基于移动视频的移动承载网络要求白皮书
- 格式:docx
- 大小:353.37 KB
- 文档页数:9
5G网络技术白皮书摘要本白皮书旨在介绍5G网络技术的基本原理、应用场景和未来发展趋势。
首先,我们将介绍5G网络技术的背景和目标,然后深入探讨其关键技术和特点。
接下来,我们将讨论5G网络在物联网、智能交通、工业自动化等领域的应用,并展望未来5G网络的发展前景。
最后,我们将总结5G网络技术的优势和挑战,并提出一些建议,以促进5G网络技术的进一步发展。
1. 引言随着移动通信技术的不断发展,人们对更高速、更可靠的无线通信需求也越来越迫切。
5G网络技术作为下一代移动通信技术的重要代表,被广泛认为将引领移动通信技术的发展方向。
本节将介绍5G网络技术的背景和目标。
2. 5G网络技术的背景和目标2.1 背景目前,移动通信技术已经进入了第四代(4G)时代,但随着移动互联网的快速发展,4G网络已经无法满足人们对更高速、更可靠的无线通信的需求。
因此,推动第五代(5G)移动通信技术的研发和应用成为了全球范围内的共识。
2.2 目标5G网络技术的目标是实现更高的数据传输速率、更低的延迟、更大的网络容量、更好的网络可靠性和安全性,以及更广泛的应用场景。
通过提供更高质量的无线通信服务,5G网络技术将为人们的生活和工作带来巨大的改变。
3. 5G网络技术的关键技术和特点3.1 关键技术3.1.1 大规模天线阵列(Massive MIMO)大规模天线阵列是5G网络技术的关键技术之一。
它通过增加基站的天线数量和天线阵列的规模,实现了更高的信号传输速率和更好的频谱效率。
3.1.2 毫米波通信(Millimeter Wave Communication)毫米波通信是5G网络技术的另一个关键技术。
它利用高频率的电磁波进行通信,可以提供更大的带宽和更高的传输速率,但也面临传输距离较短和穿透能力较差的挑战。
3.1.3 软件定义网络(Software Defined Networking)软件定义网络是一种新型的网络架构,可以实现网络资源的灵活配置和管理。
中国移动网络技术白皮书(2020年)目录一、网络技术发展之势 (4)二、网络技术发展之策 (6)(一)求解最大值问题(Maximization),追求极致网络 (6)1.性能提升 (6)2.能力增强 (7)(二)求解最小值问题(Minimization),追求极简网络 (9)1.简化制式 (9)2.节能降本 (9)3.降复杂度 (10)(三)求解化学方程式(Fusion),追求融合创新 (11)1.云网融合 (11)2.网智融合 (12)3.行业融通 (13)三、结束语 (16)缩略语列表 (17)一、网络技术发展之势伴随新一轮科技革命和产业变革进入爆发拐点,5G、云计算、人工智能等新一代信息技术已深度融入经济社会民生,造福于广大用户的日常生活。
加快推进5G 为代表的国家新基建战略,引领网络技术创新和网络基础设施建设,已成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键。
面向近中期网络技术发展,中国移动认为以下技术发展趋势值得关注:性能极致化:随着移动通信每十年一代的快速发展,产业各方共同努力不断提升通信网络速率、时延、可靠性等性能,延伸网络覆盖,提供差异化服务能力,以更好地满足万物互联多样化通信需求。
算网一体化:从云计算、边缘计算到泛在计算发展的大趋势下,通过无处不在的网络为用户提供各类个性化的算力服务。
算网一体化已经成为ICT发展趋势,云和网络正在打破彼此的界限,通过云边网端链五维协同,相互融合,形成可一键式订购和智能化调度的算网一体化服务。
平台原生化:在企业数字化转型、5G云化的浪潮下,产业融合速度加快、网络业务迭代周期缩短。
云原生理念及其相关技术提供了极致的弹性能力和故障自愈能力,获得业界认可。
未来云平台将向云原生演进,为电信网元及应用提供更加灵活、敏捷和便捷的开发和管理能力。
网络智能化:人工智能正在从感知智能向认知智能发展,其应用范围不断扩大。
人工智能的完善成熟促使其与网络的融合不再是简单的网络智能叠加,而是实现网络智能的内生化,切实提升网络运维效率和运营智能化水平,达到降本增效的实际效果。
IP承载网白皮书目录1 摘要 (1)2 介绍 (2)3 IP Qos组件 (3)3.1 可预测的每跳行为 (4)3.2 可预测的边缘到边缘行为 (5)3.2.1 边缘-核心模型 (6)3.2.1.1 整形和管制(Shaping and Policing)) (6)3.2.1.2 标记 (8)3.2.2 边缘到边缘的路由 (8)3.3 接纳控制 (9)3.4 IETF DiffServ架构 (9)3.4.1 DSCP (10)3.4.2 包分类 (10)3.4.3 管制和标记 (10)3.4.4 排队管理 (10)3.4.5 调度 (10)3.4.6 EF和AF PHB (11)3.4.6.1 加速转发(Expedited Forwarding) (11)3.4.6.2 确保转发(Assured Forwarding) (12)3.4.7 功能分配(Function Distribution) (12)4 可扩展性的网络 (15)5 高可用度网络设计 (15)5.1 快速故障检测 (16)5.2 客户站点到骨干网的可靠通讯 (16)5.3 骨干网内的可靠通讯 (17)6 传统IP网络解决方案 (20)6.1 交换原理 (20)6.2 故障容忍 (21)6.2.1 快速路由收敛 (23)6.2.2 双转发平面方案 (23)6.3 Qos (24)6.3.1 DiffServ支持 (24)6.3.2 路由和业务量工程 (25)6.3.2.1 构建网络 (25)6.3.2.2 网络调整 (25)6.3.3 连接接纳控制 (26)6.4 适用性 (26)7 传统MPLS网络解决方案 (27)7.1 交换原理 (27)7.2 故障容忍 (31)7.2.1 头部修复 (32)7.2.2 本地修复——MPLS FRR (32)7.2.3 双转发平面方案 (34)7.3 Qos (35)7.3.1 DiffServ支持 (35)7.3.2 路由和业务量工程 (36)7.3.2.1 E-LSP模式 (36)7.3.2.2 L-LSP模式 (37)7.3.3 连接接纳控制 (39)7.4 适用性 (39)8 IPTN解决方案 (40)8.1 交换原理 (40)8.2 故障容忍 (45)8.3 Qos (45)8.3.1 DiffServ支持 (45)8.3.2 路由和业务量工程 (45)8.3.3 连接接纳控制 (45)8.4 适用性 (46)9 不同网络解决方案的互通 (46)10 现有网络演进策略 (46)11 总结 (47)IP承载网白皮书1 摘要在分组业务迅猛发展的过程中,已经开发出了许多新技术,例如,具有极小传递时延和无阻塞交换特点的大容量交换矩阵(matrix),新的分组排队和时间调度算法,等等。
目录IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立,组织架构基于原IMT-Advanced推进组,成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。
推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。
引言5G承载网络总体架构5G承载转发面架构与技术方案5G承载协同管控架构和关键技术5G同步网架构和关键技术我国5G承载产业发展趋势分析总结和展望主要贡献单位P1P2P4P21P25P29P34P35I M T -2020(5G )推进组5G承载网络架构和技术方案白皮书I M T-2020(5G)推进组5G承载网络架构和技术方案白皮书2I M T-2020(5G)推进组5G承载网络架构和技术方案白皮书引言随着3GPP 5G非独立(NSA)和独立(SA)组网标准的正式冻结,我国运营商同步启动规划和设计5G试点和预商用方案,5G迈向商用的步伐逐步加快。
相对4G网络,5G在业务特性、接入网、核心网等多个方面将发生显著变化,其中在业务特性方面,增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低时延通信(uRLLC)、大规模机器类通信(mMTC)等典型业务场景将分阶段逐步引入;在无线接入网方面,将重塑网元功能、互联接口及组网结构;在核心网方面将趋向采用云化分布式部署架构,核心网信令网元将主要在省干和大区中心机房部署,数据面网元根据不同业务性能差异拟采用分层部署方案,随着物联网(IOT)等垂直行业的业务发展,5G控制平面也将呈现大区部署趋势。
5G新型特性变化为承载技术的新一轮快速发展提供了契机。
根据IMT-2020(5G)推进组5G承载工作组2018年6月发布的《5G承载需求分析》白皮书, 5G对承载网络主要带来三大性能需求和六类组网功能需求,也即在关键性能方面,“更大带宽、超低时延和高精度同步”等性能指标需求非常突出,在组网及功能方面,呈现出“多层级承载网络、灵活化连接调度、层次化网络切片、智能化协同管控、4G/5G混合承载以及低成本高速组网”等六大组网需求,如何满足和实现这些承载需求至关重要。
目录IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立,组织架构基于原IMT-Advanced推进组,成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。
推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。
引言5G承载网络总体架构5G承载转发面架构与技术方案5G承载协同管控架构和关键技术5G同步网架构和关键技术我国5G承载产业发展趋势分析总结和展望主要贡献单位P1P2P4P21P25P29P34P35I M T -2020(5G )推进组5G承载网络架构和技术方案白皮书I M T-2020(5G)推进组5G承载网络架构和技术方案白皮书2I M T-2020(5G)推进组5G承载网络架构和技术方案白皮书引言随着3GPP 5G非独立(NSA)和独立(SA)组网标准的正式冻结,我国运营商同步启动规划和设计5G试点和预商用方案,5G迈向商用的步伐逐步加快。
相对4G网络,5G在业务特性、接入网、核心网等多个方面将发生显著变化,其中在业务特性方面,增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低时延通信(uRLLC)、大规模机器类通信(mMTC)等典型业务场景将分阶段逐步引入;在无线接入网方面,将重塑网元功能、互联接口及组网结构;在核心网方面将趋向采用云化分布式部署架构,核心网信令网元将主要在省干和大区中心机房部署,数据面网元根据不同业务性能差异拟采用分层部署方案,随着物联网(IOT)等垂直行业的业务发展,5G控制平面也将呈现大区部署趋势。
5G新型特性变化为承载技术的新一轮快速发展提供了契机。
根据IMT-2020(5G)推进组5G承载工作组2018年6月发布的《5G承载需求分析》白皮书, 5G对承载网络主要带来三大性能需求和六类组网功能需求,也即在关键性能方面,“更大带宽、超低时延和高精度同步”等性能指标需求非常突出,在组网及功能方面,呈现出“多层级承载网络、灵活化连接调度、层次化网络切片、智能化协同管控、4G/5G混合承载以及低成本高速组网”等六大组网需求,如何满足和实现这些承载需求至关重要。
引言5G业务和架构特性分析5G承载关键性能需求5G承载组网及功能需求总结与展望主要贡献单位P1 P2 P5 P15 P21 P22目录IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立,组织架构基于原IMT-Advanced推进组,成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。
推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。
1第五代移动通信(5G )技术致力于应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景,同时与行业深度融合,满足垂直行业终端互联的多样化需求,力主创建“万物互联”的新世界。
5G在带来革命性业务体验、新型商业应用模式的同时,对基础承载网络提出了多样化全新需求,现有承载技术指标、网络架构及功能等无法完全满足5G新型业务及应用,5G承载演进与革新势在必行。
5G承载新需求与5G业务特性的提升、5G网络架构的革新等密切相关:相比于4G网络,5G采用更宽的无线频谱,更大规模的多入多出(MIMO)新技术,将峰值带宽和用户体验带宽提升数十倍;远程医疗、自动驾驶等新型业务对承载提出毫秒级超低时延及高可靠性等需求;5G的智能灵活、高效开放、网络架构变革,推动承载网架构相应演进并具备网络切片、灵活组网和引言调度、协同管控以及高精度同步等功能,从而满足5G差异化业务承载需求。
整体来看,5G将全面推动承载技术迎来新一轮发展契机。
当前,5G技术路线逐渐清晰,国际标准制定稳步推进,商业应用渐行渐近。
“5G 商用,承载先行”,5G承载已成为业界关注的焦点,目前正处于标准形成和产业化培育的关键时期,ITU-T、IEEE、IETF、OIF、CPRI、CCSA等国际国内主要标准化组织和团体也已密集开展5G承载标准化研究工作。
本白皮书基于5G业务和架构新特性、5G承载需求特性等综合分析,提出和明确了5G承载关键性能、承载组网及功能等需求,为后续5G承载技术路线选择、相关国际标准推动、关键承载设备研发及产业发展等奠定基础。
目录IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立,组织架构基于原IMT-Advanced推进组,成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。
推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。
引言5G承载光模块应用场景及发展现状前传关键光模块技术方案中回传关键光模块技术方案5G承载光模块产业发展分析总结与展望主要贡献单位P1P2P7P12P15P21P22引言第五代移动通信(5G)技术即将迈入商用化进程,其新型业务特性和更高指标要求对承载网络架构及各层技术方案均提出了新的挑战。
光模块是5G网络物理层的基础构成单元,广泛应用于无线及传输设备,其成本在系统设备中的占比不断增高,部分设备中甚至超过50~70%,是5G低成本、广覆盖的关键要素。
根据IMT-2020(5G)推进组5G承载工作组2018年9月发布的《5G承载网络架构和技术方案白皮书》,5G前传、中回传对光模块提出了差异化要求,更高速率、更长距离、更宽温度范围和更低成本的新型光模块需求迫切。
业界针对适用于5G承载不同应用场景的光模块技术方案已展开广泛研究,目前出现多种解决方案,种类纷繁复杂,需要业界推动进一步收敛聚焦。
本白皮书基于5G承载网络对光模块的应用需求,结合光模块技术发展现状,聚焦研究不同应用场景下的关键5G承载光模块技术方案,分析现有光模块及核心光电子芯片产业化能力并开展测试评估,提出我国5G承载光模块技术与产业发展建议。
后续业界应进一步合力优化和收敛关键技术方案,加速推动5G承载光模块逐步成熟并规模应用,有力支撑5G商用部署与应用。
12IMT-2020(5G)推进组5G 承载光模块白皮书5G 承载光模块应用场景及发展现状1 光模块功能及分类概述光模块通常由光发射组件(含激光器)、光接收组件(含光探测器)、驱动电路和光、电接口等组成,结构示意如图1所示。
龙源期刊网
华为发布《面向4.5G体验移动承载网白皮书》
作者:
来源:《中国信息化周报》2016年第27期
近日,华为在用户大会上发布《面向4.5G的最佳体验移动承载网白皮书》(以下简称《白皮书》)。
《白皮书》以用户体验为中心的U-vMOS视频体验为衡量标准,通过客观评估,量化最
终用户的体验。
提出构建端到端最佳体验4.5G移动承载网网络架构的指导方案,协助运营商快速建网、完善网络通量、体验感知及故障定位等运营能力。
该方案将可有效解决用户观看高清视频加载时间长、卡顿等难题,提升业务质量,改善最终用户体验。
面向4.5G的最佳体验移动承载网解决方案,具备敏捷部署、大通量以及体验运维等三大特性。
敏捷部署采取创新的Seamless MPLS+组网方案,简化网络协议,单域组大网,支持100k网络规模,并能够根据基站需求自动建立X2连接。
为应对高突发的视频业务,需要提供10G到站接入能力和大通量,并能够在网络拥塞时候自动调整业务路径到轻载链路上,大大降低E2E业务时延。
面向体验的运维感知可以实时对用户KQI & 网络KPI进行感知,高效故障定界与定位,KPI的检测精度达到10-6,用户体验从被动分析到主动感知,感知网络微小变化,避免“微拥塞”。
(张兰兰)。
一、前言
随着移动互联网技术的发展,在2024年会出现更加发达的移动互联
网技术,为消费者提供更优质的服务。
移动互联网可以满足消费者的需求,让他们随时随地想要什么就可以获得什么,更好地满足他们的日常需求,
从而增强用户体验。
本白皮书将详细介绍移动互联网在2024年发展的趋势。
二、移动互联网技术
1、5G无线网络
2024年,5G无线网络将成为移动互联网发展的重要基础,提供更大
的带宽、更快的网络速度、更安全的信息传输以及更低的延迟等功能。
2、智能语音技术
智能语音识别技术可以让用户更轻松的与智能设备进行交流,具有中
文语音识别、国际语音识别等功能,以及更友好的用户体验,处理复杂的
任务,可以为智能家居、智能安全和社交、电子商务等提供更优质的服务。
3、虚拟现实技术
2024年,虚拟现实技术将得到进一步发展,可以为消费者提供更多
有趣的体验。
它支持多种形式的虚拟现实体验,更好地满足移动互联网的
消费者需求,可以更加有效地推动消费者行为,提高消费者的购买满意度。
4、跨屏技术
2024年,跨屏技术将获得进一步发展。
目录1UPF是5G拓展行业市场的钥匙 (1)2典型应用场景 (2)2.1生活园区 (2)2.2生产制造 (2)2.3总结分析 (3)3OpenUPF愿景 (4)3.1总体目标及愿景 (4)3.2统一架构、开放接口 (4)3.3规范平台、开放设备 (7)3.4拓展行业、开放服务 (9)3.5面向演进、开放智能 (11)4OpenUPF 安全要求 (12)5产业合作与推进 (13)5.1产业推进计划 (13)5.2行业组织建议 (14)6开放合作,用好5G (16)缩略语列表 (17)编写人员 (19)1UPF是5G拓展行业市场的钥匙UPF是连接运营商和垂直行业的桥梁,是5G拓展行业市场的钥匙。
5G作为新一代信息技术推动着众多行业的创新与变革。
业界纷纷探寻5G+行业的融合发展路径,实现数字化、智能化转型升级。
UPF作为5G核心网的重要网络功能,担负着数据流量的处理、路由等核心功能。
随着5G边缘计算的拓展,UPF 已逐渐从运营商的核心层走向行业客户的接入层。
面向行业应用场景,需要轻量化、低成本、灵活部署的UPF。
当前,UPF与控制面(SMF)的接口(N4)尚未完全开放、服务化能力尚未完全实现,一定程度上影响了5G响应行业客户需求的能力。
运营商网络核心侧的UPF需要承载面向全网的业务、用户数为百万级以上、业务功能要求全、容量和性能要求高。
作为核心网的关键设备,系统级的UPF部署和维护成本相对较高。
N4接口的非标准化,造成UPF与SMF同厂商的绑定,无法满足边缘用户侧UPF轻量化、低成本和灵活的部署需求。
中国移动提出的OpenUPF合作伙伴计划从开放接口、开放设备、开放服务和开放智能四个方面定义可靠、可管、可信、简洁、灵活、开放的UPF。
本计划通过构建完整的技术体系以推动产业成熟、增强网络能力、助力5G服务垂直行业用户。
2典型应用场景2.1生活园区生活园区如科技园区、医院、校园、办公等,信息化改造需求较强,通过5G可以为园区提供更精细化的管理和更便捷的服务。
5G承载光模块白皮书()目录IMT-2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立,组织架构基于原IMT-Advanced 推进组,成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。
推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。
IMT-9月发布的《5G承载网络架构和技术方案白皮书》,5G 前传、中回传对光模块提出了差异化要求,更高速率、更长距离、更宽温度范围和更低成本的新型光模块需求迫切。
业界针对适用于5G承载不同应用场景的光模块技术方案已展开广泛研究,目前出现多种解决方案,种类纷繁复杂,需要业界推动进一步收敛聚焦。
本白皮书基于5G承载网络对光模块的应用需求,结合光模块技术发展现状,聚焦研究不同应用场景下的关键5G承载光模块技术方案,分析现有光模块及核心光电子芯片产业化能力并开展测试评估,提出我国5G承载光模块技术与产业发展建议。
后续业界应进一步合力优化和收敛关键技术方案,加速推动5G承载光模块逐步成熟并规模应用,有力支撑5G商用部署与应用。
2IMT-完成报批。
图325Gb/s双纤双向灰光模块光模块可采用25G和10G两种波特率的激光器芯片来实现。
25G波特率工业级激光器芯片可靠性要求与量产工艺要求较高,市场供应渠道有限。
10G波特率工业级激光器芯片能充分利用成熟的供应链,可有效降低光模块成本,目前业界主要有超频、PAM4高阶调制两种实现方案,功能框图分别如图4和图5所示。
图4超频方案功能框图图5PAM4方案功能框图8IMT-完成标准制定工作。
在5G网络建设初期,前传将以光纤直驱方式为主,伴随着高频组网以及低频增点等深度覆盖,为充分利用已有光纤资源或解决光纤资源紧张问题,WDM方式会成为有益补充,其中波长可调谐(Tunable)光模块是其核心单元。
我国牵头起草发布的ITU-TG.698.4标准(G.Metro)已定义10Gb/s接入型WDM组网和波长无关、无色化实现机制,目前业界正在探讨25Gb/s速率的技术方案。
引言5G业务和架构特性分析5G承载关键性能需求5G承载组网及功能需求总结与展望主要贡献单位P1 P2 P5 P15 P21 P22目录IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立,组织架构基于原IMT-Advanced推进组,成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。
推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。
1第五代移动通信(5G )技术致力于应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景,同时与行业深度融合,满足垂直行业终端互联的多样化需求,力主创建“万物互联”的新世界。
5G在带来革命性业务体验、新型商业应用模式的同时,对基础承载网络提出了多样化全新需求,现有承载技术指标、网络架构及功能等无法完全满足5G新型业务及应用,5G承载演进与革新势在必行。
5G承载新需求与5G业务特性的提升、5G网络架构的革新等密切相关:相比于4G网络,5G采用更宽的无线频谱,更大规模的多入多出(MIMO)新技术,将峰值带宽和用户体验带宽提升数十倍;远程医疗、自动驾驶等新型业务对承载提出毫秒级超低时延及高可靠性等需求;5G的智能灵活、高效开放、网络架构变革,推动承载网架构相应演进并具备网络切片、灵活组网和引言调度、协同管控以及高精度同步等功能,从而满足5G差异化业务承载需求。
整体来看,5G将全面推动承载技术迎来新一轮发展契机。
当前,5G技术路线逐渐清晰,国际标准制定稳步推进,商业应用渐行渐近。
“5G 商用,承载先行”,5G承载已成为业界关注的焦点,目前正处于标准形成和产业化培育的关键时期,ITU-T、IEEE、IETF、OIF、CPRI、CCSA等国际国内主要标准化组织和团体也已密集开展5G承载标准化研究工作。
本白皮书基于5G业务和架构新特性、5G承载需求特性等综合分析,提出和明确了5G承载关键性能、承载组网及功能等需求,为后续5G承载技术路线选择、相关国际标准推动、关键承载设备研发及产业发展等奠定基础。
G通信技术白皮书移动互联网高清视频和物联网应用G通信技术白皮书移动互联网高清视频和物联网应用随着移动互联网和物联网的快速发展,高清视频和物联网应用成为当今信息通信技术的热点。
本文将从G通信技术的角度,探讨移动互联网高清视频和物联网应用的现状、挑战和发展趋势。
一、移动互联网高清视频的现状移动互联网高清视频作为一种重要的信息传输形式,具有较大的市场潜力。
然而,在目前的技术条件下,移动互联网高清视频还面临着以下几个挑战:1.1 带宽限制由于移动终端设备和网络基础设施的限制,实现高清视频的流畅播放存在带宽不足的问题。
在4G网络时代,虽然带宽已经有了较大的提升,但仍然无法满足高清视频的传输需求。
1.2 编解码技术瓶颈高清视频编解码技术对硬件设备的要求较高,传统的编解码算法在处理大规模高清视频时效率低下。
因此,提升编解码技术的能力成为实现高清视频播放的重要环节。
1.3 用户体验需求用户对于高清视频的体验要求越来越高,高画质、低延迟、无卡顿是用户对高清视频的基本要求。
如何满足用户对于高清视频体验的需求,成为移动互联网高清视频发展的重要问题。
二、移动互联网高清视频的发展趋势为了应对上述挑战并推动移动互联网高清视频的发展,G通信技术在以下几个方面进行了技术创新和研发:2.1 5G技术与高清视频5G技术作为移动通信技术的下一代标准,将为高清视频的传输提供更高的带宽和更低的延迟。
基于5G技术,移动互联网高清视频的体验将得到更大的提升。
2.2 新一代编解码技术G通信技术致力于研发新一代的高效编解码技术,提升视频图像的压缩比和解码速度,降低传输的带宽需求,从而优化移动互联网高清视频的播放效果。
2.3 增强现实技术与高清视频融合增强现实技术是一种将虚拟信息与现实场景相结合的技术手段,与高清视频的融合可以为用户提供更丰富多样的视觉体验。
G通信技术在高清视频领域推动增强现实技术的发展,为用户带来更具交互性和沉浸感的观影体验。
三、物联网应用的现状和挑战物联网应用作为一种新兴的技术应用,已经在各个领域取得了广泛的应用。
基于移动视频的移动承载网络要求白皮书华为mLAB ●iLab 联合发布文档简介本篇白皮书阐述了移动视频业务体验评估指标Mobile U-vMOS 定义,并论述了各个业务体验指标与带宽、往返时延(RTT,Round Trip Time)、丢包率等网络指标之间的关系,给出了满足典型MobileU-vMOS 指标的移动网络端到端(E2E)带宽、时延、丢包率基线要求,并进一步给出了移动承载网的带宽、时延、丢包率基线建议。
1 移动视频场景华为Mobile U-vMOS 视频体验评价标准简介U-vMOS(User, Unified, Ubiquitous-Mean Opinion Score for Video)是华为公司针对大视频用户体验衡量的统一框架,覆盖场景从传统娱乐类视频业务(点播和直播),到视频监控和视频通话等业务,从移动终端,到PC 和TV。
华为根据人因工程学实验和用户调研,统计得到影响视频体验的三大关键因素,分别是视频源质量(sQuality),播放启动时的操作体验(sInteraction)和播放过程中视频是否有损伤(sView)。
针对使用小屏幕观看视频点播的业务场景,mLAB 通过与牛津大学和北京大学联合对消费者进行定性研究,发现视频内容清晰度、初始缓冲时延和卡顿时长是影响移动视频MOS 最重要的三个网络相关因素,并提出了Mobile U-vMOS 标准。
该标准指出,播放启动时的操作体验取决于初始缓冲时延(sLoading),播放过程中的体验取决于卡顿(sStalling)。
因此,Mobile U-vMOS 是U-vMOS 在移动小屏场景下的子集。
-2 从Mobile U-vMOS 到网络规划要求的方法论鉴于当前移动视频的主流应用场景仍为OTT 点播,本白皮书聚焦于OTT 点播场景进行讨论。
在如何基于Mobile U-vMOS 进行网络规划这个问题上,华为iLab 以及mLAB 做了大量研究。
在OTT 点播业务的Mobile U-vMOS 三大要素中,通常可以将sQuality 的典型值(包括分辨率,码率等因子,如1080P,3M 码率)、sStalling=5 分(播放过程0卡顿)作为保障视频体验的目标。
通过现网评估、调研后明确要达到的MobileU-vMOS 目标得分后,初始缓冲(sLoading)因子得分便确定下来,从而确定了现网视频的初始缓冲时延,并将其作为计算网络关键性能指标(KPI)的输入参数之一。
第3 页, 共9 页目标Mobile U-vMOS=X分辨率及码率sQuality=QY秒加载sLoading=?0卡顿sStalling=5初始缓冲峰值速率播放速率RTT/丢包率容量图1 基于Mobile U-vMOS 进行网络规划的基本流程OTT 视频的初始缓冲是一个突发过程,要在指定的时间内完成与平均码率成正比的数据量的下载,sLoading 所对应的初始缓冲时延,确定了点播动作发起时所需的初始缓冲峰值速率(也即初始缓冲阶段TCP 峰值通量),进而可以为网络KPI 需求(带宽、时延、丢包)提供输入,指导基于Mobile U-vMOS 的MBB 承载网架构规划。
按此方法规划的MBB 网络KPI,能够满足初始缓冲峰值速率的要求。
速率R TT和初始缓冲峰值速率共同决定了初始加载时间,降低RTT,可以降低初始缓冲峰值速率需求E2E RTT越大,信令交互阶段越长,留给数据下载缓冲阶段的时间越短,对初始缓冲峰值速率的要求越高初始缓冲峰值速率受无线空口实际能力制约,不可能无限制视频解析阶段数据下载缓冲阶段播放阶段时间n个RTT 最小缓冲数据量所需的缓冲时长初始加载时间图2 典型OTT 视频初始加载过程第4 页, 共9 页缓冲阶段完成后,进入播放阶段。
在此阶段,要求每时每刻的下载速率(通量)不能低于平均码率的某个倍数,才能保证播放全过程不会出现卡顿,这个最低倍数即播放速率要求(持续保证通量)。
MBB 网络必须保证忙时每个视频并发用户都达到该播放速率要求。
通过播放速率要求,可以和其他业务参数加权计算出每用户目标速率,指导保障视频体验的MBB 网络容量规划。
播放速率要求同样也需映射到网络KPI 需求,由于初始缓冲峰值速率要求不低于播放速率要求,故按初始缓冲峰值速率规划的MBB 网络KPI,同时也会满足播放速率的要求。
3 保障Mobile U-vMOS 的MBB 网络E2E KPI本章阐述如何从目标Mobile U-vMOS 映射到MBB 网络E2E KPI(带宽、时延、丢包)。
从图2 的过程分解可以看出,初始加载阶段分为视频解析和数据下载缓冲两个子阶段。
视频解析阶段的持续时长和OTT 平台、终端的设计原理有关,通常为RTT 的某个倍数。
数据下载缓冲阶段的持续时长与所需最小初始缓冲数据量以及初始缓冲峰值速率有关。
在目标初始加载时间已经确定(如1 秒)的前提下,E2E RTT 越大,则视频解析阶段越长,留给数据下载缓冲阶段的时间就越短,对初始缓冲峰值速率的要求也就越高。
然而,初始缓冲峰值速率受到无线空口实际能力制约,不可能无限制增加。
由此可见,E2E RTT 规划与无线空口能力强相关,降低E2E RTT,可以降低无线空口带宽需求,反之,较大的E2E RTT,则对无线空口带宽提出挑战。
E2E RTT 和初始缓冲峰值速率共同决定了初始加载时间。
图3 SpeedVideo 初始缓冲阶段流程示意图第5 页, 共9 页通过上面的分析可知,无线空口可达速率越高,则对E2E 时延上限要求越宽松,当空口能力不足时,就需要通过网络规划/优化来降低E2E 时延,以降低对初始缓冲峰值速率的要求。
假设目标初始缓冲时延为t,视频最小缓冲数据量为Data,无线空口制约的初始缓冲峰值速率理论最大值为P,由片源码率决定的播放速率要求为H,视频解析阶段持续时长为x 个RTT(如图3 视频解析时间T1),TCP 慢启动的过程需要s 个RTT,TCP 慢启动过程下载的数据量为Ds,那么,留给数据下载缓冲阶段的时间是t-x*RTT。
TCP 到达稳态阶段的峰值吞吐量(初始缓冲峰值速率)Thrp需要满足以下关系:ThrpData Ds t (x s) RTT且,Thrp P同时,初始缓冲峰值速率不得低于播放速率要求:Thrp H下表以Mobile U-vMOS 4 分,1080P 视频,3M 码率,对应1s 初始缓冲时延为例,mLAB 与iLab 基于youtube、优酷等最新移动视频商用客户端的分析,初始缓冲数据量按照4s,视频播放采用HAS(HTTP Adaptive Streaming)协议,分析了不同移动网络E2E RTT 情况下对初始缓冲峰值速率的要求。
表1 不同E2E RTT 所对应的初始缓冲峰值速率E2E RTT 初始缓冲峰值速率10ms 15Mbps20ms 20Mbps30ms 30Mbps40ms 85Mbps50ms >150Mbps第6 页, 共9 页考虑到当前移动业务低于20ms 的E2E 时延过于严格,而播放3M 码率视频要求每个移动用户85M 以上的峰值速率(单TCP 通量)同样过于严格,我们选取RTT=30ms,每移动用户初始缓冲峰值速率30M 作为Mobile U-vMOS 4 分的基线要求。
在得到E2E RTT 和初始缓冲峰值速率的基线要求后,可通过TCP 吞吐量公式,计算出对应丢包率容忍门限:MSS MSST( )2RTT * RTT *T其中ρ为丢包率(PLR,Packet Loss Rate),MSS 为最小传输单元,T 为单用户TCP 吞吐量。
在30Mbps 峰值速率,30ms RTT 的要求下,可得到网络E2E 丢包率要求为:PLR≤1.7*10。
-4同理,基于不同分辨率的典型视频码率和初始加载时间,按照4s 缓冲数据量,HAS 视频播放协议,计算出移动网络E2E KPI 基线如下表:表2 典型Mobile U-vMOS 值所对应的网络E2E KPI 需求具体Mobile U-vMOS 和网络KPI 需求计算可参考网站计算工具:http:// 或http:// 4 保障Mobile U-vMOS 的移动承载网KPI移动视频业务的E2E 组网如下图所示,主要包括无线、移动承载网、EPC、以及Gi 口至服务器段。
在得到了移动网络E2E KPI 要求后,可采用分段分解法分析移动承载网的KPI 目标建议值:基于实验室测试和现网经验数据,得到无线空口和EPC 到第7 页, 共9 页内容源的网络KPI 变化范围和建议经验值,进一步给出移动承载网的KPI 目标建议值。
图4 移动视频业务E2E 组网示意图基于mLAB 2015 年H1 全球RTT 数据分析,4G 网络从终端到Gi 口的RTT(以下统称为Gi 口以下RTT)平均占E2E RTT 67%以上,虽4G Gi 口以下RTT 占比较3G 有所下降,但Gi 口以下RTT 仍然是E2E RTT 的主要组成部分,下面以Gi 口以下RTT 占E2E RTT 67%的典型值进行分析。
RTT Gi 0.67 *RTT口以下E2EGi 口以下RTT 主要包括无线空口时延、移动承载网时延、EPC 处理时延。
RTTGi RTT RTT RTT口以下无线移动承载网EPC无线空口时延:在无线信号良好,网络轻载情况下,经过mLAB 以及iLab 实验室测试以及现网测量,空口时延分布在11~20ms,平均值约15ms,此处按照15ms典型值进行分析。
EPC 处理时延:根据普通报文转发处理单向平均时延0.5ms,RTT 1ms 进行分析。
通过典型Gi 口以下时延减去无线空口时延和EPC 处理时延,可得到移动承载网典型时延建议。
分析典型Mobile U-vMOS 值的E2E KPI 要求,目标vMOS 分数越高,对丢包率的容忍度越低,在vMOS 分数达到4.2 分以上时,E2E 丢包率容忍度达到10-5 数量级,E2E 的丢包可能包括Gi 口至服务器段丢包,无线接入段丢包,移动承载网丢包等,为了保障良好视频体验,华为根据现网经验数据以及实验室测试数据,建议移动承载网丢包率控制在1.0E-5 以下。
第8 页, 共9 页基于不同分辨率典型视频码率和初始加载时间,按照4s 缓冲数据量,HAS 视频播放协议,保障Mobile U-vMOS 的典型移动承载网KPI 目标建议值如下表:表3 典型Mobile U-vMOS 值所对应的移动承载网KPI 建议值注意移动视频业务体验由终端至无线、移动承载网、核心网至服务器端的网络性能共同保障,上表的数据是基于实验室实测结果和现网典型经验值分析得出的,是对于移动承载网KPI 的目标建议值。
现网的移动视频体验评估需要结合当地视频实际播放机制、E2E 网络状况等具体情况进行分析。