Wi-Fi承载4K/8K视频业务的技术探讨

发布时间:2020-08-19  作者:中兴通讯 陈道伟  阅读量:

5G时代,固网进入千兆规模建设阶段,视频成为运营商网络的基本业务。有数据显示,目前家庭宽带用户80%以上的流量是家庭视频业务。随着产业链和应用的逐步成熟,4K/8K/VR极清视频业务将成为运营商构建差异化竞争力和千兆网络价值运营的核心手段,而Wi-Fi会是未来家庭4K/8K视频业务的主要承载方式。

与标清/高清视频业务相比,4K/8K/VR视频业务对丢包率等指标有着更为严格的要求。以真4K IPTV直播视频为例,带宽要求35~50Mbps,丢包率<10-5。为保障Wi-Fi承载4K/8K视频业务的质量,可通过RTP丢包实时重传、Wi-Fi QoS保障、信道干扰调节、功率控制优化、可视化的管理和故障定位等技术,打造4K/8K最佳视频体验。

中兴通讯在无线路由器Z500产品上应用Wi-Fi承载4K/8K视频业务的优化技术,实测的对比数据显示,采用同样带宽占用40Mbps的4K IPTV直播片源,在相同的干扰环境下(根据中国超高清视频产业联盟标准《家庭无线局域网承载超高清视频通用规范》,模拟测试环境的干扰大于用户实际使用环境,丢包率作为性能评估依据,小于1%即为合格),优化前丢包率为0.039%,优化后丢包率为0.002%,优化效果显著。

-内置Mini-CDN技术

内置Mini-CDN技术,支持视频包缓存以及ARQ重传协商,相对丢包率下降90%,提升OTT视频体验。直播节目最佳观看体验要求视频丢包率<10-5,由于环境干扰等因素,Wi-Fi丢包率通常在10-4以上。在家庭网关中内置“Mini-CDN”,可缓存一定时长的直播视频RTP包。当机顶盒(STB)发现有丢包后,向网关发起重传请求,网关进行RTP报文重传时,提高该重传报文的优先级,从而减少转发时延。

-智能识别业务优先级

对于不同的业务流,家庭网关能够通过DPI智能识别并分类标记不同业务的优先级,结合家庭网络拓扑图分析网络负载均衡;根据当前业务智能配置WMM(Wi-Fi Multimedi),基于当前信道利用率动态调整ATF(Air Time Fairness)时间占比,保证无线机顶盒获得足够的空口时间,限制其他无线终端的空口时间,从而确保直播节目的观看不受影响。

-提升无线机顶盒上行报文的优先级

一个家庭往往需要同时观看多路直播视频,结合多AP家庭组网,要求一个AP能以Wi-Fi承载两路4K/8K直播视频,不仅带宽要在200Mbps以上(考虑到冗余),还要考虑多个无线终端的竞争和均衡。组网AP开启Admission Control,提升无线机顶盒上行报文优先级,保证EPG菜单快速响应。

-功率动态优化,提升Wi-Fi穿墙效果

Wi-Fi信号尤其是5GHz频段穿墙后衰减非常大,报文易错包。动态优化调整调制速率,在组网AP发送端和无线机顶盒接收端之间进行功率适配,提升Wi-Fi穿墙效果。现代家庭中无线设备数量多、信号强,信道上检测到的能量很容易超过CCA门限而无法发送数据。通过动态调整CCA,提高系统对干扰的容忍度,根据信道干扰、误码率等评估指标,适当提高AP和机顶盒的CCA门限来获得更大的发送机会。同时,组网AP支持TPC逐包功率控制,实时检测各个终端的信号强度,动态调整发射功率,减少AP间的相互干扰,提升系统整体吞吐量。

-实时或周期性监测统计信道,提升抗干扰能力

Wi-Fi干扰是目前家庭网络面临的主要问题之一,干扰主要来自邻居AP。实时监测每20Mbps信道的忙闲状态,通过动态调整频宽,规避受干扰的子信道;通过周期性统计分析,评估出当前最佳信道列表。当前信道利用率(干扰)持续过高影响业务时,组网AP可以要求无线机顶盒一起切换信道。在信道切换过程中,组网AP和无线机顶盒都保持关联、收发报文状态,切换后无需重新关联,继续收发报文,从而实现零丢包、无损信道切换,从此不再担心邻居的干扰。

-禁用A-MSDU技术,提升视频传输效率

为了提高发送效率,Wi-Fi芯片会将报文聚合后发送,当发生传输错误时,A-MSDU聚合帧需要对整个报文重传,在干扰环境下,会大大降低传输效率。在视频、上网、游戏等多业务高并发的家庭场景,关闭A-MSDU聚合功能,降低视频大包与其他小包报文聚合的概率,减少因小包报文出错而导致的视频报文重传,可显著提升视频传输效率。

-智能自助装维

可基于电视显示和遥控器操作实现智能自助装维。一键快连,机顶盒轻松加入家庭Wi-Fi网络,自动配置下发完成业务配置;一键诊断,快速扫描检测家庭网络,针对Wi-Fi覆盖、干扰、负载等问题,本地和云端分析相结合实现家庭网络的智能诊断;一键优化,方便用户实现家庭网络的自助优化。

从标清到高清、4K/8K以及VR业务,用户对视频质量和体验的需求持续升级,中兴通讯持续创新,Wi-Fi承载4K/8K视频业务的系列优化技术,不仅改善了视频业务的用户体验,还提供一键装维、高效部署等业务保障能力,全方位帮助运营商实现家庭网络从“带宽连接”向“业务体验”的升级演进,实现新时代的战略转型。

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