88
《有线电视技术》 2018年第2期 总第338期
随着光网络建设的快速推进，网络带宽及业务承载能力得到了高速发展，以此为基础的互联网家庭新业务、新应用也日趋丰富。未来家庭业务主要呈现出业务多元化、服务对象精确化、终端多样化、管理智能化等特征，准确把握业务现阶段以及未来业务对支撑网络的承载需求，是发展家庭网络，保障智慧业务落地的重要前提。 1 家庭业务分类
家庭业务分为传统电视、宽带业务和新兴的智慧家庭业务，其中智慧家庭业务依托于新一代智慧化、综合性的家庭服务系统，是家庭智能设备、物联网、高速信息网络和应用服务的有机融合。
从技术角度讲，家庭业务以宽带网络、物联网为基础，依托移动互联网、云计算等新一代信息技术，实现服务的智能化，提供人与家庭设施的双向智能互动。家庭业务可看作是信息技术在家庭环境的应用落地，体系结构如图1所示。
按照业务类型家庭业务分为视频类业务、应用类业务以及智慧家庭类业务，其中视频类业务主要包括大屏电视业务、移动视频业务；应用类业务主要包括页面浏览业务、视音频通信业务、家庭云业务、游戏业务、家庭监控业务；智慧家庭类业务主要为家庭物联网业务。基于上述分析，家庭类业务共归纳为三个大类8个小类。
2 业务需求分析
根据家庭业务分类，本文将从带宽需求、时延要求、泛在性要求、抖动 要求、丢包要求以及安全性要求这几个方面对8个小类进行详细分析探讨。
2.1 大屏电视业务
大屏电视类业务主要是指基于普通电视、激光电视以及投影仪等大尺寸设备，实现家庭内部电视、电影的直播、点播观看。大屏能够使用户以更舒适的姿势观看，同时更适合多人尤其是家庭观看，更有氛围。足够大的电视屏幕能
够占据人眼更大的面积，更加接近人的实际视觉感受，能够提供更加逼真的临场感。大屏可以成为家庭视觉中心、家庭娱乐中心、家庭应用广场、家庭互动
NGB 综合技术实验室专栏
智慧家庭业务对网络的需求分析
苗建民 陆炜 包一鸣 江苏有线技术研究院有限公司
摘要：智慧家庭业务对网络承载需求的准确分析和预测，对接入网的建设具有重要的指导意义。本文将家庭业务按照业务类型分为三个大类8小类，并分别介绍了不同种类业务的带宽需求、
时延要求、泛在性要求、抖动要求、丢包要求以及安全性要求。
关键词：智慧家庭 业务需求 接入网 物联网图1 家庭业务系统结构图
89
·NGB 综合技术实验室专栏·
的核心平台。目前高清视频类业务已经逐步普及，未来随着4K、8K、VR/AR 技术的加速发展，将会给大屏电视业务带来新的活力。
通过对电视业务指标参数分析，得到其对网络的承载需求如下。
（1）带宽需求：高清需求为8Mbps 带宽，准4K 至少需要30Mbps 带宽，标准4K 至少需要50Mbps 带宽，极致4K 需要接近百兆带宽，8K 电视对带宽需求达到百兆以上，VR 对带宽需求达到几百兆。
（2）时延要求：点播网络时延一般为400 ms 以内。
（3）泛在性要求：终端相对固定，对泛在性要求不高。
（4）抖动要求：组播抖动小于5ms，点播抖动小于50 ms。
（5）丢包要求：对于高清，丢包率不超过0.1%；对于准4K，丢包率不超过0.01%；对于标准4K，丢包率不超过0.001%；8K 电视及VR 对丢包要求更高。
（6）安全性要求：为确保电视的传输内容，该业务对安全性要求高。
2.2 移动视频业务
吸油烟机止回阀移动视频业务是以手机、Pad 等为终端，通过观看直播、点播电视或访问移动互联网获取视频内容，包括影视、娱乐、原创、体育、音乐等。
由于业务终端具有移动便携性，不受时间地点的限制，用户可以将一些碎片化的时间充分利用起来。未来随着用户对音频及画面质量要求的逐步提升，移动视频类业务的播放效果将日趋接近大屏电视。
通过对移动视频业务指标参数分析，得到其对网络的承载需求如下。
（1）带宽需求：移动视频至少需要4Mbps 的带宽，才可满足大部分应用的流畅播放，对于超高清视频带宽需求需达到10Mbps 以上。
（2）时延要求：点播网络时延小于400 ms。
（3）泛在性要求：终端相对不固定，对泛在性要求较高。
（4）抖动要求：组播抖动小于5ms，点播抖动小于50ms。
（5）丢包要求：要求丢包率低于千分之一。
（6）安全要求：对于内网节目安全要求高，对于互联网视频安全要求一般。
2.3 页面浏览业务
网页浏览，指通过其URL（统一资源定位符）检索资源，如果资源是包含指向其他资源的链接的网页，浏览网页将同时查已链接资源的URL。用户单击映射对象的图标，使用“浏览”命令时即可浏览该资源。伴随着云计算
技术的快速发展，传统的桌面应用逐步向云端迁移。基于云计算，用户无需进行数据处理，只将其放置在云端，由云端完成数据的运算和处理，而客户端仅仅作为用户读取云端数据、控制服务的接口。Web 因其部署简单、管理维护方便，与平台无关等特性，逐步成为一种重要的云计算结构。 通过对页面浏览业务指标参数分析，得到其对网络的承载需求如下。
（1）带宽需求：页面浏览整体对网络的带宽需求不高，对于纯文字页面，带宽需求一般为250~400kbps；对于图片较多的页面，带宽需求一般为400~1000kbps；对于视频网页而言，带宽需求一般为4Mbps 以上。
（2）时延要求：网页浏览对网络时延要求不高，一般为秒级时延。
（3）泛在性要求：对于相对固定的终端（台式电脑、电视等）对泛在性要求不高，对于移动终端（智能手机、Pad 等）则需要对场景内完成无线信号的全覆盖。
（4）抖动要求：网页浏览对抖动要求不高。
（5）丢包要求：网页浏览和发邮件等传统业务对于网络实时性要求不高，当出现少量丢包时，对应用的影响不大，用户往往注意不到。
（6）安全要求：低。
2.4 视音频通信业务
视音频通信是通过各种各样的即时通信软件，在手机、电脑、电视三者之间实时传送语音和图像，实现一对一、一对多、多对多的通信。典型
的流媒体视音频通信系统如图2所示，系统主要由发送端、网络传输以及接收端三部分组成。
其中，发送端也称数据采集端，
图2 视音频通信系统示意图
负责视音频数据的采集、时间戳的添加以及数据打包等，是视音频同步的基础。网络传输：负责视音频数据的实时传输，传输网络包括DVB传输网、IP数据网。接收端：也称播放端，负责视音频同步的实现，包括媒体内同步和媒体间同步。视音频通信主要有四种形式，即Phone-to-PC、PC-to-PC、PC-to-Phone、Phone-to-Phone via Internet。
通过对视音频业务指标参数分析，得到其对网络的承载需求如下。
（1）带宽需求：标清视音频通信对网络宽带需求为4Mbps；高清视音频通信对带宽要求为8Mbps；未来对于远程医疗等超高清应用对网络宽带的需求为100Mbps及以上。
（2）时延要求：视音频通信对于时延要求较高，一般要求为端到端总体时延不超过150ms；对于远程医疗而言，系统的时延要求较高，端到端不超过10 ms。
（3）抖动要求：延时抖动容易产生很大的时间偏差，严重破坏视频媒体内和视频媒体间的同步，视音频通信要求端到端抖动不超过50ms。
（4）丢包要求：音频数据的丢失使音频播放的不连续，视频数据丢失多的情况下则会出现卡机，即媒体流数据的丢失将严重破坏同步效果，视音频通信要求丢包率低于千分之一。
（5）泛在性要求：对于相对固定的终端（台式电脑、电视等）对泛在性要求不高，对于移动终端（智能手机、Pad等）则需要场景内完成无线信号的全覆盖。
（6）安全要求：一般。
2.5 家庭云业务
家庭云（HomeCloud），泛指以家庭云主机为核心，通过家庭中的有线或
无线网络，接入家庭可以联网的设备，
并通过宽带与互联网相连，是一个为家
庭而组建的云存储系统，可以根据服务
器安装位置分为私有云和公有云。家庭
私有云系统主要由服务器端和客户端
两部分组成，服务器端的主要任务就是
负责与客户端交互，从而保存家庭成员
的个人数据。客户端是家庭用户与服务
器进行数据交互的平台，其核心功能是
实现与服务器的连接登录、下载文件和
上传文件。家庭公有云系统由云存储平
台、家庭网关、家庭云存储接入网关以
及各类智能终端（机顶盒、Pad、智能
手机等）组成。
通过对家庭云业务指标参数分析，
得到其对网络的承载需求如下。
（1）带宽需求：考虑到用户对家
庭云业务的感知度，该业务对网络带
宽要求较高。普通家庭用户采用云存
储业务需要20Mbps以上带宽，对于多
线程控制以及高清流媒体播放等业务，
要求带宽满足100Mbps以上。
（2）时延要求：网络延时小于跨越障碍物
150ms。
（3）丢包要求：此项业务对丢包
要求不高，不超过1%。
（4）泛在性要求：由于考虑到多
种类型终端共享业务内容，因此此业
务对泛在性要求较高，场景内需要完
成无线信号的全覆盖。
（5）安全要求：家庭云平台及联
网设备需具有较高的安全保密性。
塑料围嘴2.6 游戏业务
游戏业务从技术实现角度可以分
为：页面类游戏、客户端类游戏、云
游戏等，其中云游戏业务由云端和终
端两部分组成。云端负责资源调度、
会话管理和应用业务的运行提供，终
端可以经过IP网络利用现有的互动平
台接入云端。除了手机平台外，用户
还可以通过遥控器、体感摄像头等操
纵设备，在电视平台上玩游戏。随着
AR/VR技术的飞速发展，传统家用游
戏机已无法满足用户需求，基于虚拟
现实技术的游戏，通过戴上头盔，即
u交
可进入一个可交互的现场场景，给用
户带来更好的游戏体验。
通过对游戏业务指标参数分析，
得到其对网络的承载需求如下。
（1）带宽需求：对网络的带宽
需求较高，一般性游戏对带宽需求至
少为10Mbps，云游戏建议达到20M，
VR游戏至少达到百兆以上。
（2）时延要求：游戏时延会极大
地影响体验，因此对网络时延要求较
高，一般不超过100毫秒级。VR从传
感器采集，经过线缆传输、游戏引擎
处理、驱动硬件渲染画面、液晶像素
颜切换，到人眼看到对应的画面，
中间经过的每一个步骤都会产生延迟。
要想达到理想的状况，需要硬件和软
件优化的紧密配合。目前公认的可以
被多数人接受的VR延迟是20ms。
（3）泛在性要求：对于电脑类游
戏，终端位置相对固定，对泛在性要
求不高，对于手机类游戏，有较高的
泛在性要求。
（4）抖动要求：对网络的带宽需
求较高，要求为毫秒级。
（5）丢包要求：要求丢包率低于
千分之一。
（6）安全要求：高。
2.7 家庭监控类业务
随着经济的快速发展和生活节奏
的逐步加快，人们对家人照顾及财产
安全方面花费的时间越来也少，为此
需要引入监控技术丰富用户对家庭的
90《有线电视技术》 2018年第2期 总第338期
91
·NGB 综合技术实验室专栏·
管理手段。家庭网络视频监控是社会发展的必然产物，它是个人对社会单元细胞——家庭的安全要求。
视频监控系统的构成通常包括三个主要的单元，即摄像单元、传输单元和后台处理单元，如图3所示。
未来的家庭监控系统会越来越智能化、个性化，结合移动通信、智能、安防、大数据等技术，配合现有的增值业务支撑平台，融合可视通信、手机视频、电视娱乐、移动会议、电脑监控等多种业务，可在极大地体现全业务优势同时，提升用户的业务感知度。
通过对家庭监控类业务指标参数分析，得到其对网络的承载需求如下。
（1）带宽需求：视频监控主要为利用移动客户端实时调看监控图像，因此对上行流量要求较高。标清监控图像宽带要求为4Mbps 以上，高清及超高清宽带要求为20Mbps 以上。
（2）时延要求：该业务对时延要求为秒级。
（3）泛在性要求：对于一般监控摄像头，可采用有线连接至处理中心。对于有线不可达区域，可考虑采用无
线传输，因此对泛在性具有要求。
（4）丢包要求：为了保障远程监控图像的清晰性，业务对丢包要求相对较高，要求丢包率不得高于千分之一。
（5）安全要求：需要监控终端及联网设备具有较高的安全保密性。
2.8 家庭物联网业务
家庭物联网业务是基于家庭物联技术，实现家中的各种物联终端互联，并按需提供暖通控制、环境监测、防盗报警、室内外遥控、家电控制、电话远程控制、可编程定时控制、照明控制等应用业务。
智能家居最终目标是让家居环境更舒适、更安全、更环保、更便捷。物联网的出现使得现在的智能家居系统功能更加丰富、更加多样化和个性化。其系统功能主要集中在智能照明控制、智能家电控制、智能安防、居家健康等。每个家庭可根据需求进行功能的设计、扩展或裁减。
通过对家庭物联网业务指标参数分析，得到其对网络的承载需求如下。
（1）带宽需求：由于物联网业务
传输需求主要为控制指令及采集的数据等，且大部分设备信息交流均属于家庭内部，因此对带宽需求很低，一般来说1M 以内均可满足要求。
（2）时延要求：该业务对时延要求为秒级。
（3）泛在性要求：该业务设计众多智能传感设备及智能家电，因此对网络泛在性要求很高，要求无线网络全覆盖。
（4）丢包要求：由于采用了等待确认以及重复传输机制，因此对丢包的要求不高。
（5）最大连接数量：要求最大连接数量不低于100个。
（6）安全要求：需要终端传感设备及联网设备具有较高的安全保密性。
3 业务需求总结
考虑到不同阶段业务对网络承载需求的差异性，本文将家庭业务按照时间维度分为近期和中远期两类，同时为了更好的保障家庭全业务的体验性，在对性能分析时应选取最高标准。如表1所示。
通过上述对承载需求的分析，未来中远期家庭融合业务对家庭内部组网的技术要求主要为如下。
（1）组网模式：综合利用有线、无线融合技术，同轴电缆、网线、电
力线多种有线传输介质，实现家庭内部组网解决方案多样化。
（2）带宽需求：家庭接入带宽不低于1000M，户内主干网络带宽不低于1000M，桌面带宽不低于
100M。
（3）时延要求：最低时延要求不超过10ms。
（4）泛在性要求：家庭内部全面实现宽、窄带无线信号的无缝覆盖。
图3 视频监控系统基本原理图
表1
阶段
序号游戏玩家信息
业务类型
带宽要求时延要求泛在要求安全要求
近期
1大屏电视业务（两路高清）
20M 400ms 无高2
移动视频业务
10M 以内400ms 有内网高 外网一般
3网页浏览业务4M 秒级有低4游戏业务20M 100ms 有高5视音频通信业务
8M 150ms 有一般中远期
6大屏电视业务（4K/VR/AR）超百兆100ms 无高7游戏业务（VR）超百兆20ms 有高8视音频通信业
务(远程医疗)超百兆10ms 有高9家庭云业务超百兆150ms 有高10家庭物联网业务1M 秒级有高11家庭监控业务
20M
秒级
有
高
1 引言
随着广电网业务的不断发展，网络用户的使用量显著增长，网络的服务质量要求越来越高，如何保证网络可以正确高效的运行对网络运营商来说十分关键。这就要求在网络运维中必须对出现的网络异常有着清晰准确的检测与处理。网络在运转的同时，会产生大量的数据，这些数据体现了网络的工作情况与性能，如何处理这些运维数据，对于提高网络的安全、服务质量有着非常重大的意义。
网络运维数据包括多方面内容，大致可以分为三个层面：第一个层面是指工程数据，主要指网络或工程运行时产生的大量数据，比如说系统资源数据、基础报警数、运营时的故障数据等；第二层面是指业务数据，指的是在业务应用时产生的数据，比如
业务切换数据、业务调用数据、日志
数据等；第三个层面是指数据可视化。
在网络数据运维时，尤其是异常
检测领域，面临着许多的挑战。其中
最重要的有两点，第一点是异常定义
的挑战。只有专门领域的人员通过观
察日志信息，才可以准确的判断出异
常，而且异常的种类千差万别，并没
有一个清晰通用的定义。第二点是数
据量的增大导致了异常检测的人力资
源和时间消耗过大。随着网络的发展，
随之而来的就是数据量的增大，越来
越多的运维数据产生，为了能准确全
面的到异常，需要投入大量的专业
人士花费更多的时间去查。所以为
了解决这些挑战，就需要不断的提高
异常检测技术的效率。
运维数据从本质上来讲是多种时舞蹈把杆
间序列，而本文着重介绍如何针对时
间序列来定义异常以及如何检测异常。
异常的定义分为两种形式，一种是异常
点，另一种是异常模式。而面向时间序
列的异常检测技术主要分为基于统计
学的检测方法、基于距离的检测方法、
基于机器学习的检测方法以及基于符
号化聚合近似（SAX）的检测方法。
本文主要介绍了多种异常检测技
术，架构如图1所示。
2 异常定义
2.1 异常点的定义
所谓的异常点是指在给定的数据
集中与众不同的数据，在不同的领域
也可以叫做噪声、孤立点等。从名字
可知，它与其余的点相比，有着显著
的区别，这种区别让人们怀疑这并不
网络运维数据的异常检测
宋旭翃 东方有线网络有限公司
逄钰 复旦大学计算机科学技术学院
摘要：随着用户对网络服务质量要求的提高，以及网络运维强度的增加，网络的运维所需要收集和统计的数据也越来越多。网络在工作的过程中不可避免的会产生各种异常，而为了保障网络能高效正常的运转，异常的检测变得至关重要。本文主要研究如何定义网络运维数据中异常以及多种面向运维数据的异常检测技术。
关键词：智能运维 异常检测 时间序列 机器学习
（5）安全性要求：针对特定场景的组网设备及终端设备，要具有很高的安全特性。
4 结束语
随着智能技术的蓬勃发展，以家庭为单位的应用需求越来越大，家庭物联网、家庭云、家庭监控等新型家
庭业务方兴未艾，家庭业务市场已经
成为各大运营商奋力争取的战略高地。
通过对家庭业务的参数分析，了解业
务对网络的承载需求，可以更好地保
障家庭全业务顺利落地，提升用户的
业务感知度。
参考文献
[1]刘剑锋.基于单片机的远程智能家居控制
系统设计[J].中国新通信,2015(5).
[2]何燕燕.物联网智能家居的发展及趋势研
究[J].无线互联科技,2016(22).
[3]朱顺兵 张永刚. 物联网智能家居的集成
技术与应用服务研究[J].智能建筑与城市信
息,2013(2).
[4]何欣，宋亚林，安健，等.移动感知物联网
技术研究[J].计算机应用研究,2011(7).CATV
92《有线电视技术》 2018年第2期 总第338期
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议