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承載網(wǎng)如何迎接高清時代？

2010/08/12

　　隨著視頻技術日新月異的發(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)絡流量增長數(shù)十倍，承載網(wǎng)如何應對？

　　高清時代來臨

　　2008年，百年奧運在盛世中國舉辦，舉國歡慶。北京奧運會的電視轉播，除了我們?nèi)粘？吹降臉饲骞?jié)目之外，還提供了高清轉播，觀眾甚至可以看清楚運動員舒展的毛孔。這是中國觀眾第一次親密接觸高清視頻。

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

　　到目前為止，全球已經(jīng)有超過2000個高清頻道，高清的點播節(jié)目更是以萬小時計。美國Verizon的IPTV用戶已經(jīng)可以欣賞到150個高清頻道。法國電信的IPTV用戶可以收看300多個頻道，其中高清頻道有30多個。傳統(tǒng)認為只能提供低質(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)開始提供1080P的高清節(jié)目。

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

　　2010年伊始，中國正式啟動三網(wǎng)融合。為了應對全業(yè)務運營的市場競爭，獲得終端用戶的青睞，運營商需要把語音、寬帶和視頻作為基本業(yè)務提供給終端用戶，以增加用戶黏性。廣電運營商已經(jīng)明確把開展高清和互動視頻作為其在三網(wǎng)融合時代的競爭利器。中國電信正在積極建設FTTx和寬帶城域網(wǎng)，給寬帶用戶提供12M以上的超寬帶服務，為高清進入家庭作積極的準備。

　　高清“高門檻”

　　高清視頻給用戶的體驗是無與倫比的，然而高清視頻的傳送給承載網(wǎng)帶來了巨大挑戰(zhàn)。高清視頻的傳送對承載網(wǎng)的“高門檻”要求，可以歸納成如下四點：

　　長時間的大帶寬保證：在語音時代，一個鏈接平均只需要幾分鐘，一個通話只需要幾十K的帶寬保證。但是在視頻時代，一個鏈接通常長達一兩個小時，帶寬需求將大大提高。以當前最先進的視頻編碼H.264為例，標清需要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。

　　視頻對丟包錯包非常敏感：由于視頻業(yè)務采用運動圖像壓縮編碼技術，因此一個經(jīng)過壓縮編碼的視頻圖像，在解碼的過程中，各個幀之間有著互相參考的關系，也就是說，視頻壓縮的報文前后有互相依賴的關系。因此，一個視頻報文的丟失，可能會影響后續(xù)多個視頻幀不能正確解碼。視頻報文的錯誤或者丟失，是引起視頻馬賽克的一個根本原因。而且視頻的壓縮效率越高，對丟錯包的要求就越嚴格；視頻的碼率越高，對于丟錯包的要求也越嚴格。根據(jù)DSLAM Forum TR126的規(guī)定，高清視頻傳送要求丟錯包率少于10-7。

　　視頻頻道切換體驗要求提供特殊處理：模擬電視因為沒有采用壓縮技術，終端收到信息后可以馬上顯示圖像，因此頻道切換的時間非常短（少于1秒）。然而，數(shù)字電視和IPTV等業(yè)務由于采用了視頻圖像壓縮技術，因此用戶在切換頻道時，終端設備必須等到某些關鍵信息（如PAT/PMT/I-Frame）才能開始解碼，而視頻壓縮技術使得這些關鍵信息每間隔一段時間才會出現(xiàn)，導致用戶的頻道切換時間不固定，難以保證用戶體驗。IPTV如果不經(jīng)過特殊處理，頻道切換時間甚至超過5秒鐘，嚴重影響了用戶體驗。

　　視頻運維難：視頻業(yè)務的運維通常涉及到多個部門，比如IPTV會涉及到IPTV運維、城域網(wǎng)運維和接入網(wǎng)運維等多個部門，個人視頻通信業(yè)務涉及到的部門就更多，甚至涉及到不同運營商的運維部門。當視頻業(yè)務出現(xiàn)故障后，往往難以快速定位出故障位置，甚至會出現(xiàn)難以界定責任、各個部門互相推諉的現(xiàn)象。

　　iVideo方案跨越未來

　　針對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兩個部分，能順利解決高清視頻的各個難題，引領承載網(wǎng)進入全新的高清時代。

　　iVSE（integrated Value-added Service Enhancement）通過網(wǎng)絡設備內(nèi)置視頻單板，可以實現(xiàn)低成本的快速頻道切換和應用層重傳，保證用戶高品質(zhì)的視頻體驗；通過iRSM（In-line Real Steam Monitoring，視頻流實時監(jiān)控）技術，可實現(xiàn)高效、低成本的視頻運維。
　　長時間大帶寬難題迎刃而解

　　經(jīng)過多年的努力，華為的接入網(wǎng)、路由器和光傳送設備全面具備T比特傳送能力，實現(xiàn)承載網(wǎng)端到端的T級別傳送，滿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)務的未來發(fā)展。

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

　　針對點播業(yè)務，華為還提供CDN（Content Delivery Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡）技術，通過存儲來換帶寬，節(jié)省傳送成本，提高用戶體驗。華為的CDN靈活方便，既可以通過服務器方式獨立部署，也可以通過路由器或者OLT（Optical Line Terminal，光線路終端）等設備內(nèi)置視頻cache單板方式，實現(xiàn)CDN低成本擴展到用戶邊緣，節(jié)省網(wǎng)絡帶寬，提高用戶體驗。

　　RET應用層重傳，降低丟錯包率

　　視頻對于丟錯包非常敏感，但是IP網(wǎng)絡并非為視頻而誕生。最后一公里銅線的質(zhì)量老化以及串擾，家庭網(wǎng)絡組網(wǎng)，城域網(wǎng)擁塞，都有可能造成IP網(wǎng)絡丟錯包，因此IP網(wǎng)絡難以達到視頻的丟錯包要求。為此，華為提供了RET（Retransmission，重傳）技術來保證視頻質(zhì)量，RET可以很好地滿足視頻的丟錯包要求，徹底解決了視頻馬賽克現(xiàn)象。

　　RET通過iVSE視頻單板，緩存一小段時間的視頻內(nèi)容，當終端發(fā)現(xiàn)有丟錯包時，向iVSE單板請求重傳那些丟錯的報文，從而徹底解決了丟錯包問題。華為的iVSE單板可以根據(jù)需要，部署在網(wǎng)絡的不同位置。經(jīng)過驗證，在20%的網(wǎng)絡丟錯包情況下，通過RET重傳功能，用戶體驗都不會受到影響。

　　FCC快速頻道切換

　　頻道切換慢，是因為視頻經(jīng)過壓縮之后，視頻的各個幀之間存在互相參考的關系。而終端解碼時，必須要收到關鍵幀才能開始解碼。因此當頻道切換時，如果關鍵幀已經(jīng)錯過，頻道切換就慢。

　　FCC（Fast Channel Change）機制就是通過降低等待關鍵幀時間來加快頻道切換速度。FCC通過iVSE視頻單板，預先緩存每個直播頻道的幾秒內(nèi)容。當用戶切換頻道時，終端設備向iVSE發(fā)送一個頻道切換的請求，iVSE單板就將預先緩存的關鍵幀推送給終端，終端收到關鍵幀后可以立刻解碼，用戶可以馬上看到畫面，從而使頻道切換體驗得到保證。

　　通過iVSE單板實現(xiàn)的FCC，保證用戶的頻道切換時間少于1秒，實現(xiàn)高品質(zhì)的用戶體驗。華為的iVSE單板可以根據(jù)需要部署在網(wǎng)絡中的路由器、BRAS或OLT等設備上，以滿足不同用戶規(guī)模、不同帶寬條件下的低成本快速頻道切換要求。

　　視頻流實時監(jiān)控iRSM

　　視頻運維一直讓運營商頭疼，主要原因是當出現(xiàn)問題時難以快速定界和定位。而由于視頻的獨特性，只要網(wǎng)絡或者頭端有一點點損傷，用戶體驗就會受到影響，不像HSI（High Speed Internet，高速上網(wǎng)）這樣的業(yè)務，偶爾丟包或者延時，不會對用戶體驗產(chǎn)生明顯損傷。因此當視頻出現(xiàn)問題后，需要運營商快速定位出故障點，排除故障，避免用戶體驗受到影響。

　　端到端的視頻流實時監(jiān)控iRSM方案，能夠快速完成故障定位。iRSM通過網(wǎng)絡設備內(nèi)置監(jiān)控模塊，實現(xiàn)高效、低成本的視頻運維。通過MOS-V（Mean Opinion Score-V，視頻意見得分）和RMR（Real Media Rate，真實媒體碼率）的檢測，實現(xiàn)快速故障定界；通過MDI（Media Delivery Index，媒體傳輸指標）/RTP（Real Time Protocal，實時傳輸協(xié)議）報文的檢測，實現(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)給運維人員，讓運維人員輕松方便地進行視頻的運維，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、馬來西亞電信等知名運營商，已經(jīng)紛紛采用華為iVideo方案來建設其承載網(wǎng)，迎接高清視頻新時代。

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