0101前言 0736展望 0837附录A 参考资料 0938附录B 缩略语 02034K视频标准和承载技术要求 2.1 4K视频标准 2.2 4K承载技术要求 5.1 小户型1-2房家庭 5.2 大户型3-5房家庭 5.3 别墅跨楼层 6.1 测试方法 6.2 典型测试场景 3.1 4K视频码率 3.2 4K直播原理 3.3 4K点播原理 3.4 Wi-Fi发送原理 3.5 4K over Wi-Fi挑战 4.1 家庭网关和AP的规格要求 4.3 可维护可管理 4.2 家庭Wi-Fi网络的性能提升 4.4 4K over Wi-Fi解决方案 03114K over Wi-Fi的挑战 04214K over Wi-Fi的解决方案及关键特性 0531典型场景部署建议 06334K over Wi-Fi的测试标准 目录0102 01前言 家庭Wi-Fi 网络承载超高清视频解决方案白皮书家庭Wi-Fi 网络承载超高清视频解决方案白皮书 前言前言 依 托物联网、云计算、大数据、超宽带的飞速发展，4K、VR、智能家居应用等业务蓬勃发展， Wi-Fi逐渐成为宽带用户刚性需求，有数据表明目前运营商的80%流量来自Wi-Fi且大部 分是视频业务，而主要消耗场景为家庭场景。这也成为运营商新的商业模式市场机会点。 从通信学上分析，耳朵是听觉的入口，连接语音时代；眼睛是视觉的入口，连接视频时代。进 入数字时代后，只需要64kbps网络带宽就可以传递清晰的话音，而仅仅是高清视频，就需要不止 10Mbps网络带宽。如今，音频已经发展到极致，20~20KHz沉浸式音频已经达到人耳听觉的极限。 但视频从黑白到彩色，从标清到高清、4K，未来还有8K、增强现实AR、虚拟现实VR等发展。视频 需求还远远没有得到满足。在信息爆炸的大时代中，视频是信息的主要载体，视频需求是一个全球 性的普遍需求。 随着终端、内容、网络的飞速发展，4K视频业务正在普及。2017年全球4K电视机产量为 8000万台，预计到2020年全球4K视频用户数将超过3.3亿。 全球众多运营商已将视频业务作为ICT时代转型的战略机会，伴随4K终端的普及及内容的丰富， 4K业务已经逐步成为运营商构建差异化竞争力的关键手段。例如：德国电信认为4K视频业务使其 获得了能真正与付费电视竞争的机会；英国电信则通过建设NGA超宽网络并发布BT SPORT 视频业 务实现了23%的业务增长；中国四川电信的视频用户超500万，其中4K视频用户超120万，且还 在快速增长中。 多屏以及任意位置观看4K视频的需求导致未来家庭4K视频业务的承载方式主要是Wi-Fi。但 当前Wi-Fi的质量成为用户抱怨的焦点，主要问题有：Wi-Fi速率低，Wi-Fi覆盖差干扰多，Wi-Fi质 量对运营商不可视，难定位问题和解决问题。从而影响运营商宽带品牌，增加了无效保障比例，制 约4K视频业务发展。 据Conviva用户视频报告的数据，当视频卡顿时，三分之一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一分钟内，停止观看。同时有数据表明，有近1/3的用户对家庭内的Wi-Fi 覆盖和速率不满意，同时也有1/2的用户愿意花钱订购相关的Wi-Fi业务套餐。因此，能否为最终用 户提供基于Wi-Fi的更好的视频体验成为了4K视频业务商业成功的关键。 因此，针对电信运营商和用户热切关注的家庭4K over Wi-Fi网络覆盖和质量问题，运营商级 的家庭Wi-Fi网络应以双频Wi-Fi的家庭网关为中心，充分利用室内已有线缆资源或5G Wi-Fi作为 Wi-Fi扩展介质实现Wi-Fi的智能覆盖，网关作为控制中心实现家庭整网的Wi-Fi无缝漫游和信道调 优，打造最佳视频体验的，可管理可运维的家庭Wi-Fi网络。同时需要系统性提供以家庭网关为中 心的家庭4K over Wi-Fi体验衡量标准KQI（关键质量标准）和KPI（关键性能指标），通过客观量 化最终用户的体验（如在线4K视频的时延等），提出构建端到端最佳视频体验并具备可管理可运维 的家庭Wi-Fi网络架构的指导方案，帮助运营商高质量、高效部署家庭Wi-Fi网络、提升Wi-Fi承载 4K视频QoS、Wi-Fi网络感知及云管理与运维等运营能力；基于该方案，可有效解决最终用户对家 庭Wi-Fi覆盖差，速率低，甚至投诉故障无法排查定位等商用难题。 通过构建最佳4K视频体验的家庭Wi-Fi网络，以家庭网关为中心，通过以太网线、电力线、 无线中继和5G Wi-Fi等多介质灵活延伸Wi-Fi信号，可以有效解决家庭Wi-Fi覆盖和性能 问题；通 过组建1+N家庭网络，支持网络参数智能同步、终端设备无缝漫游切换、整网的Wi-Fi信道调优以 及Wi-Fi承载视频QoS，实现家庭Wi-Fi网络智能全覆盖和视频的最佳体验；通过支持用户的家庭 Wi-Fi自助管理，实现易维易用；通过云端管理平台和手机端APP，实现家庭Wi-Fi网络快速装维和 管理，提升家庭Wi-Fi网络运营效率。 4K视频业务快速发展，多屏和任意位置观看视频的需求让Wi-Fi成为家庭内4K视频承载的主 要方式，而运营商也开始从关注connection（连接）转向关注experience（体验），家庭网络建设 思路也向业务和体验驱动转变。为了给用户提供良好的Wi-Fi覆盖、以及最佳的4K视频体验，需打 造以用户体验为中心的家庭Wi-Fi网络。本文主要介绍了最佳4K视频体验的家庭Wi-Fi网络的技术 原理、质量标准KQI及部署建议，运营商可以根据自身网络基础和业务发展策略选择最合适的部署 方案。 0304 024K视频标准和承载技术要求 4K视频标准和承载技术要求4K视频标准和承载技术要求 2.1.1 4K介绍 2012年8月23日，ITU发布了超高清电视国际标准：ITU-R BT.2020，标志着4k电视正式进 入市场，4k业务经过5年多的发展，目前在电视支持和节目上都已经是相当的丰富，用户在家庭里 对4K的需求已成了标准需求，在欧洲等大T市场，更是提出了在家庭里支持多路4k的需求。 视频的发展从高清到4K： 视频常见的分辨率包括：标清SD（480P）、高清HD（720P）、全高清FHD（1080P）和超 高清UHD（4K）。4K标准最先在电影行业提出，在电视标准中最初由 NHK（日本放送协会）科学 技术研究所（SRTL）提议的一种分辨率模式，该标准被国际电联（ITU）所采纳和定义，在2012年 10 月份被美国消费者电子协会（Consumer Electronics Association）正式取名为Ultra High- Denition或者 Ultra HD（超高清），特指最低分辨率为 3840x2160、画面比例 16:9的视频分辨率。 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、是全高清（FHD）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 2.14K视频标准 更自然，4K视频的色域比高清增大约50%；一般情况下，4K视频流的码率是相同帧率/相同压缩 编码方式的全高清（FHD）视频流码率的4倍以上。 4K的发展可以分为三个阶段,如下表所示。目前，运营阶段使用的帧率、色彩位深度等是当前 商用部署较合适的选择。值得注意的是，随着压缩编码技术的不断成熟和优化，提升帧率和色彩位 深度并不一定会加大码率。 上图中定义的是入门级4K的带宽要求，针对帧率和GOP结构的变动，码率在15M~25M之 间，同时随着分辨率，帧率、色深/色域空间/动态范围也在持续演进，分辨率从标清480P ， 高清1280*720，全高清 1920*1080，超高清/4K 3840*2160， 8K 7680*4320在持续演进，承载比特也从 8bit， 10bit，12bit在变化，相应的带宽需求也在水涨船高，带宽演进趋势请参考下图： 注：在具体项目中，片源的码率差别较大，从10Mbps+到40Mbps不等，与片源特征、压缩技术优化有关，这里提供的码率水平 仅供参考 4K发展预测入门阶段运营阶段极致阶段 成熟时间2014-2015年2017-2018年2019年后 分辨率Resolution3840*21603840*21603840*2160 帧率Frame rate25/30P50/60P100/120P 色彩位深度bits81012 压缩编码HEVCmain profileHEVCmain 10HEVCRange Extension 压缩率低中高 压缩后平均码 率（预计） 点播12~16Mbps12~20Mbps18~30Mbps 直播25~30Mbps15~25Mbps25~40Mbps 4K视频的三个阶段常见视频分辨率家庭Wi-Fi 网络承载超高清视频解决方案白皮书家庭Wi-Fi 网络承载超高清视频解决方案白皮书 。。。。。。