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极简网络助力视频体验创新

2017-02-03 文/谢飞 夏建东

OTN到边缘机房(CO),不仅解决了未来城域网大流量和海量连接的问题,同时构建了大带宽、低时延、零丢包和易运维的极简网络架构,可完美匹配4K承载要求。

高品质视频体验驱动网络简化

视频体验成为商业成功关键

长期以来,运营商都在寻找既能满足用户需求、又能展现超宽带网络能力、还能实现商业价值的关键业务,4K的诞生解决了这一难题。4K视频让超宽带价值得到了释放,同时为用户提供了更好的业务体验,而消费者也愿意为此买单,所以说,“4K+超宽带”实现了消费者、运营商和4K内容提供商三方受益,形成了超宽带的商业正循环。正是看到4K技术所带来的新机遇,全球已有超过60家运营商发布了视频战略,视频已成为运营商的基础业务。

据Conviva用户视频报告数据显示,35%的用户将视频观看体验作为其选择视频服务商的首要条件。当视频卡顿时,1/3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的1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就成为了运营商商业成功的关键。

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了50%,码率则是高清视频流的5~10倍。

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。U-vMOS的评价模型主要分为3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、操作体验和播放流畅度等方面,得分为1~5分(5:优秀;4:良好;3:一般;2:较差;1:差)。

由此,最佳体验的4K承载网可以定义为: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视频业务驱动网络层次简化

基于传统业务(例如语音、Web和OTT视频)而构建的多级汇聚、高收敛的网络架构,随着4K业务的规模发展将面临巨大挑战。要支撑4K规模发展,承载网亟需改造——破除环形拓扑,改为树形组网,将传统ME网络架构优化为扁平的3层网络结构,即Smart CO-BNG-CR。让IP节点一跳直达,取消中间的逐跳汇聚转发,以减少中间站点转发成本、时延和丢包。

“OTN到CO”构建极简网络架构

传统城域网采用“以太网+光纤”直驱的方案,在4K视频业务快速发展的情况下,将面临光纤资源耗尽和光纤铺设周期长双重挑战。每次业务调整或扩容都需要协调光纤资源,传统的光纤扩容节奏已经不能匹配视频流量快速增长的趋势。OTN到CO,不仅解决了城域网大流量和海量连接的问题,同时构建了大带宽、低时延、零丢包和易运维的极简网络架构,可完美匹配4K承载要求。

大管道:构建大带宽资源池

WDM技术的最核心特点就是容量大。由于采用波分复用技术,一对光纤可同时传输多达80个波长通道,单通道带宽可达200G,总带宽高达16T;如果再采用灵活栅格(Flex Grid)技术,则一对光纤将承载超过20T带宽,可为视频业务提供充足的大带宽资源池。每次业务开通只需增加业务端口连接,支持即插即用和远程配置,分钟级即可完成传输网络的业务调度和带宽扩容。

低时延:端到端可承诺低时延

分析时延产生的原因可以发现,转发节点忙时拥塞是造成时延的元凶,拥塞通常出现在大带宽进小管道或者多个管道汇入一个管道的地方,而WDM/OTN是一条直通硬管道,进多少出多少,从机制上杜绝了拥塞。另外,由于WDM/OTN助力承载网络实现了扁平化,如果采用光层波长直达,单站时延为0;如果采用电层ODUk管道直达,单站时延小于20us,视频业务端到端路径时延大幅降低,配合T-SDN还可以基于端到端时延选择路径。

零丢包:L0/L1硬管道保证零丢包

丢包产生的原因主要有3个:首先是线路误码,WDM网络最初定位为干线高质量传输,因此对线路传输误码率要求非常严格,而OTN则具有超强的前向纠错能力,纠错后误码率最基本要求是低于10-15量级;其次是设备丢包,WDM是硬管道,采用OTN映射封装模式透传业务,并不处理包,所以设备丢包降为零;第三是保护倒换引起的丢包,WDM网络可以实现快速保护倒换,倒换时间小于50ms,工作路径中断后,可以把丢失的包从保护路径的Buffer中恢复,实现断纤后零丢包。

易运维:资源可视化管理

OTN继承了SDH的维护能力,提供可视化和可管理设备,不同设备层具备清晰的告警和监测界面,使得故障定位更快捷、管理维护更简便。配合光子集成技术,在线光性能和光纤质量监控OD/FD(Optical Doctor/Fiber Doctor)工具,可支持光层免勘测、免规划、免设计、免调测和免维护,实现了OTN光层数字化,大幅降低了OPEX。

华为OTN业务运维系统通过端到端业务KQI+KPI评估,可识别网络瓶颈,确保客户体验,实现全网用户指标的可视化分析。通过业务性能分析,例如视频质量、加载时延和卡顿率等KQI指标以及通量带宽、时延和丢包等KPI指标进行综合评估,可发现关键的带宽瓶颈和性能瓶颈,帮助承载网络进行针对性的改造和优化。

“OTN到CO”助力4K直播体验创新

随着大事件直播的兴起,视频直播的在线用户正不断发展壮大,用户对于视频质量要求越来越高,例如,2016年欧洲杯视频直播的全球在线观众数就过亿,2018年韩国平昌冬奥会则将采用4K直播。相对于点播,4K直播对承载网要求更高,网络丢包率要求小于10-6。目前业界的通用方案是采用IP组播,并在应用层部署RET丢包重传以降低视频对丢包率的要求,但是IP组播和RET配置复杂,进一步推高了4K直播的商用运维成本。

OTN是SDH的继承者,天然支持ODUk组播(Multicast)交叉,早年全国广电节目直播就是通过SDH组播实现的,在CR-BNG-CO的3层极简网络架构中,由OTN组播直接承载4K直播业务,通过网管端到端一键式发放,提升了业务发放效率,降低了4K直播的运维成本,可保证用户全程观看无花屏、无卡顿。

极简网络助力运营商商业成功

四川电信构建OTN到OLT极简网络,助力高品质视频业务

四川电信将视频业务定位为基本业务,围绕提升视频体验进行了全面革新。从2013年开始,四川电信在中心城市及县乡新建波分网络,在汇聚层取消了原有交换机设备,实现了OLT到BRAS/SR一跳波长直达,解决了交换机重载时延大和视频体验差的问题;同时,OLT上行接口由GE升级到10GE,保障单用户享有2M承诺带宽;在城域核心层,四川电信部署了100G OTN,支持400G平滑演进,构建了大带宽资源池。通过持续引领大视频发展方向(高清/4K/融合视讯),以震撼的视听体验聚集人气、促进规模,并深挖大数据能力,四川电信实现了多元化商业成功。

瑞士电信构建OTN到CO极简网络,一次建网,10年无忧

瑞士电信是极简网络的另外一个例子,其采用OTN到边缘的建网模式,在实现业务快速开通的同时避免了多个网络之间的协调,通过为每个基站提供1Gb/s、每个FTTH接入点GE/10GE的直达带宽,使它们直达核心层而不经过任何汇聚,瑞士电信称这种方式为“fire and forget”,可确保一次建网,10年无忧。

大视频时代展望

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、更多的屏幕和更多的观看方式都将推动视频流量的不断增长。

其次,OTT提供的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。已有运营商在探索把组播能力开放给OTT,一方面以Multicast-a-a-S创新收入来源,另一方面还可缓解扩容压力,对OTT而言也节省了成本。

华为在帮助运营商构建极简网络的同时,持续在T-SDN领域加大投入,提升网络的智能化水平。到2020年,为匹配以DC为中心的业务需求,网络将聚焦在“软”能力上,具备自感知、自愈和自组织能力。把复杂留给自己,把简单带给运营商和最终用户,华为愿与运营商共同迎接大视频时代到来。 

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