宽带发展联盟固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书2019653页

固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书01固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书序言序言用户业务体验是固定家庭宽带发展水平和质量评价的核心要素。近年来，随着“宽带中国”战略的实施和“提速降费”工作的不断深入推进，我国宽带网络发展水平取得了“跨越式”提升。目前，光纤宽带接入已成为了我国固定宽带的主要接入方式，我国固定宽带已全面进入了“光网时代”，全国所有地级市基本均建成了光纤网络全覆盖的“光网城市”。截至2019年第一季度，我国光纤接入端口在所有宽带接入端口中占比接近90%；光纤宽带用户在宽带用户中占比达到了91.6%，已在全球处于领先水平。光纤宽带的全面覆盖和普及，为我国用户业务体验的持续提升奠定了网络基础。根据宽带发展联盟发布的《中国宽带速率状况报告》，2019年第一季度，中国固定宽带平均可用下载速率达到31.34Mbit/s，是2015年第一季度实施提速降费工作以来的6.1倍，我国固定家庭宽带用户的业务体验取得了快速提升。但也应该看到，当前随着物联网、云计算、大数据、超宽带等技术的飞速发展，4K/8K高清视频、虚拟现实（VR）与增强现实业务（AR）、在线游戏及家庭云服务等新业务正蓬勃兴起。一方面，我国宽带网络的快速发展和新业务的出现不断驱动用户对固定家庭宽带业务体验提出更高的需求，各种业务的体验质量也日益受到社会的广泛关注；另一方面，固定家庭宽带的高质量业务体验和业务应用类型、相应的网络支撑能力要求和关键性能指标等因素密切相关。本白皮书总结了当前固定家庭宽带业务的技术发展趋势，梳理了当前典型的固定家庭宽带业务应用类型，针对不同业务应用，分析了相应的网络能力要求，研究提出了相关业务体验的关键质量指标，以及对应这些业务质量指标相应的网络性能指标，提出了构建固定家庭宽带高质量业务体验的系统性方案建议，并展望了未来家庭宽带业务发展的典型应用。宽带发展联盟《固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书》的发布，旨在让广大公众更深入了解固定家庭宽带高质量业务体验，并为行业主管部门和宽带发展产业链各方构建以用户体验为中心的高质量家庭宽带网络，推动宽带网络的产业健康发展提供重要参考。白皮书的编制得到了宽带发展产业链部分企业以及宽带发展联盟相关理事单位的大力支持，在此一并表示感谢。02固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书目录目录1家庭宽带业务发展即将进入千兆时代052家庭宽带业务应用类型072.1总述072.2Web浏览072.2.1业务应用情况072.2.2业务实现过程072.2.3网络能力要求092.3文件下载与上传092.3.1业务应用情况092.3.2业务实现过程092.3.3网络能力要求102.4IPTV102.4.1业务应用情况102.4.2业务实现过程112.4.3网络能力要求132.5OTT视频142.5.1业务应用情况142.5.2业务实现过程142.5.3网络能力要求152.6网络游戏162.6.1业务应用情况162.6.2业务实现过程172.6.3网络能力要求172.7CloudVR182.7.1业务应用情况182.7.1.1CloudVR强交互192.7.1.2CloudVR弱交互（视频）192.7.2业务实现过程202.7.2.1CloudVR强交互2003固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书目录2.7.2.2CloudVR弱交互（视频）212.7.3网络能力要求222.7.3.1CloudVR强交互222.7.3.2CloudVR弱交互（视频）222.8语音2303业务体验的关键指标243.1总述243.2Web浏览253.3文件下载与上传253.4IPTV263.4.1直播263.4.2点播283.5OTT视频293.6网络游戏293.7CloudVR303.7.1CloudVR强交互303.7.2CloudVR弱交互（视频）323.8语音3404如何构建高质量的业务体验354.1总述354.2城域网364.2.1影响体验的因素分析364.2.2网络优化措施分析374.2.3构建高质量体验网络建议384.3接入网394.3.1影响体验的因素分析394.3.2网络优化措施分析394.3.3构建高质量体验网络建议4004固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书目录4.4CDN网络/业务服务器414.4.1影响体验的因素分析414.4.2网络优化措施分析414.4.3构建高质量体验网络建议424.5家庭网络424.5.1影响体验的因素分析424.5.2网络优化措施分析434.5.3构建高质量体验网络建议4505家庭宽带业务未来展望475.1智能家居475.2增强现实（AR）485.3极致高清（16K）485.4全息交互49A缩略语5105固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书家庭宽带业务发展即将进入千兆时代01家庭宽带业务发展即将进入千兆时代当前，无论是我国发展数字经济、建设网络强国和制造强国、促进实体经济转型升级的总体需求，还是4K/8K高清视频、VR/AR、互动游戏、家庭云等新兴业务的驱动牵引，均需要高带宽、低时延、可靠稳定的宽带接入及家庭网络。回顾我国固定家庭宽带接入技术的发展历程可以看到，伴随着不断的技术进步和业务的需求牵引，总体已经经历了5个时期：第1和第2个时期主要是依托铜线基础设施，通过从PSTN/ISDN到XDSL的技术进步，提供从56K的窄带到20M宽带能力，典型业务应用主要是Web页面浏览以及语音，我国宽带网络初步发展的头10年基本处于第1、2时期；第3个时期固定家庭宽带主要围绕不断提速来进行，包括VDSL技术的应用，不断挖掘铜缆的传输潜力，以及光纤接入技术的初步应用，主要是FTTB以及PON+LAN的接入技术，逐步提供30~100M的家庭宽带，这个时期在我国的时间较短。2012年以来，伴随着“宽带中国”战略的实施和“提速降费”工作的不断深入推进，我国进入了以光纤到户（FTTH）为典型建网模式的第4个固定家庭宽带发展时期，开始普遍提供百兆及以上宽带业务，典型的业务应用主要是高清视频（如480P和1080P的IPTV和OTT视频）、超高清视频（如4K视频）、云游戏等。当前，4K/8K高清视频、虚拟现实与增强现实业务（VR/AR）、在线游戏及家庭云服务正在逐步应用和不断普及。国际电信联盟通过7680x4320分辨率作为国际的8K固网代际典型业务典型带宽建网模式发展历程语音、拨号上网窄带PSTN/ISDN64Kbps电话端局/窄宽接入网~20002000~20102005~20152010~20202015~2025CODSLAMFTTC/FTTBFTTH/FTTdpFTTH多媒体网页、标清视频宽带ADSL10Mbps720P、1080P高清视频超宽带VDSL/Vec/SV30~200Mbps4K超高清、云游戏超百兆GPON/EPON/G.fast100~500Mbps8K视频、CloudVR千兆超宽10G~PON1Gbps~5GbpsFn1Fn2Fn3Fn4Fn5图1-1固定家庭宽带发展历程06固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书家庭宽带业务发展即将进入千兆时代超高画质电视(SHV)标准，日本准备在2020年第32届东京夏季奥林匹克运动会使用8K技术转播奥运赛事。国际上从2018年7月起开启CloudVR业务试商用，将CloudVR从家庭场景延伸至VR教育、VR电竞馆、VR营销等2B（ToBusiness）场景，截至目前，全球CloudVR用户月活跃率已达到62.9%。我国也在加紧推动相关业务的普及应用，从2017年底，中国首个4K超高清电视直播频道在广州举行开播仪式，标志着4K时代的全面来临。2018年，CloudVR亮相在福建举行的首届数字中国建设峰会，标志着VR商业部署进入千家万户。至2018年底，我国仅网络在线游戏用户注册数量就达到了4亿用户，标志着游戏已经成为家庭宽带的一个主要业务场景之一。可见，我国宽带网络的不断快速发展，以及新业务的不断普及应用，对家庭固定宽带业务提出了更高的要求，推动千兆家庭宽带接入业务部署已经成为了当前必然的选择。我国固定宽带接入发展将进入第5个时期，即以10GPON光纤接入实现用户端的千兆带宽业务，用户体验和系统容量将会有飞跃式的发展，上下行速率将达到千兆甚至更高，时延降低到100μs以下。我国政府也正在推动千兆宽带业务的规模部署，在李克强总理的《2019年政府工作报告》中明确提出：“持续推动网络提速降费，开展城市千兆宽带入户示范,……，让用户切实感受到网速更快更稳定”。2019年5月14日国务院召开常务会，部署进一步推动网络提速降费工作，重点提出：“把加快网络升级扩容作为扩大有效投资的重要着力点。今年实现光纤到户接入端口占比超过90%，在300个以上城市部署千兆宽带接入网络，推动固定和移动宽带迈入千兆时代”。2019年5月，工信部、国资委两部委发布了《关于开展深入推进宽带网络提速降费支撑经济高质量发展2019专项行动的通知》，提出要“开展千兆宽带入户示范。推动基础电信企业在超过300个城市部署千兆宽带接入网络，千兆宽带覆盖用户规模超过2000万，为高带宽应用创新和推广提供基础网络保障。研究制定千兆城市评价指标，开展千兆宽带应用示范，重点面向AR/VR、超高清视频、远程教育、远程医疗等领域拓展应用空间，全年新增千兆宽带用户（含家庭用户和政企用户）40万”。可见，在提速降费政策牵引、高宽带业务发展驱动、相关技术和产业逐步成熟的共同推动下，我国千兆宽带接入迎来快速发展，我国家庭宽带业务发展即将进入“千兆时代”。07固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书家庭宽带业务应用类型02家庭宽带业务应用类型2.1总述不同的家庭宽带业务应用在网络层面具有不同的业务特点和业务传输过程，高质量业务体验对网络也有着不同的要求。当前家庭宽带业务应用逐渐从单一的语音、上网通信向娱乐、生活应用类服务等多元化需求扩展。Web浏览、文件下载与上传是家庭宽带的基础业务；IPTV/OTT视频、网络游戏成为家庭宽带的增值业务，正在逐步普及；VR/AR、家庭智慧云等新业务也将逐渐应用，而传统的固定电话语音业务则在快速萎缩。本章分别梳理了当前典型的家庭宽带业务应用，并研究总结了相关业务的主要定义和特点、业务应用情况、业务实现过程和相应的网络能力要求。2.2Web浏览Web浏览，即网页浏览业务，是指用户通过PC、智能手机、平板电脑等客户端接入电信运营商固定宽带网络，通过网页浏览器（IE、Chrome、Firefox等）进行检索并展示Internet信息资源。这些信息资源可以为文字、图片、影音或其它内容。2.2.1业务应用情况Web浏览是一项家庭宽带的基本业务应用，网民基本均会使用到Web浏览业务。据CNNIC中国互联网发展状况统计调查报告指出，截至2018年12月，中国网民规模达8.29亿，普及率达59.6%，较2017年底提升3.8个百分点，全年新增网民5653万。2.2.2业务实现过程Web浏览是用户浏览器从运营商CDN（内容分发）缓存/服务提供商Web服务器进行内容下载并在本地显示屏上显示的过程。业务过程包含IP地址获取、连接建立、数据下载和内容显示。08固定家庭宽带高质量业务体验研究白皮书家庭宽带业务应用类型域名服务器指定优先从CDN缓存获取内容，只有CDN缓存无相关内容时才会从内容提供商Web服务器获取。浏览器访问的内容在CDN缓存时，流量会依次经过家庭网络和电信运营商网络（含接入网、城域网、省级骨干网）；浏览器访问内容不在城域网且服务器在其它电信运营商网络时，流量会经国家骨干网网络到服务器所在城域网，再经城域网出口到其它电信运营商网络，最终连接到内容提供商的Web服务器，获取内容后会同步存储在本地城域CDN，以便后续访问。下面重点关注用户PC、域名服务器、内容服务器间的业务关系，其业务实现的过程如图2-1所示。图2-1Web浏览过程示意图123CDN/Web服务器显示信息域名解析服务器获取Web服务器地址浏览器与服务器建立连接并完成首屏显示浏览器完全加载网络输入网址1)用户访问一个网页，通常需要在浏览