基于电信网的云化虚拟现实 网络技术要求

基于电信网的云化虚拟现实网络技术要求本文件仅涵盖固定宽带(含有线和Wi-Fi)网络的技术要求，移动宽带(蜂窝)网络的技术要求不在本标准范围内本文件对固定宽带承载网的指标要求进行了进一步的明确和分解，并对固定宽带承载网的网络技术进行建议或要求。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。YD/T4310-2023移动互联网环境下的虚拟现实业务术语YD/TXXXX-XXXX基于电信网的云化虚拟现实总体技术要求3术语、定义、符号和缩略语下列缩略语适用于本文件。AAA认证、授权和计费(Authentication,Authorization,Accounting)BRAS宽带远程接入服务器(BroadbandRemoteAccessServer)CDN内容分发网络(ConteCR核心路由器(CoreRouter)DHCP动态主机配置协议(DynamieHostConfigurationProtocol)DSCP区分服务编码点(DifferentiatedSeryicesCodePoint)NAT互联网协议(InternetProtocol)智能终端管理系统(IntelligentTerninalManagenentSystem)多入多出技术(lultipleInputMultipleOutput)网络地址转换(NetworkAddre光线路终端(OpticalLineTerminal)具体流程如下：a)在图2流程1中，平台与单个CDN节点间心跳管理和内容更新的带宽应不少于100Wbps。b)在图2流程2/3/4中，头盔与管理平台之间带宽应不少于20Mbps。c)在图2流程5中，头盔与CDN节点之间带宽时延丢包按发展阶段不同有不同要求，如表1所示：表1CloudVR弱交互点播业务网络指标要求阶段1(实测)阶段2(实测)阶段3(预测)阶段4(预测)带宽要求(必须)网络RTT(建议)网络丢包率(必须)注1:图中业务流程中做了简化，现实中为了保证CDN和边缘云的调度准确，可按需引入eDNS等功能注2:阶段3和阶段4丢包要求按理论要求计算丢包(采用FOV传输方案后，TCP流数至少按4条计算4.3弱交互直播业务流程和网络要求阶段1(实测)阶段2(实测)阶段3(预测)阶段4(预测)带宽要求(必须)网络RTT(建议)网络丢包率(必须)阶段1(预测)阶段2(预测)阶段3(预测)阶段4(预测)带宽要求(必须)网络丢包要求(必须)网络抖动要求(必须)注1:阶段2/3/4丢包要求根据码率变化进行适当严格要求。4.4强交互业务流程和网络要求图4强交互业务流程a)在图4流程1中，平台与单个渲染节点间需进行心跳和内容更新，带宽应不少于100Mbpsb)在图4流程2/3/4中，头盔与平台之间带宽不少于20Mbps,实现2.5MB的EPG页面下载时间小于1秒以及请求调度过程流畅c)在图4流程5中，头盔与渲染节点之间带宽时延丢包按发展阶段不同有不同要求，如表4所示；表4CloudVR强交互业务网络指标要求阶段1(实测)阶段2(预测)阶段3(预测)阶段4(预测)带宽要求(必须)网络RTT(必须)网络抖动要求(必须)≤10-雅1注1:阶段2到阶段1属于平滑演进，丢包指标可参考阶段1,3/4丢包要求按TCP丢包理论要求计算。5云化虚拟现实业务的网络架构和指标分解5.1CloudVR网络架构总览丽图5CloudVR网络架构总览如图5所示，CloudVR网络可以按位置分为家庭网、接入网、城域网/骨干网、数据中心网络四个部分。为了明确每段网络的指标要求，后续将指标分为4段：a)家庭网络段：指光猫到CloudVR头盔部分；b)接入网段：指接入0LT到光猫ONT部分；c)城域网段：指接入OLT到城域核心CR部分；d)骨干网+数据中心网络段：指城域核心CR到云服务器部分。5.2CloudVR网络带宽指标分解VR网络带宽要求与用户并发密切相关，一般来说，越靠近用户侧并发率越高。比如，在家庭网侧，同一时刻只存在用和不用两种状态，峰值并发率是100%。参考IPTV的一些并发率经验数据，VR带宽指标建议分解如表5所示(表格中的值为单个VR用户的带宽表50loudVR业务并发率与每VR用户带宽要求(建议)阶段!阶段2段PON口上联口段88网络时延由介质传播时延、设备处理时延组成，根据网络各段情况，CloudVR的网络时延可以按表6分解到网络各段(注：表格中时延均指来回时廷):表6CloudVR业务时延指标分解要求阶段15.4CloudVR网络时延抖动指标分解一般来说，抖动与线路质量及设备缓存大小相关。Wi-Fi受到空口质量影响，抖动是最大的。其次是大缓存路由器(20ms+)。接入网级存较小(5ms内),一般抖动小。网络抖动指标分解建议如表7所示：表7CloudVR业务抖动指标分解要求家庭Wi-Fi5.5CloudVR网络丢包指标分解一般来说设备层次越低，能力越弱，丢包概率越大。丢包要求分解建议如表8所示表8CloudVR业务丢包指标分解要求6网络关键技术要求6.1家庭网络关键技术要求6.1.1.置i-Fi制式要求Wi-Fi当前制式主要如表9所示：1)应采用802.11ax或802.1lac制式承载，优选802.1lax。3)应采用80%Hz频宽或160MHz频宽。4)如采用802.1lac,应避免CloudVR终端与其他终端共用信道b)在阶段3和阶段4,每一路CloudVR需要560Mbps和1520Mbps,因此：2)如采用802.11ax,宜支持4*4MIM0或更高，同时支持160MHz频宽。6.1.2.胃i-Fi信号强度和干扰要求前述的Wi-Fi可用速率需要在Wi-Fi覆盖良好的情况下才能获得。如果Wi-Fi信号变弱或者存在干扰。速率会急剧下降，同时时延会变大。XXX-XXX在阶段1和阶段2,为了达到CloudVR要求的160Mbps速率和小于7ms时延，建议CloudVR终端信号强度需维持在-55dbm或以上，干扰占空比应小于10%。6.1.3.家庭Mi-Fi组网建议为了实现Wi-Fi良好覆盖，使得CloudVR终端信号强度维持在-55dbm或更高，应支持两种组网形式，a)形式1:光纤部署到桌面，通过光猫Wi-Fi接入CloudVR头盔。b)形式2:光纤部署到弱电箱，光猫通过网线/光纤进一步连接到Wi-PiAP,由Wi-FiAP接入CloudVR头盔。不管采用何种组网形式，为保障信号强度，ONTWi-Fi/Wi-FiAP与CloudVR终端之间宜小于5米距离，中间无明显遮挡罗Wi-nA逻光纤到6.1.4.冒i-Fi测试指标测试建议依据第5章分解建议以及6.1.2的建议，Wi-Fi测试指标测试建议如表6所示：表10Wi-Fi段指标测试建议-55dbm信号强度，平均10%干扰(实际干扰建议在0-50%之间变动)6.2接入网络关键技术要求6.2.1.接入指标和技术要求根据第5章分解结果，接入指标要求如表11所示：表11接入段主要技术指标单路VR带宽要求为满足上述要求，应采用FTTH接入技术。6.2.2.PON速率及分光比要求FTTH不同制式下，用户可获得的带宽如表12所示：表12FTTH用户可获得带宽情况注：单用户可获得带宽三容量/分光比从表中分析可以得到如下结论a)EPON不适合用于开通CloudVR。b)GPON可受限开通少量阶段2的CloudVR。单个GPON端口下开通CloudVR的用户应不超过4个。c)10GEPON/10GGPON可大规模开通阶段2的CloudVR。d)50GPON和100GPON可大规模开通阶段3/4的CloudVR假设OLT设备所带的用户数为2000,不同阶段VR用户渗透率和峰值并发率、内容占比如表13所示，可计算得到上行方向容量需求；上行端口速率要求=0LT设备用户数*VR用户渗透率*峰值并发率*Z(VR内容占比*带宽要求)XXX-XXX表130LT上行端口速率要求求(Gbps)a)大规模开通阶段1的CloudVR,OLT上行端口应使用2*10GE或以上；b)大规模开通阶段2的CloudVR,OLT上行端口应使用4*10GE或以上；c)大规模开通阶段3的CloudVR,OLT上行端口应使用2*100GE或以上；d)大规模开通阶段4的CloudVR,OLT上行端口应使用2*400GE或以上6.3城域网络关键技术要求6.3.1.组网架构要求典型的城域架构如图7所示，从IP互联角度看，城域网包括；核心层、边缘层、接入层三个部分。地级市地级市省内/跨省互联区县a)为降低时延抖动，接入层OLT、城域网边缘业务网关、城域网核心层路由设备之间应通过光纤或波分直连，实现网络扁平化结构。b)为支撑上述扁平化网络，应部署从乡镇到县区、地级市核心的波分网络，为城域网接入、边缘、核心设备之间互联提供支持，同时也可按需开通到业务节点/云资源池的专线连接。6.3.2.城域节点容量建议城域网容量需求计算方法与6.2.3节类似。城域边缘层节点按2万用户规划、并发比按20%计算，其结果如表14所示：城域边缘层设备上行端口速率要求=城域边缘层设备用户数率VR用户渗透率*峰值并发率率∑(VR内容占比*带宽要求)表14城域边缘层上行端口容量需求要求(Gbps)阶段1VR,城域边缘节点上行端口应使用2*100GE或以上：城域波分应使用100G波长系统。b)大规模开通阶段2的CloudVR,城域边缘节点上行端口应使用4*100GE或以上：城域波分应使用100G波分系统。VR,城域边缘节点上行端口应使用4*400GE或以上：城域波分应使用400G波分系统VR,城域边缘节点上行端口应使用4*1Tbps或以上：城域波分应使用1TB波分系统。城域核心层节点用户根据不同地级市有不同情况，以100万用户为例，并发比按10%计算，城域核心节点的容量要求是城域边缘节点的25倍(用户数为50倍，并发率为1/2)。因此：a)大规模开通阶段1的CloudVR,城域核心节点出口应至少使用32*100GE。b)大规模开通阶段2的CloudVR,城域核心节点出白应至少使用60*100GE。c)大规模开通阶段3的CloudVR,城域核心节点出口应至少使用57*400GE。d)大规模开通阶段4的CloudVR,城域核心节点出口应至少使用84*1Tbps总的来说，大规模部署CloudVR后，城域网的流量巨大，需要进一步简化来降低成本：a)应支持采用IPv6技术承载，避免采用IPv4技术承载引入NAT多层转换。b)在流量达到一定程度后，应考虑采用波分直达业务节点的方式，降低汇聚过路成本。CDN/渲染节点宜进一步下沉至城域边缘。节点下沉后需要支持HTTP重定向或者eINS等技术解决云、边协同调用问题。6.3.3.与内容平台互联方案建议城域网与CloudVR的内容平台互联有四类接口，如图8所示：c互联接口100Mbps/10万用户//节点载云游戏并发率一般取1%,6.4.1.互联网通道承载方案技术要求ppoei图9基于互联网通道承载示意图a)城域网需要保证相对轻载来实现一定程度的业务质量保障，边缘BRAS到核心CR的分钟级带宽使用率应不大于50%。b)网络宜部署Q0S技术对CloudVR业务进行更好的质量保障：o)网络宜支持IPv6技术，降低承载成本和传输时延。6.4.2.IP双拨号虚拟专网承载方案温图10基于IP双拨号的虚拟专网承载示意图基于IP双拨号的虚拟专网承载方案如图10所示，其主要包括：a)家庭智能网关：家庭智能网关应支持PPPoE和IPoE双拨号且同时支持IPv4和IPv6双栈，应通过自动的业务识别(IP,DSCP等)来实现业务分流和Q0S标记。家庭智能网关应支持标准的NAT44b)网关RAS:网关BRAS应支持PPPoE和IPoE双拨号接入且同时支持IPv4和IPv6地址分配。在IPoE拨号通道上，BRAS应支持通过SLAAC方式和DHCPPD方式来为终端IPoE通道分配IPv6地址，支持DHCPoption认证。网关BRAS应支持对IPoE通道进行高优先级Q0S调度。c)数据中心网关：数据中心网关需针对VR业务的Q05/ExP标记进行安全管控和审计，城域网需信任数据中心VR业务的06S/ExP标记，并按照业务流量的实际情况定义标签的处理方式。d)其他节点支持根据数据中心网关和家庭智能网关标记的优先级进行Q0S调度，优先保障CloudVR业务质量o)应支持使用组播方式承载CloudVR直播业务。城域网BRAS、CR和接入网OLT节点需支持CloudVR组播流量推送，家庭智能网关需支持CloudVR组播穿越Wi-Fi。6.4.3.SDN虚拟专网承载方案染细器图11基于SDN的虚拟专网承载示意图基于SDN的虚拟专网承载方案如图11所示，其主要包括a)家庭智能网关：家庭智能网关应支持VPN隧道技术，应通过自动的业务识别(IP、DSCP等)来实现业务分流和Q0S标记。b)虚拟网关：虚拟网关可按需部署在公有云、私有云的YPC内部或外部；通过将云网关相互连通以此组建VR虚拟专网，VR流量可以通过虚拟网关接入VR虚拟专网。虚拟网关应提供VPN