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OTN承载网络——视频洪水中的诺亚方舟

http://www.c114.com.cn ( 2015/8/17 11:37 )

承载网络存在的目的是为多种业务提供最佳传送途径。业务特性决定选择哪种承载方案,并需要综合考虑带宽、业务体验、成本三方面因素。2005年以前的语音时代, TDM语音业务占用带宽小、但对时延高度敏感,需要承载网具备高质量和高可靠性,SDH网络完美匹配这些需求,但带宽有限且每比特成本偏高。2005年以后,数据业务剧增,业务特征是大带宽、高收敛、对实时要求不高,所以采用统计复用方式的承载网是最佳选择,让N个用户共享一份带宽,降低每用户成本。

近年来,视频业务迅猛增长,视频流如洪水般充斥了人们的固定和移动生活,带给运营商的每用户平均收入(ARPU)增长超过20%。视频业务本身也从最初的低清晰度(LDTV,分辨率340*255像素)到标清(SDTV,分辨率720*576像素),再到当前普及的高清(HDTV,分辨率1920*1080像素)。如今下一代超高清视频也悄然兴起,能够最好地还原画面真实的超高清4K视频(UHDTV,3840×2160像素)和8K视频(UHDTV,分辨率7680×4320像素)已现端倪。特别是2014年以来,众多4K分辨率的超高清电视让人耳目一新;日本、韩国、美国、法国等国家,也都在加紧建设4K电视直播平台,并在一些世界性的集会上进行了实验性的传输,这些都标志着视频业务即将迈入超高清时代。

高清视频业务特征对承载网络带来了新的挑战:

1)尽管压缩编码技术和传输信道编码技术不断革新一定程度优化了视频流量,但是仍然无法改变高清视频业务带宽占用量急剧膨胀的趋势。4K视频对接入带宽的要求提升到了30M以上,是标清视频的20倍,承载网必须面对数十倍增长的带宽需求。

2)相比于数据上网业务而言,视频业务属于高带宽长时间在线业务,业务收敛比低。

3)视频业务对时延和丢包异常敏感,承载网中的故障倒换丢包和网络拥塞丢包会直接引发视频马赛克或卡顿;且当前承载网络大多采用多层汇聚方式,视频业务要经过多跳转发和多层收敛,这些都严重影响用户体验。

4)视频业务以点播为主,当前的CDN大多高挂没有下移,导致骨干和城域核心要承载大量视频流,带宽面临巨大冲击。

综上所述,视频业务具备超大带宽,低收敛,实时性要求高的特点。 为了带给客户最好的视频体验,同时又考虑到每比特网络成本,采用OTN技术优化流量路径,构建极简架构的承载网,成为承载视频业务的最佳选择。

1.极简的OTN架构,视频业务获得更佳OPEX

传统的Ethernet承载网络一般有五层结构,包括ME1-ME2-BRAS-PE-CR,视频业务需要经过逐层转发。其中ME1-ME2-BRAS多为光纤直连,BRAS-PE-CR一般承载在传统波分或者OTN网络上。这样设备类型多,直连光纤管理维护困难。而且逐层转发导致网络业务路径长,时延大,影响最终客户体验。同时由于视频带宽占用大,收敛比小,据统计,目前Metro Ethernet城域网络中间路径穿通流量占60%,耗费了大量传送资源。

以OTN作为传送层,可以将Ethernet网络架构优化为扁平极简的三层网络结构Smart CO-BNG-CR。使用OTN替代之前的光纤直连, OTN可以在各网层和设备间提供可视化逻辑直达路径,优化流量路径,大大降低时延,为客户提供更优体验。

同时,相比光纤而言,OTN是可视化可管理设备层,不同设备层具备清晰的告警和监测界面,使得故障定位更快捷准确,管理更简便,维护更简单,大幅度降低OPEX。

2.OTN网络超大带宽为视频业务提供充足管道资源

WDM/OTN网络的最关键特点就是容量大。与其他承载技术不同,由于采用波分复用技术,一对光纤同时传输多达到80个波长通道,单通道带宽可达100G/200G。WDM/OTN网络一对光纤可提供8T/16Tbit超级带宽,秒杀10G/40G/100G管道,为视频业务提供充足的带宽资源。

OTN网络是智能化网络化的WDM网络,不但继承了WDM网络的超大管道优点,还能为视频业务提供超大,灵活和快捷获取的优质带宽资源。基于OTN技术,波分网络采用标准化的ODUk颗粒对业务进行映射和封装,将业务侧和传送侧解耦,可以实现大带宽的灵活应用,即多个小颗粒业务可以承载在一个100G甚至200G的大通道上;同时OTN网络可以实现快速端到端业务通道建立,实现类SDH简单运维。

3.OTN网络低时延、“0”丢包,为视频业务提供极佳体验

除了带宽,影响视频体验的网络性能参数包括丢包率和时延:

丢包产生主要有三个原因:首先是线路误码。WDM/OTN网络最初定位为干线高质量传输,线路传输误码率要求非常严格,具有超强的前向纠错能力,纠错后误码率最基本要求是低于10-12量级,在解决线路误码上的能力无人能敌。第二是设备丢包。WDM/OTN是硬管道,采用OTN映射封装模式,并不处理包,透传业务,所以设备丢包降为零。第三是保护倒换引起的丢包。WDM/OTN网络可以实现无损保护倒换,工作路径中断后,把丢失的包从保护路径的Buffer中恢复,实现断纤后”0”丢包。

分析时延产生原因发现,拥塞是造成时延的元凶,拥塞只会出现在大带宽进小管道的地方,WDM/OTN是一条直通硬管道,进多少,出多少,从来不会拥塞。另外由于WDM/OTN助力承载网络扁平化,采用波长直达的通道,视频业务端到端路径优化,时延大幅降低。

WDM/OTN承载网络将丢包率和时延做到极致,带来极佳视频业务体验。

高清视频已逐渐成为未来互联网流量的主宰,作为承载网络,面对已经来临的视频洪水和最终用户体验要求, OTN网络以极简架构回归硬管道,完美地匹配视频三大基本需求,为客户提供极致体验,是视频传送承载无可争辩的最佳选择。

   来源:C114中国通信网

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