——以用戶極致視頻體驗為目標(biāo)，構(gòu)建智能開放的承載網(wǎng)絡(luò)平臺和面向未來的承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
大視頻，大未來相比文字、圖像、語音業(yè)務(wù)，視頻媒體可以立體和細(xì)致生動的反映一個事件、一個故事的過程與每一個動態(tài)細(xì)節(jié)，清晰的記錄事件全過程，從而給觀賞者帶來其他信息載體所難以達到的影響力。在過去，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。同時人們不斷追求更高清視頻業(yè)務(wù)體驗，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視頻業(yè)務(wù)急劇發(fā)展的大視頻時代的到來！
縱觀視頻業(yè)務(wù)發(fā)展的過程以及分析未來的趨勢，視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展將會經(jīng)歷四個時期，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，以及超視頻時代，每個時代都將會擁有其典型的特征，如圖1-1所示：
視頻業(yè)務(wù)發(fā)展四個階段
以有線4K視頻，移動2K視頻的普及為標(biāo)志，2016年將會是“大視頻元年” ！大視頻時代的來臨對于運營商來說不僅是千載難逢的轉(zhuǎn)型機遇同時也帶來了極大的挑戰(zhàn)。
大視頻對運營商的挑戰(zhàn)
據(jù)Conviva用戶視頻報告的數(shù)據(jù)顯示，35%的用戶把視頻觀看體驗作為選擇視頻服務(wù)的首要條件。 當(dāng)遇到卡頓時， 56%的用戶會覺得難以忍受，從而選擇放棄，在直播節(jié)目中，沒有緩沖的用戶觀看時長會比緩沖高出240%。由此可以看出，大視頻時代，用戶視頻體驗將直接影響到用戶對運營商的滿足度，其中對于承載網(wǎng)來說，挑戰(zhàn)主要包括以下幾點：
帶寬挑戰(zhàn)：
當(dāng)運營商引入和開展4K，8K，VR等大視頻業(yè)務(wù)，將對網(wǎng)絡(luò)帶來數(shù)10倍的帶寬增長需求。舉例來說，4K視頻業(yè)務(wù)相比與高清視頻業(yè)務(wù)，帶來了三大方面的提升： 首先是畫面清晰度的提升，4K的分辨率為3840*2160 是高清（1920*1080）的4倍； 其次是畫面流暢度的提升，4K的畫面從高清時代的每秒25/30幀，提升到每秒50/60幀，極致體驗可以達到100/120幀，最后是色彩鮮艷度的提升，每個像素的編碼色階從8bit提升到10bit/12bit。通過不同幀率，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H.265編碼后，4K視頻的碼率是高清視頻的4~10倍，對帶寬的需求為22.5M~75M。 而8K，VR則對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，最高將會超過1G。如此大的帶寬必然使承載網(wǎng)的容量也會以幾倍的速度提升，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比
備注1： VR和VR+均考慮極致VR體驗的要求下對應(yīng)的碼率，其中VR和VR+的區(qū)別在于VR對應(yīng)平面4K，VR+對應(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進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)的說明。
時延和丟包挑戰(zhàn)
為保障4K視頻業(yè)務(wù)的流暢，4K TCP點播業(yè)務(wù)要求用戶到CDN邊緣節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)時延不能高于20ms。4K直播業(yè)務(wù)對丟包率要求較高，網(wǎng)絡(luò)側(cè)很難滿足要求。8K和VR業(yè)務(wù)對時延和丟包的需求比4K更高。以下為4K點播與直播在帶寬45M時對時延與丟包的需求對比表。
表 4K點播以及直播時延以及丟包需求
其他挑戰(zhàn)：
除了帶寬需求高、網(wǎng)絡(luò)時延低、丟包率低等挑戰(zhàn)外，還包括QoS，QoE端到端智能監(jiān)測和保障能力的提升等。運營商的網(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)計的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進。
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)時延、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進以及如何提高用戶體驗等方面完美應(yīng)對大視頻時代的挑戰(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的需求，承載網(wǎng)絡(luò)必須進行變革。未來的滿足大視頻體驗的承載網(wǎng)目標(biāo)架構(gòu)需要滿足以下三個特征：高通量、資源池化以及智能運維。
同時，大視頻的發(fā)展又是一個循序漸進的過程，既要考慮運營商網(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)展方向來看，承載網(wǎng)的演進可按下面三個階段進行推進和建設(shè)：
4K發(fā)展各階段有線網(wǎng)絡(luò)演進圖
第一階段：4k視頻業(yè)務(wù)初期，時間：2016年—2017年。
該階段是4K視頻的體驗和起步階段，應(yīng)以“快速發(fā)展用戶，開拓市場機會，保障用戶基本體驗”為目的。現(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，實現(xiàn)CDN二級全覆蓋和部分熱點光網(wǎng)直連二級CDN或熱點下沉到三級CDN，推進組播復(fù)制點下移，降低城域網(wǎng)帶寬消耗。
在承載網(wǎng)絡(luò)解決方案上，需要進行以下演進與建設(shè)：
接入?yún)R聚網(wǎng)：因4K視頻需求，入戶帶寬增加，對于承載網(wǎng)需要按需擴展OLT上聯(lián)帶寬，保證網(wǎng)絡(luò)輕載運行
OLT上聯(lián)帶寬從N*GE到N*10GE，甚至到N*100GE，按需擴展。當(dāng)匯聚層已部署OTN時，通過OTN可靈活按需擴展上聯(lián)帶寬；這時一般建議上聯(lián)流量大于7Gbps時升級到10GE，或者上聯(lián)流量大于70Gbps升級到100GE。當(dāng)匯聚層沒有部署OTN時，上聯(lián)光纖資源一般受到限制。這時一般建議上聯(lián)流量大于3Gbps時升級到10GE，或者上聯(lián)流量大于30Gbps時升級到100GE。實時或定期監(jiān)控每個上聯(lián)端口的峰值流量，當(dāng)峰值流量達到端口帶寬70%時，建議擴充新的上聯(lián)端口，以保證網(wǎng)絡(luò)輕載運行。城域&骨干網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)化業(yè)務(wù)+加強運維
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OLT，每CR接入40臺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，未來可平滑升級到400G平臺。 CR支持400G平臺，未來可平滑升級到2T平臺，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，時間：2018年—2020年。
該階段是4K視頻的快速發(fā)展階段，同時8K和VR業(yè)務(wù)逐步，應(yīng)以“穩(wěn)步提升業(yè)務(wù)體驗，進一步提高用戶滲透率”為目的，通過優(yōu)質(zhì)的4K體驗效果，增強用戶黏性。可引入SDN/NFV技術(shù)，實現(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)邊緣機房個數(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CDN，部分熱點地區(qū)，CDN可按需部署至OLT局所，通過獨立CDN設(shè)備或者OLT集成mini CDN方式,完成片區(qū)熱點片頭存儲，實現(xiàn)最短路徑訪問。
在承載網(wǎng)絡(luò)解決方案上，需要進行以下演進與建設(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
在匯聚層部署OTN網(wǎng)絡(luò)，可以有效解決接入網(wǎng)上聯(lián)帶寬的問題，同時，保證網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的穩(wěn)定。 OTN下沉到接入機房，OLT可以通過OTN直連BNG，減少網(wǎng)絡(luò)層次，改善時延和丟包。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，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OLT，每CR接入40臺BNG為例，對各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求如下：
匯聚Switch支持高密度100GE。 BNG支持400GE，并能平滑升級到1T平臺，并能實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面分離和控制面池化。 CR支持400GE，并能平滑升級到1T-2T平臺。第三階段：8K &VR成熟期，時間：2021年-2025年。
該階段，大視頻業(yè)務(wù)進入8K&VR成熟期，此階段應(yīng)以最極致的體驗，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OLT支持IPoE，成為大視頻業(yè)務(wù)的網(wǎng)關(guān)，透傳非大視頻業(yè)務(wù)至邊緣DC，下沉OTN至ADC，通過OTN連接至CR和邊緣DC，減少網(wǎng)絡(luò)層次，實現(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，可進一步推進網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵部件虛擬化，實現(xiàn)vBNG,vOLT,vCDN等功能，同步推進ADC與邊緣DC分布式云架構(gòu)，實現(xiàn)就近控制和管理。
在承載網(wǎng)絡(luò)解決方案上，需要進行以下演進與建設(shè)：
接入網(wǎng)：部署100G PON和接入機房DC化
部署25G PON和100G PON。隨著CO機房的DC化，接入機房可以作為CO的遠(yuǎn)端機房也跟著DC化，引入SDN和NFV技術(shù)，使得可以更加經(jīng)濟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)進入高度滲透期，高清業(yè)務(wù)退出歷史舞臺，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OLT，每CR接入40臺BNG為例
在該時期業(yè)務(wù)對各設(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可升級到2T，并平滑升級到4T平臺，支持路由器集群。 大視頻用戶體驗保障之承載網(wǎng)絡(luò)智能運維集成系統(tǒng)
傳統(tǒng)大視頻對用戶體驗感知和運維的都存在很多問題，比如：被動運維，發(fā)現(xiàn)問題靠投訴，客戶滿意度難以保障；體驗評估角度不全面，難以反映客戶業(yè)務(wù)體驗整體水平；視頻業(yè)務(wù)鏈長，排查故障需要跨多專業(yè)，運維效率低等。
為了確保網(wǎng)絡(luò)能夠提供優(yōu)質(zhì)的視頻用戶體驗，運營商需要一套能夠量化評估視頻用戶體驗的指標(biāo)體系。這套指標(biāo)體系需要實現(xiàn)三個目標(biāo)功能：既要能對視頻用戶體驗進行客觀的測量，還需要能指示影響視頻用戶體驗的原因，并為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供參考。為了實現(xiàn)上述三個目標(biāo)功能，中興通訊提出大視頻用戶體驗評估體系V-QoE，即視頻的體驗質(zhì)量指標(biāo)體系。V-QoE覆蓋視頻業(yè)務(wù)的端到端過程，從內(nèi)容源質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量、業(yè)務(wù)平臺、終端四個方面全面評估
V-QoE架構(gòu)
V-QoE評估的是視頻業(yè)務(wù)的端到端體驗質(zhì)量，當(dāng)需要評估某一段的體驗質(zhì)量時，只需要分析所對應(yīng)的KQI指標(biāo)。例如，若只關(guān)心傳輸網(wǎng)絡(luò)的體驗質(zhì)量，只需要評估傳輸質(zhì)量Q.Transmission即可。
針對有線網(wǎng)絡(luò)，智能運維集成的承載網(wǎng)絡(luò)運維系統(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，完成對有線網(wǎng)絡(luò)的故障定位。
單獨針對IP RAN網(wǎng)絡(luò)運維場景，可對指定的動態(tài)業(yè)務(wù)提供快速的業(yè)務(wù)診斷功能。主要針對IP RAN應(yīng)用中主要涉及的幾類動態(tài)業(yè)務(wù)：動態(tài)隧道以及HSB FRR保護、L2VPN（包括CES以及以太類型業(yè)務(wù)）以及雙歸保護、L3VPN業(yè)務(wù)等實現(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膶崿F(xiàn)動態(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
中興通訊承載大視頻解決方案通過實現(xiàn)承載網(wǎng)絡(luò)的高帶寬、低時延、低丟包率、扁平化以及網(wǎng)絡(luò)智能運維等多個方面，從而有效的保障了大視頻時代最終用戶的體驗，并能向SDN/NFV演進，充分實現(xiàn)全網(wǎng)資源靈活調(diào)度能力，助力運營商構(gòu)建可以有效滿足大視頻時代要求的承載網(wǎng)絡(luò)。
