复能力越强，但恢复延时也在增大。与FEC实现原理基本一致。

上面的测试无法区分出这两种FEC恢复成功率的差异，我们选取数据包大小为1200字节，验证相同丢包率的FEC恢复延时变化，延时越大说明性能较差。测试的主要结论如下。

• FEC的冗余比例越高，恢复延时越大。
• 同等冗余比例下，丢包率越高恢复延时越大。
• 相同冗余级别下，cm256的恢复延时要小于openfec，cm256的性能优化更好。

综合丢包恢复能力、恢复延时对比，OpenFEC和cm256的抗丢包能力保持一致，但是cm256恢复延时更小，算法内部优化更胜一筹，适合性能要求较高的SFU场景。

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