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承載網(wǎng)如何迎接高清時(shí)代？

2010/08/12

　　隨著視頻技術(shù)日新月異的發(fā)展，高清已經(jīng)不再高不可攀，已逐步走入尋常百姓家。視頻特別是高清視頻引發(fā)的數(shù)字洪水將使網(wǎng)絡(luò)流量增長(zhǎng)數(shù)十倍，承載網(wǎng)如何應(yīng)對(duì)？

　　高清時(shí)代來(lái)臨

　　2008年，百年奧運(yùn)在盛世中國(guó)舉辦，舉國(guó)歡慶。北京奧運(yùn)會(huì)的電視轉(zhuǎn)播，除了我們?nèi)粘？吹降臉?biāo)清節(jié)目之外，還提供了高清轉(zhuǎn)播，觀眾甚至可以看清楚運(yùn)動(dòng)員舒展的毛孔。這是中國(guó)觀眾第一次親密接觸高清視頻。

　　隨著視頻技術(shù)日新月異的發(fā)展，高清已經(jīng)不再高不可攀，已逐步走入尋常百姓家。無(wú)論是終端還是內(nèi)容源，無(wú)論是數(shù)字電視、IPTV還是Internet視頻，甚至是個(gè)人通訊和視頻監(jiān)控等，都在步入高清時(shí)代。當(dāng)前制作的許多影片都已經(jīng)有高清版本，高清攝像機(jī)、高清轉(zhuǎn)播機(jī)和高清數(shù)碼相機(jī)在電影電視節(jié)目中逐漸普及。

　　到目前為止，全球已經(jīng)有超過(guò)2000個(gè)高清頻道，高清的點(diǎn)播節(jié)目更是以萬(wàn)小時(shí)計(jì)。美國(guó)Verizon的IPTV用戶(hù)已經(jīng)可以欣賞到150個(gè)高清頻道。法國(guó)電信的IPTV用戶(hù)可以收看300多個(gè)頻道，其中高清頻道有30多個(gè)。傳統(tǒng)認(rèn)為只能提供低質(zhì)量節(jié)目的Internet視頻，也在逐步高清化，YouTube、TV.COM和BBC iPlayer等已經(jīng)開(kāi)始提供1080P的高清節(jié)目。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2009年開(kāi)始，全球高清電視機(jī)的出貨比例已經(jīng)超過(guò)50%。除了電視終端，PC、XBOX、播放機(jī)甚至高端手機(jī)都逐步支持高清。

　　2010年伊始，中國(guó)正式啟動(dòng)三網(wǎng)融合。為了應(yīng)對(duì)全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，獲得終端用戶(hù)的青睞，運(yùn)營(yíng)商需要把語(yǔ)音、寬帶和視頻作為基本業(yè)務(wù)提供給終端用戶(hù)，以增加用戶(hù)黏性。廣電運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)明確把開(kāi)展高清和互動(dòng)視頻作為其在三網(wǎng)融合時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)利器。中國(guó)電信正在積極建設(shè)FTTx和寬帶城域網(wǎng)，給寬帶用戶(hù)提供12M以上的超寬帶服務(wù)，為高清進(jìn)入家庭作積極的準(zhǔn)備。

　　高清“高門(mén)檻”

　　高清視頻給用戶(hù)的體驗(yàn)是無(wú)與倫比的，然而高清視頻的傳送給承載網(wǎng)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。高清視頻的傳送對(duì)承載網(wǎng)的“高門(mén)檻”要求，可以歸納成如下四點(diǎn)：

　　長(zhǎng)時(shí)間的大帶寬保證：在語(yǔ)音時(shí)代，一個(gè)鏈接平均只需要幾分鐘，一個(gè)通話(huà)只需要幾十K的帶寬保證。但是在視頻時(shí)代，一個(gè)鏈接通常長(zhǎng)達(dá)一兩個(gè)小時(shí)，帶寬需求將大大提高。以當(dāng)前最先進(jìn)的視頻編碼H.264為例，標(biāo)清需要2M的帶寬，而720P的高清就需要6－8M的帶寬，1080P的高清則需要12－16M的帶寬。

　　視頻對(duì)丟包錯(cuò)包非常敏感：由于視頻業(yè)務(wù)采用運(yùn)動(dòng)圖像壓縮編碼技術(shù)，因此一個(gè)經(jīng)過(guò)壓縮編碼的視頻圖像，在解碼的過(guò)程中，各個(gè)幀之間有著互相參考的關(guān)系，也就是說(shuō)，視頻壓縮的報(bào)文前后有互相依賴(lài)的關(guān)系。因此，一個(gè)視頻報(bào)文的丟失，可能會(huì)影響后續(xù)多個(gè)視頻幀不能正確解碼。視頻報(bào)文的錯(cuò)誤或者丟失，是引起視頻馬賽克的一個(gè)根本原因。而且視頻的壓縮效率越高，對(duì)丟錯(cuò)包的要求就越嚴(yán)格；視頻的碼率越高，對(duì)于丟錯(cuò)包的要求也越嚴(yán)格。根據(jù)DSLAM Forum TR126的規(guī)定，高清視頻傳送要求丟錯(cuò)包率少于10-7。

　　視頻頻道切換體驗(yàn)要求提供特殊處理：模擬電視因?yàn)闆](méi)有采用壓縮技術(shù)，終端收到信息后可以馬上顯示圖像，因此頻道切換的時(shí)間非常短（少于1秒）。然而，數(shù)字電視和IPTV等業(yè)務(wù)由于采用了視頻圖像壓縮技術(shù)，因此用戶(hù)在切換頻道時(shí)，終端設(shè)備必須等到某些關(guān)鍵信息（如PAT/PMT/I-Frame）才能開(kāi)始解碼，而視頻壓縮技術(shù)使得這些關(guān)鍵信息每間隔一段時(shí)間才會(huì)出現(xiàn)，導(dǎo)致用戶(hù)的頻道切換時(shí)間不固定，難以保證用戶(hù)體驗(yàn)。IPTV如果不經(jīng)過(guò)特殊處理，頻道切換時(shí)間甚至超過(guò)5秒鐘，嚴(yán)重影響了用戶(hù)體驗(yàn)。

　　視頻運(yùn)維難：視頻業(yè)務(wù)的運(yùn)維通常涉及到多個(gè)部門(mén)，比如IPTV會(huì)涉及到IPTV運(yùn)維、城域網(wǎng)運(yùn)維和接入網(wǎng)運(yùn)維等多個(gè)部門(mén)，個(gè)人視頻通信業(yè)務(wù)涉及到的部門(mén)就更多，甚至涉及到不同運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維部門(mén)。當(dāng)視頻業(yè)務(wù)出現(xiàn)故障后，往往難以快速定位出故障位置，甚至?xí)霈F(xiàn)難以界定責(zé)任、各個(gè)部門(mén)互相推諉的現(xiàn)象。

　　iVideo方案跨越未來(lái)

　　針對(duì)視頻尤其是高清視頻的上述高要求，華為提出了創(chuàng)新的iVideo高清視頻承載解決方案。iVideo方案包括iVSE和iRSM兩個(gè)部分，能順利解決高清視頻的各個(gè)難題，引領(lǐng)承載網(wǎng)進(jìn)入全新的高清時(shí)代。

　　iVSE（integrated Value-added Service Enhancement）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)置視頻單板，可以實(shí)現(xiàn)低成本的快速頻道切換和應(yīng)用層重傳，保證用戶(hù)高品質(zhì)的視頻體驗(yàn)；通過(guò)iRSM（In-line Real Steam Monitoring，視頻流實(shí)時(shí)監(jiān)控）技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高效、低成本的視頻運(yùn)維。
　　長(zhǎng)時(shí)間大帶寬難題迎刃而解

　　經(jīng)過(guò)多年的努力，華為的接入網(wǎng)、路由器和光傳送設(shè)備全面具備T比特傳送能力，實(shí)現(xiàn)承載網(wǎng)端到端的T級(jí)別傳送，滿(mǎn)足視頻的大帶寬要求。華為還率先推出400G每槽位交換能力的路由器，有力支撐高清視頻業(yè)務(wù)的未來(lái)發(fā)展。

　　針對(duì)直播頻道業(yè)務(wù)，華為全系列產(chǎn)品都支撐組播能力，能夠根據(jù)用戶(hù)需求部署組播，大大節(jié)約視頻傳送帶寬。

　　針對(duì)點(diǎn)播業(yè)務(wù)，華為還提供CDN（Content Delivery Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，通過(guò)存儲(chǔ)來(lái)?yè)Q帶寬，節(jié)省傳送成本，提高用戶(hù)體驗(yàn)。華為的CDN靈活方便，既可以通過(guò)服務(wù)器方式獨(dú)立部署，也可以通過(guò)路由器或者OLT（Optical Line Terminal，光線(xiàn)路終端）等設(shè)備內(nèi)置視頻cache單板方式，實(shí)現(xiàn)CDN低成本擴(kuò)展到用戶(hù)邊緣，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高用戶(hù)體驗(yàn)。

　　RET應(yīng)用層重傳，降低丟錯(cuò)包率

　　視頻對(duì)于丟錯(cuò)包非常敏感，但是IP網(wǎng)絡(luò)并非為視頻而誕生。最后一公里銅線(xiàn)的質(zhì)量老化以及串?dāng)_，家庭網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，城域網(wǎng)擁塞，都有可能造成IP網(wǎng)絡(luò)丟錯(cuò)包，因此IP網(wǎng)絡(luò)難以達(dá)到視頻的丟錯(cuò)包要求。為此，華為提供了RET（Retransmission，重傳）技術(shù)來(lái)保證視頻質(zhì)量，RET可以很好地滿(mǎn)足視頻的丟錯(cuò)包要求，徹底解決了視頻馬賽克現(xiàn)象。

　　RET通過(guò)iVSE視頻單板，緩存一小段時(shí)間的視頻內(nèi)容，當(dāng)終端發(fā)現(xiàn)有丟錯(cuò)包時(shí)，向iVSE單板請(qǐng)求重傳那些丟錯(cuò)的報(bào)文，從而徹底解決了丟錯(cuò)包問(wèn)題。華為的iVSE單板可以根據(jù)需要，部署在網(wǎng)絡(luò)的不同位置。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，在20%的網(wǎng)絡(luò)丟錯(cuò)包情況下，通過(guò)RET重傳功能，用戶(hù)體驗(yàn)都不會(huì)受到影響。

　　FCC快速頻道切換

　　頻道切換慢，是因?yàn)橐曨l經(jīng)過(guò)壓縮之后，視頻的各個(gè)幀之間存在互相參考的關(guān)系。而終端解碼時(shí)，必須要收到關(guān)鍵幀才能開(kāi)始解碼。因此當(dāng)頻道切換時(shí)，如果關(guān)鍵幀已經(jīng)錯(cuò)過(guò)，頻道切換就慢。

　　FCC（Fast Channel Change）機(jī)制就是通過(guò)降低等待關(guān)鍵幀時(shí)間來(lái)加快頻道切換速度。FCC通過(guò)iVSE視頻單板，預(yù)先緩存每個(gè)直播頻道的幾秒內(nèi)容。當(dāng)用戶(hù)切換頻道時(shí)，終端設(shè)備向iVSE發(fā)送一個(gè)頻道切換的請(qǐng)求，iVSE單板就將預(yù)先緩存的關(guān)鍵幀推送給終端，終端收到關(guān)鍵幀后可以立刻解碼，用戶(hù)可以馬上看到畫(huà)面，從而使頻道切換體驗(yàn)得到保證。

　　通過(guò)iVSE單板實(shí)現(xiàn)的FCC，保證用戶(hù)的頻道切換時(shí)間少于1秒，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的用戶(hù)體驗(yàn)。華為的iVSE單板可以根據(jù)需要部署在網(wǎng)絡(luò)中的路由器、BRAS或OLT等設(shè)備上，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)規(guī)模、不同帶寬條件下的低成本快速頻道切換要求。

　　視頻流實(shí)時(shí)監(jiān)控iRSM

　　視頻運(yùn)維一直讓運(yùn)營(yíng)商頭疼，主要原因是當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)難以快速定界和定位。而由于視頻的獨(dú)特性，只要網(wǎng)絡(luò)或者頭端有一點(diǎn)點(diǎn)損傷，用戶(hù)體驗(yàn)就會(huì)受到影響，不像HSI（High Speed Internet，高速上網(wǎng)）這樣的業(yè)務(wù)，偶爾丟包或者延時(shí)，不會(huì)對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)產(chǎn)生明顯損傷。因此當(dāng)視頻出現(xiàn)問(wèn)題后，需要運(yùn)營(yíng)商快速定位出故障點(diǎn)，排除故障，避免用戶(hù)體驗(yàn)受到影響。

　　端到端的視頻流實(shí)時(shí)監(jiān)控iRSM方案，能夠快速完成故障定位。iRSM通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)置監(jiān)控模塊，實(shí)現(xiàn)高效、低成本的視頻運(yùn)維。通過(guò)MOS-V（Mean Opinion Score-V，視頻意見(jiàn)得分）和RMR（Real Media Rate，真實(shí)媒體碼率）的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)快速故障定界；通過(guò)MDI（Media Delivery Index，媒體傳輸指標(biāo)）/RTP（Real Time Protocal，實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議）報(bào)文的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)快速故障定位。所有監(jiān)控信息都用圖形化的界面呈現(xiàn)給運(yùn)維人員，讓運(yùn)維人員輕松方便地進(jìn)行視頻的運(yùn)維，能在一分鐘之內(nèi)定位故障。

　　截至目前，西班牙Telefonica、阿聯(lián)酋Etisalat、沙特STC、新加坡SingTel、馬來(lái)西亞電信等知名運(yùn)營(yíng)商，已經(jīng)紛紛采用華為iVideo方案來(lái)建設(shè)其承載網(wǎng)，迎接高清視頻新時(shí)代。
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