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千兆高质量 业务体验 和网络优 化白皮书千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 ii 前 言 当前，以信息通信技术为主要驱动的新一轮科技革命和产业变革 正在全球孕育兴起，信息通信基础设施已成为支撑数字经济发展和推 进经济社会数字化转型的战略基石。光网络不仅是固定通信网络的传 输载体，也是 无线、数据中心、物联网等新一代信息通信基础设施的 “承载底座” ，将在扩大有效投资、拉动经济增长和激发信息消费等方 面发挥重要作用，为推动我国数字经济发展，促进数字化转型，构建 “以国内大循环为主体，国内国际双循环相互促进”新发展格局提供有 力支撑。目前，光网络代际发展正向第五代固定宽带网络（F5G ，the 5th Generation Fixed Network ）演进，涵盖了 10G PON 、Wi-Fi 6 为基 础的千兆宽带接入网络，和以 200G 、OTN （ 光传输网） 、OXC （光交 叉连接 ）等为基础的全光网络，具有超高带宽、超低时延、先进可 靠、绿色节能等特征，将成为中国新一代信息通信基础设施的重要组 成部分。 中国政府高度重视千兆宽带网络的发展，在 2019 年政府工作报 告即指出，要“开展城市千兆宽带入户示范，改造提升远程教育、 远程医疗网络，推动移动网络扩容升级，让用户切实感受到网速更快 更稳定” 。2020 年 9 月 9 日的国务院常务会议，明确提出了 要“建设 千兆城市” 。2020 年 4 月 20 日，国家发展改革委首次明确新型基础设千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 iii 施的范围，提出要加快推动网络部署，促进光纤宽带网络的优化升 级。工业和信息化部也大力推进“双千兆”网络的建设和发展，2020 年 7 月 27 日，在全国工业和信息化主管部门负责同志会议上，明确提 出要统筹 无线和千兆光纤“双千兆”网络发展，开展“百城千兆”创 建行动。 各行各业也在积极落实国家战略部署 ，加快推进千兆网络的 建设和升级 。未来几年，千兆网络建设部署和逐步广泛应用，将成为 我国推进下一代信息通信基础设施发展的重点工作，我国将加快进入 “千兆网络”时 代。 在“千兆网络”时代，高质量的业务体验将成为用户关注的焦 点，如何充分发挥千兆网络的优势和潜力，通过技术升级和网络优 化，不断提升用户 千兆宽带体验保障用户真正享受到千兆网络的高速 和便捷，将成为宽带网络产业链各方和电信运营企业的工作重点。 本白皮书梳理总结了面向典型新业务的千兆宽带高质量业务需求 和相关关键指标，提出了高质量千兆宽带网络的服务质量要求，并针 对构建高质量业务体验的千兆宽带网络，研究提出了网络优化技术实 现方向，并对电信运营企业和个人用户提升千兆宽带网络质量，保障 高质量业务体验提出了针对性建议。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 iv 目 录 前 言 . ii 1 新 业 务 驱动 千 兆 宽 带高 质 量 业 务需 求 . 1 1.1 游戏 的网 络要求 . 2 1.2 在线 教育/ 办公的网络 要求 . 4 1.3 IPTV 从 4K 迈向 8K 的 网络要求 . 7 1.4 Cloud VR 商用的网 络要 求 . 9 1.4.1 弱 交互 业务关键 指标 要求 . 10 1.4.2 强 交互 业务关键 指标 要求 . 14 1.5 千兆 宽带 高质量业 务的 网络指标 小结 . 18 2 千 兆 高 质量 宽 带 下 如何 保 证 差 异化 服 务 质 量 . 19 2.1 以网 络质 量差异化 构建 高质量宽 带模 式 . 20 2.1.1 普 通宽 带 . 21 2.1.2 低 时延 宽带 . 22 2.1.3 专 线级 宽带 . 23 2.2 以服 务质 量差异化 构建 宽带服务 等级 . 24 2.3 千兆 高质 量宽带差 异化 组合 . 25 3 优 化 网 络架 构 实 现 千兆 高 质 量 宽带 承 载 . 27 3.1 高质 量千 兆网络总 体架 构特征 . 27 3.2 构建 高质 量千兆网 络 . 28 3.2.1 基于 FTTR+Wi-Fi 6 构建千兆 家庭 网络 . 28 3.2.2 基于 10G PON 构建 高速接入 网络 . 33 3.2.3 基于 100G IP+ 光 构 建超宽城 域网 . 36 3.3 基于 E2E 切片 实现业 务差异 化 SLA 保障 . 39 3.3.1 家 庭网 切 片技术 . 40 3.3.2 接 入网 切片技术 . 41 3.3.3 承 载网 络切片技 术 . 43 3.3.4 千 兆高 质量网络 切片 小结 . 45 3.4 基于 业务 识别实现 业务 差异化分 流 . 45千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 v 3.5 基于 边缘 算力+ 云端 算 力实现应 用级 质量监控 . 47 4 构 建 千 兆高 质 量 业 务体 验 网 络 的建 议 . 50 4.1 构建 千兆 高质量业 务体 验网络的 优化 建议 . 51 4.2 对家 庭用 户高 质量 业务 体验建议. 52 5 总 结 和 展望 . 54 A 缩略语 . 56千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 1 1 新业务 驱 动 千兆 宽带 高 质 量业 务 需求 图1-1 固 定 宽 带 发 展 到 F5G 千 兆 品 质 宽 带 固定 宽带网络经历了第二代固定网络（ADSL ）/ 第三代固定网络 （VDSL ）/ 第四代固定网络（GPON/EPON 光接入） 三个阶段，在 Web、高清视频的带动下，网络带宽要求从几百 K 逐 步发展到百兆。 这些业务的共同特征是实时性要求不高，本地通过大缓冲区方式解决 互联网不稳定的问题， 只要有足够的带宽可用 ，就能保证更多的终端 接入视频和网页浏览 ，并不需要过多关注网络瞬时的丢包和抖动 。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 2 随着网络游戏 、网络直播、在线教育/ 办公等 实时性业务的出现， 它们不仅需要一定的网络带宽保障，还需要持续稳定的 低时延/ 丢包， 以统计复用为基础 的宽带网络在面对这种新业务时难以适应 。在一个 关于在线教育的问卷调查中，网课过程卡顿、不清晰的 反馈比例高达 49% 。 图1-2 在 线 教 育 用 户 问 卷 调 查 情 况 因此 ，在面向 F5G 千兆宽带时代，需要千兆网络承载业务， 需要 关注速率的提升 ，还要关注宽带的高质量和服务能力 。 下面我们以典型的几个对网络 质量有需求的 业务为例，分析千兆 高质量 网络的指标要求。 1.1 游戏的网络要求 当前网络游戏主要包含如下三类，其中 FPS （ 第一人称射击） /RTS （ 即时战略）/ARTS （ 动作即时战略游戏 ）类要求百毫秒级的网 络时延和抖动 ，业务特征对网络的要求如下所示 ：千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 3 游戏分类 业务特征 典 型 代 表性游 戏 FPS（第一人 称射击） 、 RTS （即时战略） / ARTS 对网络时延要求极高， 对 网络带宽要求不高， E2E 时延要求在 100ms 内。 大型 RPG （角色扮演游 戏） 对网络时延要求一般， 对 网络带宽不敏感， E2E 时 延要求在 100ms-300ms 之间。 卡牌类回合制游戏 对 网 络 时 延 和 网 络 带 宽 不敏感。 图1-3 网 络 游 戏 要 求 对于网络游戏而言，有 3 个 关键指标影响用户体验：操作响应时 间、卡顿次数、启动时延。其中操作响应时间和卡顿次数是 关键指 标，其指标 建议如下表所示： 表1-1 网 络 游 戏 业 务 体 验 指 标 要求 操 作 响 应时间 卡顿次数 （ 次/5 分钟） 网 络 启 动时延 100ms 0 5 秒 为了 满足上述体验要求，网络需要达到如下要求 ，其中时延和抖 动要求比较 高：千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 4 表1-2 手 机 游 戏 业 务 对 网 络 的 指 标 要求 带 宽 （ 上下行 ） 平均时延 时延抖动 丢包率 2Mbps 60ms 100ms 1.0E-1 其中： 网络游戏主要传输指令内容 ，对带宽的要求较小 ，一般2Mbps 即 可。 手机游戏对时延和抖动的要求较高。如果抖动超过 100ms，会出 现卡顿等现象，如果超过250ms 时，会对玩家操作造成较大影 响，导致游戏无法公平进行。 手机游戏对丢包不敏感 ，推测服务器和终端可能做了一定的冗余 处理 。 1.2 在线教育/ 办公的网络要求 在线教育/ 办公是高速宽带网络的典型业务应用。近年来，我国在 线教育/ 办公发展快速，各类在线教育/ 办公平台和业务应用蓬勃发展。 特别是 2020 年面对突如其来的新冠疫情，在我国高质量的宽带网络支 撑下，各类在线教育平台充分发挥作用，助力网上教育教学工作平稳 有序开展，保障了“停课 不停学”顺利实施。 各培训机构也在加速在 线教育的布局，通过网上的课程代替各类线下课程，运营商、互联网 厂商等也在推广各自在线教育业务。充分利用网络教学平台开展线上 教学和辅导，帮助上亿学生“停课不停学” 。预计 2020 年我国在线教 育用户规模将达到 3 亿人 。与此同时，大量企业开始向员工发布延期千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 5 复工和远程办公通知，包括阿里巴巴、腾讯、百度、字节跳动、网 易、酷狗、滴滴、京东、快手在内，共涉及企业 1800+家，员工 3 亿+ 人。预计远程办公将成为未来生活的常见模式。 在线教育和远程办公要求对称带宽 5Mbps-20Mbps ， 时延和抖动 要求百毫秒级。 在使用在线教育/ 办公的过程中，有 3 个关键指标影响 用户体验：分辨率、语音/ 画面延迟、卡顿/ 跳帧次数，其指标要求如 下： 表1-3 远 程 办 公 业 务 体 验 指 标 要求 阶段 分辨率 语音/ 画面 延迟 卡顿/ 跳帧 次数 当前 720P 500ms 0 未来 4K 200ms 0 1) 分辨率 分辨率决定了现场还原的逼真程度，理论上 4K 分辨率才能最真实 还原。在使用小屏的情况下，1080P 也可以较好满足要求 ，720P 则 处于中等水平 。 当前的 在线教育和远程办公应用，为了降低成本和避免网络 带宽 不 够造成卡顿 ，普遍采用了 720P 进行 传输 ， 只有少量采用了 1080P 和 4K 。 2) 语音/ 画面延迟 在线教育和远程办公需要实时语音对话和视频分享，如果存在较大 延迟，会出现互相等 待或者重复说话等现象，产生混乱。一般研究千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 6 认为小于 200ms 可以达 到类似于面对面交流的效果 ，如果大于 1 秒 则会产生不适感。 3) 卡顿/ 跳帧次数 观看卡顿 次数指标定义为用户在特定时间内 （按 60 分 钟计算 ） ，终 端因 无数据可用导致出现卡顿、跳帧的次数。一般 认为只有 0 卡 顿、0 跳帧，才能满足良好体验要求。 为了 达到上述体验要求，网络需要提供低时延抖动和丢包 （3-5 分 钟测试周期） ，同时要求宽带接入网络带宽为 上下行对称，具体如 下表 所示： 表1-4 远 程 办 公 业 务 对 网 络 的 指 标 要求 阶段 带 宽 （ 上下行 ） 时延 （ 终 端 到 服务器 ） 时延抖动 丢包率 当前 5M 150ms 200ms 1.0E-2 未来 20M 60ms 100ms 1.0E-3 其中 ： 远程办公720P 的码率约为2Mbps 左右，由于实时推流，不需要快 速填充缓冲区的过程，它对带宽的要求较低，实测 5Mbps 即可满 足。未来4K 分 辨率时，码率约10Mbps 左右 ，带宽预测20Mbps 可 满足 。由于视频会议是双向的，因此带宽要求是上下行都有要 求。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 7 为了实现500ms 以内的画面 、声音延迟，除服务器200ms 处理时 延 ，留给两边终端到服务器的 时延为300ms ，因此单个终端到服 务器时延应小于150ms。未来更进一步的高质量 体验时，画面、 声音延迟应小于200ms，服务器处理时延需优化至80ms，单个终 端到服务器时延建议应小于60ms。 远程办公业务追求实时性 ，基本0 缓 存，因此 对时延的抖动要求 较高 ，抖动会导致卡顿 、跳帧、声音画面不同步等现象。从实测 情况看，720P 的帧率普遍在15 帧 左右， 帧间隔为70ms 左右，如 果时延抖动超过200ms 则无法实现良好体验 。预测未来4K 帧 率会 提升到30 帧左右，预计时延抖动不超过100ms。 不同的办公应用对丢包 的要求不同，如果做了冗余传输则丢包要 求比较宽松。当前720P 的分辨率下，35 分钟内实测要求最高的 随机丢包为1.0E-2。预计未来4K 的丢包要求为1.0E-3。 1.3 IPTV 从 4K 迈向 8K 的网络要求 随着 视频媒体内容和业务的不断丰富，越来越多运营商开始考虑 将 IPTV 升级到 8K ，提升用户在大屏观看的体验 。8K 视频的码率是 4K 的 3-6 倍，带宽实测不低于 280Mbps ， 当前以百兆为基础构建的宽 带网络将难以适应 。 8K 视频需要带宽不低于 280Mbps ，丢包率不高于 1.0E-6。对于 8K IPTV 来说，有 2 个关 键指标影响用户体验：缓冲时间/ 频道切换时 间、卡顿次数/ 时长占比，其指标要求如下：千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 8 表1-5 8K IPTV 业务 体 验 指 标 要求 类型 缓冲时间/ 频道 切 换 时间 卡顿次数/ 时长 占 比 8K 点播 1 秒 0 8K 直播 500ms 0 为了 达到上述体验要求，网络需要提供 280Mbps 以上 带宽和 1.0E-6 的低丢包率，对于直播而言还需要保障不超过 30ms 的抖 动 ： 表1-6 8K IPTV 业 务 对 网 络 的 指 标 要求 类型 带宽（ 下行） 时延 丢包率 抖动 8K 点播 280Mbps 15ms 1.0E-5 / 8K 直播 150Mbps / 1.0E-6 30ms 其中 ： 带宽主要与码率和秒级加载相关，其中8K 码率 一般为100Mbps 。 为实现秒级初始加载和500ms 的频道切换 ，需要数倍于码率的带 宽。 8K 点播业务当前普遍基于标准的TCP 实现，其丢包根据时延和带 宽要求可以理论推算。当前IPTV 的CDN 已 普遍部署到了城域，时 延可以保证 15ms， 280Mbps 通量情况下 丢包率应1.0E-5 。 8K 直播业务采用UDP 组 播实现 ，没有部署重传技术 ，任意的丢包 都会造成花屏/卡顿。测试周期3-5 分钟，8K 实测丢包率应 1.0E-6。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 9 8K 直播业务对固定时延不敏感，但对时延的抖动敏感 。由于直播 的缓存极小（100ms 或以下） ，抖动会导致缓存内容耗尽产生卡 顿。8K 的帧率预计会达到120 帧/秒，帧间隔为8ms 左右，建议 抖动不应超过30ms。 1.4 Cloud VR 商用的网络要求 VR 是与虚拟世界感知、交互、融合的全新体验，具有沉浸感 （Immersion ） 、交互性（Interaction ）和构想性（Imagination ） 三大特 征，使得人类可以用全新的方式感知万物。 网络 有线 连接 PC 本地渲染 离线下载 传统PC VR Cloud VR 网络 云端渲染 无线接入 实时推流 图1-4 Cloud VR 与 PC VR 对比 传统的 PC VR 采 用有线连接，可移动空间受限、舒适性欠缺，同 时要求本地有高性能的 GPU ，成本较高。目前 Cloud VR 已逐步取代 PC VR ， 它的主要特点是： VR 头盔无绳化，大大提升用户移动空间和舒适性。 业务运行上云：采用计算上云、渲染上云、编码上云等方式，实 现各种VR 业务云化，有利于集中部署和资源互用，便于内容的统 一分发和版权管理。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 10 终端适配便捷：云端运行模式，降低了对终端计算/渲染能力的压 力，同时减少各种应用针对各种类型终端适配的压力。 Cloud VR 从交互维度上可以划分为 VR 弱 交互类业务和 VR 强交 互类业务。 Cloud VR 弱交互业务以视频业务为主，包含巨幕影院、VR 360 视频、VR 直播等，用户可以在一定程度上选择视点和 位置，但用 户与虚拟环境中的实体不发生实际的交互。VR 视频通常为360 度 全景拍摄，支持多角度播放，主要用于事件直播、新闻、体育赛 事、演唱会现场、展会等，给用户带来全新的视频体验。 强交互VR 是指用户可通过交互设备与虚拟环境进行互动，通过虚 拟环境中的物体对交互行为实时响应，使用户能够感受到虚拟环 境的变化。在强交互VR 中 ，强交互VR 的 虚拟空间图像生成与用 户输入有关。Cloud VR 强交互类业务主要有VR 游 戏、VR 教育、 VR 医疗等。 1.4.1 弱交互 业务关 键 指标 要求 Cloud VR 弱交互业务体验要求与普通视频类似，主要包括分 辨 率、初始缓冲时长、卡顿次数 、卡顿时长占比。除此之外，由于 Cloud VR 8K 或以上分辨率采用全视角低清晰度 （下面简称低清）视 频为背景 ，加上视场角内高清晰度（下面简称高清） 视频（FoV ）的 传输方式， 所以还会多一个低清播放时长占比的指标。其指标 建议如 下表所示：千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 11 表1-7 Cloud VR 弱 交 互 业务体验 关 键 指 标 要 求 阶段 全 景 分 辨率 初 始 缓 冲时间 卡顿次数/ 时 长 占比 低 清 播 放时长 占 比 当前 8K 1s 0% 1.0E-2 中期 12K 1s 0% 1.0E-2 远期 24K 1s 0% 1 .0 E - 2 1) 全景分辨率 Cloud VR 弱交互业务具有 360视角，相比普通的大屏电视大很 多。以 60 寸的 4K 电视为例，在 1.5 米观看距离的情况下 ，视场角为 49。因此 ，要达到同样等级的画质体验，要求 VR 具有更高的全视角 分辨率。如下表所示，Cloud VR 的 8K 全景分辨率等效于 720P 平面电 视水平 ，24K 全景分辨率等效于 4K 平面电视水 平。 表1-8 Cloud VR 弱 交 互 业 务 分 辨 率 与 普 通 大 屏 分 辨 率 对 比 Cloud VR IPTV （60 寸电 视 ，1.5 米观 看 距 离 ） 全景分 辨率 视场角 PPD 分辨率 视场角 PPD 4K 360 11.4 480P 49 14.7 8K 360 22.7 720P 49 22 12K 360 34 1080P 49 39 24K 360 68 4 K 49 7 8 由于终端显示的限制 ，当前业界只能达到 4K/8K 全景分辨率，还 需要一定的时间才能进一步演进到 12K/24K 的全景分辨率 。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 12 2) 初始缓冲时长 和 传统在线视频一样，在用户点击 VR 弱交互业务 的播放按钮之 后，也会出现 一个加载等待的过程，用于执行 CDN 调度，索引下载、 和数据缓存等工作。在此过程中，用户一般 只能看到加载 进度条， 加 载时长 越短，用户就能越早看到视频内容，主观 体验也就会越好。与 IPTV 类似 ，一般良好的体验要求初始缓冲时长小于 1 秒。 3) 卡顿次数/ 时长占比 在线视频 播放过程中，当下载的数据被播放器 用尽，无法满足实 时播放需 求时，终端就会选择先停止播放、只进行下载 ，直到新缓冲 的视频数据 达到一定量后，再重新启动播放， 这一停止之后缓冲再播 放的现象 被称为卡顿。与 IPTV 类似，一般良好的体验要求 0 卡顿。 4) 低清播放时长占比 对于分辨率达到 8K 或以上的 VR 视频， 为了减少 360视角传输 带来带宽 的浪费（用户只看眼前的 100左右视 角） ，会采用 FoV 传输 方式。在 FoV 视频传输方案中，终端只下载和播放用户视 场角内的高 清内容。特别是 当用户转动头部改变姿态时， 会触发终端重新计算与 用户当前视 角相匹配的高清分片索引，继而向服务器 发起下载请求 ， 如果预测不 准或下载不及时，导致在播放超时前请求的高清分片还没 有完成处理， 播放器就会先使用低质量的背景 视频进行填充，直到后 续高清分片 正常到达为止。总的来说，背景画面 与前景画面的清晰度 差异越小 ，用户看到的视频画面中低清内容的 占比越低，出现的时间 越短，用户 的主观体验就会越好。一般认为小于 1% 是 良好的体验。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 13 为了 达到上述体验，对应的网络指标要求如下，其中带宽和丢包 （测试周期 35 分钟 ）是关键： 表1-9 Cloud VR 弱 交 互 业 务 对 网 络 的 指 标 要求 阶段 带宽 时延 丢包率 抖动 当前 160Mbps 30ms 3.0E-4 / 中期 560Mbps 20ms 3.0E-5 / 远期 1520Mbps 20ms 4.0E-6 / 数据来源：CCSA TC11 标 准 基于电信网的云化虚拟现实 网 络技术要求 报批稿 其中 ： 带宽主要与码率相关，其中8K 全 景分辨率 码率一般为80Mbps 左 右 ，12K 全景分辨率预测为280Mbps 左右 ，24K 全景分辨率码率预 测为760Mbps 左右。 由于Cloud VR 弱交互业务采用FoV 传输 ，有一条独立的低码率的 背景流 （码率约为真正高清分辨率的1/10）， 初始缓冲阶段只要 把低码率的背景流缓冲完成即可播放 ，因此初始缓冲指标对带宽/ 时延 的要求并非最高。但为了实现1%以内的低清播放时长占比， 需要低时延和大带宽。当前有两种实现路径：1）用短时延和大突 发快速拉取高清画面，此方案对时延要求高，且流量突发较大； 2）平常也尽量全量下载360高清画面，解码芯片按需取不同的 title 解码，此方案对时延要求低但对带宽要求高。当前主要采千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 14 用第二种实现路径。基于8K 全景分辨率的实测结果表明，带宽 2 倍码率即可实现1%低清播放时长占比要求。 Cloud VR 业务通常为运营商自营业务，CDN 初期会按相对集中的 方式分布，后续再逐步分布式部署。因此，其时延建议按省级集 中30ms 到分布到城域网的20ms 来进行要求 。 在确定时延和带宽要求 后，丢包率可以根据实测或理论推算得 到。表中8K 丢 包要求为实测，其他为理论计算。注意：在 Cloud VR 弱交互的实现机制中，当前流量采用了N（一般为4）个 TCP 并发传输 ，在相同的带宽要求下，对网络丢包的要求相比IPTV 单 TCP 传输可降低N 2 级别。 1.4.2 强 交互 业务关 键 指标 要求 Cloud VR 强交互业务通常需要用户与虚拟环境进行互动，虚拟空 间图像需对交互行为 做出实时响应。它的体验要求主要包括：分辨 率、帧率、卡顿次数 、卡顿时长占比、操作响应时长。另外由于 Cloud VR 强交互业务仅渲染视野范围内的画面 ，转头时会出现黑边 ， 因此还会多一个黑边 面积占比的指标。其指标要求如下： 表1-10 Cloud VR 强 交 互 业 务 关 键 体验 指 标 要 求 阶段 终端 分辨率 帧率 卡顿/ 跳帧 次数 操 作 响 应 时长 黑 边 面 积 占 比 当前 3K/ 4K 5 0/ 6 0 0 70ms 7% 中期 8 K 9 0 0 50ms 5千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 15 阶段 终端 分辨率 帧率 卡顿/ 跳帧 次数 操 作 响 应 时长 黑 边 面 积 占 比 远期 16K 1 20 0 30m s 5% 1) 分辨率 Cloud VR 强交互业务一般是实时渲染，很少会对 360视角全部渲 染，而是仅渲染视 场角范围内，一般为 110或略大 。即使这样，它也 同样比传统 IPTV 的视场角要大，需要更高的分辨率才能获得等效的 视角效果。 Cloud VR 强交互业务的分辨率一般用终端的分辨率来表征 ，如 3K 终端 、4K 终端等，终端标识的分辨率为双眼分辨率。 表1-11 Cloud VR 强 交 互 业 务 分 辨 率 与 普 通 大 屏 分 辨 率 对 比 Cloud VR IPTV （60 寸电 视 ，1.5 米观 看 距 离 ） 终 端 分 辨率 视场角 PPD 分辨率 视场角 PPD 3K 100 15 480P 49 14.7 4K 110 18.6 720P 49 22 8K 120 34 1080P 49 39 16K 120 68 4 K 49 7 8 当前终端只能达到 3K/4K 水平，还需要一定时间才能进一步演进 到 8K/16K 。 2) 帧率千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 16 当前 Cloud VR 强交互的分辨率还处于 3K/4K 阶段，等效于标清 效果，因此帧率因素还不是特别重要，普遍帧率在 5060 左右。未来 分辨率进一步提升到 8K/16K 时，预计帧率会提升到 90 或以上。受限 于屏幕尺寸、功耗等因素，预计较难达到 PC 屏幕的 144FPS。 3) 卡顿/ 跳帧次数 如果某一帧游戏画面受到网络抖动等影响推迟 到达，就会导致跳 帧和卡顿现象。对于 Cloud VR 用户来说，卡顿/ 跳帧不仅会会导致 画 面不稳、操作不灵敏等现象，还会让 用户产生疲劳和眩晕感 ，因此 0 卡顿/ 跳帧是必须的要求。 4) 操作响应时长 在 Cloud VR 游戏、教育等 强交互应用中， 当用户走动、转动头 盔、扣动扳机或挥动手柄时 ，都希望能从视觉和听觉 上获得快速响 应，如果 响应时延较长就会让用户产生迟滞感 。 5) 黑边面积占比 由于 Cloud VR 强交互业务没有渲染全视 角画面，当用户快速转动 头部时， 视场角中超出原画面内容的部分会显示 为黑边或拖影，转动 速度越快 或云渲染流化时延越大，黑边拖影在用户视 场角内的占比 也 会越大 ，用户感知越差。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 17 FOV FOV FOV 图1-5 Cloud VR 黑 边 原 理 为达到上述体验指标要求，网络对应的指标要求如下： 表1-12 Cloud VR 强 交 互 业 务 对 网 络 的 指 标 要 求 阶段 带宽 时延 丢包率 抖动 当前 80Mbps/130Mbps 20ms 1 .0 E - 5 15ms 中期 540Mbps 10ms 5.0E-6 10ms 远期 1540Mbps 8ms 1.0E-6 7ms 数据来源：CCSA TC11 标准 基于电信网的云化虚拟现实 网 络技术要 求报批稿 其中 ： 带宽主要与码率相关，其中4K 终端 分辨率对应的Cloud VR 强交 互业务码率一般为65Mbps，8K 终端分辨率预测为270Mbps 左右， 16K 终端分辨率码率预测为770Mbps 左右。 由于Cloud VR 强交互业务按帧率生成实时渲染数据并下发，因此 存在一定的数据突发。基于3K 终端 分辨率的实测结果表明，只要 带宽 2 倍码率即可较好的完成突发数据传输 。表中均使用了2 倍码率作为带宽基线 。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 18 1.5 千兆宽带高质量业务 的网络指标小结 各业务对网络指标要求如下 ： 表1-13 千 兆 宽 带 高 质 量 业 务 对 网 络 指 标 要 求 业务类型 带宽 时延 抖动 丢包率 在线教育 远程办公 5M20M 60150ms 100200ms 1.0E-3 手机游戏 2Mbps 60ms 100ms 1.0E-1 4K IPTV 点播 50Mbps 20ms / 1.4E-4 8K IPTV 点播 280Mbps 15ms / 1.0E-5 4K IPTV 直播 54Mbps / 50ms 1.0E-5 8K IPTV 直播 150Mbps / 30ms 1.0E-6 Cloud VR 弱 交互 业务 160Mbps 30ms / 3.0E-4 Cloud VR 强 交互 业务 80Mbps/130Mbps 20ms 15ms 1.0E-5 注：业务的演进和不断变化 ，业务对网络的要求也会持续变化，需要不断的跟踪业务的变化。表格提供的数据供 参考。网页浏览和 OTT 视频 指标继承宽带产业联盟 2019 年发布的固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书 。 本章节主要分析了 不同业务均有不同的网络指标要求 ，如何保证 千兆高质量宽带 满足业务的差异化服务质量要求 ，将在下一章节讨 论。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 19 2 千兆 高质 量 宽带 下 如何 保 证 差异化 服 务 质量 根据前面的分析 结果，不同的业务对网络的 指标要求不一样， 在 千兆网络 时代，新业务 8K 直播、VR 、云游戏等 实时性交互的业务特 征对网络的服务质量提出了更高的要求，对传统宽带网络带来挑战： 不紧急的业务消耗过多的网络流量，重要紧急的业务反而得不到 有效的保障 。在宽带管道上，业务通过best-effort 方式抢占使 用带宽资源 ，谁先抢到则谁先用。一些不紧急的业务 ，如相册备 份、P2P 下载等，往往占用过多的网络资源，导致在线教育、视 频会议等重要的业务的资源空间被占用，时不时的出现质量问 题。 用户套餐之间的差异仅体现在峰值速率上 ， 其余均无差别， 导致 用户不愿意付费升级 。在当前的宽带业务模式下，订购50Mbps 和 100Mbps 套餐，区别仅在于BRAS 上的最大限速上 ，网络中其他节 点完全 不感知用户的差异。如果网络中存在拥塞 ，不同用户的丢 弃概率是同等的 。 运营商之间竞争趋向同质化，带来“增量不增收”的行业危机 。 在宽带发展 初期，依靠人口红利、宽带渗 透率的不断提升，运营 商是可以获得良好收益的。随着 宽带网络用户逐步饱和 ，运营商千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 20 之间开始存量竞争，如果 不注重差异化的服务质量 ，将会带来 ARPU （单一用户之营收贡献度）的降低、增量不增收的行业危 机。 为了满足不断增长的业务诉求 、提升用户的感知， 同时应对同质 化的竞争 ，千兆高质量宽带急需构建差异化服务 等级（SLA ）体系 ， 通过差异化解决不同业务的不同需求 ，同时解决用户感知和同质化竞 争问题 ，挖掘新的增长点。 下面我们主要从网络质量差异化和服务质量差异化入手 ，讨论千 兆高质量 宽带的具体内涵和定义。 网络 质量 服务 质量 千兆 品质 图2-1 千 兆 高 质 量 宽 带 的 定 义 2.1 以网络 质量差异化构建高质量宽带模式 对于宽带网络而言 ，关键的网络质量指标包括 ： 峰值速率 ： 用户与运营商签约的带宽，它是指用户使用特定测速 软件进行下载可获得的最大速率。峰值速率不保证随时可获得。 保证速率 ： 任何时候、任何网络条件下，用户可获得的最低保证 速率。传统宽带模式下不使用此指标。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 21 平均时延 ： 用户终端与服务器之间的RTT （来回时延）的平均 值。它主要取决于网络距离和网络拥塞程度。 最大时延抖动 ： 因为路径变化、拥塞变化等原因会导致时延波 动。最大时延抖动是指任何时候、任何网络条件下，用户终端与 服务器之间的RTT 最大值。 丢包率 ： 因为网络线路质量或拥塞等原因会导致丢包产生，丢包 率是指单位时间内丢弃的报文数量除以单位时间内发送的报文总 数。 可用率 ： 用于衡量网络质量问题导致业务不可用的概率 。可用率 = （1-单位时间内的故障时长/单位时间） 。一般单位时间建议用 月或年。 Wi-Fi 覆盖 ： 用于衡量宽带用户家庭内Wi-Fi 覆盖的能力。用测 试点Wi-Fi 提供带宽能力的百分比来表示。 在已有的以 峰值速率为核心的宽带模式下 ，结合网络游戏、在线 教育/ 办公、8K IPTV 和 Cloud VR 等新业务的诉求 ，可以新增加低时 延保障 的宽带模式和时延加带宽双重保障的专线 级宽带模式。 2.1.1 普通 宽带 普通宽带是沿袭当前的宽带模式 ，它以峰值速率为核心指标 ，采 用 best-effort 方式 使用网络资源 ，对保证速率、时延、抖动和丢包都 不做承诺。并且峰值速率本身也不保证可获得概率。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 22 普通宽带可适用于 Web、一般性的 OTT 视频、不紧急的备份、下 载等业务 ，它们可以通过突发性下载、超大缓冲区 、P2P 下载等 形式 对抗网络质量不稳定的问题 。 表2-1 普 通 宽 带 指 标 建 议 核心指标 指标建议 峰值速率 取决于套餐 保证速率 不保证 平均时延 不保证 最大时延抖动 不保证 丢包率 不保证 可用率 不保证 2.1.2 低时延宽带 低时延宽带在普通宽带的基础上 ，可针对特定业务获得一定的保 证速率 ，同时保证这部分业务的时延抖动和丢包 在特定范围内，适用 于网络游戏和在线教育/ 办公等具有实时性 和稳定性 需求但带宽不高的 场景。低时延宽带需要网络具备业务识别分流和确定性保障的能力。 表2-2 低 时 延 宽 带 指 标 建 议 核心指标 指标建议 峰值速率 取决于套餐 上行保证速率 10Mbps / 20Mbps千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 23 核心指标 指标建议 下行保证速率 10Mbps / 20Mbps 平均时延 同城：20ms 国内：50ms 最大时延抖动 100ms 丢包率 1.0E-3 可用率 99.9% 2.1.3 专线级宽带 专线级宽带是为 8K IPTV 、Cloud VR 、云 游戏等超大带宽和丢包 时延极度敏感的业务设计 ，需要达到 200Mbps 以上 的保证性带宽和 不 高于 20ms 的时延 ，丢包率应低于 1.0E-6。 一般来说 ，专线级带宽必须采用专用网络才能实现 ，业务也必须 在运营商网内 （合作或自营） 。 表2-3 专 线 级 宽 带 指 标 建 议 核心指标 指标建议 峰值速率 取决于套餐，建议 500Mbps 或以上的 下行速率和 50Mbps 以上 的 上行速率。 上行保证速率 50Mbps 或以 上 下行保证速率 200Mbps 或 以上千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 24 核心指标 指标建议 平均时延 同城：10ms 省内：20ms 最大时延抖动 30ms 丢包率 1.0E-6 可用率 99.95% 2.2 以服务质量 差异化构建宽带服务等级 除了网络质量外 ，服务质量也是提升用户感知和用户满意度的关 键。国内运营商首创的“当日装、当日修、慢必赔”承诺就是服务质 量提升的典型案例，可以极大改善用户的体验和满意度。 常见的服务质量指标包括 ： 开通时长 ：指用户以电话或营业厅登记等形式报装宽带后，在多 长时间内完成宽带的安装和验收。当前国内领先的运营商可以做 到当天下午16 点 以前报装 ，当天即完成安装 。 故障修复时长 ：指用户以电话等形式投诉故障后，在多长时间内 完成故障的修复。当前国内领先的运营商可以做到当天下午 17 点 以前报装 ，当天完成故障定位和修复。千兆高质 量业 务体验与 网络 优化白皮 书 25 质量可视化 ：指用户可以通过运营商获得定期/实时的网络质量报 告，了解网络运行状态。当前这种功能主要提供给企业使用，尚 未开放给家宽用户。 Wi-Fi 覆盖 服 务 ： 传统宽带一般不包含Wi-Fi 覆盖和质量保障服 务 ，需要由消费者自行保障。由于认知有限， 消费者往往选择廉 价的低质量Wi-Fi，导致最终业务体验难以保障 。通过运营商提 供专业的Wi-Fi 覆盖服务，则可以有效提升用户体验 。 通过对服务质量进行分级和承诺 ，可以构建差异化的星级服务