光纖寬帶的云VR業(yè)務家庭無線網(wǎng)絡承載方案研究

劉偉

摘要：隨著我國目前通信基礎設施建設的不斷發(fā)展，近年來，我國受到新基建戰(zhàn)略實施的影響，運營商把5G和光纖寬帶雙千兆以列為了發(fā)展的重點內容。與此同時，云計算、AI、終端智能化等技術為信息化應用的變革、發(fā)展起到一定的促進作用。為了讓云VR能夠達到與本地VR相同的體驗，運營商把時延和無線傳輸作為影響VR業(yè)務的關鍵挑戰(zhàn)和問題，在云VR的承載的基礎上，針對家庭內高性能WiFi技術進行了深入研究，解決終端在家庭內WiFi干擾、信號衰減等連接技術問題。

關鍵詞：光纖寬帶;云VR;家庭無線網(wǎng)絡;技術方案

1家庭無線網(wǎng)絡承載云VR業(yè)務需求

1.1業(yè)務現(xiàn)狀

隨著VR終端智能化與VR內容的豐富，運營商云VR業(yè)務在2C2H場景方面進行了積極的探索。根據(jù)2019年7月觀研天下發(fā)布的《2019年中國虛擬現(xiàn)實（VR）行業(yè)分析報告》報告中的消費者需求洞察數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，消費者對VR內容與應用的需求偏好為巨幕電影80.1%、全景視頻76.8%、全景漫游36.4%、全景圖片28.8%、VR游戲27.9%。

1.2業(yè)務質量需求

VR業(yè)務質量涉及端到端的質量保障，包括網(wǎng)絡傳輸、平臺視頻渲染與編碼、終端解碼和WiFi連接等環(huán)節(jié)。綜合國內光纖帶寬、平臺云化、終端性能、用戶體驗等指標，參考中國通信標準化協(xié)會2018年發(fā)布的《云化虛擬現(xiàn)實總體技術研究白皮書》中VR業(yè)務分為初級沉浸（起步階段）、部分沉浸（舒適體驗）、深度沉浸（進階體驗）、完全沉浸（極致體驗）4個階段，國內現(xiàn)在處于部分沉浸階段（家庭帶寬區(qū)間100～300MB），用戶在舒適體驗下操作響應時延指標應在100ms以內（參見《云化虛擬現(xiàn)實總體技術研究白皮書》）。在實際業(yè)務測試中，為給用戶提供更好的業(yè)務體驗，運營商將寬帶入戶側到云平臺的網(wǎng)絡端到端承載RTT時延目標控制在平均30ms，而家庭內AP的WiFi能力在一定干擾下，需要將時延控制在10ms。

家庭用戶在實際選擇VR業(yè)務組合時，可分為入門級場景、中級業(yè)務場景和高級業(yè)務場景，不同的業(yè)務場景也會對承載網(wǎng)和家庭WiFi能力指標有不同的需求。考慮到目前業(yè)務發(fā)展處于探索階段，本文的研究將基于單個家庭用戶開通一路8K2D視頻和一路3K游戲為典型入門級場景，進行業(yè)務質量的技術方案研究和測試。

2云VR業(yè)務家庭無線網(wǎng)絡承載技術方案

影響業(yè)務質量的網(wǎng)絡承載模型可以分為兩部分，一部分是家庭內部的WiFi連接時延控制在10ms，一部分是從接入網(wǎng)（家庭入戶寬帶）到云平臺的網(wǎng)絡時延控制在20-30ms。下面分別針對這兩部分進行關鍵技術方案的分析和建議

2.1從接入網(wǎng)（家庭入戶寬帶）到云平臺的組網(wǎng)方案

在業(yè)務初期VR用戶較少的情況下，可以直接建設省級的邊緣節(jié)點，包含視頻CDN和游戲渲染節(jié)點，為本地用戶提供VR視頻和游戲業(yè)務，直播業(yè)務直接通過集約平臺提供。①接入網(wǎng)。VR業(yè)務占用普通上網(wǎng)通道，優(yōu)選在10G-EPON/PONOLT下開展VR業(yè)務，在PON口帶寬充足情況下，可暫不限制VR用戶數(shù)。OLT上聯(lián)端口建議2×10GE且OLT下VR用戶≤100個。②城域網(wǎng)。打通城域網(wǎng)核心交換機CR到CDNPOP交換機，根據(jù)并發(fā)配置要求，提供負載均衡和冗余保護。開啟交換機與服務器之間的trunk功能，為交換機提供高帶寬數(shù)據(jù)傳輸保障。③地市POP交換機與省級POP交換機專線連接。帶寬訴求包括三部分，包括視頻直播、視頻點播回源省CDN、VR游戲。1Gb/s直播+地市VR用戶數(shù)×10%并發(fā)×15%點播回源×90Mb/s峰值速率+地市VR用戶數(shù)×2%游戲訂購率×5%并發(fā)。④省pop交換機與集約平臺為保障1Gb/s直播，采用2×GE專線trunk捆綁接入pop交換機，實現(xiàn)負載分擔和冗余備份。

2.2家庭內部WiFi組網(wǎng)方案

為保證家庭內VR終端的WiFi速率達到120Mb，則入戶接入的帶寬不小于300Mb/s。VR終端可直接通過方案1家庭網(wǎng)關自帶WiFi能力或家庭網(wǎng)關下外接AP路由器的方式提供WiFi承載能力。

在該家庭網(wǎng)絡拓撲下，家庭網(wǎng)關、AP路由器的規(guī)格和WiFi配置需要滿足業(yè)務質量相關指標要求。其中，家庭網(wǎng)關的下行AP連接Lan口和AP路由器的上行Wan口應支持千兆GE口，且家庭網(wǎng)關的3層轉發(fā)能力>500Mb/s。家庭網(wǎng)關下行（LAN）千兆GE口與新增AP上行（WAN）千兆GE口間通過超五類或六類網(wǎng)線連接，VR終端WiFi連接家庭網(wǎng)關或AP路由器的可視距離<5m，中間無阻擋。家庭網(wǎng)關和AP路由器的WiFi的承載能力應滿足：①WiFi需支持千兆雙頻，支持5GWiFi（11ac及以上），2×2MIMO（及以上），80MHz頻寬。②需配置5G專用WiFi承載VR業(yè)務，不與其他家庭上網(wǎng)業(yè)務同時共用;配置2.4GWiFi SSID供其他互聯(lián)網(wǎng)終端及業(yè)務使用。③WiFi性能需求：在同頻WiFi 5G信號10Mb/s下行、1Mb/s上行、-75bBm左右信號強度干擾情況下，應滿足吞吐量>120Mb/s，平均時延<10ms，峰值>20ms的時延占比不超過1%，丟包率<10-5。

結語

綜上所述，大帶寬、低時延的業(yè)務體驗保障是實現(xiàn)云VR規(guī)模推廣的重點技術工作。未來隨著千兆帶寬的普及，在大規(guī)模并發(fā)、多路VR業(yè)務復雜場景的家庭網(wǎng)絡承載方案和指標體系的構建方面，還需要通過增加多種維度視角來進一步細化模型，在后續(xù)的技術方案研究中實現(xiàn)進一步完善。

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