支持超高清业务的基于G.HN的家庭联网技术研究

doi:10.12267/j.issn.2096-5931.2022.04.014

信息通信技术与政策 ›› 2022, Vol. 48 ›› Issue (4): 85-91.doi: 10.12267/j.issn.2096-5931.2022.04.014

支持超高清业务的基于G.HN的家庭联网技术研究

Research on home networking technology based on G.HN supporting UHD service

苟书智, 史航, 曹小波, 卓安生

中国信息通信研究院技术与标准研究所,北京 1000191

收稿日期:2021-11-10 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-05-09
作者简介:
苟书智: 中国信息通信研究院技术与标准研究所工程师,主要从事接入网相关科研与测试工作;|史航: 中国信息通信研究院技术与标准研究所工程师,主要从事接入网相关科研与测试工作;|曹小波: 中国信息通信研究院技术与标准研究所工程师,主要从事接入网相关科研与测试工作;|卓安生: 中国信息通信研究院技术与标准研究所工程师,主要从事接入网相关科研与测试工作

GOU Shuzhi, SHI Hang, CAO Xiaobo, ZHUO Ansheng

Technology and Standards Research Institute, China Academy of Information and Communications Technology, Beijing 100191, China

Received:2021-11-10 Online:2022-04-15 Published:2022-05-09

摘要/Abstract

摘要：

在各种接入技术使用的家庭网络有线传输媒质中,G.HN技术涉及电源线、双绞线和同轴电缆,能够最大程度地利用已布设的各种线缆,为视频业务的承载提供必要的网络覆盖和接入实体。随着大带宽低延迟业务的发展,家庭网络对超高清(Ultra HD,UHD)业务传输的需求日益突出,G.HN在承载UHD时面临挑战。给出G.HN承载UHD业务时应具备的功能性能规格,并对G.HN的后续发展作出展望。

关键词: G.HN, UHD, 网络能力

Abstract:

Power line,twisted pair and coaxial cable are all included in home network cable transmission medium by G.HN. On the network coverage and terminal access level, G.HN provides support for popularity of video service using all kinds of cables that had been arranged. With the development of large bandwidth and low latency services, the demand for transmission of UHD services in the home network has become increasingly prominent and G.HN is facing challenges when carrying UHD services. This paper gives the suggestion for the requirement of G.HN’s function and devices’ performance. Finally, the future development of G.HN is prospected.

Key words: G.HNl, UHD, network capability

中图分类号:

苟书智, 史航, 曹小波, 卓安生. 支持超高清业务的基于G.HN的家庭联网技术研究[J]. 信息通信技术与政策, 2022, 48(4): 85-91.

GOU Shuzhi, SHI Hang, CAO Xiaobo, ZHUO Ansheng. Research on home networking technology based on G.HN supporting UHD service[J]. Information and Communications Technology and Policy, 2022, 48(4): 85-91.

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http://ictp.caict.ac.cn/CN/10.12267/j.issn.2096-5931.2022.04.014

http://ictp.caict.ac.cn/CN/Y2022/V48/I4/85

类型	标清SD	高清HD	全高清FHD	超高清UHD
类型	标清SD	高清HD	全高清FHD	基础4K	真4K	极致4K	基础8K	真8K	极致8K
分辨率	640×480	960×720	1920×1080	3840×2160			7680×4320
帧率/fps	25/30	25/30	25/30	25/30	50/60	100/120	25/30	60	120
颜色位数/bits	8	8	8	8	10	12	10	12	14
压缩技术	H.264			H.265/HEVC
最小码率/Mbit/s	2	4	8	15	30	50	50	100	220

类型	标清SD	高清HD	全高清FHD	超高清UHD
类型	标清SD	高清HD	全高清FHD	基础4K	真4K	极致4K	基础8K	真8K	极致8K
分辨率	640×480	960×720	1920×1080	3840×2160			7680×4320
帧率/fps	25/30	25/30	25/30	25/30	50/60	100/120	25/30	60	120
颜色位数/bits	8	8	8	8	10	12	10	12	14
压缩技术	H.264			H.265/HEVC
最小码率/Mbit/s	2	4	8	15	30	50	50	100	220

场景	技术实现手段		典型应用
直播式分发类视频服务	广播电视直播
	IP网络直播	组播+UDP	互联网直播、移动视频服务
	IP网络直播	单播+UDP/TCP	互联网直播、移动视频服务
点播式分发类视频服务	IP网络点播	单播	IPTV、互联网视频

场景	技术实现手段		典型应用
直播式分发类视频服务	广播电视直播
	IP网络直播	组播+UDP	互联网直播、移动视频服务
	IP网络直播	单播+UDP/TCP	互联网直播、移动视频服务
点播式分发类视频服务	IP网络点播	单播	IPTV、互联网视频

		点播业务		直播业务
		不考虑云端优化	考虑云端优化	不考虑RET (主动请求重传)	考虑 RET
UHD视频平均码率/Mbit/s		≥25	≥25	≥30	≥30
网络指标	E2E带宽/Mbit/s	≥100	≥37.5	≥56	≥56
	RTT/ms	≤20	≤20	/	/
	PLR	≤3.4×10^-5	≤2.4×10^-5	≤1×10^-6	≤1×10^-4

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			RG	AP
北向接口			xPON、1000 Base-T接口、G.fast接口中的一种或多种	G.HN接口
南向接口			G.HN接口	Wi-Fi 5(双频2×2规格以上)、1000 Base-T接口中的一种或多种
G.N物理层	功能		电力线/双绞线/同轴线介质上支持100 MHz模板,以在SISO场景下支持1 Gbit/s以上的物理层速率;在电力线/CAT5/CAT6介质上应支持MIMO模式,实现双数据流传输;应支持4096QAM以上的调制,达到每个子载波12 bit的调制阶数;在电力线介质上应支持静默Probe帧,以准确估计信道噪声特性;应支持RCM模式,以构建鲁棒的传输通道
	性能	电力线介质	宜支持噪声抵抗功能,以克服家庭网络受到电器干扰,提供100 Mbit/s以上的稳定带宽连接;支持最大物理层速率2 Gbit/s,最大TCP流量速率600 Mbit/s以上;支持12个节点以上的组网
	性能	双绞线/同轴线介质	在家居户型中,支持稳定1 Gbit/s以上的连接,最大TCP流量速率600 Mbit/s以上;支持12个节点以上的组网
G.HN链路层	功能		应支持维护接入节点上线和下线,保障家庭组网灵活实现;应通过MAP帧分配非冲突的时隙给视频业务,保障视频流业务调度优先级;应支持拓扑维护功能,实时监测家庭组网拓扑的链路情况;应支持重传功能;应探测邻居网络及与邻居网络的协调;应支持节能模式
G.HN链路层	性能		支持UHD视频业务流量切片,提供最高优先级管道,满足视频传输速率要求,数据传输时延<20 ms;支持视频流业务监控机制,实时提供视频流传输质量指示

[1]	贾武, 邵岩, 李洁, 等. 分发类视频业务用户体验评估技术[J]. 邮电设计技术, 2017(7):65-69.
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