——以用戶極致視頻體驗(yàn)為目標(biāo)，構(gòu)建智能開(kāi)放的承載網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和面向未來(lái)的承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
大視頻，大未來(lái)相比文字、圖像、語(yǔ)音業(yè)務(wù)，視頻媒體可以立體和細(xì)致生動(dòng)的反映一個(gè)事件、一個(gè)故事的過(guò)程與每一個(gè)動(dòng)態(tài)細(xì)節(jié)，清晰的記錄事件全過(guò)程，從而給觀賞者帶來(lái)其他信息載體所難以達(dá)到的影響力。在過(guò)去，由于技術(shù)手段的限制，更高清視頻的傳播受到很大的局限，但隨著視頻拍攝制作技術(shù)以及電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻媒體的傳播成本不斷降低，更高清視頻的在線傳播成為可能。同時(shí)人們不斷追求更高清視頻業(yè)務(wù)體驗(yàn)，以4K，8K，VR等業(yè)務(wù)為代表的極致清晰、極致鮮艷、極致流暢的超高清視頻成為人們新的需求。以上眾多因素催生了一個(gè)視頻業(yè)務(wù)急劇發(fā)展的大視頻時(shí)代的到來(lái)！
縱觀視頻業(yè)務(wù)發(fā)展的過(guò)程以及分析未來(lái)的趨勢(shì)，視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展將會(huì)經(jīng)歷四個(gè)時(shí)期，分為視頻業(yè)務(wù)培育期，視頻業(yè)務(wù)成熟期，視頻業(yè)務(wù)爆發(fā)期，以及超視頻時(shí)代，每個(gè)時(shí)代都將會(huì)擁有其典型的特征，如圖1-1所示：
視頻業(yè)務(wù)發(fā)展四個(gè)階段
以有線4K視頻，移動(dòng)2K視頻的普及為標(biāo)志，2016年將會(huì)是“大視頻元年” ！大視頻時(shí)代的來(lái)臨對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)不僅是千載難逢的轉(zhuǎn)型機(jī)遇同時(shí)也帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。
大視頻對(duì)運(yùn)營(yíng)商的挑戰(zhàn)
據(jù)Conviva用戶視頻報(bào)告的數(shù)據(jù)顯示，35%的用戶把視頻觀看體驗(yàn)作為選擇視頻服務(wù)的首要條件。 當(dāng)遇到卡頓時(shí)， 56%的用戶會(huì)覺(jué)得難以忍受，從而選擇放棄，在直播節(jié)目中，沒(méi)有緩沖的用戶觀看時(shí)長(zhǎng)會(huì)比緩沖高出240%。由此可以看出，大視頻時(shí)代，用戶視頻體驗(yàn)將直接影響到用戶對(duì)運(yùn)營(yíng)商的滿足度，其中對(duì)于承載網(wǎng)來(lái)說(shuō)，挑戰(zhàn)主要包括以下幾點(diǎn)：
帶寬挑戰(zhàn)：
當(dāng)運(yùn)營(yíng)商引入和開(kāi)展4K，8K，VR等大視頻業(yè)務(wù)，將對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)數(shù)10倍的帶寬增長(zhǎng)需求。舉例來(lái)說(shuō)，4K視頻業(yè)務(wù)相比與高清視頻業(yè)務(wù)，帶來(lái)了三大方面的提升： 首先是畫(huà)面清晰度的提升，4K的分辨率為3840*2160 是高清（1920*1080）的4倍； 其次是畫(huà)面流暢度的提升，4K的畫(huà)面從高清時(shí)代的每秒25/30幀，提升到每秒50/60幀，極致體驗(yàn)可以達(dá)到100/120幀，最后是色彩鮮艷度的提升，每個(gè)像素的編碼色階從8bit提升到10bit/12bit。通過(guò)不同幀率，不同色階的組合，4K可以分為三種形態(tài)：普通4K，標(biāo)準(zhǔn)4K和4K+。經(jīng)過(guò)H.265編碼后，4K視頻的碼率是高清視頻的4~10倍，對(duì)帶寬的需求為22.5M~75M。 而8K，VR則對(duì)帶寬提出了更高的要求， 8K視頻的帶寬需求為4K的4倍，約為90M~300M， VR則為4~16倍，約為300M~1.2G，最高將會(huì)超過(guò)1G。如此大的帶寬必然使承載網(wǎng)的容量也會(huì)以幾倍的速度提升，相關(guān)業(yè)務(wù)的帶寬需求如下表所示：
表 4K/8K/VR視頻碼率及帶寬需求對(duì)比
備注1： VR和VR+均考慮極致VR體驗(yàn)的要求下對(duì)應(yīng)的碼率，其中VR和VR+的區(qū)別在于VR對(duì)應(yīng)平面4K，VR+對(duì)應(yīng)平面8K， VR的碼率一般考慮為同等平面視頻的4倍。
備注2： 下面的章節(jié)中，我們將按照標(biāo)準(zhǔn)4K，標(biāo)準(zhǔn)8K以及VR進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)的說(shuō)明。
時(shí)延和丟包挑戰(zhàn)
為保障4K視頻業(yè)務(wù)的流暢，4K TCP點(diǎn)播業(yè)務(wù)要求用戶到CDN邊緣節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延不能高于20ms。4K直播業(yè)務(wù)對(duì)丟包率要求較高，網(wǎng)絡(luò)側(cè)很難滿足要求。8K和VR業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延和丟包的需求比4K更高。以下為4K點(diǎn)播與直播在帶寬45M時(shí)對(duì)時(shí)延與丟包的需求對(duì)比表。
表 4K點(diǎn)播以及直播時(shí)延以及丟包需求
其他挑戰(zhàn)：
除了帶寬需求高、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延低、丟包率低等挑戰(zhàn)外，還包括QoS，QoE端到端智能監(jiān)測(cè)和保障能力的提升等。運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)需要從傳統(tǒng)的以HSI上網(wǎng)業(yè)務(wù)為主，高收斂比原則設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向以視頻業(yè)務(wù)為主，按低收斂比，扁平化原則設(shè)計(jì)的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)。
下文將主要介紹ZTE大視頻有線承載解決方案，如何從帶寬、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)以及如何提高用戶體驗(yàn)等方面完美應(yīng)對(duì)大視頻時(shí)代的挑戰(zhàn)。
ZTE大視頻有線承載解決方案
如上文所述，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將難以滿足大視頻極致體驗(yàn)的需求，承載網(wǎng)絡(luò)必須進(jìn)行變革。未來(lái)的滿足大視頻體驗(yàn)的承載網(wǎng)目標(biāo)架構(gòu)需要滿足以下三個(gè)特征：高通量、資源池化以及智能運(yùn)維。
同時(shí)，大視頻的發(fā)展又是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，既要考慮運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的基本狀況以及后期規(guī)劃，又要考慮視頻用戶規(guī)模的發(fā)展以及整個(gè)大視頻產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的因素，比如最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，終端支持情況等等。按照大視頻的發(fā)展方向來(lái)看，承載網(wǎng)的演進(jìn)可按下面三個(gè)階段進(jìn)行推進(jìn)和建設(shè)：
4K發(fā)展各階段有線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)圖
第一階段：4k視頻業(yè)務(wù)初期，時(shí)間：2016年—2017年。
該階段是4K視頻的體驗(yàn)和起步階段，應(yīng)以“快速發(fā)展用戶，開(kāi)拓市場(chǎng)機(jī)會(huì)，保障用戶基本體驗(yàn)”為目的�，F(xiàn)網(wǎng)架構(gòu)應(yīng)以優(yōu)化和微調(diào)為基本思路，快速完成家庭網(wǎng)絡(luò)，接入網(wǎng)以及城域骨干網(wǎng)的高帶寬覆蓋，實(shí)現(xiàn)CDN二級(jí)全覆蓋和部分熱點(diǎn)光網(wǎng)直連二級(jí)CDN或熱點(diǎn)下沉到三級(jí)CDN，推進(jìn)組播復(fù)制點(diǎn)下移，降低城域網(wǎng)帶寬消耗。
在承載網(wǎng)絡(luò)解決方案上，需要進(jìn)行以下演進(jìn)與建設(shè)：
接入?yún)R聚網(wǎng)：因4K視頻需求，入戶帶寬增加，對(duì)于承載網(wǎng)需要按需擴(kuò)展OLT上聯(lián)帶寬，保證網(wǎng)絡(luò)輕載運(yùn)行
OLT上聯(lián)帶寬從N*GE到N*10GE，甚至到N*100GE，按需擴(kuò)展。當(dāng)匯聚層已部署OTN時(shí)，通過(guò)OTN可靈活按需擴(kuò)展上聯(lián)帶寬；這時(shí)一般建議上聯(lián)流量大于7Gbps時(shí)升級(jí)到10GE，或者上聯(lián)流量大于70Gbps升級(jí)到100GE。當(dāng)匯聚層沒(méi)有部署OTN時(shí)，上聯(lián)光纖資源一般受到限制。這時(shí)一般建議上聯(lián)流量大于3Gbps時(shí)升級(jí)到10GE，或者上聯(lián)流量大于30Gbps時(shí)升級(jí)到100GE。實(shí)時(shí)或定期監(jiān)控每個(gè)上聯(lián)端口的峰值流量，當(dāng)峰值流量達(dá)到端口帶寬70%時(shí)，建議擴(kuò)充新的上聯(lián)端口，以保證網(wǎng)絡(luò)輕載運(yùn)行。城域&骨干網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)化業(yè)務(wù)+加強(qiáng)運(yùn)維
在4K視頻發(fā)展初期，用戶戶均流量5M左右，采用傳統(tǒng)組網(wǎng)模式，以每OLT接入2.5K用戶，每BNG接入10臺(tái)OLT，每CR接入40臺(tái)BNG為例，4K初期階段城域&骨干網(wǎng)設(shè)備帶寬要求如下：
BNG至少支持100G，推薦200G平臺(tái)，未來(lái)可平滑升級(jí)到400G平臺(tái)。 CR支持400G平臺(tái)，未來(lái)可平滑升級(jí)到2T平臺(tái)，支持集群功能。第二階段：4K視頻業(yè)務(wù)成熟期，8K和VR引入期，時(shí)間：2018年—2020年。
該階段是4K視頻的快速發(fā)展階段，同時(shí)8K和VR業(yè)務(wù)逐步，應(yīng)以“穩(wěn)步提升業(yè)務(wù)體驗(yàn)，進(jìn)一步提高用戶滲透率”為目的，通過(guò)優(yōu)質(zhì)的4K體驗(yàn)效果，增強(qiáng)用戶黏性�？梢隨DN/NFV技術(shù)，實(shí)現(xiàn)邊緣DC的重構(gòu)，集中化和池化現(xiàn)有BNG資源，以充分共享BNG資源，并利用交換機(jī)接入分散的OLT。如此，能提升BNG/CR利用率，減少業(yè)務(wù)邊緣機(jī)房個(gè)數(shù)，快速部署，提供更靈活的業(yè)務(wù)接入和業(yè)務(wù)管理。同時(shí)為了業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)，以及節(jié)省城域帶寬，可縮短業(yè)務(wù)提供路徑，在邊緣DC部署三級(jí)CDN，部分熱點(diǎn)地區(qū)，CDN可按需部署至OLT局所，通過(guò)獨(dú)立CDN設(shè)備或者OLT集成mini CDN方式,完成片區(qū)熱點(diǎn)片頭存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)最短路徑訪問(wèn)。
在承載網(wǎng)絡(luò)解決方案上，需要進(jìn)行以下演進(jìn)與建設(shè)：
接入網(wǎng)：部署匯聚層OTN網(wǎng)絡(luò)，滿足接入網(wǎng)上聯(lián)流量的持續(xù)增長(zhǎng)
在匯聚層部署OTN網(wǎng)絡(luò)，可以有效解決接入網(wǎng)上聯(lián)帶寬的問(wèn)題，同時(shí)，保證網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的穩(wěn)定。 OTN下沉到接入機(jī)房，OLT可以通過(guò)OTN直連BNG，減少網(wǎng)絡(luò)層次，改善時(shí)延和丟包。城域&骨干網(wǎng)絡(luò)：邊緣CO重構(gòu)
隨著4K視頻全面普及，8K、VR視頻引入，業(yè)務(wù)流量大幅增長(zhǎng)，用戶戶均流量為20M，采用傳統(tǒng)組網(wǎng)模式，以每OLT接入2.5K用戶，每BNG接入10臺(tái)OLT，每CR接入40臺(tái)BNG為例，對(duì)各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求如下：
匯聚Switch支持高密度100GE。 BNG支持400GE，并能平滑升級(jí)到1T平臺(tái)，并能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面分離和控制面池化。 CR支持400GE，并能平滑升級(jí)到1T-2T平臺(tái)。第三階段：8K &VR成熟期，時(shí)間：2021年-2025年。
該階段，大視頻業(yè)務(wù)進(jìn)入8K&VR成熟期，此階段應(yīng)以最極致的體驗(yàn)，最高效的網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)。一方面，隨著用戶規(guī)模和視頻流量的持續(xù)擴(kuò)大，可持續(xù)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，改造OLT局所為ADC (Access DC), 升級(jí)OLT支持IPoE，成為大視頻業(yè)務(wù)的網(wǎng)關(guān)，透?jìng)鞣谴笠曨l業(yè)務(wù)至邊緣DC，下沉OTN至ADC，通過(guò)OTN連接至CR和邊緣DC，減少網(wǎng)絡(luò)層次，實(shí)現(xiàn)更扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本；另外一方面，可進(jìn)一步推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵部件虛擬化，實(shí)現(xiàn)vBNG,vOLT,vCDN等功能，同步推進(jìn)ADC與邊緣DC分布式云架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)就近控制和管理。
在承載網(wǎng)絡(luò)解決方案上，需要進(jìn)行以下演進(jìn)與建設(shè)：
接入網(wǎng)：部署100G PON和接入機(jī)房DC化
部署25G PON和100G PON。隨著CO機(jī)房的DC化，接入機(jī)房可以作為CO的遠(yuǎn)端機(jī)房也跟著DC化，引入SDN和NFV技術(shù)，使得可以更加經(jīng)濟(jì)更加靈活地部署各種大視頻業(yè)務(wù)。城域&骨干網(wǎng)絡(luò)：分布式CO
此階段，視頻業(yè)務(wù)進(jìn)入高度滲透期，高清業(yè)務(wù)退出歷史舞臺(tái)，4K視頻成為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，8K業(yè)務(wù)，VR業(yè)務(wù)成為市場(chǎng)主導(dǎo)，用戶戶均流量約為100M，如果采用傳統(tǒng)組網(wǎng)模式，以每OLT接入2.5K用戶，每BNG接入10臺(tái)OLT，每CR接入40臺(tái)BNG為例
在該時(shí)期業(yè)務(wù)對(duì)各設(shè)備要求如下：
匯聚Switch支持高密度100GE端口， OLT支持IPoE，支持2*100G OTN上行接口。 CR可升級(jí)到2T，并平滑升級(jí)到4T平臺(tái)，支持路由器集群。 大視頻用戶體驗(yàn)保障之承載網(wǎng)絡(luò)智能運(yùn)維集成系統(tǒng)
傳統(tǒng)大視頻對(duì)用戶體驗(yàn)感知和運(yùn)維的都存在很多問(wèn)題，比如：被動(dòng)運(yùn)維，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題靠投訴，客戶滿意度難以保障；體驗(yàn)評(píng)估角度不全面，難以反映客戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)整體水平；視頻業(yè)務(wù)鏈長(zhǎng)，排查故障需要跨多專業(yè)，運(yùn)維效率低等。
為了確保網(wǎng)絡(luò)能夠提供優(yōu)質(zhì)的視頻用戶體驗(yàn)，運(yùn)營(yíng)商需要一套能夠量化評(píng)估視頻用戶體驗(yàn)的指標(biāo)體系。這套指標(biāo)體系需要實(shí)現(xiàn)三個(gè)目標(biāo)功能：既要能對(duì)視頻用戶體驗(yàn)進(jìn)行客觀的測(cè)量，還需要能指示影響視頻用戶體驗(yàn)的原因，并為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供參考。為了實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)目標(biāo)功能，中興通訊提出大視頻用戶體驗(yàn)評(píng)估體系V-QoE，即視頻的體驗(yàn)質(zhì)量指標(biāo)體系。V-QoE覆蓋視頻業(yè)務(wù)的端到端過(guò)程，從內(nèi)容源質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量、業(yè)務(wù)平臺(tái)、終端四個(gè)方面全面評(píng)估
V-QoE架構(gòu)
V-QoE評(píng)估的是視頻業(yè)務(wù)的端到端體驗(yàn)質(zhì)量，當(dāng)需要評(píng)估某一段的體驗(yàn)質(zhì)量時(shí)，只需要分析所對(duì)應(yīng)的KQI指標(biāo)。例如，若只關(guān)心傳輸網(wǎng)絡(luò)的體驗(yàn)質(zhì)量，只需要評(píng)估傳輸質(zhì)量Q.Transmission即可。
針對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)，智能運(yùn)維集成的承載網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維系統(tǒng)可以從拓?fù)�，告警和性能視圖上輕松的導(dǎo)航到關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)管理界面中進(jìn)行故障定位，在物理拓?fù)湟晥D中提供網(wǎng)元、單板、端口、隧道、偽線、客戶層業(yè)務(wù)等各層次的業(yè)務(wù)導(dǎo)航；在告警視圖和性能視圖中，提供告警，性能關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)的查詢，完成對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的故障定位。
單獨(dú)針對(duì)IP RAN網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維場(chǎng)景，可對(duì)指定的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)提供快速的業(yè)務(wù)診斷功能。主要針對(duì)IP RAN應(yīng)用中主要涉及的幾類動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)：動(dòng)態(tài)隧道以及HSB FRR保護(hù)、L2VPN（包括CES以及以太類型業(yè)務(wù)）以及雙歸保護(hù)、L3VPN業(yè)務(wù)等實(shí)現(xiàn)診斷管理功能，以手工設(shè)置基站、RNC信息的方式增加端到端的路徑診斷功能�？焖俑咝У膶�(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的承載“好壞”的檢查，便于預(yù)先規(guī)避一些故障。
結(jié)束語(yǔ)
中興通訊承載大視頻解決方案通過(guò)實(shí)現(xiàn)承載網(wǎng)絡(luò)的高帶寬、低時(shí)延、低丟包率、扁平化以及網(wǎng)絡(luò)智能運(yùn)維等多個(gè)方面，從而有效的保障了大視頻時(shí)代最終用戶的體驗(yàn)，并能向SDN/NFV演進(jìn)，充分實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)資源靈活調(diào)度能力，助力運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建可以有效滿足大視頻時(shí)代要求的承載網(wǎng)絡(luò)。
