WebRTC概念：揭开实时音视频通信的“神秘面纱”

前言：

在现代社会，在线会议、远程医疗、在线教育等已经成为我们日常生活的一部分。很多人已习惯了通过视频通话与他人互动，但你是否曾想过：这些视频通话是如何实现的？为什么我们可以几乎实时地看到和听到对方？背后的核心技术就是 WebRTC。

当然，WebRTC不是唯一的实现，而且我们在以前的音视频实时通信中，更多介绍了OpenSIPS、FreeSWITCH等，但是WebRTC有它的优势，当然也有它在某些场景下的劣势。

很多人对于它的理解还停留在表面，甚至不知道它到底做了些什么。今天，我们将深入浅出地介绍WebRTC，帮助大家从基础概念到技术原理，全面理解它的内涵。

1. WebRTC概念的拆解

我们先从WebRTC这个词开始，逐一解构它的意义。

1.1 Web（网页）

WebRTC的核心目标之一，就是让网页浏览器具备实时音视频通信的能力，且不需要安装任何插件。在此之前，用户如果想要进行浏览器内的视频通话，常常需要依赖诸如 Flash、Silverlight 等插件，这给用户带来了不小的困扰。

WebRTC的出现，则是希望实现“零安装”，用户无需下载任何客户端，只要通过浏览器打开链接，即可加入视频会议或进行视频通话。

不仅如此，WebRTC的应用已经扩展到手机应用、桌面应用等多个平台，完全不受浏览器的限制。

1.2 RTC（实时通信）

RTC即Real-Time Communication（实时通信）。与我们在视频网站观看视频时的“流媒体”传输方式有显著区别。在观看流媒体时，视频会进行一定的缓冲，我们允许数据稍作停留来缓解网络波动或缓解延迟。但在实时通信中，延迟必须降到最低，音视频必须立即传输。

例如，在视频会议中，如果你的话语要在5秒后才被听到，那么对话就无法继续下去。因此，RTC技术要确保延迟足够低，通常在几百毫秒之内完成音视频数据的传输，确保交互的流畅性。

2. WebRTC的工作原理

接下来，我们将探讨WebRTC是如何实现这些目标的。从技术层面看，WebRTC的实现比简单的文字消息传递要复杂得多。下面我们可以做个对比：

2.1 文字聊天链路（简单）

你输入文字；
发送到服务器；
服务器转发给对方；
对方看到文字。

2.2 WebRTC音视频通话链路（复杂）

音视频采集：通过麦克风和摄像头采集音视频数据。
音频/视频处理：

音频：包括降噪、回声消除、音量调节等；
视频：视频流会进行编码、压缩。

信号协商：双方进行通信的信号协商，确保通信协议匹配。
网络穿透：WebRTC需要绕过网络防火墙，确保设备之间能直接连接。
点对点（P2P）传输：建立设备之间的直接连接，避免数据经过中心服务器。
加密传输：所有的音视频数据都会进行加密，确保数据安全。
解码与播放：对方设备解码数据并播放音视频。

核心概念解析：

音视频编解码：

编码：WebRTC采用了高效的视频编码格式（如VP8、H.264）和音频编码格式（如Opus），确保在有限带宽下依然能提供较好的质量。
解码：接收端会将编码后压缩的数据解码并呈现，确保信息流畅传递。

降噪与回声消除：

在实时通话中，背景噪音和回声会影响通话质量。WebRTC内建降噪、回声消除技术，提升通话质量。

注意：以上相关的编解码处理时，按实时通信和编解码方面以及带宽传输，解码预测等方面，建议语音编码使用PCMA,视频编码H.264为主，这是我们在这几年和传统电话系统对接时的经验。

3. 核心技术与挑战

3.1 网络穿透（NAT穿透）

很多设备都位于私有网络中，只有通过路由器（NAT设备）与外部世界连接。NAT设备会将多个设备的私有IP地址映射到公共IP地址上，这就导致设备之间难以直接通信。

WebRTC通过以下技术解决这个问题：

STUN（Session Traversal Utilities for NAT）：一种轻量级的协议，它帮助设备探测自己的公网地址，允许设备在NAT后建立连接。可以将STUN服务器看作是“公网地址查询中心”。
TURN（Traversal Using Relays around NAT）：当直接连接失败时，TURN服务器作为中继服务器帮助转发数据。虽然此方式较慢，但能确保最终连接成功。
ICE（Interactive Connectivity Establishment）：是WebRTC的核心框架，它同时使用STUN和TURN进行网络穿透，并智能选择最快、最稳定的连接路径。

3.2 点对点（P2P）传输

在WebRTC中，数据传输采用点对点模式，即数据直接从发送端传输到接收端，中间不经过中心服务器。这带来了以下好处：

低延迟：因为不经过中间服务器，减少了数据传输的时间。
降低服务器负担：通过P2P传输，减少了中央服务器对带宽和存储的需求，节省了成本。

但事实上很多情况下，做成P2P是不现实的，也可能是和我们的场景要求有关。

4. WebRTC的实际应用场景

WebRTC的应用场景非常广泛，除了传统的视频会议，还涉及到多个行业的实时通信需求。

4.1 在线教育

实时视频互动是在线教育中不可或缺的功能。WebRTC不仅支持视频通话，还可以进行屏幕共享、白板互动等，增强师生之间的互动体验。

4.2 远程医疗

在远程医疗中，医生和患者可以通过WebRTC实现视频问诊，进行实时的医疗咨询。同时，还可以利用WebRTC实现远程设备的共享，例如实时查看超声波、心电图等医疗设备的数据。

4.3 智能物联网（IoT）

WebRTC可以用于智能家居中的实时视频监控。例如，家庭监控摄像头可以通过WebRTC将视频实时推送到用户的设备上，增强安全性和便捷性。

4.4 在线游戏

在多人在线游戏中，玩家之间的实时语音聊天功能至关重要。WebRTC为此提供了低延迟的语音传输，优化了游戏中的互动体验。

4.5 协作办公

WebRTC还可以帮助团队进行实时文档协作。多人可以同时在线编辑文档，并通过音视频进行实时讨论和协作，提升工作效率。

5. 总结与展望

WebRTC作为一种强大的实时通信技术，它极大地简化了音视频通信的实现，让开发者可以轻松构建各种实时互动应用。通过WebRTC，开发者不再需要关心复杂的音视频编解码、网络传输等低层技术细节，而可以专注于业务功能的创新。

总之，WebRTC就像一条看不见的高速公路，它为实时数据的快速、安全传输提供了坚实的基础。无论是在个人沟通、商业应用，还是在更广泛的行业应用中，WebRTC都为我们的数字生活带来了革命性的变化。

随着技术的不断进步，WebRTC将在未来扮演更加重要的角色，推动更加广泛和深刻的实时通信应用创新。

6. 传统电话客服领域的选择

并不是所有的实时通信领域中都要优先选择WebRTC，需要按实际情况选择，首先是并发性及成本考虑，传统的VoIP服务综合成本更低、并发可以更大。其次，稳定性，对于通话质量和通话稳定性要求更高的领域，则需要更慎重使用WebRTC。再次，技术能力的要求也是一个不可忽视的因素。WebRTC作为一种新兴且在一些处理上没有标准的实时通信技术，其实现和维护需要较强的技术能力。WebRTC涉及到音视频编解码、网络穿透、加密传输等多个技术层面，开发者需要具备较高的专业知识才能高效应对各种技术挑战。在长期使用过程中，问题排查和维护也是一项较为复杂的工作，尤其在高并发、跨设备和复杂网络环境下，故障的排查和性能优化可能会成为运营的难题。而传统的VoIP系统，因其技术成熟且长期得到优化，其问题排查和维护相对更加简便，技术人员的要求也没有那么高。因此，企业在选择是否使用WebRTC时，除了考虑其技术优势外，还需充分评估自己团队或服务商的技术能力和长期的运维成本。