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1、寬帶發展聯盟于2021年發布了家寬業務體驗分級白皮書,針對家寬業務體驗分級提出了L0-L5六個級別,并指出當時家寬業務體驗正處于L2級。家寬業務體驗分級白皮書發布后,家寬業務發展呈現出兩個新特點:一是涌現出了以在線云存儲、淺壓縮云游戲、裸眼3D視頻和3D感知等為代表的新興業務,二是家庭戶均終端持續提升多業務并發成為家庭業務新常態。在此背景下,本白皮書提出家寬業務典型多業務并發模型,針對家寬多業務并發體驗分級提出了L2-1級、L2-2級和L2-3級三個細分級別,并同時總結了各細分級別對應的家庭網絡承載能力需求。本白皮書作為家寬業務體驗分級白皮書的有效補充,旨在幫助用戶建立對品質家寬多業務并發的正
2、確認知,輔助運營商進行家庭網絡建設方案優化,保障端到端多業務并發體驗。本白皮書由中國信息通信研究院牽頭,寬帶發展聯盟多家成員單位參加編寫完成。主要參與單位有:中國電信集團公司、中國移動研究院、中國聯合網絡通信集團有限公司。編寫組成員(排名不分先后):中國信息通信研究院:劉謙、敖立、王芳、史航中國電信集團公司:趙偉峰、侍芯蕊中國移動研究院:李俊瑋中國聯合網絡通信集團有限公司:丁海、楊雨蒼、王逸凡、唐洋前言目錄1 家寬新興業務對網絡承載能力的需求 1.1 在線云存儲業務對網絡承載能力的需求 1.2 淺壓縮云游戲業務對網絡承載能力的需求 1.3 裸眼3D視頻業務對網絡承載能力的需求 1.4 3D感知
3、類業務對網絡承載能力的需求2 家寬多業務典型并發模型和體驗分級3 家寬多業務并發體驗對家庭網絡承載能力需求 3.1 L2-1級體驗對家庭網絡帶寬和時延的需求 3.2 L2-2級體驗對家庭網絡帶寬和時延的需求 3.3 L2-3級體驗對家庭網絡帶寬和時延的需求 3.4 總結附 錄1135710141517192123家寬多業務并發體驗分級白皮書101家寬新興業務對網絡承載能力的需求寬帶發展聯盟于2021年發布了家寬業務體驗分級白皮書,針對家寬業務體驗分級提出了L0-L5六個級別,并指出當時家寬業務體驗正處于L2級。L2級體驗的主要家寬業務包括三種:強交互Cloud VR、8K視頻和云游戲業務。家寬
4、業務體驗分級白皮書發布后,寬帶網絡技術不斷演進,帶寬資源日益豐富,無線信號覆蓋不斷完善,家寬業務新發生了一些變化,比如:視頻類應用呈現出從平面向立體,從弱交互向全場景交互方向發展,傳感類應用也在加速升維,以便更好的還原出真實世界。當前以在線云存儲、淺壓縮云游戲、8k裸眼3D視頻和3D感知等為代表的新興家寬業務逐漸成為主流,與強交互Cloud VR、8K視頻和云游戲業務等三種業務共同成為L2級體驗的主要家寬業務。1.1 在線云存儲業務對網絡承載能力的需求在線云存儲作為一種常見的網絡化存儲模式和服務,允許用戶通過網絡在線訪問、備份和編輯數據文件,可用于存儲圖片、音視頻、系統鏡像等內容,應用場景包括
5、但不限于:硬盤空間擴展和多媒體網盤等。其優點在于可擴展性強、可隨需使用和隨處訪問,且有統一的安全、維護、容災等策略而無需用戶過多關注,因此得以不斷普及。家寬多業務并發體驗分級白皮書2目前國內云存儲的主要產品形態為:云盤和智家硬盤。其中,多媒體網盤將個人和家庭數據存放在公有云,無論手機、電腦或電視在安裝網盤APP后即可實現數據的隨時讀??;而“智家硬盤”更多的需要依賴運營商邊緣云網資源,效果上相當于在家里安裝了一個云“NAS”,允許同個局域網內設備(電腦、手機、電視)像操作本地硬盤般讀寫數據,不再依賴任何App,為用戶提供更“極速、安全、便捷”的體驗。在線云存儲業務體驗的核心指標是文件上下載速率,
6、根據實驗室測試發現,多媒體網盤要滿足8K超高清視頻即點即播,需要近千兆的峰值帶寬保障。未來,在線云存儲的上傳下載速率也勢必要匹配兩端的變化,相應地做進一步提升,最終達到和本地存儲的同質化體驗。上述場景,最可能先在運營商的邊緣云服家寬多業務并發體驗分級白皮書31.2 淺壓縮云游戲業務對網絡承載能力的需求云游戲體驗要素與本地游戲基本一致。但因為云游戲會額外引入視頻編解碼和網絡傳輸等處理環節,導致操作響應時延變大,將影響到最終用戶的交互體驗。所以,如何降低這部分時延,提升用戶交互體驗,實現類本地化操作響應效果,一直以來都是該行業的重點探索方向。其中,網絡傳輸時延可以通過下沉云服務器位置來解決,如采用
7、邊緣云架構部署;而編解碼時延則可以通過更換編解碼方式來解決。AVC、HEVC等作為當前互聯網視頻領域的主流深壓縮編解碼標準,在眾多視頻領域得到了廣泛的應用,其中也包括了傳統云游戲,但因為這些標準在設計之初主要關注的是高壓縮率,目的是降低視頻分發領域的網絡傳輸成本,在編解碼時延上表現得并不友好,以4K60FPS大屏云游戲為例,業界所需的編解碼時延普遍在50ms左右及以上。務中率先實現和落地。業務類型帶寬需求(Mbps)時延在線云存儲多媒體網盤50020ms智家硬盤100015ms表1-1 在線云存儲業務對網絡能力的要求家寬多業務并發體驗分級白皮書4但隨著家庭網絡和接入網帶寬資源的日益豐富,原本主
8、要應用在視頻編輯、媒體制播、交互式遠程圖像回傳等專業領域的淺壓縮技術標準,如:JPEG-XS/AVS及其相關變種,可能將在運營商邊緣云架構上得到規模推廣和應用。淺壓縮云游戲采用JPEG-XS/AVS等淺壓縮技術采用幀內編碼方式,算法簡單,算力要求低,能滿足低時延(4K60FPS時編解碼3ms以下)和高質量要求(主觀無損),典型碼率通??梢钥刂圃?00800Mbps左右。業務類型分辨率幀率平均碼率(Mbps)帶寬需求(Mbps)時延淺壓縮云游戲3840*21606030060015ms7680*4320120800160010ms表1-2 淺壓縮游戲對網絡的能力要求家寬多業務并發體驗分級白皮書5
9、1.3 裸眼3D視頻業務對網絡承載能力的需求裸眼3D是一種不需要佩戴特殊頭盔或3D眼鏡等輔助設備,僅依賴自身雙眼就可以觀看到逼真三維立體畫面的顯示技術。受屏幕尺寸和觀看距離的影響,普通8K平面電視已經接近家庭日常觀影所能獲取到的畫質體驗極限,但隨著信息消費需求的持續提升以及多視點裸眼3D顯示技術的不斷成熟,又將開辟出一條新的賽道,近年來,我們也觀察到有越來越多的廠商開始推出裸眼3D相關的產品,比如,Looking Glass在2022年就推出了8K 65寸的光場全息屏,京東方也在ISE2023上展示了自己的8K 110寸裸眼3D大屏。如上圖所示,多視點大屏顯示技術通常依賴屏幕上附著的固定式光柵
10、或透鏡陣列來完成子圖像分離,以實現裸眼3D效果,滿足多視點體驗需求。根據視點數量的多少,3D大屏顯示技術的應用目前有兩大分支。其中,裸眼3D大屏視點數較少,以2/9視點為主,主要利用雙目視差原理,允許觀眾在大部分位置和視角上,在不借助其他設備的條件下,可以感受到基于出入屏景深的立體顯示效果。而全息光場大屏,多為45100視點,除出入屏效果要弱外,對比裸眼3D大屏,擁有更多的視點數量和更大的主視場角,并能支持移動視差效果,即允許用戶在不同的位置和視角上觀察到不同角度的差異化畫面內容。與傳統2D視頻對比,多視點裸眼3D視頻可以提供給用戶更立體和更真實的觀影效果,但隨著視點數量的增加,對應人眼所能觀
11、測到的單視點內畫面的清晰度也會變得更低,如果想要進一步提升人眼觀測畫面的清晰度,就只能通過提升屏幕和內容的分辨率來實現。除此之外,多視點裸眼3D視頻完整繼承了普通2D視頻的所有業務體驗指標,如初緩等待和播放卡頓等。下表根據裸眼3D視頻點播業務的不同終端形態,結合2D顯示面板2D顯示面板柱透鏡光柵柱透鏡光柵視點3視點3視點4視點4視點2視點2視點1視點1家寬多業務并發體驗分級白皮書6其分辨率和業務要求,給出對應的網絡承載要求:家寬多業務并發體驗分級白皮書7表1-3 裸眼3D對網絡的能力需求業務類型底屏分辨率幀率平均碼率(Mbps)視點數帶寬需求(Mbps)時延裸眼3D小屏點播2K(2560*16
12、00)30202視點4020ms裸眼3D大屏點播8K(76804320)601309視點26020ms12K(11520 x2160)602939視點58620ms裸眼3D光場屏點播8K(76807200)6021760視點43420ms16K(1536014400)6086860視點173615ms1.4 3D感知類業務對網絡承載能力的需求3D光感知是傳統傳感器的一次升級,它采用了短距激光雷達技術,通過掃描生成三維點云數據,結合AI算法,可以在家庭場景下完成對人的監護或對物的檢測分析功能,相比傳統攝像頭,主要存在以下兩方面的差異性:三維信息:可提供二維信息難以實現的功能,如空間位置變化、體積
13、測量等。保護隱私:點云信息不包含RGB紋理,不暴露人員面貌,不暴露屏幕、紙面信息等。3D光感知在家庭內的典型應用之一是老人跌倒監測。據2021年世界衛生組織報告,跌倒是全球第二大意外致死原因。2019年6月,中國疾控中心慢病中心等7家寬多業務并發體驗分級白皮書8家機構發布老年人防跌倒聯合提示,跌倒是65歲以上老人因傷致死的首位原因,跌倒后及時發現、處理關乎老人生命安全。但由于大多數跌倒發生在衛生間、起居室,涉及用戶隱私保護,這限制了基于攝像頭的方案的使用。而3D光感知方案采集空間點云數據,檢測人體三維數據的坐標變化,在很好保護老人隱私的前提下,可實現快速、精準監測,一旦有跌倒事件發生,10秒內
14、即可完成檢測并上報告警,并且具有高準確率和極低漏報率。3D光感知的應用場景有很多,除了檢測人體跌倒,還能實現復雜姿態的檢測,例如,通過人體體態、行走步態,識別出不同家庭成員;通過分析步態,對老人的行走穩定度給出判斷,提前預警跌倒風險。檢測復雜姿態,需要比檢測跌倒進行更精細的動作識別,即,檢測 復雜姿態所需要的三維點云深度分辨率要高于檢測跌倒。根據實驗測試分析,檢測跌倒的深度分辨率滿足160*120即可,檢測復雜姿態的深度分辨率根據需求需要達到320*240、640*480甚至更高。復雜姿態的檢測也需要更高的算力,終端感知設備自帶的端側算力無法支撐,需將點云數據上送至邊緣算力節點進行運算分析,從
15、而產生的網絡流量。感知類設備,3D光感知生成的三維點云數據主要是給智能算法使用,不直接涉及人的觀看、交互操作等感官體驗,因此,對3D光感知主要是對網絡帶寬有要求。三維點云數據因其不規則、無序、無紋理、旋轉不變性等特點,無法用二維視頻的壓縮方法,采用的是新的壓縮理論G-PCC(Geometry based Point Cloud Compression,基于幾何的點云壓縮)壓縮比相較于二維視頻要高一個數量級。所以,3D光感知產生的流量會遠高于傳統2D攝像頭。以深度分辨率為640點*480點、幀率為30幀的點云數據為例,流量會穩定在260Mbps左右。不同深度分辨率的點云碼率如下表:家寬多業務并發
16、體驗分級白皮書9表1-4 3D光感知對網絡能力的需求業務類型深度分辨率幀率碼率(Mbps)帶寬需求(Mbps)跌倒檢測160*120301624復雜姿態檢測320*240306598640*480302603901024*76830660990注:3D感知類業務對時延不敏感家寬多業務并發體驗分級白皮書102021年數字家庭指數報告中指出,相比于2020年統計數據家庭戶均終端數量持續提升,超過5臺的家庭占比提升到68.39%,如圖2-1所示。圖2-1 2021年戶均使用終端數占比統計數據來源于2021年數字家庭指數報告02家寬多業務典型并發模型和體驗分級家庭戶均終端持續提升使得多業務并發成為家寬
17、業務新常態,家寬業務體驗分級應隨之考慮多業務并發的情況。當前L2級體驗的業務共計七種:強交互Cloud VR 8K視頻 裸眼3D視頻 云游戲業務 淺壓縮云游戲家寬多業務并發體驗分級白皮書11 在線云存儲 3D感知上述七種L2級體驗的業務以及家庭L0L1級體驗的業務的并發組合很多,本白皮書以目前主流6臺家庭終端數量為依據,提出家寬多業務并發模型如下:1路大屏視頻業務 1路視頻交互業務 1路游戲業務 1路網絡存儲業務 2路智能家居類業務在上述模型中,由于各業務分辨率、幀率等不同,帶來的視聽體驗、交互體驗以及真實感體驗有所差異,由此帶來的家寬多業務并發體驗將存在不同。主流的并發有如下三種,見表2-1
18、、圖2-2、圖2-3、圖2-4,對應的家寬多業務體驗分別稱為L2-1級、L2-2級和L2-3級。家寬多業務并發體驗分級白皮書12 家寬多業務體驗級別家寬多業務體驗分級對應的業務組合L2-1級1路8K IPTV業務1路Cloud VR強交互業務(4K)1路實時網絡游戲1路多媒體網盤2智能家居類業務(智能看家、智能音箱)L2-2級1路8K IPTV業務1路Cloud VR強交互業務(8K)1路淺壓縮云游戲(4K)1路智家硬盤2智能家居類業務(智能看家、智能音箱)L2-3級1路裸眼3D光場屏1路Cloud VR強交互業務(8K)1路淺壓縮云游戲(8K)1路智家硬盤2智能家居類業務(智能看家、智能音箱
19、)表2-1 家寬多業務體驗分級對應的業務組合圖2-2 L2-1級家寬多業務并發示意圖家寬多業務并發體驗分級白皮書13圖2-3 L2-2級家寬多業務并發示意圖圖2-4 L2-3級家寬多業務并發示意圖為保障家寬多業務并發體驗,家庭網絡承載能力需具備六個維度的能力:超高帶寬、超低時延、智能連接、無感漫游、綠色安全和自動駕駛,如圖3-1所示。超高帶寬無感漫游智能連接綠色安全超低延時自動駕駛創新架構技術來源:家寬業務體驗分級白皮書家庭網絡家寬多業務并發體驗分級白皮書14圖3-1 保障家寬多業務并發體驗的六大網絡要素03家寬多業務并發體驗對家庭網絡承載能力需求與L2級體驗相比,L2-1級、L2-2級、L2
20、-3級體驗對家庭網絡承載能力的需求差異主要體現在自動駕駛、帶寬和時延這三個維度,在其他三個維度上是保持一致的,其中自動駕駛可提供并發情況下差異化的承載能力,并為差異化承載提供一定的可配置能力。在進行帶寬統計方面,考慮各業務流量的統計復用性和業務流量突發疊加的概率性,按照各業務的帶寬疊加后的80%來計算多業務并發的帶寬需求。3.1 L2-1級體驗對家庭網絡帶寬和時延的需求L2-1級包含的業務主要以8K IPTV視頻業務、4K強交互Cloud VR業務、實時網絡游戲業務(L1業務)為主,在此基礎上,增加在線云存儲和智能家居類業務,其中,實時網絡游戲對帶寬需求較小,可以復用其他業務帶寬,網絡時延是影
21、響游戲的主要原因。各業務對網絡帶寬要求如表3-1所示。家寬多業務并發體驗分級白皮書15表3-1 L2-1級各業務對家庭網絡網絡帶寬和時延的需求業務類型分辨率平均碼率(Mbps)帶寬需求(Mbps)時延需求(ms)IPTV點播(8K)7680*432040080020強交互Cloud VR(4K)3840*21606513020實時網絡游戲/50多媒體網盤/50020智能看家1920*1080/20/智能音箱/54150數據來源:1、家寬業務體驗分級白皮書 2、智慧家庭業務對網絡的需求分析 3、2021年中國智能音箱市場需求現狀與發展趨勢分析 4、本白皮書第1章家寬多業務并發體驗分級白皮書16L
22、2-1級體驗對家庭網絡帶寬需求=(1*800+1*130+1*500+20+54)*80%=1203.2 MbpsL2-1級體驗對家庭網絡帶寬需求建議為超千兆帶寬。L2-1級體驗對家庭網絡時延的需求取表3-1中時延的最嚴格要求,為20ms。家寬多業務并發體驗分級白皮書173.2 L2-2級體驗對家庭網絡帶寬和時延的需求L2-2級體驗重點在于業務品質的提升,如強交互Cloud VR業務從4K演進到8K,實時網絡游戲升級為淺壓縮云游戲,各業務對網絡帶寬要求如表3-2所示。表3-2 L2-2級各業務對家庭網絡網絡帶寬和時延的需求業務類型分辨率幀率平均碼率(Mbps)視點數帶寬需求(Mbps)時延需求
23、(ms)8K IPTV點播7680*4320120200單視點80020Cloud VR強交互業務(8K)7680*4320602702視點54015淺壓縮云游戲(4K)3840*216060300單視點60015在線云存儲/100015智能看家1920*1080/20/智能音箱/54150數據來源:1、家寬業務體驗分級白皮書 2、智慧家庭業務對網絡的需求分析 3、2021年中國智能音箱市場需求現狀與發展趨勢分析 4、本白皮書第1章家寬多業務并發體驗分級白皮書18L2-2級體驗對家庭網絡帶寬需求=(800+540+600+1000+20+54)*80%=2411.2 Mbps為達到更好的用戶體
24、驗,建議L2-2級體驗對家庭網絡帶寬需求為3000Mbps。L2-2級體驗對家庭網絡時延的需求取表3-2中時延的最嚴格要求,為15ms。家寬多業務并發體驗分級白皮書193.3 L2-3級體驗對家庭網絡帶寬和時延的需求L2-3級業務品質得到進一步提升,電視屏幕形態由平面演進為裸眼3D光場屏,淺壓縮云游戲分辨率由4K提高到8K,各業務對網絡帶寬要求如表3-3所示。表3-3 L2-3級各業務對家庭網絡網絡帶寬和時延的需求業務類型分辨率幀率平均碼率(Mbps)視點數帶寬需求(Mbps)時延需求(ms)裸眼3D光場屏15360*1440012086860視點173615Cloud VR強交互業務(8K)
25、7680*4320602702視點54015淺壓縮云游戲(4K)7680*432060800單視點160010在線云存儲/100020智能看家1920*1080/20/智能音箱/54150數據來源:1、家寬業務體驗分級白皮書 2、智慧家庭業務對網絡的需求分析 3、2021年中國智能音箱市場需求現狀與發展趨勢分析家寬多業務并發體驗分級白皮書20L2-3級體驗對家庭網絡帶寬需求=(1736+540+1600+1000+20+54)*80%=3960 Mbps為達到更好的用戶體驗,建議L2-3級體驗對家庭網絡帶寬需求為 5000Mbps。L2-3級體驗對家庭網絡時延的需求取表3-2中時延的最嚴格要求
26、,為10ms。3.4 總結根據上述分析,圖3-2總結了L2-1級、L2-2級、L2-3級體驗對家庭網絡承載能力的需求。為便于對比,附錄中根據家寬業務體驗分級白皮書匯總了L1至L3級體驗對家庭網絡承載能力的需求。家寬多業務并發體驗分級白皮書21圖3-2 家寬多業務并發體驗分級網絡承載能力需求L2-1級體驗對家庭網絡要求超高帶寬智能連接超低延時無感漫游綠色安全自動駕駛L2-2級體驗對家庭網絡要求L2-3級體驗對家庭網絡要求2G WLAN2G WLAN5G WLAN256終端256終端超千兆組網265終端空口:20ms空口:15ms空口:10ms光口:20us光口:20us光口:20us自動漫游10
27、ms自動漫游10ms自動漫游10ms15mw/Mbit15mw/Mbit15mw/Mbit增強安全防御10000ppsDDOS攻擊增強安全防御10000ppsDDOS攻擊增強安全防御10000ppsDDOS攻擊部分自動駕駛可配置差異化能力部分自動駕駛可配置差異化能力部分自動駕駛可配置差異化能力超千兆組網對稱2.5Gbps超千兆組網對稱5Gbps4AP并發3Gbps4AP并發3Gbps4AP并發3Gbps家寬多業務并發體驗分級白皮書22從圖3-2中可以看出,低級別家寬多業務并發體驗的網絡不能支撐高級別的家寬多業務并發體驗,在建設家庭網絡時需要充分考慮相應體驗級別對應的網絡承載能力。如圖3-3所示
28、,當用戶需要L2-2/3級體驗使用多業務時,L2級的家庭網絡承載能力無法滿足多業務并發的場景;為保障用戶的體驗,需要升級支持 L2-2/3級體驗的家庭網絡方案。L2-1級體驗對應的網絡能力L2-1級體驗L2-2級體驗L2-3級體驗L2-2級體驗對應的網絡能力業務體驗好業務體驗差業務無法部署L2-3級體驗對應的網絡能力圖3-3 家寬多業務體驗需要相應級別家庭網絡保障家寬多業務并發體驗分級白皮書23附錄為便于對比,圖附錄-1根據家寬業務體驗分級白皮書以及本白皮書內容,匯總了L1至L3級體驗對家庭網絡承載能力的需求。圖附錄-1 L1至L3級體驗對家庭網絡承載能力的需求L1級體驗對家庭網絡要求L1L2
29、L3L2-1級體驗對家庭網絡要求超高帶寬智能連接超低延時無感漫游綠色安全自動駕駛3G WLAN256終端空口:15ms光口:20us自動漫游10ms15mw/Mbit增強安全防御10000ppsDDOS攻擊部分自動駕駛可配置差異化能力超千兆組網對稱2.5Gbps4AP并發3Gbps5G WLAN256終端空口:10ms光口:20us自動漫游10ms15mw/Mbit增強安全防御10000ppsDDOS攻擊部分自動駕駛可配置差異化能力超千兆組網對稱5Gbps4AP并發3Gbps10G WLAN512終端空口:5ms光口:5us自動漫游5ms10mw/Mbit高級安全防御30000ppsDDOS攻擊有條件自動駕駛10G光網4AP并發5GbpsL2-2級體驗對家庭網絡要求L2-3級體驗對家庭網絡要求L3級體驗對家庭網絡要求千兆 WLAN2G WLAN千兆組網超千兆組網128終端256終端空口:50ms空口:20ms光口:50us光口:20us自動漫游50ms自動漫游10ms18mw/Mbit15mw/Mbit標準安全防御3000ppsDDOS攻擊增強安全防御10000ppsDDOS攻擊輔助運維部分自動駕駛可配置差異化能力4AP并發1Gbps4AP并發3Gbps