2018年11月13日,全球家庭互聯網大會在上海正式召開,中國工程院 院士 丁文華在會上發表演講,針對4K/UHD時代的家庭網絡環境的要求提出了自己的看法。
視頻已經成為流量主體,傳播信息正從信息向內容過渡
丁文華院士表示,視頻消費已經成為我國社會生活的核心需求,截止至2018年6月,我國網絡視頻用戶數已經占全網民人數76%。
2020年,視頻流量將占全球固定互聯網寬帶比例將接近四分之三,視頻流量占全球移動互聯網帶寬比例也將達到三分之二。傳播信息的對象正在由信息向內容過渡,信息更注重形式簡單、注重傳達的單一模式,而內容則更追求質量,強調體驗。
從內容質量和用戶體驗來看,互聯網的視頻主要以HLS、DASH為主,基于“Best Effort”機制,質量和體驗易產生波動,內容質量和體驗的提升依賴于網絡帶寬資源的不斷擴展。
而廣播電視基于為用戶提供穩定視聽質量,從SD->HD->UHD,音頻從Mono->Stereo->Surround->3D Audio,技術逐級發展,更為穩定,但傳統廣電感受更為單一,形式上需要突破,從單向廣播向雙向互動演進,從屏幕觀看向沉浸式體驗演進。
視頻體驗逐步升級,碼率要求進一步提升
同時4K本身也在進一步拓展自身的內容質量,例如高分辨率,HDR高動態范圍,寬色域,高位深,高幀率等等。同時4K收視體驗進一步提升,為用戶帶來沉浸式的體驗,其中也包括向VR的演進。針對于未來沉浸式體驗的HMD,丁文華院士提出一些建議,未來的VR廣播既能提供片段式VR體驗,也可將傳統2D/3D內容直接投放至觀眾眼前,提供個性化內容觀看體驗,適合4K+VR HD混合節目模式,即主體為常規4K節目以保證敘事性完整,節目中穿插VR片段提供沉浸式體驗。
從用戶體驗的碼率來看,在SD向HD向UHD向4K100P以及8K的演進過程中,編碼形式也在發生著變革,從MPEG2逐步向AVS+、AVS2、Dual Layer、AVS3演進,碼率需求也從SD時代的3.2Mbps~4.8Mbps到4K視頻30Mbps~36Mbps,再到8K之后的84Mbps~100Mbps逐漸擴大。
未來家庭網絡提出的5方面要求
這就給4K/UHD時代的家庭網絡需求提出了更高的要求,主要在5個方面,家庭網絡入戶帶寬達到50~100Mbps;有線網絡4K接入及雙向改造;機頂盒/電視支持有線/互聯網雙模業務,支持多屏聯動機制;家庭內部構建支持4K視頻的高速分發網絡;公共區/家庭5G無線網關。
有線家庭網絡接入要求,雙向網改造的創新點
從家庭網絡的接入情況來看。截至2018年6月末,三家基礎電信企業50Mbps及以上的固定互聯網寬帶接入用戶總數突破3億戶, 100Mbps及以上用戶突破2億戶,IPTV用戶數達到1.42億。城市推廣100M入戶,能夠支持包括8K和VR/4K的接入需求;農村推廣50M入戶,能夠支持4K和VR/HD的接入需求。
有線頻點的要求也逐步提高,64QAM條件下4K/UHD單頻道碼率需要36Mbps,基本只有一個頻點。而256QAM(50Mbps/頻點)不僅可擴展支持頻道數,同時也可以承載4K(100P)業務。
就目前有線網的雙向技術選擇上,目前主要是三大類:
C-DOCSIS: GY/T 266-2012, 606~862MHz,32數據通道
HiNOC: GY/T 265-2012,750~1006MHz,32數據通道
C-Homeplug AV: GY/T 269-2013,7.6~30MHz(可選支持7.6~65MHz)
在廣電有線雙向網建設的要求上,每戶入戶帶寬應達到50M~100Mbps,50Mbps帶寬可支撐4K(100P)節目Streaming形式點播,8K節目不作為頻道播出,只用來內容分發,8K/4K VR在100Mbps情況下可以IP形式點播,積極嘗試IBB新型互動業務。
家庭終端革新,多屏互動需要持續推進
在終端設備的要求上,機頂盒由傳統的廣電服務向支持多業務模式演進,其中包括DVB、IPTV、OTT以及IBB。智能電視具備雙模接口,支持多類型的業務。各類智能移動終端可與大屏聯動,形成多屏互動環境,主要協議DLNA / UPnP;DVB CSS: ETSI TS 103 286-2;ATSC 3.0 Companion Device,而我國多屏互動的相關技術標準仍有待完善。
家庭局域網有線、無線的演進方向,LI-FI值得關注
家庭內部高速傳輸網也將從無線和有線兩個角度出發,目前高速傳輸主要依賴于HDMI,目前HDMI是最通用的顯示設備接口,HDMI 2.1帶寬可達48Gbps,但傳輸距離一般不超過5米,面向家庭也不適用于家庭復雜環境。
從無線角度,WHDI可利用5G無線網絡傳輸實時視頻信號,3Gbps傳輸帶寬,傳輸距離超過30米,并可承載無壓縮1080P信號。
WGG傳輸速率達7Gbps,傳輸距離超過10米,可承載無壓縮4K 30P視頻。
從有線角度,HDBT使用6類線,RJ45接頭,8Gbps傳輸帶寬,傳輸距離可達100米,可承載無壓縮4K 30P信號,計劃支持視覺無損壓縮4K 60P信號 。
SDVOE利用Ethernet承載信號,使用6類線,RJ45接頭,10Gbps傳輸帶寬,傳輸距離可達100米,可承載無壓縮4K 30P信號,支持視覺無損壓縮4K 60P信號。
而基于LI-FI的高速家庭網絡是未來可期的一種技術,LI-FI能解決家庭多終端間4K、VR等內容共享,目前可見光通信(VLC)傳輸速率已可達到50Gbps。
智能家庭網絡環境的構建,需要在家庭內部構建HIoT,并與外部公共網絡形成互聯互通,對家庭內部、外部及跨域設備形成一體化管理。
最后,丁文華院士對家庭網絡建設的總結及三點建議:
1、4K/UHD時代即將來臨,4K內容質量和用戶體驗的提升對家庭網絡提出全新的要求。
2、內容提供、傳輸服務和家庭接收要統籌考量,既有多屏之間的聯動機制,又要提供高質量及優良體驗的內容和服務。
3、未來家庭網絡需要借助物聯網、云計算等技術,達到對于家庭內外設備的智能管理,具體實現方法仍有待討論。