【ICTC2019】徐蓓：基于DOCSIS的IP视频传输研究与测试

2019年10月23日~25日，中国杭州黄龙饭店，第二十七届媒体融合技术研讨会（ICTC2019）隆重召开，5G+超高清产业高峰论坛、广电宽带技术论坛、集客业务发展高峰论坛、智慧家庭业务运营创新论坛、5G+智慧广电建设高峰论坛等同期召开。

ICTC2019经国家广播电视总局批准，国家广播电视总局科技司指导，由中国广播电影电视社会组织联合会、浙江省广播电影电视产业协会、华数数字电视传媒集团有限公司主办，中国广播电影电视社会组织联合会技术委员会、华数数字电视传媒集团有限公司、浙江省广电科技股份有限公司承办，中广互联、浙江传媒学院协办，融合网|DWRH.net为ICTC2019支持媒体单位。

2019年10月24日下午，在广电宽带技术论坛上，天威视讯副总工程师徐蓓发表了《基于DOCSIS的IP视频传输研究与测试》的主题演讲。

以下为其演讲部分内容——

今天我给大家提出交流的题目是深圳天威视讯公司基于DOCSIS进行4K的一个IP视频传输的研究和测试情况。

首先，来看一下我们面临的挑战，包括：一是4K超高清视频应用的发展，二是有线电视网络频点资源紧张，三是DVB模式的局限性，四是光纤到户入户难，当中重点的一点是基于IP的视频传输，实际上在光纤到户的模式下，应该有很多成熟的方案，但是像深圳这样的城市，可能城市化的程度也很高，所以广电运营商在进行光纤到户的实施时，也还是有很大的阻力，进展并不是非常理想。在这种情况下，我们就提出了怎么样进一步挖掘同轴的资源优势，或者是资源的潜力，基于DOCSIS协议，能否支撑4K视频的传输。

4K视频传输对网络特性提出了很高的要求，视频现在主要的传输是基于TCP来做的，它的连接通量会和时延、丢包率、网络带宽有相关性，我们查了一些数据，对于一个4K的视频，一个基本的传输网络指标要求，就是需要提供端到端的带宽达到50M，时延30毫秒，丢包率小于10-5。

视频类的业务现在主要是有两大模式：一是组播模式，二是单播模式。现在是频点有局限性，在进行IP传输的时候，通过组播模式进行传输的时候，还是一些热门的直播频道。对于一些长尾直播频道和回看，还是建议用单播的模式。

（图示）测试前置工作项：IP组播信源建设，覆盖80%的直播用户。进行IP交互业务平台建设，组播+单播视频城域网建设，与数据城域网呈双平面。接入网为基于C-DOCSIS的无源同轴网，一台CMC覆盖典型值为150户。

路由器和宽带远程接入节点以下启用二层组播协议。

（图示）这是单播的，它和组播的连通逻辑是类似的，大家可以具体看一下。

刚才说的是两种模式，一是组播模式，二是单播模式，那么我们看一下接下来的小C网络。小C的网络，这次采用的是32频点的CMC，总的带宽能够达到1.6G。我们把32个频点分为4组，8个频点一组，分别是这样来做，就是其中的第一个8频点是作为组播频点，其中2个配成固定组播频点，6个为共享频点，组播优先。另外8个频点为EQAM频点，16个频点为宽带和单播频点。终端，我们这次有三种终端：16频点CM+IPSTB、8频点CM+DVB STB、8频点CM。

（图示）这是刚才说的频点规划，实际上这个频点规划主要是两个意思，主要是说我们希望这次试验是有可操作性的，所以频点规划里实际上是覆盖了既有网络的一些配置，这样的话，新增网络在上面的一些需求做叠加，老的猫就完全可以无缝、无感知的接到新的端上来。 

（图示）我们采用了32频点，为什么采用32频点？一是它是基于现有网络的考虑，就是说用32频点，就基本上不需要动网络。二是有成本的考虑，三是基本能够满足容量需求。在下行流量方面，我们做了一个基本的评估，刚才我们说了，现在小C的关键点典型覆盖数量是150个，电视业务的渗透率在比较好、高端的小区，可能是能够达到80%，那么电视用户大概有120个机顶盒。开机率是60%，我们有这样的数据，应该是日峰值开机率，大概是接近60%，所以按照60%算，应该说是每天的开机机顶盒是72个，所以我们认为它是一个并发的数据。那么，现在看起来在收视行为上，我们简单把它算成直播是一半，点播是一半，实际上真实的数据看下来，直播的用户可能还是会更多一点，随着越来越多的操作方便性，可能未来做交互行为的用户会更多，因此我们把它对半分了一下。宽带的渗透率，可能稍微预算的高一点，30%，所以这就是我们基本的一个用户的分布。那么，在用户分布里，我们又对单播业务，就是视频的码率做了一个大概的静态码率的预算，用户整个的使用率，目前高清是最高70%，4K是10%不到。按照这样的方式，我们评估下来，视频业务特别是基于单播的视频业务，宽带是接近13M。宽带业务是按照200M的码率来算的，按照目前全网100M的模型来看，现在是在2M。200M，随着整个电视或者视频的业务行为会越来越多，可能它的带宽会有一个大的提升，会按照5M来算。

（图示）这是下行业务流量模型。我们刚才已经给大家介绍了，32个频点的CMC的一些基本配置分布，那么基于宽带或者单播的频道是16个800M，EQAM频点是8个400M，组播频点是2个100M，共享频点是6个300M，为什么这么说？我们认为在CMC下所覆盖的用户，很多可能是通过EQAM或者说IP的机顶盒来看电视，或者说通过OTT、宽带的方式看电视，所以我们现在需要计算的是覆盖了多少屏的能力。实际上，大家都说可能有线电视用户在减少，但是并不代表看电视的用户在减少，所以实际上无论是哪一种接入模式，到最后的时候，我感觉在一定的覆盖范围内，用户真正面对的大屏数量，基本上是不会有很大变化的，无非是从这个渠道到那个渠道而已。因此，我们把所有渠道的需求汇总到一起，然后用一个统一的方式来进行带宽流量的估算。这样算下来以后，4K的视频开通的流量是满足要求的，同时也能够支持200M的测速和200M的静态带宽的要求。当然，我们这次用的是16频点的CM，如果我们采用24频点的CM，可能效率会更高一点，当然到最后还是要看成本。

（图示）从我们这次的测试发现，上行的通量对于视频的IP化传输，影响是非常大的。我们测了一下，因为TCT的传输会产生大量的ACK，这样会占用大量的上行流量，当我们要稳定地传输一个P60的4K视频时，上行的流量要达到1.65M，P30要达到1.2M，高清要达到0.8M，组播节目要达到0.15M。

（图示）在我们整个的小C试验过程中，QoS还是一个非常重要的环节，因为我们在小C下面布了IP的组播、IP的单播，还有一些宽带业务。那么，怎么样让它在一个混合的流量模式下能够各得其所，这是我们特别需要关注的一个问题。在图表中可以看出，在OLT和CMC之间，它是通过优先级调用的方式，从CMC到CM之间，用的是业务流的方式。在整个的保障带宽里，组播是最高级的，单播是其次的，最后是基本的宽带业务。

（图示）上行的QoS，都是基于DOCSIS的一些基本体系，在这里面实际上我们在测试的时候，发现单播的4K经常会出现转圈或者卡顿的情况，后来我们就发现实际上时延的影响很大。我们在上行的通道就取用了UGM（音译）的协议，能够保证它比较顺畅的传输。

（图示）当我们把组播流服务优先级配置为最高，将单播流服务优先级配置为次高。单通CM采用仪器模拟数据流量，将下行推满，CM显示实时流量780M。

4K的IP化传输，它是一个体系，刚才我们说到的主要是一些接入网方面的探索。实际上，可能还有以下的一些技术关键点需要我们去关注，比如说在编码方式的优化，包括码率控制方面，还有城域网的扁平化、CDN下沉、上行频段的扩展等等。

结论。我们的测试应该是在实验室的阶段，已经结束了，现在已经在线上做一些测试，但是因为时间不是非常长，可能在目前阶段性会有这么几个结论：第一，基于C-DOCSIS的无源同轴网络可以满足4K视频的IP化承载要求，可以有效地支持4K视频的直播、点播，基于现网资源快速实现4K的IP化传输，同时提供高带宽的宽带接入。第二，基于天威目前频点资源情况、终端情况进行，具有成本合理性，支持4K发展，如果更深入支持超高清视频，需要进行频点优化和扩展。第三，DOCSIS3.1、DOCSIS4.0及C-DOCSIS2.0都将大大提升超高清视频传输能力，但是怎么用、怎么落地，成本成为关键，因为我们对标的是光纤到户。