基于FTTH的ITV网络质量影响分析,本文是影响分析相关在职毕业论文范文和FTTH和分析和网络类专科开题报告范文.
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PON 作为主流的光纤接入技术发展非常迅速,PON 组网包括EPON 和GPON 技术,近年来,10G EPON 和XGPON也在城域网规模应用.基于PON 技术的FTTH 网络可提供多业务接入,包括语音、宽带、ITV 等业务.不同业务具有不一样的QOS 要求,特别是语音、ITV 业务对丢包率、时延和抖动都有严格的要求,否则会造成业务质量的下降和用户感知的降低.ITV 业务作为电信运营商战略性产品,集网络与电视媒体特点于一身,发展势头良好,目前ITV 业务用户数已经接近宽带用户数的70%,随着ITV 业务流量的快速增长,开始对FTTH 接入网络的承载能力提出了严峻的挑战,如何通过FTTH 接入网络的优化,解决网络结构问题及接入网络流量过大对ITV 业务发展造成的影响,是电信运营商当前需要解决的关键问题.
一、FTTH 组网介绍
如图1,城域网FTTH 网络在网络层级上属于接入网部分,用户终端设备ONU 通过无源分光器（1：N）连接至局端设备OLT,局端设备OLT 上行通过GE/10GE 接口连接至城域核心层BRAS/MSE 设备,不同的业务流（语音、宽带、ITV）以不同的VLAN 标识区分并在核心层分离后进入不同的业务平台,语音业务流由软交换/IMS 平台处理,宽带业务流进入Intnet 网络,ITV 业务流进入POP 节点[1].FTTH网络的传输质 量对ITV 业务感知有着重要影响,下面重点分析ITV 业务的QOS 要求,以及FTTH 组网对ITV 业务质量的影响.
1.1 ITV 业务QOS 要求
相比宽带业务,ITV 业务具有高带宽、丢包敏感性、时延抖动敏感性等特点,因为视频业务的实时性,通常无法进行太大的缓冲,因此丢包严重时可能导致画面冻结,马赛克等严重的问题,因此ITV 业务要求宽带承载网可提供高带宽,低丢包率,低时延抖动的特性.另一方面,ITV 业务成功的一个基本要求是提供良好的用户体验,通常电视业务用户体验要求包括以下方面：1）快速获取内容,通常要实现比较良好的视频体验,BTV 频道切换时间应小于1 秒,VOD 节目播放响应时间应小于3 秒；2）快速控制内容,VOD 视频流的控制响应时间应小于1s；3）视音频播放流畅,视频播放过程中要求无停顿,马赛克,爆音等现象.为了保证用户体验,要求网络提供必要的QoS 保证,提供快速的频道切换响应,提供对网络资源/ 状态的有效管理.
在ITV 业务质量模型中,MOS（Mean Opinion Score,主观平均得分）是一种用户角度来评价视频质量的评价方法.其中5 分为Excellent,>等于4.835 分为质优用户, 表示用户可以得到良好的业务感知,<4.835 为非质优用户.通过基于电信运营商的FTTH 网络与核心层进行联调,对ITV 质量和FTTH 网络的各项指标进行测试[2],得出以下结论：1）丢包率对ITV 视频质量影响较大,当丢包率达到2% 时,MOS 值下降至较快,视频画面出现马赛克；丢包率达到1.3% 为临界值,MOS 值基本能稳定在4.83 以上,偶尔跳变至4.83 以下,因此建议FTTH 网络的丢包率控制在1% 以下.2）网络时延对ITV 质量影响也较大,当承载网络的双向时延大于100ms时,MOS 值下降至4.83 以下,因此建议FTTH 网络的双向时延低于100ms.3）通过测试,FTTH 网络的抖动必须小于50ms,且无乱序,才能保证良好的ITV 体验.
1.2 网络级联对ITV 质量的影响分析
网络级联是指OLT 通过GE/10GE 接口连接汇聚交换机,业务流通过汇聚交换机再流入核心层BRAS/MSE 设备.由于不同品牌、型号交换机的转发技术、吞吐量、队列调度能力、延时等性能差别较大,本文测试环境基于电信运营商现网FTTH 网络和ITV 业务,采用高性能三层交换机华为S9312测试,OLT 设备、交换机和MSE 都在同一机房采取尾纤直连,排除了线路损耗、流量拥塞等因素影响,根据OLT 下接用户MOS 值数据统计质优合格率前后变化情况,测试结果如表2.结果表明,直连MSE 组网相比级联组网质差用户明显减少,因此为保障用户良好的ITV 业务体验,建议FTTH 网络采取扁平化的直连BRAS/MSE 组网方式.
二、分光比对FTTH 网络质量的影响分析
FTTH 网络中的一个重要无源器件是分光器,电信运营商通常采用二级分光模式,目前分光比较多是1:64 和1:32两种,以下从几个方面分析分光比对FTTH 网络性能因素的影响.
1）从技术上看,OLT 和ONU 之间的上行业务流采取时分复用方式,即ONU 的数据上传是分时隙的,同一个PON口下ONU 安装越多,每个ONU 分到的时隙越小.
2）从维护上看,PON 口分光比越大,“流氓ONU”威胁越大.“流氓ONU”是对不受OLT 控制的长发光、乱发光的ONU 的称呼,会影响整个PON 口业务,PON 口下ONU越多处理难度越大,处理时间越长.
3）从网络性能上看,PON 口分光比越大,无源光网络光功率衰耗越大,用户ONU 接收的光信号越弱,导致FTTH网络丢包率增加.
4）从带宽上看,分光比越大,单台ONU 的平均带宽越小.以EPON 技术,1:64 分光比为例,PON 口可用带宽为950M,用户并发比为0.5,单个ONU 的平均带宽为：
单个ONU 的平均带宽等于 PON 口可用带宽/（分光比x 并发比）等于950/（64x0.5）等于29M
从上述分析看,分光比越小,FTTH 网络的QOS 特性越好,越能满足ITV 业务的承载要求.特别是1:64 分光提供的带宽能力极易形成FTTH 网络流量拥塞,导致视频卡顿用户体验差,因此建议EPON 技术采用1:32 及以下分光比组网.
三、组播下移对FTTH 网络带宽的影响分析
在ITV 网络建设初期,用户量相对较少,BRAS 相比OLT 具备更好的组播复制能力,可以基于用户VLAN 和PPPoE 会话进行大量复制,将组播复制点选择在BRAS 上,OLT 上行ITV 业务流通过单播方式接入BRAS.但随着ITV业务的进一步发展,单播上行给接入网带来了巨大的流量压力,当有200 个用户观看高清频道就会产生1600M 的业务流量[3].
组播下移是指将组播复制点下移至OLT,OLT 下多个用户观看同一频道,只会从平台引入一份组播流,最大的好处是可以节省接入网的带宽资源.如湖南省ITV 共有160个频道,其中46 个高清频道,114 个标清频道,高清流量按8Mbit/S 码流计算,标清按2.5Mbit/S 码流计算,极端情况下160 个用户全部观看不同的频道到达直播流量的顶峰653Mbit/s,用户再增长,OLT 上行流量不再增加,并发用户数越多,节省的带宽资源越多.
四、结束语
OLT 直连BRAS/MSE 的网络更扁平化,可以有效提高网络的时延、丢包、抖动特性,满足承载ITV 业务的能力.同时,降低PON 口分光比可以使FTTH 网络更稳定运行,可以为用户提供更高的业务带宽.另一方面,组播下移可以有效降低OLT 上行流量,避免FTTH 网络出现流量拥塞.通过上述三个方面的优化,能在一定程度上提高FTTH 网络质量,满足ITV 网络的QOS 需求,为用户提供更好的视频业务体验.
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