体验驱动的4K承载网白皮书

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1 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 白 皮 书 文 档 版 本 01 发 布 日 期 ` 华 为 技 术 有 限 公 司

2 版 权 所 有 华 为 技 术 有 限 公 司 2016 保 留 一 切 权 利 非 经 本 公 司 书 面 许 可, 任 何 单 位 和 个 人 不 得 擅 自 摘 抄 复 制 本 文 档 内 容 的 部 分 或 全 部, 并 不 得 以 任 何 形 式 传 播 商 标 声 明 和 其 他 华 为 商 标 均 为 华 为 技 术 有 限 公 司 的 商 标 本 文 档 提 及 的 其 他 所 有 商 标 或 注 册 商 标, 由 各 自 的 所 有 人 拥 有 注 意 您 购 买 的 产 品 服 务 或 特 性 等 应 受 华 为 公 司 商 业 合 同 和 条 款 的 约 束, 本 文 档 中 描 述 的 全 部 或 部 分 产 品 服 务 或 特 性 可 能 不 在 您 的 购 买 或 使 用 范 围 之 内 除 非 合 同 另 有 约 定, 华 为 公 司 对 本 文 档 内 容 不 做 任 何 明 示 或 默 示 的 声 明 或 保 证 由 于 产 品 版 本 升 级 或 其 他 原 因, 本 文 档 内 容 会 不 定 期 进 行 更 新 除 非 另 有 约 定, 本 文 档 仅 作 为 使 用 指 导, 本 文 档 中 的 所 有 陈 述 信 息 和 建 议 不 构 成 任 何 明 示 或 暗 示 的 担 保 华 为 技 术 有 限 公 司 地 址 : 深 圳 市 龙 岗 区 坂 田 华 为 总 部 办 公 楼 邮 编 : 网 址 : 客 户 服 务 邮 箱 : support@huawei.com 客 户 服 务 电 话 : Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 2

3 目 录 1 前 言 基 于 体 验 的 4K 承 载 网 以 体 验 为 中 心 的 建 网 理 念 视 频 体 验 衡 量 体 系 评 价 标 准 U-vMOS 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 点 播 业 务 U-vMOS 4.0 分 时 对 网 络 的 要 求 直 播 业 务 U-vMOS 4.0 分 时 对 网 络 的 要 求 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 的 关 键 特 征 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 目 标 架 构 传 统 网 络 架 构 面 临 挑 战 最 佳 体 验 的 4K 承 载 网 目 标 架 构 K 承 载 网 的 逐 步 演 进 家 庭 网 络 : 高 速 高 性 能 Wi-Fi 覆 盖 的 家 庭 网 络 接 入 网 基 于 FTTH 光 纤 到 户 解 决 方 案 最 佳 4K 体 验 接 入 设 计 参 考 基 于 超 宽 铜 线 解 决 方 案 最 佳 4K 体 验 接 入 网 设 计 参 考 基 于 同 轴 解 决 方 案 最 佳 4K 体 验 接 入 网 设 计 参 考 城 域 / 骨 干 IP 层 次 简 化 OTN 到 CO 与 业 务 规 模 匹 配 的 分 布 式 CDN TCP 加 速 提 升 网 络 通 量 运 维 : 可 视 化 用 户 视 频 体 验 管 理 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 3

4 4.1 视 频 体 验 感 知 运 营 商 视 频 体 验 感 知 OTT 视 频 体 验 感 知 视 频 故 障 定 位 展 望 附 录 A 参 考 资 料 附 录 B 缩 略 语 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 4

5 附 表 目 录 表 2-1 4K 视 频 的 三 种 等 级 对 比 表 2-2 典 型 屏 幕 的 不 同 分 辨 率 squality 的 最 大 值 表 2-3 szapping 典 型 分 值 与 频 道 切 换 时 长 表 2-4 sloading 典 型 分 值 与 初 始 加 载 时 长 表 2-5 卡 顿 典 型 取 值 及 质 量 ( 统 计 周 期 1 分 钟 ) 表 2-6 卡 顿 典 型 取 值 及 质 量 ( 统 计 周 期 45 分 钟 ) 表 2-7 花 屏 典 型 取 值 及 质 量 表 2-8 不 同 RTT 对 应 TCP 通 量 要 求 表 2-9 U-vMOS 4.0 的 网 络 要 求 分 解 汇 总 表 3-1 各 类 接 入 技 术 的 典 型 网 络 KPI 表 3-2 目 标 架 构 1 流 量 模 型 表 3-3 目 标 架 构 3 流 量 模 型 表 3-4 目 标 架 构 3 流 量 模 型 表 3-5 TCP 加 速 效 果 对 比 (100M 带 宽,4ms 时 延, 丢 包 率 递 增 ) 表 3-6 TCP 加 速 效 果 对 比 (100M 带 宽,0.01% 丢 包, 时 延 递 增 ) 表 3-7 两 种 加 速 方 式 的 对 比 表 4-1 视 频 质 量 监 控 系 统 部 署 方 式 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 5

6 附 图 目 录 图 2-1 U-vMOS 建 模 方 法 图 2-2 squality 的 影 响 因 子 图 2-3 sinteraction 的 影 响 因 子 图 2-4 视 频 中 间 停 顿 的 实 时 质 量 分 数 图 图 2-5 sview 的 影 响 因 子 图 2-6 HLS 初 始 缓 冲 时 长 构 成 图 2-7 UDP 初 始 缓 冲 时 长 构 成 图 3-1 最 佳 体 验 的 4K 承 载 网 目 标 网 络 架 构 图 图 3-2 两 种 典 型 户 型 的 4K 家 庭 网 络 部 署 建 议 图 3-3 不 同 业 务 收 敛 比 对 比 图 3-4 时 延 和 链 路 利 用 率 关 系 图 3-5 丢 包 率 和 链 路 利 用 率 关 系 图 3-6 扁 平 化 架 构 方 案 图 3-7 虚 拟 接 入 解 决 方 案 概 念 图 图 3-8 虚 拟 接 入 解 决 方 案 的 典 型 应 用 图 3-9 有 无 LSW 的 TCO 分 析 对 比 图 3-10 典 型 城 域 模 型 (80 万 用 户 ) 图 3-11 典 型 OTN 到 CO 组 网 图 3-12 请 求 内 容 离 散 率 和 用 户 数 关 系 图 3-13 CDN 下 移 后 的 CDN 建 设 成 本 对 比 图 3-14 CDN 下 移 后 的 网 络 成 本 对 比 图 4-1 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 运 维 架 构 图 图 4-2 视 频 故 障 定 位 流 程 图 图 5-1 最 终 用 户 对 更 好 业 务 体 验 的 追 求 是 永 无 止 境 的 图 5-2 向 未 来 架 构 平 滑 演 进 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 6

7 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 白 皮 书 关 键 词 :4K, Experience, U-vMOS, Bearer Network, High Throughput, 100M, 20ms, 10-5, Wi-Fi, FTTH, Flatten, HTR, OTN, CDN, KQI 摘 要 : 视 频 持 续 驱 动 超 宽 带 的 发 展, 也 逐 渐 改 变 用 户 的 行 为 和 需 求, 而 运 营 商 也 开 始 从 关 注 connection( 连 接 ) 转 向 关 注 experience( 体 验 ), 网 络 建 设 思 路 也 向 业 务 和 体 验 驱 动 转 变 为 了 给 用 户 提 供 最 佳 的 4K 视 频 体 验, 需 打 造 以 用 户 体 验 为 中 心 的 超 宽 网 络 本 文 主 要 介 绍 了 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 的 定 义 目 标 网 络 架 构 及 部 署 建 议, 运 营 商 可 根 据 自 身 网 络 基 础 和 业 务 发 展 策 略 选 择 最 合 适 的 部 署 方 案 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 7

8 1 前 言 长 期 以 来, 运 营 商 都 在 寻 找 一 个 既 能 满 足 用 户 需 求 又 能 充 分 展 现 超 宽 带 网 络 能 力 同 时 还 能 实 现 商 业 价 值 的 关 键 业 务, 而 4K 的 到 来, 解 决 了 这 一 难 题 单 路 4K 视 频 需 要 30Mbps~50Mbps 的 带 宽 通 量, 伴 随 着 4K 终 端 价 格 的 持 续 下 滑, 一 个 家 庭 多 4K 终 端 会 是 一 个 必 然 趋 势, 这 意 味 着 100M 甚 至 1000M 带 宽 需 求 将 成 为 新 时 期 家 庭 宽 带 用 户 的 基 本 需 求 4K 视 频 让 超 宽 带 的 价 值 得 到 释 放, 同 时 4K 可 为 最 终 用 户 提 供 更 好 的 业 务 体 验, 而 消 费 者 是 愿 意 为 更 好 的 体 验 买 单 的, 所 以 说, 4K+ 超 宽 带 实 现 了 消 费 者 运 营 商 和 4K 内 容 提 供 商 的 三 方 受 益, 形 成 了 超 宽 带 的 商 业 正 循 环 正 是 看 到 4K 技 术 给 运 营 商 视 频 业 务 带 来 的 新 机 遇, 全 球 超 过 60 多 家 运 营 商 发 布 了 视 频 战 略, 视 频 已 成 为 运 营 商 的 基 础 业 务 随 着 视 频 兴 起 的 还 有 对 业 务 体 验 的 关 注 据 Conviva 用 户 视 频 报 告 的 数 据,35% 的 用 户 把 视 频 观 看 体 验 作 为 选 择 视 频 服 务 的 首 要 条 件 ( 超 过 视 频 内 容 本 身 ) 当 视 频 卡 顿 时, 三 分 之 一 的 用 户 会 感 到 难 以 忍 受, 立 即 放 弃 观 看 ;84% 的 用 户 会 在 体 验 变 差 一 分 钟 内, 停 止 观 看 因 此, 能 否 为 最 终 用 户 提 供 更 好 的 视 频 体 验 成 为 了 商 业 成 功 的 关 键 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 8

9 2 基 于 体 验 的 4K 承 载 网 2.1 以 体 验 为 中 心 的 建 网 理 念 业 务 和 体 验 驱 动 随 着 宽 带 成 为 人 们 生 产 生 活 必 需 的 基 础 资 源, 消 费 者 对 宽 带 的 诉 求 也 将 从 单 纯 的 带 宽 大 小 逐 渐 转 移 到 对 业 务 体 验 和 服 务 质 量 的 要 求 上 ; 运 营 商 也 开 始 从 关 注 connection( 连 接 ) 转 向 关 注 experience( 体 验 ), 网 络 建 设 思 路 也 向 业 务 和 体 验 驱 动 转 变 4K 视 频 时 代 已 经 到 来 全 球 众 多 运 营 商 已 将 视 频 业 务 作 为 ICT 时 代 转 型 的 战 略 机 会, 伴 随 4K 终 端 的 普 及 及 内 容 的 丰 富,4K 业 务 已 经 逐 步 成 为 运 营 商 构 建 差 异 化 竞 争 力 的 关 键 手 段 例 如 : 德 国 电 信 认 为 4K 视 频 业 务 使 其 获 得 了 能 真 正 与 付 费 电 视 竞 争 的 机 会 ; 英 国 电 信 则 通 过 建 设 NGA 超 宽 网 络 并 发 布 BT Sport 视 频 业 务 实 现 了 23% 的 业 务 增 长 ; 中 国 四 川 电 信 的 视 频 用 户 超 500 万, 其 中 4K 视 频 用 户 超 120 万, 且 还 在 快 速 增 长 中 4K 视 频 对 网 络 提 出 更 高 要 求 4K 不 仅 仅 是 视 频 分 辨 率 的 提 升, 还 带 来 了 视 频 质 量 的 4 大 优 化 : 首 先 是 画 面 更 清 晰,4K 的 分 辨 率 为 3840*2160 是 高 清 (HD) 的 4 倍 ; 其 次 是 画 面 更 流 畅, 从 高 清 时 代 的 每 秒 24 帧 提 升 到 每 秒 50 帧 60 帧 甚 至 120 帧 ; 再 次 是 色 彩 更 真 实, 色 阶 从 8bit 到 10bit 12bit; 最 后 是 色 彩 更 自 然,4K 视 频 的 色 域 比 高 清 增 大 约 50%;4K 视 频 流 的 码 率 是 高 清 视 频 流 的 5-10 倍 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 9

10 4K 可 分 为 三 个 等 级 : 入 门 4K 运 营 级 4K 极 致 4K 不 同 等 级 的 4K 对 画 面 帧 率 抽 样 比 压 缩 比 网 络 传 输 带 宽 等 都 有 不 同 要 求, 要 求 越 高, 体 验 到 的 色 彩 丰 富 性 画 面 生 动 性 就 越 精 彩 目 前, 运 营 级 4K 被 认 为 是 当 前 商 用 部 署 较 合 适 的 选 择 表 2-1 4K 视 频 的 三 种 等 级 对 比 入 门 级 4K 运 营 级 4K 极 致 4K 8K 分 辨 率 Resolution 3840* * * *4320 帧 率 Frame rate 25/30P 50/60P 100/120P 120P 抽 样 bits 压 缩 HEVC main HEVC Range HEVC Range HEVC main 10 profile Extension Extension 点 播 12~16Mbps 20~30Mbps 30~45Mbps 70~90Mbps 平 均 比 特 率 直 播 25~30Mbps 25~35Mbps 40~55Mbps 80~100Mbps 点 播 18~24Mbps 30~45Mbps 45~67.5Mbps 105~135Mbps 运 营 速 率 直 播 25~30Mbps 32.5~45.5Mbps 52~71.5Mbps 104~130Mbps 备 注 : 点 播 多 采 用 VBR 可 变 码 率, 考 虑 到 码 率 波 动 因 素, 流 畅 播 放 所 需 的 运 营 带 宽 应 当 至 少 是 平 均 码 率 的 1.5 倍 组 播 多 采 用 CBR 恒 定 码 率, 运 营 速 率 考 虑 快 速 频 道 切 换 FCC 部 署, 最 小 带 宽 = 恒 定 码 率 x1.3 倍 2.2 视 频 体 验 衡 量 体 系 评 价 标 准 U-vMOS U-vMOS 是 华 为 从 视 频 体 验 和 网 络 优 化 角 度 出 发, 建 立 的 视 频 体 验 标 准 华 为 2012 创 新 实 验 室 开 展 针 对 视 频 的 人 因 工 程 实 验, 通 过 眼 动 仪 生 理 仪 等 设 备 追 踪 人 体 在 看 视 频 时 候 的 反 应, 根 据 测 试 仪 器 收 集 和 测 试 人 员 报 告 的 信 息, 进 行 分 析 建 立 数 学 模 型, 制 定 U-vMOS 的 评 分 标 准, 以 求 客 观 的 反 应 用 户 主 观 视 频 体 验 U-vMOS 的 评 价 模 型 主 要 分 为 三 个 部 分, 即 视 频 质 量 (squality), 操 作 体 验 (sinteraction) 和 播 放 体 验 (sview), 范 围 覆 盖 视 频 片 源 分 辨 率 片 源 数 量 播 放 屏 幕 尺 寸 操 作 体 验 播 放 流 畅 度 等 方 面, 得 分 为 1-5 分 (5: 优 秀 ;4: 良 好 ;3: 一 般 ;2: 较 差 ;1: 差 ) 屏 幕 越 大 内 容 分 辨 率 越 高 观 看 流 畅, 得 分 就 越 高 U vmos f squality, sinteraction, sview Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 10

11 图 2-1 U-vMOS 建 模 方 法 视 频 质 量 squality 视 频 的 显 示 屏 幕 尺 寸 被 记 为 DisplaySize, 视 频 内 容 复 杂 度 被 记 为 VideoComplexity, 视 频 分 辨 率 被 记 为 Resolution, 码 率 被 记 为 BitRate, 编 码 类 型 被 记 为 CodecType, 帧 率 被 记 为 VideoFrameRate 具 体 的 典 型 分 值 如 下 表 所 示 : 图 2-2 squality 的 影 响 因 子 表 2-2 典 型 屏 幕 的 不 同 分 辨 率 squality 的 最 大 值 操 作 体 验 sinteraction 直 播 被 记 为 Zapping time, 初 始 加 载 时 长 被 记 为 Loading time Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 11

12 具 体 的 典 型 分 值 如 下 表 所 示 : 图 2-3 sinteraction 的 影 响 因 子 表 2-3 szapping 典 型 分 值 与 频 道 切 换 时 长 表 2-4 sloading 典 型 分 值 与 初 始 加 载 时 长 观 看 体 验 sview 在 视 频 播 放 的 中 间, 视 频 由 于 数 据 包 未 能 按 时 到 达 而 进 行 缓 冲, 造 成 卡 顿 效 果, 也 对 视 频 体 验 影 响 较 大 视 频 质 量 变 差 主 要 跟 停 顿 时 间 的 长 短 及 多 次 停 顿 之 间 的 间 隔 有 关, 在 一 个 长 视 频 观 看 的 过 程 中, 视 频 质 量 变 差 主 要 跟 卡 顿 次 数 有 关 当 发 生 视 频 停 顿 现 象 时, 停 顿 的 时 间 越 长, 体 验 越 差 当 停 顿 结 束 恢 复 正 常 播 放 时, 对 于 视 频 的 质 量 体 验 就 逐 渐 的 缓 慢 恢 复 假 如 后 续 一 直 能 持 续 正 常 播 放, 实 时 的 质 量 体 验 会 恢 复 到 正 常 值 ; 但 是 如 果 在 质 量 恢 复 过 程 中 又 出 现 一 次 停 顿, 则 质 量 体 验 不 仅 跟 本 次 停 顿 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 12

13 时 长 有 关, 还 跟 前 一 次 停 顿 的 时 间 距 离 有 关 一 个 具 体 的 实 时 质 量 分 数 变 化 如 下 Error! eference source not found. 所 示 图 2-4 视 频 中 间 停 顿 的 实 时 质 量 分 数 图 多 次 停 顿 的 平 均 卡 顿 时 长 被 记 为 Duration, 相 邻 两 次 卡 顿 间 隔 的 平 均 值 被 记 为 Interval, 卡 顿 事 件 的 次 数 被 记 为 Frequency 具 体 的 典 型 分 值 如 下 表 所 示 : 图 2-5 sview 的 影 响 因 子 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 13

14 表 2-5 卡 顿 典 型 取 值 及 质 量 ( 统 计 周 期 1 分 钟 ) 表 2-6 卡 顿 典 型 取 值 及 质 量 ( 统 计 周 期 45 分 钟 ) 表 2-7 花 屏 典 型 取 值 及 质 量 2.3 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 最 佳 体 验 的 4K 承 载 网 定 义 : 以 体 验 为 中 心 建 网, 能 为 用 户 提 供 U-vMOS 4.0 分 的 4K 业 务 体 验 的 端 到 端 网 络 4K 视 频 想 要 实 现 U-vMOS 值 4.0 分,sInteraction 4,sView=5( 流 畅 播 放 体 验 非 常 重 要 ) Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 14

15 2.3.1 点 播 业 务 U-vMOS 4.0 分 时 对 网 络 的 要 求 I. 点 播 squality 的 网 络 要 求 分 解 对 4K 视 频 来 说, 要 保 证 squality 4, 要 求 点 播 视 频 的 平 均 码 率 25Mbps( 基 于 H.265 当 前 的 编 码 能 力, 可 变 码 率 VBR) II. 点 播 sinteraction 的 网 络 要 求 分 解 对 点 播 业 务 来 说,sInteraction=sLoading 要 保 证 sinteraction 4, 则 要 保 证 初 始 加 载 时 长 1 秒 目 前 业 界 最 主 流 的 视 频 流 化 技 术 是 HLS(HTTP Live Streaming), 其 初 始 缓 冲 主 要 分 为 : 信 令 交 互 阶 段 (X1:~9 个 RTT) 最 小 解 码 缓 冲 媒 体 报 文 ( 业 界 主 流 实 现 一 般 是 2 秒 的 视 频 ) 下 载 阶 段 (Y), 以 及 播 放 器 播 放 加 载 准 备 阶 段 (Z: 一 般 需 要 ms) 要 保 证 初 始 加 载 时 长 1 秒, 则 要 保 证 X1+Y+Z 1 秒 图 2-6 HLS 初 始 缓 冲 时 长 构 成 考 虑 到 TCP 慢 起 动 需 要 6 个 RTT, 在 此 期 间 下 载 速 率 一 般 较 低, 所 以 整 个 下 载 时 长 至 少 需 7 个 RTT; 初 始 缓 冲 时 长 =9*RTT+(6+1)*RTT+200ms 1000ms, 需 要 RTT 50ms 另 外, 在 T=1000ms-9*RTT-6*RTT-200ms=800ms-15RTT 的 时 间 内 ( 按 最 差 的 情 况, 慢 起 动 阶 段 下 载 的 数 据 量 忽 略 不 计, 播 放 准 备 时 长 按 200ms 典 型 值 计 算 ), 单 TCP 线 程 需 要 下 载 25Mbits * 2s=50Mbits 的 媒 体 数 据 量 取 不 同 的 的 RTT 值 ( 50ms), 得 到 相 应 的 TCP 吞 吐 量 要 求 : Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 15

16 表 2-8 不 同 RTT 对 应 TCP 通 量 要 求 E2E RTT 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms TCP 通 量 要 求 77Mbps 100Mbps 143Mbps 250Mbps 1Gbps 考 虑 到 10ms 的 E2E 时 延 目 前 太 严 格, 而 每 用 户 超 过 100Mbps 的 通 量 要 求 也 太 严 格, 所 以 选 取 E2E 时 延 20ms, 每 用 户 单 TCP 吞 吐 量 100Mbps 作 为 sloading 4 的 要 求 参 考 TCP 通 量 评 估 的 经 典 公 式 : Throughput min(max(bw), WSS RTT, MSS RTT 1 p ) 在 100Mbps 通 量,20ms RTT 的 要 求 下, 可 得 到 网 络 要 求 为 : 带 宽 100Mbps,PLR 3.4*10-5 说 明 : 目 前 HTTP Streaming 技 术 方 案 也 在 不 断 优 化 处 理 流 程, 提 升 业 务 体 验 的 同 时 尽 可 能 减 少 对 网 络 的 要 求 比 如 某 主 流 OTT 的 交 互 信 令 采 用 了 基 于 UDP 的 QUIC 协 议, 把 交 互 过 程 压 缩 到 5 个 RTT 以 内, 同 时 还 将 片 头 部 分 的 码 率 控 制 得 比 较 低, 降 低 了 网 络 RTT 要 求 和 最 低 解 码 数 据 的 下 载 量 典 型 情 况 下 该 OTT 视 频 在 保 证 流 量 观 看 的 网 络 条 件 下, 即 可 保 证 ~1 秒 的 初 始 加 载 体 验 但 是 如 果 用 户 选 择 手 工 快 进 快 退, 视 频 加 载 时 间 就 会 超 过 1 秒 是 : 若 不 考 虑 端 + 云 的 特 殊 优 化,HTTP 点 播 业 务 sinteraction 4 对 网 络 的 要 求 E2E 带 宽 100Mbps RTT 20ms Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 16

17 PLR 3.4*10-5 III. 点 播 sview 的 网 络 要 求 分 解 对 点 播 业 务 来 说,sView=sStalling 流 畅 观 看 的 体 验 对 用 户 最 重 要, 所 以 U-vMOS 4 的 网 络 要 求 sview=5, 也 就 是 播 放 全 程 无 卡 顿 基 于 华 为 ilab 测 试 发 现, 单 TCP 吞 吐 量 平 均 码 率 的 1.5 倍, 可 保 证 95% 以 上 的 4K 视 频 流 畅 播 放 按 squality=4 的 要 求,4K@H.265 平 均 码 率 25Mbps, 对 应 sview=5 的 TCP 吞 吐 量 要 求 >37.5Mbps 参 考 TCP 吞 吐 量 评 估 的 经 典 公 式 : Throughput min(max(bw), WSS RTT, MSS RTT 1 p ) 在 20ms RTT 的 要 求 下, 可 得 到 网 络 要 求 为 : 带 宽 37.5Mpbs,PLR 2.4*10-4 综 上 所 述, 对 点 播 业 务 来 说, 如 果 不 考 虑 云 + 端 的 特 殊 优 化, 满 足 U-vMOS 4 分 的 网 络 要 求 是 : E2E 带 宽 100Mbps RTT 20ms PLR 3.4*10-5 如 果 云 + 端 进 行 了 特 殊 优 化, 可 不 考 虑 初 始 加 载 对 网 络 的 要 求, 则 满 足 U-vMOS 4 分 的 要 求 是 : 带 宽 37.5Mpbs RTT 20ms PLR 2.4*10-4 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 17

18 2.3.2 直 播 业 务 U-vMOS 4.0 分 时 对 网 络 的 要 求 I. 直 播 squality 的 网 络 要 求 分 解 根 据 目 前 业 界 主 流 的 视 频 编 码 水 平, 视 频 直 播 一 般 都 采 用 UDP 的 实 时 流 传 输, 为 了 防 止 突 发 造 成 网 络 丢 包, 一 般 都 采 用 CBR(Constant Bit Rate) 编 码 方 式 对 4K 视 频 来 说, 要 保 证 squality 4, 要 求 直 播 视 频 的 平 均 码 率 30Mbps( 基 于 H.265 当 前 的 编 码 能 力, 固 定 码 率 CBR) II. 直 播 sinteraction 的 网 络 要 求 分 解 对 直 播 业 务 来 说,sInteraction=sZapping 如 果 要 保 证 szapping 4, 则 需 要 保 证 直 播 频 道 切 换 时 长 500ms 对 主 流 的 UDP 直 播 系 统 来 说, 频 道 切 换 分 为 : 信 令 交 互 阶 段 (X:1*RTT) 1 个 完 整 的 I 帧 下 载 阶 段 (Y), 以 及 播 放 器 播 放 加 载 准 备 阶 段 (Z: 一 般 需 要 ms) 要 保 证 频 道 时 长 500ms, 则 要 保 证 X+Y+Z 500ms 图 2-7 UDP 初 始 缓 冲 时 长 构 成 在 T=500ms-RTT-200ms=300ms-RTT 的 时 间 内, STB 通 过 UDP 需 要 下 载 30Mb/s*2s*25%=15Mbps 的 媒 体 数 据 量 ( 直 播 流 的 典 型 GoP 为 2 秒,I 帧 大 小 一 般 占 一 个 GoP 的 ~25%) UDP 直 播 系 统 对 时 延 一 般 不 敏 感,E2E RTT 比 点 播 业 务 要 求 宽 松, 取 典 型 E2E RTT=30ms, 要 求 单 用 户 带 宽 56Mbps Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 18

19 另 外, 为 加 快 直 播 频 道 切 换 速 度, 一 般 都 会 部 署 FCC(Fast Channel Change) 方 案, 为 保 证 FCC 方 案 可 正 常 工 作, 还 需 要 保 证 每 用 户 E2E 带 宽 平 均 码 率 的 1.3 倍 (30Mbps*1.3=39Mbps) 综 上 所 述,UDP 直 播 业 务 sinteraction 4 对 网 络 的 要 求 :E2E 带 宽 56Mbps III. 直 播 sview 的 网 络 要 求 分 解 对 直 播 业 务 来 说,sView=sBlocking 无 花 屏 损 伤 的 观 看 体 验 对 用 户 最 重 要, 所 以 我 们 认 为 U-vMOS 4 的 网 络 要 求 sview=5, 也 就 是 播 放 全 程 无 花 屏 参 考 TR-126 的 标 准 要 求,4K 直 播 无 花 屏 要 求 的 网 络 丢 包 率 <10-6 目 前 业 界 在 应 用 层 通 过 RET 丢 包 重 传 等 技 术 降 低 视 频 对 丢 包 率 的 要 求, 可 以 降 到 10-4 左 右 综 上 所 述, 对 4K 直 播 业 务 来 说, 满 足 U-vMOS 4 分 的 网 络 要 求 是 : E2E 带 宽 56Mbps PLR 10-6 ( 不 考 虑 RET, 考 虑 RET 则 为 10-4 ) 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 的 关 键 特 征 表 2-9 U-vMOS 4.0 的 网 络 要 求 分 解 汇 总 点 播 业 务 直 播 业 务 不 考 虑 云 端 优 化 考 虑 云 端 优 化 不 考 虑 RET 考 虑 RET 4K 视 频 平 均 码 率 25Mbps 25Mbps 30Mbps 30Mbps 网 络 指 标 E2E 带 宽 100Mbps 37.5Mbps 56Mbps 56Mbps RTT 20ms 20ms PLR 3.4* * 综 合 考 虑, 如 果 要 保 证 视 频 业 务 体 验 的 U-vMOS 值 4 分, 则 需 要 网 络 E2E 100Mbps,RTT 20ms,PLR 10-5 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 19

20 同 时, 运 维 也 是 视 频 体 验 保 障 不 可 或 缺 的 一 环, 具 有 高 感 知 特 点 的 4K 业 务 在 业 务 体 验 监 控, 故 障 处 理 上 提 出 了 更 高 的 要 求 从 运 维 视 角 来 看,4K 承 载 网 必 须 是 可 感 知 可 管 理 的 网 络 因 此, 最 佳 体 验 的 4K 承 载 网 的 关 键 特 征 为 : 体 验 U-vMOS 4.0:E2E 100Mbps,RTT 20ms,PLR 10-5 运 维 : 体 验 可 感 知 故 障 快 速 定 界 定 位 在 部 分 场 景 下, 由 于 接 入 网 络 带 宽 限 制, 也 可 以 考 虑 按 照 U-vMOS 3.5 (sview=5 分,sInteraction 3 分 ) 来 设 计 网 络, 其 关 键 特 征 为 : 体 验 U-vMOS 3.5:E2E 50Mbps,RTT 40ms,PLR 10-5 在 这 种 场 景 下, 如 需 开 通 4K 业 务, 有 两 种 选 择 :1) 降 低 视 频 码 率 ;2) 确 保 流 畅 播 (sview=5 分 ), 暂 时 牺 牲 快 启 动 / 快 进 快 退 ( 降 低 sinteraction 要 求, 例 如 3 分 ), 或 由 云 + 端 特 殊 优 化 来 保 障 快 启 动 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 20

21 3 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 3.1 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 目 标 架 构 传 统 网 络 架 构 面 临 挑 战 业 务 决 定 架 构 : 传 统 HSI 业 务 ( 如 网 页 浏 览 ) 业 务 特 点 : 低 并 发 低 感 知 时 延 要 求 不 高 网 络 KPI: SLA= 带 宽 网 络 架 构 特 点 : 高 收 敛 多 级 汇 聚 4K 视 频 业 务 特 点 : 高 带 宽 高 并 发 高 突 发 高 感 知 低 时 延 网 络 KPI: SLA= 带 宽, 时 延 丢 包 率 随 4K 业 务 的 规 模 发 展, 传 统 的 网 络 在 转 向 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 网 络 架 构 过 程 中, 有 两 个 关 键 点 需 要 跨 越 : 传 统 高 收 敛, 多 层 次 的 网 络 模 型 需 简 化, 以 适 应 4K 业 务 模 式 ; 4K 的 网 络 体 验 是 端 到 端 的, 无 边 界 的, 需 E2E 的 体 验 保 障 具 体 如 下 : 家 庭 网 络 高 带 宽 无 缝 覆 盖 存 在 瓶 颈, 不 能 满 足 多 屏 用 户 的 体 验 以 DSL 为 代 表 的 低 速 铜 线 接 入 网 存 在 带 宽 瓶 颈 城 域 汇 聚 层 多 级 收 敛, 拥 塞 点 多, 扩 展 性 差, 运 维 复 杂 视 频 作 为 基 础 业 务, 却 无 法 感 知 用 户 视 频 体 验, 难 以 定 位 体 验 问 题 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 21

22 3.1.2 最 佳 体 验 的 4K 承 载 网 目 标 架 构 要 支 撑 4K 规 模 发 展, 架 构 调 整 势 在 必 行 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 目 标 架 构 应 具 备 高 通 量 扁 平 化 易 运 维 的 特 点 : 图 3-1 最 佳 体 验 的 4K 承 载 网 目 标 网 络 架 构 图 高 通 量 : 带 宽 (E2E 带 宽 100M/ 屏 ) 家 庭 网 络 : 100M 无 缝 覆 盖 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 22

23 接 入 网 络 : 每 用 户 开 通 带 宽 100M OLT 到 边 缘 CDN: 按 照 一 定 的 用 户 规 模 4K 渗 透 率 4K 并 发 率 假 设, 根 据 不 同 的 收 敛 比 规 划 带 宽 但 网 络 设 备 要 具 备 向 不 收 敛 演 进 的 能 力 时 延 (RTT 20ms) CDN 主 要 部 署 在 城 域 (<200 公 里 ), 时 延 由 家 庭 网 络 时 延 接 入 网 时 延 城 域 网 时 延 构 成 其 中 家 庭 网 络 城 域 网 时 延 非 拥 塞 情 况 下 影 响 较 小, 时 延 主 要 来 自 接 入 网 FTTH,G.FAST 接 入 网 时 延 <6ms, 可 以 满 足 要 求 VDSL2,Vectoring,Super Vector 时 延 10ms~20ms, 叠 加 家 庭 城 域 的 少 量 时 延 后 存 在 风 险 因 此 这 样 的 网 络 要 部 署 时 延 优 化 方 案 ( 如 : TCP 加 速 ) 丢 包 率 (PLR 10-5 ) 丢 包 的 原 因 主 要 有 : 线 路 质 量 差 网 络 节 点 拥 塞 其 中 网 络 节 点 拥 塞 是 架 构 设 计 时 需 要 重 点 考 虑 的 由 于 OLT 下 行 到 用 户 侧 是 无 阻 塞 的, 拥 塞 主 要 发 生 在 OLT 上 行 到 CDN 之 间, 规 划 要 点 :1) 部 署 QOS;2) 轻 载 低 收 敛 比 (1:5---1:2); 同 时, 由 于 突 发 拥 塞 难 以 避 免, 设 备 缓 存 能 力 是 必 要 的, 以 吸 收 瞬 间 突 发 流 量, 避 免 / 减 少 对 客 户 体 验 的 影 响 设 备 应 确 认 具 备 足 够 的 缓 存, 尤 其 是 二 层 网 络 设 备 网 络 设 备 平 台 升 级 : 接 入 光 改, 大 容 量 OLT 路 由 器 传 送 平 台 升 级 扁 平 化 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 23

24 为 确 保 网 络 KPI 达 标, 必 须 采 用 低 收 敛 的 网 络 设 计 如 果 还 保 留 过 多 层 次 汇 聚 网 络, 在 用 户 规 模 发 展 阶 段, 建 网 成 本 会 快 速 攀 升, 同 时 过 多 层 次 汇 聚 也 会 导 致 拥 塞 节 点 过 多 因 此, 城 域 网 架 构 需 要 扁 平 化, 以 改 善 网 络 性 能, 优 化 网 络 成 本 : CDN & BNG 下 沉 到 边 缘 减 少 网 络 层 次 (5 层 3 层 ) OTN 到 CO 易 运 维 体 验 可 视 快 速 定 界 精 确 定 位 3.2 4K 承 载 网 的 逐 步 演 进 罗 马 不 是 一 日 建 成 的, 最 佳 体 验 的 4K 承 载 网 也 不 是 必 须 一 步 到 位 的, 运 营 商 可 结 合 自 身 实 际 业 务 发 展 情 况, 逐 步 向 最 佳 体 验 的 4K 承 载 网 演 进 4K 视 频 业 务 初 期 : 重 点 是 快 速 吸 引 用 户, 逐 步 建 立 商 业 正 循 环, 保 障 基 本 的 体 验 4K 业 务 开 得 通 是 最 重 要 的, 因 此 首 要 关 注 的 是 4K 流 畅 播 放, 即 sview 达 到 5.0 分 标 准,sInteraction 3, 加 载 2s( 与 cable 体 验 一 致 ) 对 网 络 的 要 求 是 E2E 50Mbps,RTT 40ms,PLR K 视 频 业 务 发 展 阶 段 : 随 着 用 户 增 多, 商 用 正 循 环 建 立 起 来, 需 进 一 步 提 升 业 务 体 验, 即 在 sview 达 到 5.0 分 的 基 础 上, 4K 交 互 体 验 sinteraction 也 要 达 到 4.0 分 ( 首 次 加 载 和 每 次 拖 动 加 载 时 间 1 秒 ), 对 应 到 网 络 上 的 具 体 要 求 就 是 E2E 100Mbps 和 RTT 20ms 4K 视 频 业 务 规 模 发 展 阶 段 : 用 户 数 量 庞 大,4K 视 频 高 带 宽 高 并 发 的 特 点 给 传 统 网 络 带 来 巨 大 的 挑 战, 单 纯 靠 传 统 网 络 扩 容 不 但 成 本 高 且 不 能 解 决 体 验 劣 化 问 题 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 24

25 因 此, 在 视 频 用 户 开 始 规 模 上 量 的 阶 段, 网 络 必 须 要 考 虑 架 构 性 优 化, 向 最 佳 体 验 的 4K 承 载 网 的 高 效 网 络 转 型 3.3 家 庭 网 络 : 高 速 高 性 能 Wi-Fi 覆 盖 的 家 庭 网 络 家 庭 Wi-Fi 网 络 承 载 4K 业 务 的 关 键 挑 战 业 务 相 互 影 响 : 其 他 视 频, 下 载, 上 网 业 务 对 4K 的 影 响 ; 家 庭 内 部 全 覆 盖 问 题 : 房 屋 结 构 千 差 万 别,Wi-Fi 信 号 穿 墙 的 衰 减, 导 致 在 房 屋 装 修 时 都 无 法 保 证 100% 覆 盖 到 每 个 房 间 ; 无 线 信 号 的 干 扰 :2.4G 频 段 本 身 无 线 干 扰 非 常 大, 另 外 其 他 家 电 如 果 占 用 Wi-Fi 频 段 也 会 导 致 对 通 过 Wi-Fi 播 放 4K 视 频 造 成 干 扰 ; 高 速 高 性 能 Wi-Fi 家 庭 网 络 解 决 方 案 业 务 区 分 承 载 : 通 过 Wi-Fi 双 频 网 关 提 供 双 SSID, 普 通 上 网 / 下 载 业 务 通 过 2.4G Wi-Fi 承 载, 视 频 业 务 通 过 5G Wi-Fi 承 载 通 过 将 视 频 业 务 固 定 通 过 5G 频 段 来 承 载, 有 效 减 少 2.4G 频 段 的 干 扰, 减 少 丢 包 ; 分 布 式 Wi-Fi 方 案 : 为 了 在 家 庭 内 任 何 地 点 能 达 到 100M 以 上 的 连 接 速 度, 家 庭 的 Wi-Fi 网 络 将 从 集 中 式 部 署 方 式 走 向 分 布 式, 家 庭 部 署 多 个 Wi-Fi 接 入 点 ( 即 AP), 满 足 家 庭 不 同 终 端 在 任 意 位 置 的 多 样 需 求 Wi-Fi Repeater PLC Wi-Fi AP 和 以 太 网 级 联 路 由 器 等 三 种 分 布 式 接 入 方 式 实 现 灵 活 扩 展 即 插 即 用, 以 及 支 持 无 缝 切 换 体 验 ; 在 家 庭 网 络 中, 为 了 减 少 无 线 信 号 的 干 扰, 建 议 做 到 如 下 几 点 : 家 庭 面 积 较 大 时, 家 庭 网 关 不 能 通 过 网 线 Wi-Fi 直 接 为 机 顶 盒 提 供 4K 视 频 时, 可 以 通 过 网 线 电 力 线 同 轴 电 缆 或 Wi-Fi 的 方 式 外 接 AP 等 设 备 扩 大 家 庭 网 络 的 覆 盖 范 围, 使 得 家 庭 内 任 意 位 置 均 可 开 展 4K 视 频 业 务 ; 跨 房 间 互 联 采 用 G.hn PLC 电 力 线 方 案, 减 少 AP 间 的 干 扰,PLC 不 能 插 在 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 25

26 防 雷 插 排 上, 主 从 PLC 之 间 电 力 线 长 度 保 持 在 10m 的 距 离 内 ; 每 个 房 间 内 仅 布 置 1 个 AP( 天 线 数 目 大 于 2 为 佳 ),Wi-Fi 覆 盖 固 定 选 择 5G, 且 设 置 信 道 带 宽 为 40MHz, 不 同 房 间 AP 的 频 点 不 同, 建 议 AP 与 机 顶 盒 及 电 视 距 离 保 持 在 10m 以 内 ; 从 带 宽 的 角 度 考 虑, 每 房 间 内 建 议 避 免 超 过 1 台 电 视 及 1 部 PAD 同 时 接 入 5G Wi-Fi 观 看 4K 视 频 的 情 况 且 同 时 看 视 频 的 终 端 数 小 于 3; 家 庭 内 不 能 使 用 未 经 EMI 认 证 的 家 电, 避 免 对 Wi-Fi 产 生 额 外 的 干 扰 ; 下 图 是 2 个 典 型 用 户 户 型 的 4K 家 庭 网 络 部 署 建 议 方 案, 供 参 考 : Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 26

27 小 结 :4K 业 务 对 家 庭 Wi-Fi 网 络 的 要 求 图 3-2 两 种 典 型 户 型 的 4K 家 庭 网 络 部 署 建 议 业 务 相 互 不 影 响, 家 庭 网 关 提 供 双 SSID,4K 和 其 他 业 务 分 离 家 庭 Wi-Fi 全 覆 盖, 保 证 50M~100M 的 带 宽 可 达 家 电 /Wi-Fi 无 线 信 号 去 干 扰, 不 能 使 用 未 经 EMI 认 证 的 家 电, 最 好 使 用 5G 频 段 承 载 4K 3.4 接 入 网 基 于 FTTH 光 纤 到 户 解 决 方 案 最 佳 4K 体 验 接 入 设 计 参 考 FTTH 网 络 开 4K 业 务 的 关 键 挑 战 FTTH 部 署 4K 业 务 的 主 要 挑 战 来 自 于 带 宽 是 否 满 足,OLT 架 构 影 响, 能 否 有 快 速 频 道 切 换 方 案, 出 现 故 障 时 如 何 准 确 的 定 位 故 障 点 针 对 EPON GPON 10G PON 等 不 同 的 光 纤 接 入 技 术, 不 同 分 光 比 下 如 何 能 提 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 27

28 供 100M 保 证 带 宽 的 用 户 占 比, 建 议 如 下 : EPON 接 入 网 络 设 计 : 单 接 口 的 下 行 总 带 宽 按 1G 计 算, 如 果 按 50% 的 同 时 在 线 率, 以 50M 每 个 节 目 来 计 算, 每 户 可 以 同 时 看 2 个 节 目, 则 每 个 EPON 接 口 下 面 最 多 带 21 个 用 户 因 此 建 议 的 分 光 比 不 超 过 1:32 上 行 可 以 按 50% 的 流 量 保 留 接 口 能 力, 如 果 每 块 EPON 板 是 16 口, 则 每 板 上 行 需 要 配 置 8G 的 带 宽 能 力, 实 际 部 署 中 通 过 监 视 上 行 流 量 来 决 定 是 否 扩 容, 建 议 上 行 流 量 超 过 60% 时, 就 增 加 上 行 接 口 假 设 OLT 为 16 个 业 务 槽 位, 则 建 议 配 置 14 个 业 务 板, 提 供 最 大 14*16*32 = 7168 个 EPON 用 户 保 留 2 块 板 为 上 行 接 口, 提 供 最 大 112G 的 上 行 接 口 能 力 GPON 接 入 网 络 设 计 : 对 于 采 用 GPON 技 术 的 FTTH, 单 个 接 口 的 下 行 带 宽 按 2.5G 计 算, 同 样 按 上 述 假 设, 则 每 个 GPON 下 面 最 多 可 以 带 51 个 用 户, 可 以 配 置 1:64 分 光 比 上 行 按 50% 收 敛 需 要 配 置 20G 的 带 宽, 假 设 GPON OLT 为 16 个 槽 位, 则 建 议 配 置 14 个 槽 位 的 业 务 板, 提 供 最 大 14*16*64=14336 个 GPON 用 户 保 留 2 个 上 行 接 口 板, 提 供 最 大 280G 的 上 行 接 口 能 力 在 不 少 国 家 或 者 区 域 有 网 络 设 备 安 全 的 要 求, 超 过 一 定 数 量 的 用 户 需 要 异 地 容 灾 设 计, 比 如 超 过 1 万 用 户 最 好 分 在 2 台 设 备 上, 放 置 在 不 同 的 地 方, 以 前 语 音 业 务 有 硬 性 容 灾 设 计 要 求 另 外 考 虑 到 ODN 网 络 的 共 用 和 长 远 发 展, 建 议 GPON 网 络 采 用 1:32 分 光 比, 这 样 按 上 述 配 置, 则 单 框 OLT 最 多 接 14*16*32=7168 用 户, 上 行 带 宽 保 留 280G 的 接 口 能 力 10G PON+LAN 最 佳 4K 接 入 网 设 计 : 上 行 为 10G PON,LAN 接 口 用 户 为 100M 速 率, 可 以 满 足 4K 视 频 的 要 求, 关 键 是 上 行 接 口 的 设 计, 如 果 同 样 按 每 节 目 50M, 则 每 个 10G PON 下 面 最 大 可 以 带 8 个 LAN 设 备 建 议 按 1:8 的 分 光 比 设 计 每 个 10G PON 接 口 下 面 最 多 带 256 个 用 户 同 时 在 线 OLT 架 构 的 建 议 : 传 统 OLT 架 构 是 集 中 式 架 构, 在 大 视 频 时 代, 主 控 的 交 换 芯 片 已 经 成 为 整 个 系 统 性 能 的 瓶 颈 建 议 采 用 分 布 式 架 构 的 OLT 设 备 分 布 式 缓 存 实 现 频 道 切 换 : 传 统 集 中 式 架 构 OLT 的 缓 存 在 主 控 板 上, 一 般 容 量 受 限, 只 能 应 对 低 突 发 场 景 ; 分 布 式 架 构, 将 缓 存 分 布 到 业 务 单 板 上,OLT 系 统 上 下 行 接 口 的 总 体 缓 存 能 力 随 业 务 板 扩 展 同 步 增 长, 处 理 能 力 超 出 集 中 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 28

29 式 架 构 10 倍 以 上, 更 好 的 满 足 了 4K 视 频 的 高 突 发 低 时 延 和 低 丢 包 率 要 求 4K 业 务 对 FTTH 网 络 的 要 求 EPON: 每 接 口 下 最 多 带 21 个 4K 用 户, 分 光 比 不 超 过 1:32, 上 行 按 50% 收 敛 16 口 每 板 上 行 需 要 配 置 8G 的 带 宽 能 力 ; GPON: 每 接 口 下 面 最 多 可 以 带 51 个 用 户, 分 光 比 可 配 置 1:64, 上 行 按 50% 收 敛 16 口 每 板 上 行 需 要 配 置 20G 的 带 宽 能 力 ; 10GPON: 则 每 个 10G PON 下 面 最 大 可 以 带 8 个 LAN 设 备 建 议 按 1:8 的 分 光 比 设 计 每 个 10G PON 接 口 下 面 最 多 带 256 个 用 户 同 时 在 线 ; OLT: 建 议 采 用 分 布 式 架 构 OLT, 业 务 单 板 具 有 缓 存 能 力 ; 基 于 超 宽 铜 线 解 决 方 案 最 佳 4K 体 验 接 入 网 设 计 参 考 铜 线 技 术 影 响 4K 业 务 的 关 键 是 带 宽, 影 响 铜 线 上 带 宽 的 关 键 因 素 主 要 有 所 采 用 的 铜 线 技 术, 铜 线 距 离 最 终 用 户 的 距 离, 铜 线 线 路 质 量 造 成 的 丢 包 时 延 等 : 表 3-1 各 类 接 入 技 术 的 典 型 网 络 KPI Bandwidth (DS) RTT(ms) PLR VDSL2 50M@<1000m 10~ ~-5 Vectoring 50~120M@<800m 10~ ~-5 Super Vector 100~300M@300~500m 10~ ~-5 G.Fast 200M~1.2G@100~500m 2~6 10-4~-5 ADSL2+ 提 供 最 高 24Mbps 的 接 入 带 宽, 目 前 不 建 议 在 ADSL2+ 开 4K 业 务 VDSL2 可 达 到 100M 下 载 带 宽, 通 过 远 端 串 扰 抵 消 来 提 升 线 路 速 率 的 Vectoring 技 术,0.5mm 线 径 铜 线 在 300 米 的 接 入 距 离 内, 可 提 供 高 达 120Mbps 的 接 入 带 宽, 在 500 米 的 典 型 接 入 距 离 下 仍 可 提 供 100Mbps 的 接 入 带 宽 SuperVector 将 工 作 频 段 从 17MHz 扩 展 到 35MHz, 在 采 用 Vectoring 串 扰 抵 消 后,SuperVector 进 一 步 提 升 到 300 米 300M,700 米 100M,300~700 米 推 荐 使 用 SuperVector Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 29

30 G.fast 技 术 将 铜 线 带 入 千 兆 时 代,300 米 可 以 达 到 400M 带 宽, 推 荐 0~300 米 距 离 推 荐 采 用 G.fast 超 宽 铜 线 丢 包 率 双 向 时 延 达 标, 确 保 4K 业 务 最 优 体 验 实 验 室 条 件 下, 丢 包 率 可 以 达 到 10-5 ~10-7, 现 网 条 件 端 到 端 丢 包 率 在 10-3 ~10-5 不 等 DSL 信 号 在 线 路 上 传 输 速 度 大 约 是 真 空 光 速 的 64%, 因 此 线 路 延 时 很 小 例 如 :VDSL2/Vectoring 双 向 时 延 10-20ms;SuperVector 双 向 时 延 10-20ms; G.fast 2-6ms 实 际 4K 视 频 业 务 部 署 中, 建 议 采 用 重 传 和 块 交 织 功 能 后, 丢 包 率 还 将 进 一 步 降 低 基 于 FTTC/B 站 点 下 移 的 最 佳 4K 网 络 设 计 假 设 FTTC 站 点 为 384 线 用 户, 假 设 是 VDSL2 技 术, 只 开 通 一 个 节 目, 上 行 接 口 按 50% 收 敛, 建 议 保 留 384*38M/2, 约 7.3G 的 能 力 ; 对 于 G.fast 技 术, 通 常 由 于 作 用 距 离 更 短, 通 常 采 用 FTTB 的 形 式, 下 面 带 的 用 户 数 也 更 少, 目 前 最 大 容 量 是 96 线 的 G.fast 设 备, 由 于 G.fast 带 宽 更 宽, 其 上 行 接 口 需 要 考 虑 保 证 每 用 户 的 最 低 带 宽 不 低 于 100M, 显 然 观 看 4K 视 频 不 存 在 带 宽 的 压 力 由 于 铜 线 性 能 受 距 离 串 扰 等 因 素 影 响 较 大, 建 议 铜 线 网 络 需 要 安 装 线 路 诊 断 系 统, 开 通 业 务 前 先 进 行 线 路 性 能 预 评 估, 确 定 能 开 通 的 速 率, 再 来 决 定 客 户 应 该 选 择 的 套 餐 包 小 结 : 4K 业 务 对 铜 线 网 络 的 要 求 安 装 铜 线 线 路 诊 断 系 统, 开 通 业 务 前 先 进 行 线 路 性 能 预 评 估, 确 定 能 开 通 的 速 率, 再 来 决 定 客 户 应 该 选 择 的 套 餐 包 采 用 VDSL2,SuperVector,G.fast 技 术, 铜 线 距 离 满 足 至 少 50M 带 宽 启 用 重 传 和 块 交 织 功 能, 降 低 时 延 到 8~12ms 铜 线 带 宽 不 足 时, 可 采 用 FTTC/FTTB 站 点 下 移 的 方 式 铜 线 物 理 带 宽 可 达 但 通 量 不 足 时, 可 通 过 TCP 加 速 技 术 解 决 ( 详 见 章 节 ) Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 30

31 3.4.3 基 于 同 轴 解 决 方 案 最 佳 4K 体 验 接 入 网 设 计 参 考 由 于 传 统 电 信 运 营 商 纷 纷 发 布 视 频 和 4K 业 务, 给 MSO 带 来 非 常 大 的 压 力 从 技 术 发 展 来 看, 传 统 广 播 式 电 视 正 在 受 到 越 来 越 大 的 挑 战, 广 播 方 式 频 谱 资 源 占 用 大, 甩 屏 等 基 于 IP 的 新 业 务 无 法 支 持, 因 此 不 少 Cable 运 营 商 开 始 在 向 IPTV 转 型 基 于 DOCSIS 3.0 分 布 式 D-CCAP 设 计 参 考 DOCSIS3.0 最 大 可 以 提 供 32 个 通 道 1.6G 的 下 行 带 宽, 如 果 按 50M 每 个 节 目 和 50% 的 开 通 率, 则 每 个 分 布 式 D-CCAP 下 面 建 议 最 多 带 66 个 用 户 从 目 前 来 看, 多 数 采 用 DOCSIS3.0 网 络 的 Cable 运 营 商 只 是 用 于 上 网, 电 视 节 目 仍 然 走 的 是 传 统 的 广 播 方 式 由 于 DOCSIS3.0 大 量 频 谱 资 源 仍 保 留 给 了 广 播 视 频, 因 此 原 则 上 不 建 议 用 DOCSIS3.0 的 网 络 开 通 大 量 4K 视 频, 当 然 少 量 节 目 可 以 考 虑 基 于 DOCSIS 3.1 分 布 式 D-CCAP 设 计 参 考 DOCSIS3.1 目 前 可 以 提 供 下 行 4G 的 带 宽, 未 来 频 谱 施 放 后 可 以 支 持 10G 的 下 行 带 宽, 显 然 非 常 合 适 IPTV 和 4K 视 频, 如 果 仍 按 50M 每 个 节 目 和 50% 的 开 通 率, 则 每 个 D-CCAP 下 面 可 以 接 个 用 户, 与 目 前 远 端 光 节 点 带 的 用 户 数 也 非 常 吻 合 当 然 现 在 标 准 也 在 讨 论 G.fast 技 术 应 用 到 同 轴 电 缆, 因 此 未 来 的 趋 势 就 是 无 论 铜 线 还 是 同 轴 都 只 是 宽 带 接 入 的 媒 介 资 源, 所 有 频 谱 都 将 用 于 带 宽 的 扩 展, 传 统 的 广 播 式 视 频 必 将 让 位 于 基 于 IP 的 组 播 和 点 播 小 结 :4K 业 务 对 同 轴 网 络 的 要 求 不 建 议 用 DOCSIS3.0 的 网 络 开 通 大 量 4K 视 频 基 于 DOCSIS 3.1 分 布 式 D-CCAP 设 计 每 个 D-CCAP 下 面 可 以 接 个 4K 用 户 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 31

32 3.5 城 域 / 骨 干 随 着 4K 视 频 业 务 发 展, 城 域 网 流 量 呈 现 超 常 规 增 长, 基 于 业 界 4K 视 频 发 展 经 验, 4K 业 务 启 动 2-3 年, 将 使 城 域 网 流 量 增 长 3-7 倍 ;5 年 将 使 城 域 网 流 量 增 长 10 倍 或 更 多 4K 视 频 业 务 发 展 促 使 流 量 暴 增 的 同 时, 降 低 了 网 络 流 量 的 收 敛 比 相 对 于 网 页 浏 览 等 家 庭 宽 带 传 统 业 务, 视 频 业 务 的 流 量 波 形 波 动 小, 相 同 并 发 率 下, 视 频 业 务 的 收 敛 比 相 对 较 小 图 3-3 不 同 业 务 收 敛 比 对 比 流 量 急 剧 增 长 和 收 敛 模 型 的 改 变, 使 传 统 的 高 汇 聚 高 收 敛 网 络 面 临 4K 视 频 承 载 的 挑 战 : 网 络 效 率 低 : 视 频 流 量 增 长 后, 端 到 端 网 络 设 备 都 需 要 扩 容, 汇 聚 层 次 越 多, 收 敛 比 越 低, 同 步 扩 容 的 端 到 端 设 备 规 模 就 越 大 ;CDN 部 署 位 置 高, 内 容 远 离 最 终 用 户, 业 务 流 经 过 的 网 络 设 备 众 多, 占 用 大 量 的 网 络 资 源 用 户 体 验 差 : 多 种 业 务 并 发 时, 随 着 网 络 利 用 率 的 提 升, 丢 包 和 时 延 会 同 步 提 升, 降 低 视 频 业 务 体 验 ; 在 轻 载 网 络 中,98.7% 的 突 发 丢 包 发 生 在 从 高 带 宽 向 低 带 宽 过 度 的 汇 聚 节 点, 丢 包 率 的 提 升, 降 低 视 频 业 务 体 验 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 32

33 图 3-4 时 延 和 链 路 利 用 率 关 系 图 3-5 丢 包 率 和 链 路 利 用 率 关 系 减 少 网 络 层 次, 简 化 网 络, 合 理 部 署 CDN 将 会 显 著 提 升 网 络 效 率 : IP 网 络 层 级 简 化 OTN 网 络 延 伸 到 CO 与 业 务 规 模 匹 配 的 分 布 式 CDN 提 升 视 频 业 务 对 网 络 时 延 丢 包 等 指 标 的 容 忍 度, 优 化 网 络 质 量 指 标, 将 会 显 著 提 升 业 务 体 验 : TCP 加 速 提 升 网 络 通 量 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 33

34 3.5.1 IP 层 次 简 化 随 着 视 频 4K 业 务 的 深 度 部 署, 高 挂 BRAS 的 组 网 方 案 对 终 端 用 户 体 验 影 响 及 运 营 商 部 署 成 本 成 为 关 键 阻 碍 视 频 体 验 : 视 频 业 务 时 延 敏 感, 报 文 在 网 络 中 逐 跳 转 发 时 均 会 产 生 自 然 延 迟, 网 络 设 备 在 不 拥 塞 时, 自 然 时 延 小 于 50us, 但 一 旦 网 络 发 生 拥 塞, 即 使 是 高 优 先 级 业 务, 单 台 设 备 的 时 延 也 会 增 大 到 毫 秒 级 甚 至 秒 级, 因 此 减 少 CDN 到 终 端 间 的 跳 数 可 降 低 拥 塞 发 生 的 概 率, 通 过 网 络 扁 平 化 或 者 CDN 下 沉 可 减 少 层 次,BNG 作 为 用 户 网 关 设 备 需 要 保 持 与 CDN 同 层 次, 或 者 在 CDN 下 方 部 署 成 本 : CDN 高 挂 对 推 广 4K 成 本 的 影 响 :CDN 高 挂, 除 了 对 体 验 有 不 利 影 响 外, 对 成 本 也 有 不 利 影 响 CDN 高 挂 将 导 致 所 有 视 频 流 量 穿 越 骨 干 网, 在 4K 深 入 部 署 阶 段, 骨 干 网 扩 容 压 力 太 大 以 D 运 营 商 为 例, 如 果 5% 的 宽 带 用 户 开 4K 业 务, 只 有 10% 的 4K 用 户 看 4K 时, 骨 干 网 的 流 量 将 达 到 3T 因 此 通 过 CDN 下 沉 来 减 少 骨 干 网 扩 容 投 资, 同 理 BNG 将 随 着 CDN 的 下 移 而 下 移, 因 为 流 量 必 须 经 过 BNG 才 到 CDN 多 级 汇 聚 对 推 广 4K 成 本 的 影 响 :BNG 高 挂 场 景 下, 在 BNG 与 接 入 网 之 间 还 存 在 多 层 汇 聚, 这 在 internet 为 主 体 业 务 的 时 代, 成 本 更 优, 因 为 internet 业 务 存 在 统 计 复 用 的 特 点, 网 页 的 访 问 或 者 文 件 下 载 一 般 是 在 短 暂 的 时 间 内 完 成, 因 此 不 同 用 户 对 网 络 的 资 源 分 时 使 用 的, 因 此 从 用 户 到 接 入 网, 再 到 IP 网 关 再 到 CR 是 存 在 流 量 逐 跳 收 敛 的, 从 而 传 统 网 络 设 计 时, 会 在 接 入 网 与 BNG 间 增 加 一 层 或 多 层 汇 聚 设 备, 进 行 收 敛, 来 降 低 BNG 带 宽 要 求 ( 因 为 BNG 的 端 口 带 宽 成 本 高 于 交 换 机 的 带 宽 成 本 ); 而 在 4K 时 代, 视 频 业 务 成 为 为 流 量 主 体, 而 视 频 业 务 的 特 点 是 长 时 间 稳 定 在 线, 不 同 用 户 间 的 错 峰 特 征 减 弱, 导 致 BNG 上 的 带 宽 可 统 计 复 用 度 降 低 ; 此 时 大 二 层 汇 聚 价 值 缩 小, 达 到 一 定 程 度 成 本 还 会 不 降 反 升 还 有 一 个 情 况, 当 前 现 网 还 有 很 多 局 点 直 播 业 务 在 使 用 PPPOE 承 载, 而 BNG 作 为 PPPOE 用 户 的 最 后 一 跳 组 播 复 制 点, Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 34

35 其 位 置 越 高, 端 对 端 带 宽 要 求 越 高, 整 网 建 网 成 本 越 高 下 面 重 点 针 对 几 种 扁 平 化 架 构 方 案 展 开 探 讨 : 图 3-6 扁 平 化 架 构 方 案 目 标 架 构 1:BNG 下 沉 到 Metro 边 缘, 网 络 层 次 由 五 层 演 进 为 三 层 BNG 下 沉 到 Metro 位 置, 与 二 层 Metro 网 络 的 NPE 网 元 物 理 合 一, 同 时 集 成 上 游 的 PE 设 备, 从 而 城 域 网 从 原 来 传 统 的 五 层 架 构 减 少 到 三 层 架 构 该 架 构 对 BNG 的 要 求 是 能 够 终 结 Metro 网 络 的 二 层 VPN, 并 且 完 成 用 户 业 务 终 结, 然 后 根 据 用 户 业 务 特 征 进 行 流 量 向 上 游 网 络 的 分 发 : 进 入 网 络 侧 的 L3VPN 或 者 internet 该 架 构 目 标 城 域 网 模 型 评 估 : OLT 上 下 行 收 敛 比 :1:2 CO 上 下 行 收 敛 比 :1:2 BNG 上 下 行 收 敛 比 :1:2 CR 上 下 行 收 敛 比 :1:2 每 个 OLT 4000 用 户 每 个 CO 带 4 个 OLT Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 35

36 每 个 BNG 带 10 个 CO 每 个 CR 带 10 个 BNG 表 3-2 目 标 架 构 1 流 量 模 型 入 门 级 4K 运 营 级 4K 极 致 4K 8K 用 户 带 宽 需 求 (Mbps) 渗 透 率 30% 45% 60% 75% 并 发 率 20% 30% 40% 55% 带 宽 需 求 CR 上 行 (G) CR 下 行 (G) BNG 上 行 (G) BNG 下 行 (G) CO 上 行 (G) CO 下 行 (G) CR(G) BNG(G) CO(G) 基 于 参 考 模 型 的 各 设 备 带 宽 要 求 : CO: 整 机 能 力 至 少 100G, 建 议 200G, 最 好 400G, 未 来 可 平 滑 演 进 到 2T BNG: 单 板 能 力 至 少 100G, 建 议 200G, 最 好 400G, 未 来 可 平 滑 演 进 到 2T CR: 单 板 能 力 至 少 400G, 建 议 1T, 最 好 2T, 未 来 可 平 滑 演 进 到 8T 功 能 要 求 : BNG 具 备 FMC 综 合 接 入 能 力, 承 载 专 线 业 务, 家 宽 业 务, 视 频 业 务, 提 供 终 结 L2VPN 接 入 L3VPN INTERNET 新 的 L2VPN 的 功 能 目 标 架 构 2: 在 目 标 架 构 1 的 基 础 上, 通 过 虚 拟 接 入 (nv satellite) 技 术, 将 CO 设 备 映 射 成 BNG 的 拉 远 单 板, 对 外 不 独 立 呈 现 BNG 下 沉 到 Metro 边 缘 后, 仍 然 存 在 二 层 汇 聚 网 络, 汇 聚 的 网 元 依 然 很 多, 需 要 运 营 商 管 理 这 些 网 元, 维 护 工 作 量 很 大 nv-satellite 技 术 可 以 进 一 步 简 化 网 络 架 构, 将 CO 设 备 当 成 BNG 的 拉 远 单 板 进 行 管 理,CO 设 备 将 不 再 独 立 对 网 管 可 见, 从 而 整 体 上 减 少 了 运 营 商 管 理 的 设 备 数 量, 将 网 络 层 次 在 逻 辑 上 减 少 到 2 层 ; Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 36

37 详 细 方 案 如 下 图 所 示, 部 署 该 方 案 后, 所 有 CO 设 备 都 可 以 看 做 是 BNG 放 在 远 端 的 一 个 板 卡, 而 CO 设 备 部 面 向 客 户 侧 的 业 务 接 口 都 可 以 看 做 BNG 的 接 口 这 样, 用 户 就 可 以 只 在 BNG 上 配 置 和 管 理 业 务 了, 极 大 的 简 化 了 业 务 部 署 和 网 络 运 维 在 虚 拟 接 入 方 案 中, 上 述 CO 设 备 称 为 AP(Access Point), 原 有 的 BNG 节 点 称 为 Master, Master+AP 构 成 整 体 的 业 务 网 关 实 体 BNG AP: 虚 拟 接 入 系 统 的 接 入 节 点, 可 以 看 作 是 Master 的 一 个 板 卡, 由 Master 自 动 发 现 并 管 理 AP 接 受 Master 下 发 的 配 置 和 转 发 表 项, 对 外 提 供 业 务 外 联 接 口 Master: 虚 拟 接 入 系 统 的 控 制 节 点, 负 责 虚 拟 接 入 系 统 内 部 的 隧 道 建 立 业 务 下 发 和 流 量 控 制, 并 可 以 对 连 接 的 AP 进 行 管 理 边 缘 PE 汇 聚 PE 客 户 侧 网 络 AP AP Master 服 务 侧 网 络 AP 实 际 网 络 用 户 视 角 客 户 侧 网 络 Master 服 务 侧 网 络 业 务 接 口 图 3-7 虚 拟 接 入 解 决 方 案 概 念 图 部 署 虚 拟 接 入 解 决 方 案 可 以 为 用 户 带 来 如 下 好 处 : Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 37

38 简 化 网 络 规 划 采 用 虚 拟 接 入 方 案 后, 整 个 虚 拟 接 入 系 统 内 部 的 转 发 路 径 计 算 和 表 项 下 发 都 由 Master 自 动 完 成, 无 需 用 户 参 与 路 径 规 划 同 时, 虚 拟 接 入 系 统 内 部 的 拓 扑 信 息 由 IS-IS 自 动 收 集,Master 与 AP 之 间 的 接 口 无 需 配 置 IP 地 址, 因 此 用 户 也 无 需 规 划 IP 地 址 简 化 业 务 部 署 虚 拟 接 入 系 统 的 控 制 和 管 理 平 面 都 集 中 到 了 Master 上, 部 署 业 务 的 配 置 和 查 询 操 作 都 在 Master 或 网 管 上 完 成, 用 户 无 需 再 到 边 缘 站 点 进 行 配 置 和 管 理 同 时, 由 于 控 制 平 面 的 集 中, 虚 拟 接 入 系 统 内 部 无 需 运 行 BGP LDP RSVP-TE 等 动 态 协 议, 极 大 地 减 少 了 配 置 工 作 量 简 化 运 维 和 管 理 虚 拟 接 入 支 持 AP 的 即 插 即 用, 在 AP 上 线 后, 可 以 被 Master 自 动 发 现 并 管 理, 无 需 用 户 手 动 干 预, 降 低 了 网 络 运 维 和 管 理 的 复 杂 度 同 时, 虚 拟 接 入 系 统 的 业 务 告 警 通 过 Master 集 中 上 报 给 网 管,AP 只 上 报 设 备 自 身 的 故 障 告 警, 减 少 了 告 警 数 量, 使 故 障 定 位 更 容 易 虚 拟 接 入 解 决 方 案 的 可 覆 盖 固 定 宽 带 (FBB) 的 各 种 业 务 接 入, 包 括 4K 视 频 业 务, 一 起 城 域 网 上 的 其 他 业 务 :VoIP IP VPN 和 E-Line internet 等, 作 为 综 合 承 载 方 案 的 组 网 图 逻 辑 图 如 下 : Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 38

39 虚 拟 接 入 场 景 关 键 设 备 能 力 要 求 : 图 3-8 虚 拟 接 入 解 决 方 案 的 典 型 应 用 在 目 标 架 构 1 对 BNG/CR/CO 设 备 的 要 求 能 力 之 上,BNG+CO 配 合 提 供 nv-satellite 的 虚 拟 化 能 力, 对 外 呈 现 唯 一 的 逻 辑 网 元 目 标 架 构 3: 网 络 扁 平 化,BNG 下 沉 到 边 缘, 五 层 网 络 演 进 到 两 层 该 架 构 在 目 标 架 构 1 的 基 础 上 进 一 步 扁 平 化,OLT 直 驱 BNG, 中 间 无 收 敛 无 汇 聚 如 前 面 的 介 绍, 在 internet 时 代, 增 加 交 换 机 来 增 加 网 络 收 敛, 从 而 可 以 减 少 路 由 器 的 端 口 数 量 需 求, 因 为 路 由 器 成 本 远 高 于 交 换 机, 从 而 整 体 上 节 省 TCO; 然 而, 伴 随 着 视 频 业 务 深 度 部 署, 带 宽 收 敛 比 越 来 越 小, 交 换 机 汇 聚 对 路 由 器 的 端 口 节 省 帮 助 越 来 越 小, 根 据 中 国 C 运 营 商 Y 省 份 的 TCO 计 算, 在 OLT 上 行 带 宽 与 BRAS 上 行 带 宽 收 敛 比 等 于 三 分 之 一 的 情 况 下, 增 加 一 层 交 换 机 与 OLT 直 驱 BRAS 的 TCO 刚 好 持 平, 然 后 随 着 收 敛 比 进 一 步 降 低, 直 驱 组 网 成 本 的 优 势 将 持 续 加 大, 如 下 图 所 示 另 外, 当 前 主 流 OLT 的 上 行 物 理 口 带 宽 可 以 达 到 10G, 与 BNG 的 下 行 口 带 宽 匹 配, 不 必 须 依 赖 汇 聚 设 备 进 行 小 带 宽 到 大 带 宽 的 适 配 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 39

40 图 3-9 有 无 LSW 的 TCO 分 析 对 比 BNG 下 沉 有 两 种 方 式, 第 一 种 方 式 是 BNG 物 理 位 置 不 变, 保 持 在 传 统 POP 点,OLT 直 驱 BNG, 去 除 汇 聚 层 ; 该 架 构 目 标 城 域 网 模 型 评 估 : OLT 上 下 行 收 敛 比 :1:2 BNG 上 下 行 收 敛 比 :1:2 CR 上 下 行 收 敛 比 :1:2 每 个 OLT 4000 用 户 每 个 BNG 带 20 个 OLT 每 个 CR 带 10 个 BNG 表 3-3 目 标 架 构 3 流 量 模 型 1 入 门 级 4K 运 营 级 4K 极 致 4K 8K 用 户 带 宽 需 求 (Mbps) 渗 透 率 30% 45% 60% 75% 并 发 率 20% 30% 40% 55% 带 宽 需 求 CR 上 行 (G) CR 下 行 (G) BNG 上 行 (G) BNG 下 行 (G) OLT 上 行 (G) Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 40

41 OLT 下 行 (G) CR(G) BNG(G) OLT(G) 基 于 参 考 模 型 的 各 设 备 带 宽 要 求 : BNG: 单 板 能 力 至 少 100G, 建 议 200G, 最 好 400G, 未 来 可 平 滑 演 进 到 2T CR: 单 板 能 力 至 少 400G, 建 议 1T, 最 好 2T, 未 来 可 平 滑 演 进 到 8T 功 能 要 求 : BNG 具 备 FMC 综 合 接 入 能 力, 承 载 专 线 业 务, 家 宽 业 务, 视 频 业 务 提 供 终 结 L2VPN 的 同 时 接 入 L3VPN INTERNET 新 的 L2VPN 的 功 能 BNG 下 沉 的 另 一 种 方 式 是 BNG 的 布 放 物 理 位 置 下 沉, 由 POP 点 下 沉 到 CO 站 点, 与 接 入 设 备 共 机 房 部 署, 由 于 接 入 位 置 的 下 沉, 会 面 临 大 量 不 同 的 接 入 网 设 备, 不 同 的 接 入 端 口 类 型, 具 体 对 下 沉 后 BNG 的 要 求 : 该 架 构 目 标 城 域 网 模 型 评 估 : OLT 上 下 行 收 敛 比 :1:2 BNG 上 下 行 收 敛 比 :1:2 CR 上 下 行 收 敛 比 :1:2 每 个 OLT 4000 用 户 每 个 BNG 带 5 个 OLT 每 个 CR 带 40 个 BNG 带 宽 要 求 参 考 能 力 模 型 表 3-4 目 标 架 构 3 流 量 模 型 2 入 门 级 4K 运 营 级 4K 极 致 4K 8K 用 户 带 宽 需 求 (Mbps) 渗 透 率 30% 45% 60% 75% 并 发 率 20% 30% 40% 55% 带 宽 需 求 CR 上 行 (G) CR 下 行 (G) Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 41

42 BNG 上 行 (G) BNG 下 行 (G) OLT 上 行 (G) OLT 下 行 (G) CR(G) BNG(G) OLT(G) 基 于 参 考 模 型 的 各 设 备 带 宽 要 求 : BNG: 整 机 能 力 至 少 100G, 建 议 200G, 最 好 400G, 未 来 可 平 滑 演 进 到 2T CR: 单 板 能 力 至 少 400G, 建 议 1T, 最 好 2T, 未 来 可 平 滑 演 进 到 8T 尺 寸 要 求 :300 毫 米 深, 与 OLT 可 共 机 柜 随 着 BNG 位 置 的 下 沉, 对 接 入 能 力 有 更 高 的 要 求 : 提 供 Any Access 的 接 入 能 力 (E1/ATM/POS/GE/10GE/40GE) OTN 到 CO 传 统 城 域 网 BNG 到 CR 之 间 OLT 到 BNG 之 间 采 用 以 太 或 者 MPLS 交 换 机 收 敛 + 光 纤 直 驱 的 方 案, 在 4K 视 频 业 务 快 速 发 展 的 情 况 下 会 面 临 挑 战 : 挑 战 1: 中 继 光 纤 资 源 有 限, 难 以 满 足 4K 业 务 城 域 带 宽 增 长 的 需 求 参 考 表 3-4, 在 基 础 4K 阶 段, 考 虑 多 屏 等 预 留 负 载 率 城 域 80 万 用 户 模 型 计 算 如 下 图,OLT 上 行 GEN*10GE, 汇 聚 层 容 量 可 达 640G, 核 心 层 容 量 3.2T: Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 42

43 图 3-10 典 型 城 域 模 型 (80 万 用 户 ) 采 用 传 统 光 纤 直 连 的 网 络, 按 照 10G 端 口 计 算,OLT 与 BNG 之 间, 每 BNG 下 连 OLT 需 20*4=80 对 光 纤, 共 需 要 10*80=800 对 光 纤 挑 战 2: 光 纤 铺 设 和 连 接 调 整 周 期 长, 难 以 支 撑 4K 视 频 快 速 带 宽 发 放 的 诉 求 城 域 流 量 拓 扑 是 树 形, 而 实 际 从 OLT 到 BNG BNG 到 CR 之 间 的 城 域 光 缆 网 络 一 般 分 层 次 沿 道 路 建 设, 从 下 层 节 点 到 上 层 节 点 通 常 是 环 形 光 缆, 每 个 综 合 接 入 点 都 要 经 过 多 跳 中 继 点 光 纤 跳 接 视 频 业 务 流 量 每 年 高 速 增 长, 如 果 采 用 光 纤 直 连 方 式, 每 次 业 务 调 整 或 扩 容 都 需 要 协 调 光 纤 资 源 如 果 有 现 成 的 光 纤, 只 需 要 人 工 改 变 光 纤 连 接, 时 间 也 长 达 数 周 如 果 是 新 铺 设 光 纤, 周 期 更 是 在 数 月 以 上, 传 统 的 光 纤 扩 容 节 奏 已 经 不 能 匹 配 视 频 流 量 快 速 增 长 的 要 求 OTN 到 CO: 解 决 4K 承 载 网 大 流 量 海 量 连 接 的 问 题 业 界 部 分 运 营 商 已 经 将 OTN 部 署 到 CO 站 点, 用 于 承 载 4K 视 频 业 务, 例 如 中 国 电 信 中 国 移 动 等 由 于 视 频 业 务 驱 动 下 网 络 层 次 扁 平 化 (5 层 变 3 层 ), 导 致 OLT 到 BNG BNG 到 CR 之 间 距 离 拉 远 互 联 带 宽 和 连 接 数 倍 增, 部 署 OTN 到 CO 来 提 供 单 纤 超 大 带 宽 最 佳 适 配 距 离 流 量 无 收 敛 快 速 按 需 带 宽 的 互 联 基 础 管 道, 其 典 型 组 网 如 下 : Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 43

44 图 3-11 典 型 OTN 到 CO 组 网 OTN 到 CO 的 价 值 : n*tbps 在 一 对 光 纤 传 送 : 每 个 汇 聚 环 只 需 1 对 光 纤, 大 幅 节 省 光 纤 PnP(Plug and Play, 即 插 即 用 ) 带 宽 池 :OTN 给 OLT/BNG/CR/CDN 之 间 提 供 高 品 质 硬 管 道 连 接, 方 向 和 带 宽 可 以 灵 活 调 整 通 过 引 入 基 于 波 长 级 别 的 ROADM 和 数 T 大 容 量 OTN 光 电 混 合 调 度 技 术, 满 足 视 频 南 北 流 量 和 东 西 流 量 按 需 发 放, 每 次 业 务 开 通, 只 需 增 加 业 务 端 口 连 接, 即 插 即 用, 远 程 配 置, 分 钟 级 完 成 传 输 网 络 业 务 调 度 和 带 宽 扩 容 L0/L1 层 硬 管 道 ( 波 长 /ODUk 子 波 长 ):OTN 组 网 在 业 务 穿 通 节 点 基 于 L0/L1 层 硬 管 道 穿 通, 确 保 100% 重 载 下 0 丢 包, 时 延 可 保 证 单 节 点 <50us, 并 且 支 持 P2MP 连 接, 满 足 广 播 视 频 业 务 的 需 求 OTN 下 沉 到 CO 的 功 能 要 求 : 承 载 不 同 网 络 层 级 OLT/IP 业 务 的 OTN 设 备 需 求 ( 参 考 表 3-4,OTN 容 量 保 持 50% 以 上 裕 量 ) CO 站 点 的 OTN: 城 区 大 型 CO 站 系 统 容 量 >3Tbps; 郊 县 中 型 CO 站 系 统 容 量 >600Gbps; 乡 镇 小 型 CO 站 系 统 容 量 >100Gbps BNG 站 点 的 OTN: 单 槽 位 容 量 400G, 系 统 容 量 6Tbps 以 上 CR 站 点 的 OTN: 单 槽 位 容 量 400G, 系 统 容 量 12Tbps 以 上 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 44

45 城 域 100G 波 分 支 持 可 插 拔 CFP 光 模 块 : 对 比 100G MSA 模 块, 降 低 功 耗 50%+ PID(Photonic Integration Device) 光 子 集 成 : 通 过 硅 光 技 术 将 传 统 WDM 光 层 OA/MUX/DCM 等 分 离 板 卡 整 合 在 单 一 板 卡, 光 层 配 置 自 动 化, 简 化 运 维 可 编 程 100/200/400G OTN 接 口 (FlexRate), 基 于 统 一 硬 件, 通 过 软 件 配 置 即 可 实 现 快 速 带 宽 提 速, 覆 盖 不 同 带 宽 需 求 ; 在 线 光 性 能 光 纤 质 量 监 控 OD/FD(Optical Doctor/Fiber Doctor), 配 合 U-vMOS 支 持 物 理 层 故 障 定 位 与 业 务 规 模 匹 配 的 分 布 式 CDN 合 理 规 划 的 分 布 式 CDN 提 升 业 务 体 验, 降 低 建 设 成 本 视 频 的 兴 起 也 对 边 缘 存 储 计 算 提 出 了 要 求 为 了 保 证 视 频 体 验, 通 常 会 按 需 建 设 多 级 CDN( 核 心 CDN 边 缘 CDN 区 域 CDN) CDN 越 靠 近 用 户, 用 户 体 验 越 好 CDN 部 署 位 置 决 定 视 频 流 的 流 量 流 向 时 延 丢 包, 影 响 4K 业 务 的 建 设 成 本 存 储 换 带 宽, 是 业 界 常 有 的 思 路, 但 实 际 部 署 中, 并 非 在 任 何 条 件 下 都 成 立,CDN 部 署 需 要 和 网 络 紧 密 协 同, 才 能 达 到 整 体 成 本 最 优 CDN 承 载 的 用 户 数 影 响 CDN 命 中 率 和 利 用 率 CDN 成 本 可 拆 分 为 流 化 服 务 器 成 本 存 储 服 务 器 成 本 以 及 配 套 建 设 成 本 三 个 部 分, 并 和 CDN 利 用 率 直 接 相 关,CDN 的 利 用 率 越 低,CDN 整 体 建 设 成 本 越 高 CDN 利 用 率 由 CDN 的 命 中 率 决 定,CDN 命 中 率 =(1- 回 源 次 数 / 总 请 求 次 数 )*100% 如 果 本 CDN 节 点 已 经 缓 存 了 用 户 请 求 的 内 容,CDN 节 点 直 接 提 供 业 务 流, 则 CDN 命 中, 回 源 次 数 不 变, 总 请 求 次 数 加 一 ; 如 果 本 CDN 节 点 上 没 有 缓 存 用 户 请 求 的 内 容,CDN 节 点 会 到 上 级 CDN 获 取 内 容, 提 供 给 用 户, 同 时 把 内 容 缓 存, 则 CDN 没 有 命 中, 回 源 次 数 和 总 请 求 次 数 都 加 一 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 45

46 基 于 经 验 数 据 分 析,CDN 命 中 率 和 并 发 用 户 数 相 关, 用 户 数 较 少 时, 用 户 请 求 的 内 容 离 散 度 较 高 ; 随 着 用 户 数 的 增 加, 内 容 离 散 度 逐 步 降 低 ; 用 户 数 达 到 一 定 数 量 后, 内 容 离 散 度 维 持 在 相 对 稳 定 的 值 图 3-12 请 求 内 容 离 散 率 和 用 户 数 关 系 在 用 户 规 模 较 少 时, 如 果 CDN 部 署 位 置 过 低, 将 显 著 降 低 CDN 的 命 中 率 CDN 下 移 降 低 网 络 建 设 成 本 的 同 时, 拉 高 了 CDN 的 建 设 成 本 CDN 部 署 位 置 下 移 后, 受 流 化 服 务 器 等 设 备 利 用 率 降 低, 新 建 存 储 服 务 器 及 服 务 器 配 套 等,CDN 的 成 本 将 会 上 升 图 3-13 CDN 下 移 后 的 CDN 建 设 成 本 对 比 CDN 部 署 位 置 下 移 后, 减 少 了 流 量 的 转 发 跳 数 和 经 过 的 网 络 设 备, 相 应 地 减 少 网 络 扩 容 成 本 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 46

47 图 3-14 CDN 下 移 后 的 网 络 成 本 对 比 综 合 评 估 网 络 节 省 的 成 本 和 CDN 建 设 增 加 的 成 本,CDN 下 移 在 4K 用 户 达 到 一 定 规 模 后 才 会 有 更 低 的 综 合 成 本 基 于 经 验 数 据 分 析, 触 发 CDN 分 级 部 署 的 用 户 规 模 如 下 : 视 频 业 务 总 用 户 数 超 过 15 万, 开 始 建 设 二 级 CDN; 每 个 二 级 CDN 节 点 承 载 的 用 户 数 3 万 视 频 业 务 总 用 户 数 超 过 40 万, 开 始 建 设 三 级 CDN; 每 个 三 级 CDN 节 点 承 载 的 用 户 数 8 万 TCP 加 速 提 升 网 络 通 量 在 网 络 质 量 指 标 ( 丢 包 时 延 抖 动 ) 不 足 的 条 件 下,TCP 加 速 能 够 有 效 提 升 网 络 通 量, 提 升 4K 点 播 视 频 业 务 的 用 户 使 用 体 验, 延 缓 网 络 扩 容 周 期, 降 低 网 络 扩 容 规 模 和 成 本 序 号 表 3-5 TCP 加 速 效 果 对 比 (100M 带 宽,4ms 时 延, 丢 包 率 递 增 ) 时 延 (ms) 丢 包 FTP 下 载 速 率 Mbps ( 没 有 加 速 ) FTP 下 载 速 率 Mbps ( 有 加 速 ) % % % % % % % % Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 47

48 序 号 表 3-6 TCP 加 速 效 果 对 比 (100M 带 宽,0.01% 丢 包, 时 延 递 增 ) 时 延 (ms) 丢 包 FTP 下 载 速 率 Mbps ( 没 有 加 速 ) FTP 下 载 速 率 Mbps ( 有 加 速 ) % % % % % % % % 业 界 有 两 种 主 流 的 TCP 加 速 方 式, 分 别 为 网 络 加 速 和 CDN 自 加 速 网 络 加 速 在 网 络 中 部 署 TCP 加 速 设 备 ( 部 署 位 置 可 以 灵 活 选 择 ), 实 现 对 视 频 业 务 流 的 TCP 加 速 网 络 加 速 过 程 全 透 明, 终 端 和 业 务 服 务 器 不 感 知 加 速 设 备 和 加 速 过 程 的 存 在 在 有 效 边 界 范 围 内,TCP 加 速 能 够 有 效 降 低 网 络 时 延 和 丢 包 对 通 量 的 冲 击, 持 续 保 持 高 通 量 支 持 运 营 商 对 指 定 用 户 或 指 定 业 务 提 供 商 进 行 TCP 加 速, 实 现 差 异 化 服 务 能 力 货 币 化 CDN 自 加 速 在 业 务 服 务 器 上 安 装 自 研 TCP 加 速 算 法, 或 者 购 买 安 装 商 用 TCP 加 速 软 件 插 件, 在 业 务 服 务 器 上 实 现 对 视 频 业 务 流 的 TCP 加 速 自 研 算 法 : 需 要 每 个 业 务 提 供 商 分 别 研 发 TCP 加 速 算 法, 确 保 算 法 的 有 效 性, 逐 个 业 务 服 务 器 进 行 软 件 升 级 商 用 插 件 : 需 要 每 个 业 务 提 供 商 分 别 购 买 商 用 的 TCP 加 速 软 件 插 件, 逐 个 业 务 服 务 器 进 行 插 件 安 装 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 48

49 表 3-7 两 种 加 速 方 式 的 对 比 对 比 项 网 络 加 速 CDN 自 加 速 可 为 指 定 用 户 或 指 定 业 务 进 行 加 速, 实 可 以 实 现 业 务 级 的 TCP 加 速 业 务 增 现 精 细 化 的 用 户 通 量 管 理, 提 供 用 户 体 验 难 以 实 现 用 户 粒 度 的 精 细 化 管 理 和 多 值 运 营 差 异 化 服 务 业 务 协 同 控 制 方 案 部 网 络 加 速 设 备 可 以 被 多 业 务 共 享, 按 需 署 成 本 扩 容 加 速 功 能 单 业 务 服 务 器 业 务 独 享 只 需 网 络 改 造, 终 端 和 服 务 器 无 需 改 动 提 供 业 务 的 所 有 服 务 器 都 要 升 级, 部 署 方 案 部 网 络 加 速 设 备 独 立 部 署, 和 业 务 无 耦 合, 周 期 长 署 难 度 部 署 简 单, 周 期 短 部 分 方 案 需 要 终 端 同 步 升 级, 方 案 复 杂 网 络 加 速 方 案 和 CDN 自 加 速 方 案 在 具 体 的 细 分 场 景 中, 各 有 优 势, 可 以 基 于 具 体 的 需 求, 从 运 营 成 本 和 部 署 三 个 维 度, 结 合 现 网 条 件 和 业 务 目 标 进 行 评 估, 灵 活 选 择 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 49

50 4 运 维 : 可 视 化 用 户 视 频 体 验 管 理 从 运 维 视 角, 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 必 须 是 可 感 知 可 管 理 的 网 络 可 感 知 :4K 视 频 用 户 的 最 终 体 验 可 感 知 ; 可 管 理 : 网 络 导 致 视 频 体 验 劣 化 时, 可 以 快 速 定 界 定 位 ; 建 设 4K 精 品 网 的 同 时, 必 须 配 套 建 设 相 应 运 维 架 构 支 撑 可 感 知 可 管 理 的 目 标 图 4-1 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 运 维 架 构 图 视 频 质 量 监 控 系 统, 支 撑 媒 体 业 务 运 营 中 心 (SOC): 用 户 视 频 U-vMOS/KQI 监 控 预 警 节 目 源 质 量 监 控 预 警, 多 维 度 分 析 呈 现 平 台 / 机 顶 盒 设 备 运 行 情 况 监 控, 多 维 度 分 析 呈 现 STB/ 平 台 / 节 目 源 问 题 定 位 ; 质 量 类 问 题 群 障 分 析 网 络 质 量 监 控 系 统, 支 撑 网 络 操 作 维 护 中 心 (NOC): 城 域 / 骨 干 网 端 口 秒 级 性 能 监 控 预 警 ( 重 点 区 域 ), 多 维 度 分 析 呈 现 用 户 视 频 路 径 自 动 发 现, 路 径 上 逐 跳 KPI 检 测 ( 时 延 / 丢 包 / 流 量 ), 多 维 度 分 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 50

51 析 呈 现 接 入 设 备 ONU 的 流 量 / 丢 包 光 功 率 例 行 监 控, 多 维 度 分 析 呈 现 视 频 体 验 劣 化 质 量 问 题 定 界 定 位 4.1 视 频 体 验 感 知 视 频 体 验 U-vMOS/KQI 可 感 知, 是 体 验 驱 动 的 4K 承 载 网 维 的 最 基 础 能 力 要 求 对 单 个 用 户 对 单 个 直 播 频 道, 都 应 当 可 感 知 U-vMOS 卡 顿 次 数 / 时 长 初 始 启 动 时 长 快 进 退 响 应 时 长 切 换 频 道 时 长 端 到 端 时 延 / 丢 包 / 抖 动 / 吞 吐 率 等 关 键 指 标, 并 能 够 根 据 区 域 归 属 设 备 各 种 时 间 维 度 进 行 汇 总 / 趋 势 分 析 运 营 商 视 频 体 验 感 知 对 于 运 营 商 自 营 视 频, 用 户 体 验 可 通 过 部 署 的 视 频 质 量 监 控 系 统 获 得, 即 通 过 在 运 营 商 视 频 业 务 平 台 和 终 端 STB 中 部 署 探 针 来 感 知 U-vMOS/KQI 探 针 分 为 软 探 针 ( 比 如 APP) 硬 探 针 ( 比 如 硬 件 盒 子 ) 表 4-1 视 频 质 量 监 控 系 统 部 署 方 式 业 务 类 型 部 署 位 置 探 针 类 型 部 署 方 式 BTV 头 端 编 码 器 出 口 硬 探 针 引 流 如 :x86 服 务 器 终 端 STB 软 探 针 内 置 如 :STB 内 置 VOD&OTT 头 端 HMS 出 口 软 探 针 内 置 / 引 流 如 :HMS 内 置 终 端 STB 软 探 针 内 置 如 :STB 内 置 优 势 : 最 真 实 反 映 最 终 用 户 体 验, 检 测 精 度 高 适 用 于 各 种 视 频 场 景, 包 括 BTV VOD OTT 各 种 业 务 类 型, 以 及 视 频 加 密 和 不 加 密 场 景 劣 势 : 缺 乏 统 一 的 标 准, 不 同 视 频 平 台 厂 商 实 现 可 能 不 一 致 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 51

52 4.1.2 OTT 视 频 体 验 感 知 对 于 非 运 营 商 自 营 视 频, 第 三 方 OTT 可 能 未 部 署 视 频 质 量 监 控 系 统 运 营 商 可 选 择 在 网 络 CR/BRAS 等 位 置 部 署 探 针, 进 行 用 户 U-vMOS/KQI 感 知 优 势 : 易 部 署 : 部 署 上 和 头 端 终 端 无 关, 在 网 络 关 键 节 点 部 署 即 可 易 拉 通 : 不 同 内 容 提 供 商, 可 以 采 用 统 一 的 方 案 进 行 体 验 测 量 劣 势 : 监 控 操 作 体 验 和 加 密 片 源 质 量, 须 要 和 头 端 终 端 协 同 仅 适 合 TCP 传 输 场 景,UDP 传 输 视 频 只 能 反 映 探 针 部 署 位 置 的 体 验 而 不 是 最 终 用 户 体 验 4.2 视 频 故 障 定 位 视 频 是 跨 网 络 的 运 营 商 基 础 业 务, 视 频 体 验 劣 化 快 速 定 界 定 位 面 临 挑 战 : 随 机 / 难 重 现 : 视 频 花 屏 卡 顿 随 机 出 现, 维 修 人 员 观 看 时 无 法 重 现 问 题 瞬 息 变 化 : 体 验 劣 化 与 观 看 当 时 的 视 频 流 实 际 路 径, 以 及 路 径 上 当 时 流 量 拥 塞 情 况 密 切 相 关, 没 有 历 史 信 息 可 回 溯 就 无 法 定 位 跨 领 域 : 问 题 原 因 可 能 涉 及 业 务 平 台 承 载 网 络 家 庭 网 络 等 多 个 环 节, 需 要 相 关 领 域 联 动 合 作, 仅 靠 上 门 换 终 端 重 新 下 发 配 置 无 法 解 决 问 题 针 对 视 频 体 验 劣 化 问 题 定 位 诉 求, 建 议 多 系 统 联 动 配 合, 按 体 验 劣 化 感 知 --> 系 统 联 动 --> 实 时 路 径 还 原 --> 关 键 节 点 U-vMOS 对 比 定 界 --> 逐 跳 网 络 KPI 分 析 定 位 的 端 到 端 思 路 来 解 决 如 下 图 : Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 52

53 图 4-2 视 频 故 障 定 位 流 程 图 Step1: 体 验 劣 化 感 知 通 过 视 频 质 量 监 控 系 统 例 行 监 测, 感 知 用 户 U-vMOS/MDI/ 吞 吐 率 / 速 率 / 端 到 端 时 延 和 丢 包 等 关 键 指 标 通 过 U-vMOS 感 知 到 用 户 体 验 劣 化 产 生 Step2: 系 统 联 动 通 过 系 统 间 接 口, 用 户 启 动 / 停 止 观 看 体 验 劣 化 时 发 送 事 件 通 知 网 络 质 量 监 控 系 统, 并 附 带 视 频 业 务 流 五 元 组 ( 源 IP 地 址 源 端 口 目 的 IP 地 址 目 的 端 口 和 传 输 协 议 ) 信 息, 以 及 劣 化 时 刻 用 户 U-vMOS/KQI 指 标 Step3: 实 时 路 径 还 原 网 络 质 量 监 控 系 统 接 收 到 视 频 业 务 流 五 元 组 后, 通 过 查 询 三 层 路 由 转 发 表 BAS 设 备 ARP 表 二 层 设 备 MAC 地 址 表 NAT 地 址 转 换 表 等 相 关 信 息, 实 时 端 到 端 还 原 用 户 所 观 看 的 视 频 业 务 流 路 径 (ONT-OLT-LSW-BAS-BR-CR) 根 据 实 际 组 网 情 况, 实 时 路 径 还 原 需 要 考 虑 Native ETH L3VPN L2VPN 多 层 NAT 链 路 负 载 均 衡 等 多 种 组 合 场 景 Step4: 关 键 节 点 U-vMOS 对 比 定 界 视 频 业 务 路 径 还 原 后, 网 络 质 量 监 控 系 统 启 动 网 络 关 键 节 点 U-vMOS 监 测 ( 如 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 53

54 STB ONT CR 等 ), 通 过 对 比 U-vMOS 分 值 劣 化 情 况, 快 速 定 界 问 题 例 如 : CR 处 U-vMOS 得 分 5,ONT 处 得 分 4.8,STB 处 U-vMOS 得 分 2.0, 可 判 断 质 量 劣 化 发 生 在 家 庭 网 络 Step5: 逐 跳 网 络 KPI 分 析 定 位 视 频 路 径 还 原 后, 在 路 径 (ONT-OLT-LSW-BAS-BR-CR) 所 有 上 下 行 端 口 启 动 秒 级 性 能 监 控 视 频 流 性 能 测 量 时 延 丢 包, 逐 跳 获 取 KPI 指 标 在 KPI 趋 势 图 上, 叠 加 呈 现 视 频 质 量 劣 化 事 件 和 U-vMOS/KQI 信 息, 以 支 持 故 障 定 位 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 54

55 5 展 望 首 先, 最 终 用 户 对 更 好 业 务 体 验 的 追 求 是 永 无 止 境 的, 更 高 的 清 晰 度 更 多 的 屏 幕 更 多 的 观 看 方 式 都 将 推 动 视 频 流 量 的 不 断 增 长 图 5-1 最 终 用 户 对 更 好 业 务 体 验 的 追 求 是 永 无 止 境 的 其 次,OTT 提 供 直 播 视 频 越 来 越 普 遍, 通 过 单 播 来 提 供 直 播 业 务 往 往 意 味 着 劣 化 的 体 验 和 高 昂 的 成 本 ( 租 用 带 宽 成 本 ) 已 有 运 营 商 在 探 索 把 组 播 能 力 开 放 给 OTT, 一 方 面 以 MulticastAAS 创 新 收 入 来 源, 另 一 方 面 还 可 缓 解 扩 容 压 力 对 OTT 来 讲 也 节 省 了 成 本 随 着 云 服 务 的 兴 起, 云 存 储 / 云 计 算 需 求 猛 增, 运 营 商 持 续 加 大 DC 基 础 设 施 建 设, 以 DC 为 中 心 的 网 络 架 构 被 运 营 商 广 泛 认 可, 比 如 AT&T 的 Domain2.0, 中 国 联 通 的 Cube-Net,Telefonica 的 UNICA 等 长 期 来 看, 业 务 云 化 边 缘 DC 的 建 设 共 同 驱 动 网 络 架 构 的 重 构, 所 有 的 业 务 模 式 也 要 逐 渐 向 DC-centric 的 架 构 靠 拢, 视 频 也 不 例 外 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 55

56 图 5-2 向 未 来 架 构 平 滑 演 进 体 验 驱 动 的 4K 承 载 架 构 具 备 良 好 的 向 未 来 架 构 平 滑 演 进 的 能 力 端 到 端 高 通 量 管 道 提 供 了 充 足 带 宽 资 源 池, 支 持 4K/ 云 服 务 兼 容 发 展 BNG 到 边 缘 支 持 按 需 Anywhere CDN/ 边 缘 DC 部 署 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 56

57 附 录 A 参 考 资 料 (1) 华 为 U-vMOS 视 频 体 验 标 准 白 皮 书 V1.0 (2) TR 126: Triple-play Services Quality of Experience (QoE) (3) VRP V800R011C00 虚 拟 接 入 技 术 白 皮 书 Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 57

58 附 录 B 缩 略 语 缩 略 语 VBR CBR KQI KPI RET FCC RTT HLS STB UDP SLA SOC NOC CDN CO PLC AP SSID PID OD FD 英 文 全 称 可 变 码 率 Variable bitrate 固 定 码 率 Constant bitrate 关 键 质 量 指 标 Key Quality Index 关 键 绩 效 指 标 Key Performance Index 重 传 Retransmission 频 道 快 速 切 换 Fast Channel Change 往 返 时 延 Round-Trip Time HTTP Live Streaming 机 顶 盒 Set Top Box 用 户 数 据 报 协 议 User Datagram Protocol 服 务 等 级 协 议 Service Level Agreement Service Operation Center 网 络 操 作 维 护 中 心 Network Operation 内 容 分 发 网 络 Content Distribution Network Central Office 电 力 线 通 信 Power line Communication 无 线 接 入 点 Access Point 服 务 集 标 识 符 Service Set Identifier 光 电 子 集 成 Photonic Integration Device Optical Doctor /Fiber Doctor Copyright 2016 华 为 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 侵 权 必 究 58