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华为_SmartWi_Fi4K视频承载解决方案白皮书_2018.6_21页

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更新时间:2019/8/10(发布于山东)

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文本描述
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
5.2 小户型1-2房家庭
5.1 华为SmartWi-Fi家庭网络解决方案产品全景图
5.3 大户型3-5房家庭
5.4 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
SmartWi-Fi 4K视频承载解决方案白皮书SmartWi-Fi 4K视频承载解决方案白皮书
前言前言

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
SmartWi-Fi 4K视频承载解决方案白皮书SmartWi-Fi 4K视频承载解决方案白皮书。