隨著國家“提速降費”政策的持續(xù)推進,視頻,尤其是超高清視頻的資費和帶寬門檻降低,移動2K視頻、有線4K/8K視頻以及VR/AR等業(yè)務迎來飛速發(fā)展時期,視頻業(yè)務已經成為電信運營商基礎業(yè)務,帶來電信運營商轉型的機會窗口,但也給視頻承載網絡帶來巨大的挑戰(zhàn)。
右表是傳輸4K、8K及VR視頻對網絡的要求,可以看出,滿足4K視頻最低需要22.5Mbps帶寬,而要體驗極致的4K視頻,則需要75Mbps。而對于VR視頻,目前常見的2K VR需要22Mbps帶寬,而要看到極致的無顆粒感、不眩暈的10K VR,則預計需要863Mbps帶寬。與帶寬需求對應的,對網絡的丟包率和延時都有更嚴格的要求。
除了大帶寬、低時延、低丟包率外,視頻對網絡的要求還有高并發(fā)率。由于視頻流量占比越來越大,用戶同時觀看視頻時對匯聚節(jié)點的流量沖擊也越來越大,若網絡不能有效疏導并發(fā)的視頻流量,就會導致匯聚節(jié)點擁塞,影響大面積用戶的上網體驗。
視頻業(yè)務的大帶寬、低延時、低丟包率、高并發(fā)特性,是對視頻承載網絡提出的挑戰(zhàn),中興通訊認為,需要以“極速”、“極簡”、“極智”為方向,重構視頻承載網絡。
極速網絡
應對視頻業(yè)務挑戰(zhàn),網絡首先要確保接入及骨干網絡帶寬滿足視頻業(yè)務的需求。
無線網絡容量提升
5G時代,無線網絡將提供更低的空口時延、更高傳輸速率、更密集的連接,并支持更高速的移動性。
應用Pre5G技術,現(xiàn)在就能夠很好地支持大量用戶同時在線觀賞超高清視頻,甚至是AR/VR。例如4T4R能夠提升邊緣用戶速率140%;而Massive MIMO更能夠實現(xiàn)單小區(qū)1.8Gbps的峰值速率,頻譜效率提升5倍。此外,基于協(xié)議分層視頻加速,保障不同階段用戶體驗。正是憑借對視頻業(yè)務的深入了解和豐富的移動建網經驗,ZTE成功保障了諸如珠海航展、亞冠決賽等重大項目。
接入網為視頻提供高帶寬保障
為應對高并發(fā)的超高清視頻需求,OLT上聯(lián)口應從GE升級到10GE再升級到100G,OLT支持EPON/GPON升級到10G PON,再升級到50G/100G PON,為用戶提供更高接入帶寬。
而家庭網絡也需要提升帶寬能力。家庭網絡中的五類線提供FE、GE、2.5GE、5GE速率,接入4K、8K機頂盒,家庭WiFi接入從11n到11ac,當前主流應用的是11n 2×2 MIMO+11ac 2×2MIMO,近兩年應用向11n 3×3MIMO+11ac 4×4MIMO發(fā)展,隨著VR應用,WiFi向短距離,高頻段,更大帶寬方向發(fā)展,11ad支持7Gbps速率,11ax支持10Gbps速率,11ay支持176Gbps速率,滿足大視頻無線接入帶寬要求。
極簡網絡
極簡網絡包括兩個方面,一是縮短視頻流量路徑,降低傳輸延時和丟包率,降低骨干網絡并發(fā),提升網絡效率;二是簡化網絡協(xié)議,提升網絡轉發(fā)效率。
CDN下沉網絡邊緣
CDN分發(fā)節(jié)點部署到網絡邊緣,可以顯著縮短視頻流量路徑,降低時延、減少丟包、降低骨干并發(fā)流量,但CDN下沉又受到成本和節(jié)點命中率的制約。因此,CDN需要考慮提供如下多層次部署方案,便于根據(jù)實際情況靈活選擇,平衡成本、命中率和視頻體驗各種因素。
CDN下沉到接入機房,就近提高視頻服務,一方面減少時延和丟包,另一方面節(jié)約核心網絡帶寬;
家庭網絡中部署HomeCDN存儲設備,作為接受上游/整網的CDN控制器調度,降低端到端時延,降低上游CDN的負擔,保障內容傳輸?shù)目煽?,滿足VR等低時延要求;
通過P2P CDN實現(xiàn)小區(qū)直播內容鄰間內存共享,減輕邊緣CDN壓力和出口帶寬;
無線網絡中,結合MEC將CDN能力部署到無線接入網絡,降低視頻業(yè)務對無線核心網的影響,提高無線視頻服務能力。
無線網絡架構簡化
面向5G,ZTE提出了5G網絡統(tǒng)一空口架構UAI,針對不同業(yè)務場景的技術需求,通過關鍵技術和參數(shù)的靈活配置形成相應的優(yōu)化技術方案,形成5G時代統(tǒng)一的波形、幀結構和控制體系。
有線接入網絡架構簡化
針對大視頻業(yè)務,現(xiàn)有網絡架構存在的問題包括STB到CDN之間網絡路徑長,經過的節(jié)點多,造成延時加大和丟包增加。其中IP節(jié)點由于逐跳轉發(fā)和統(tǒng)計復用,延時是毫秒級的,是造成延時和丟包的主要節(jié)點;而OTN等傳輸設備是剛性管道,節(jié)點延時是微秒級的。
因此,通過設備融合,以及用光傳輸設備代替IP/以太網交換設備的方法來減少路徑延時和丟包。在現(xiàn)網中,可以通過OTN將OLT直連BRAS,或者直連CDN核心節(jié)點,達到減少經過的數(shù)通設備、減少IP跳數(shù),以及降低丟包和時延,提高視頻服務質量的效果。
在家庭網絡中,將STB和家庭網關等終端設備融合,簡化家庭網絡,提高可靠性,減少時延和丟包。
組播協(xié)議簡化
組播是承載視頻直播、視頻會議、實時視頻監(jiān)控的理想技術,但是傳統(tǒng)PIM組播協(xié)議存在組播路由收斂慢,隨著頻道數(shù)和網絡節(jié)點的增加,轉發(fā)能力下降的問題,因此難以在開放全網組播能力給第三方應用?!癇IER”組播技術,采用基于比特位索引的方式取代傳統(tǒng)的組播表,簡化了組播轉發(fā)過程,提供了更為靈活的組播管理,為包括視頻業(yè)務在內的更廣泛的應用奠定了基礎。
極智網絡
視頻業(yè)務的智能運營和運維,需要網絡以大數(shù)據(jù)、云計算、SDN/NFV等技術為基礎,具備智能感知、智能分析和智能調度的能力。
網絡的智能感知,包括業(yè)務感知、用戶感知、網絡感知三個方面,具體包括感知業(yè)務類型、服務質量、用戶體驗、用戶行為、網絡狀態(tài)的能力。在如智能廣告、智慧交通等場景下,智能感知甚至還可以包括對傳輸內容的感知識別。
智能分析,是基于海量的感知數(shù)據(jù),綜合采用傳統(tǒng)統(tǒng)計分析、大數(shù)據(jù)分析技術、人工智能技術,對感知的數(shù)據(jù)進行識別、關聯(lián)、分類,實現(xiàn)故障的智能分析、用戶體驗的智能評估、網絡狀態(tài)的評估,用戶行為模式的識別,為運營和運維提供支撐。
智能調度是在智能感知和智能分析的基礎上,智能地對各種調度策略進行評估,選取最優(yōu)策略,通過SDN/NFV對網絡資源實施自動調度,實現(xiàn)網絡隨選調度,自動維護、智能優(yōu)化,確保視頻業(yè)務的用戶體驗和網絡效率。
極智網絡的目標架構,需要構建在從邊緣到中心的多層次開放云網絡之上,并需要網絡提供SDN/NFV支撐。因此,極智網絡的目標,也會推動網絡SDN/NFV化改造,以及邊緣云的CO重構等網絡演進過程。