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4K时代广电运营商如何建网

网络万象2018-08-09 17:01:19
4K视频一时成为网络热词,电信运营商在超宽带网络提速的同时,争先发布4K超高清视频业务。电视机厂商也在积极迎接变革,新的大屏4K电视机不仅价格不断下降,还集成了机顶盒和WiFi功能,除了看电视,还能上网、唱卡拉OK、玩游戏、点播节目等。而传统有线电视运营商在4K时代的超高清视频业务发布计划却相对滞后,新业务创新的速度和能力明显不足。那么在4K时代,有线电视运营商到底遇到了什么挑战,又该如何来建设网络应对这些挑战? 
广播电视发展历程
传统有线电视运营商一直采用广播方式播放视频,曾经有过几次技术变革,一个是从最初的无线空中视频节目到有线视频,信号传送质量更高,当然采用无线技术未必信号就差,现在的数字卫星电视仍然有非常好的信号质量;另一个就是从模拟电视转换成数字电视,减少了模拟信号传输过程中的衰减,提供了更清晰的节目内容,人们进入了高清时代。带来的变化就是用户家中多了个机顶盒,电视机只需要提供显示器和音响功能。而用户多了一个遥控器,电视节目的操控不再是在电视机上,而是在机顶盒上。
高清时代的有线电视机顶盒在电视节目的播放上并没有带来革命性的变化,所有的节目仍是采用广播方式推送到机顶盒中,机顶盒将客户观看的数字电视节目通过编解码转换成视频信号输出给电视机,电视节目占用固定的频谱。在国外,不少机顶盒还集成了录制和存贮功能,可以自动录制设定好的节目,供主人随时回看。
广播电视最显著的特点就是广播,不管用户看还是不看,所有的电视节目内容都会被推送到用户的机顶盒中,这在用户快速切换频道时可以缩短时间,有较好的用户体验,但广播方式并不经济,最大的问题是固定占用大量频谱资源,这在电视节目都是标清或者少量高清时还可以接受。但在4K时代,以及未来的8K视频甚至VR虚拟现实,每个节目都需要非常大的带宽,再采用广播方式,频谱资源就会成为瓶颈,广播所有频道的方式也不经济,因为人只有一双眼睛,不可能同时观看更多的频道。那么传统广播电视运营商该如何发布4K视频?
IP视频是未来
IP视频的播放原理与广播电视不同,IP视频顾名思义是在IP网络上播放。IP视频从技术上分为两种不同的方式,一种叫单播,即每个用户独立占用视频带宽,这种方式的缺点就是占用较多的网络带宽,对于热门实时节目网络无法保证端到端的用户视频质量。另一种叫组播,多用于实时节目,它的特点是有需要才复制,一个接口只传送一份节目流,这样可以节省网络带宽和流量,保证用户视频体验。目前的IP视频多是这两种技术的组合,以满足实时节目和点播节目的需要。也有采用单播创新技术的,比如MABR(Multicast Adaptive Bit Rate),可以对热点实时节目进行类似组播复制,达到节省网络带宽的效果。
从上面的描述可以看出,IP视频与广播电视在节目的传播和带宽的使用效率上有着本质区别,广播电视需要占用大量频谱资源和带宽来传送所有视频内容,而IP视频更加经济高效,只传送用户观看和点播的节目,并不需要占用大量固定频谱资源。
IP视频已经存在了多年,为什么现在会这么热?最主要的原因是宽带速率的提升,宽带网络从2015年开始进入Gigaband千兆接入时代,带宽不再成为瓶颈,而原先的频道切换慢、视频体验差的问题在超宽带网络中都不复存在。这跟早期的语音压缩类似,当带宽是瓶颈时,人们通过各种语音压缩技术如G.723、G.729来压缩语音,在同一个64K的语音通道内可以传送8个压缩语音,但现在带宽不是问题,所有的语音压缩通信都消失了。另一个例子就是MP3音乐,音乐下载开始流行不压缩的方式,因为存贮资源不是问题,而用户体验却有了提升。
从这个角度,现在的H.264、H.265压缩视频方式,未来在带宽不再是瓶颈以后,也有可能发生改变,压缩算法会更加关注体验,而不是节省带宽,到那时每个视频节目的流量会更宽,因此广播方式播放视频在未来只会越来越困难。
另一个走向IP视频的原因就是业务创新,IP网络由于协议的统一和资源的开放,为业务创新提供了更好的开发平台,未来更容易支持新业务,比如与家庭电子互动的智慧家庭业务、与语音一起的智真视讯,还可以在视频中提供类似消息弹幕、热点频道推荐、多屏互动等新业务。而传统广播电视在新技术创新上由于平台本身的限制将要困难得多,这也是广播电视未来走向IP视频的一个重要原因。
因此有线电视运营商发展4K视频业务建议走向IP视频,而不是传统广播方式。目前已经有运营商在HFC网络升级到DOCSIS3.1时,顺便将用户家中的有线机顶盒更换成宽带机顶盒,完成广播视频向IP视频的业务迁移。华为视频头端系统可以同时支持广播视频和IP视频,帮助运营商实现视频的平滑演进。
跨界创新实现光纤同轴网络融合
在产业链里有跨界创新之说,比如颠覆银行的是支付宝而不是另一家银行,颠覆商场的是淘宝而不是另一个沃尔玛,颠覆传统手机的是苹果智能手机。这种跨界创新的例子比比皆是,关键是从不同的视角和出发点来审视传统产业,带来创新和技术革命。
从前面的分析来看,传统的广播式电视最终要向IP视频转型,这是大势所趋,因此宽带网络最终将取代传统的CMTS网络,就像当初IP取代ATM技术一样无法阻挡,但由于传统有线运营商具有大量的STB存量资源,IP化演进将是较为长期的过程。华为借助领先的超宽带接入平台,结合DOCSIS3.1的技术变革,推出的任意媒介千兆接入解决方案,能帮助有线运营商实现同轴和光纤网络的统一和融合,这种跨界创新的方案无疑为传统CMTS产业向未来IP视频转型提供了强有力的支撑。
站在宽带网络统一平台的角度,同轴电缆就是一种宽带接入介质,它的作用与铜线和光纤类似,就是专职提供超高速带宽,而所有的视频和内容都是在宽带之上基于IP的产物。因此华为提出了分布式D-CCAP解决方案,将传统的CMTS信号在远端节点进行终结,上面的OLT与光纤、铜线接入用户一样,都是基于宽带网络,这样就实现了宽带网络的统一。这与将CMTS设备拉远的Remote PHY解决方案有着本质区别,分布式D-CCAP解决方案完全数字化,彻底终结CMTS信号,是宽带网络的真正融合。而Remote PYH上面仍保留了CMTS的集中式处理,这样的系统对于光纤用户和未来向IP视频演进仍然需要进行改造,并没有实现网络的融合。
分布式D-CCAP解决方案既可以支持传统CMTS用户,也能支持广播视频,因此在业务上是逐步升级、平滑演进。远端的D-CCAP可以同时支持DOCSIS 2.0/3.0和DOCSIS3.1,兼容现网用户的Cable Modem终端,实现用户的平稳过度。而对于光纤用户,同样可以通过视频波长叠加的方式,将广播视频节目传送至用户家中。这种解决方案的好处就是面向未来的统一宽带网络,既能支持传统CMTS业务,又能快速向IP演进,实现真正的网络融合和统一管理。
结束语
面对来自电信运营商4K视频的挑战,有线电视运营商走向视频IP化是大势所趋,面对业务的转型,在充分利用现有同轴资源的同时,需要考虑统一光纤同轴融合平台和向IP视频的平滑演进。华为分布式D-CCAP解决方案通过统一的架构、统一的软件、统一的管理,帮助有线电视运营商快速实现千兆超宽带战略,通过网络平滑演进来迎接4K时代的到来,构建更加美好的千兆全联接体验。