注释

HFC网络

超过50/ 5mbps宽带业务的视频会议带宽使用扩展测试

朱虎

朱虎
高级工程师

谢尔顿韦伯斯特

谢尔顿韦伯斯特
领导架构师 - 研发有线集团

Doug Jones.

Doug Jones.
主要架构师

2021年2月19日

由于在家工作和远程教育仍然是我们大多数人的常态,我们想建立和扩展我们的之前的调查流行的视频会议应用的带宽使用。在这篇文章中,我们研究了在下行50mbps和上行5mbps宽带服务(“50/5宽带服务”)上视频会议应用的使用。目标是一样的,看看使用流行的视频会议应用程序在接入网上可以支持多少并发会议会话。和之前一样,我们检查了谷歌Meet、GoToMeeting和Zoom,这一次我们添加了Microsoft Teams,并检查了这些应用程序的组合。为了避免出现对特定会议应用程序的认可,我们没有给下面的数字贴上测试中的特定应用程序的标签。

我们用的是十一月的同一台网络设备。这包括与上一篇博客相同的电缆设备——相同的DOCSIS 3.0 Technicolor TC8305c网关,支持8个下行通道和4个上行通道,以及相同的CommScope E6000 cable modem终端系统(CMTS)。

也使用了相同的笔记本电脑,虽然这次我们将其增加到10台。使用各种笔记本电脑,运行Windows,MacOS和Ubuntu - 没有特别的,只是实验室周围的笔记本电脑和可供使用。所有使用的有线以太网连接通过切换到调制解调器,以确保在宽带提供商的控制范围内不会影响宽带提供商的变量会影响所传递的速度(例如,下面指出的Wi-Fi接入点的放置)。会议会议设置并在随着时间的推移收集流量流速时,参数变化。在整个测试过程中,我们确保了鉴于每个笔记本电脑的相机的主动运动,以更全面地模拟真实的使用情况。

As in the previous blog, this research doesn’t take into account the potential external factors that can affect Internet performance in a real home -- from the use of Wi-Fi, to building materials, to Wi-Fi interference, to the age and condition of the user’s connected devices -- but it does provide a helpful illustration of the baseline capabilities of a 50/5 broadband service.

和以前一样,宽带速度被过度分配了。对于这个测试,50/5宽带服务超过了25%,这是这个服务层的典型配置。

首先,我们从11月开始使用25/3宽带服务重复了这项工作。而且令人高兴的是,这些结果在出行。我们认为基线对于验证设置非常重要。

接下来,我们转向了50/5宽带服务并开始工作。在较高的水平上,我们发现所有四种会议解决方案都可以在10台连接到相同的有线调制解调器的10台单独的笔记本电脑上支持至少10个并发会话,使用上述的50/5宽带服务,并且所有会话都在画廊视图中。所有10个会议的质量都很好,并且始终一致,没有抖动、波动、工件或在会议期间注意到的其他缺陷。毫不奇怪,随着名义上行速度从3mbps增加到5mbps,我们能够增加并发会话的数量,从我们列出的5十一月博客到10个会话与50/5宽带业务测试。

下面呈现的数据表示使用TShark(Wireshark网络分析仪)的5分钟间隔(300秒)每200毫秒收集的样本。

会议程序:

下面的图表(图1)显示了使用上述会议应用程序之一时,超过300秒(5分钟)的10个并发会话的总访问网络使用情况。蓝色的线是下游总使用量,橙色的线是上游总使用量。请注意,上游的总使用量保持在2.5 Mbps左右,这可能是运行10个并发会话的结果。此外,下行流量平均保持在15mbps左右,这就为其他服务留下了35mbps的下行净空空间,比如同时也可以使用宽带连接的流媒体视频。

图1  -  APP总数

图2显示了10个并发会话的上游带宽使用情况,似乎这些单独的会话在自己的上游带宽中竞争。但是,所有上游会话通常远低于0.5 Mbps - 这些流都是独立的,上游带宽使用量随时间波动。

图2  -  App A Up

图3显示了10个单独会议会议的下游带宽使用情况。每次会议通常使用1到2 Mbps。如前所述,当其中一些会话使用比典型1到2 Mbps更多的下游带宽时,存在短的时间。

图3 - App A关闭

会议程序:B

图4显示了在测试的第二个会议应用程序超过300秒(5分钟)的10个并发会话的访问网络使用情况。蓝色的线是下游总使用量,橙色的线是上游总使用量。请注意,上游使用总数悬停约3.5 Mbps。下游使用总是很紧,右上10 Mbps。

图4  -  App B总数

图5显示了10个单独会议会话的上行带宽使用情况,其中除了一个会话外,其他会话都低于1mbps,而那个会话正好是2mbps。我们没有解释为什么蓝色会话比其他会话高这么多,但它很好地落在可用的上游带宽之内。

图5 - App B向上

图6显示了10个单个会议会话集群的下游带宽使用量始终左右1 Mbps。

图6 - App B关闭

会议程序:C

图7显示了经过300秒(5分钟)测试的第三个应用程序的10个并发会话的访问网络使用情况。蓝色的线是下游总使用量,橙色的线是上游总使用量。注意,上游的总使用量在5分钟内停留在3 Mbps。

图7 - App C总计

图8显示了10个单独会议的上游带宽使用,所有人都远低于1 Mbps。

图8 - App C向上

图9显示了10个单独会议会话的下行带宽使用情况。这些会话似乎在2mbps左右非常紧密地相互跟踪,这与图7相匹配,图7显示了约20mbps的下行总使用量。

图9 - App C向下

会议程序:D

图10显示了测试的第四个应用程序超过300秒(5分钟)的10个并发会话的访问网络使用情况。蓝色的线是下游总使用量,橙色的线是上游总使用量。请注意,在5分钟内,上游的总使用量停留在5 Mbps,并且没有观察到会议会话的明显下降。

图10  -  APP D总数

图11显示了10个单独会议会话的上游带宽使用情况,其中每个会话消耗的带宽有一些变化。一个会话(红色)始终比其他会话使用更多的上行带宽,但仍然低于可用的上行带宽。

图11 - App D向上

图12显示了10个单独会议会话的下行带宽使用情况。这些会话显示了两组,一组使用小于1mbps的带宽,第二组使用2mbps和4mbps的带宽。

图12  -  app d down

同时运行所有四个会议应用程序

在本节中,我们检查所有四个会议应用程序同时运行的所有四个会议应用程序的带宽使用情况。该测试由来自两个应用程序的三个并发会话组成,以及来自其他两个应用程序的两个并发会话(再次运行10个会议同时运行的两个并发会话)。目标是观察应用程序如何在同一家庭成员使用不同会议应用程序的情况下交互。

图13显示了300秒(5分钟)内这10个并发会话的访问网络使用情况。蓝色的线是下游总使用量,橙色的线是上游总使用量。请注意,上游的总使用量再次徘徊在5 Mbps左右,而会议会话没有任何明显的下降,下游的使用量在10 Mbps以上是非常紧张的。

图13 -总共4个

图14显示了10个单独会议会话的上游带宽使用情况,其中可以看到几个不同的会话组。有4个不同的应用程序同时运行。一个会话(红色)平均消耗2mbps左右的上行带宽,而其他会话消耗更少,有些更少。

图14  - 全部4

图15显示了四个应用程序的10个单独会议的下游带宽使用情况,并且再次存在不同的会话集群。四个应用中的每一个都在遵循自己的算法。

图15 -所有4向下

总之,使用50/5的宽带服务,每个视频会议应用程序都支持至少10个并发会话,无论是使用单个会议应用程序还是混合使用这4个应用程序。在所有情况下,10个并发会话的质量都是良好且始终一致的。5 Mbps的名义上行带宽足以支持会议会话而不出现明显的降级,并且有足够的下行带宽来运行其他常见的应用程序,如视频流和web浏览,同时与10个会议会话。

电缆宽带网络性能

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HFC网络

测试流行视频会议应用程序的带宽使用

朱虎

朱虎
高级工程师

谢尔顿韦伯斯特

谢尔顿韦伯斯特
领导架构师 - 研发有线集团

Doug Jones.

Doug Jones.
主要架构师

2020年11月5日

今年,我们已经看到了从家里工作和学习的转变,更多地依赖我们的宽带连接。具体来说,我们大多数人在工作、学习和日常交流中使用视频会议。考虑到这一点,我们考虑了一个宽带连接可以支持多少视频会议。

美国联邦通信委员会(FCC)定义了宽带下游至少25mbps,上游至少3mbps。我们从这里开始。该调查着眼于使用谷歌Meet、GoToMeeting和Zoom等流行软件在接入网上可以支持多少次同步会议会话。数据收集使用了典型的设置,并查看了由以太网电缆连接到有线宽带连接的调制解调器的笔记本电脑和笔记本电脑的上下行带宽使用情况。为了避免出现对特定会议应用程序的认可,我们没有给下面的数字贴上测试中的特定应用程序的标签。

由于这是Cablelabs,金宝搏188BET我们使用Docsis®电缆宽带技术。使用Technicolor TC8305C网关,其是支持8个下游通道和4个上游通道的DOCSIS 3.0调制解调器。请注意,此调制解调器数几年,而不是当前的DOCSIS 3.1技术。调制解调器通过电缆接入网络连接到CommScope E6000电缆调制解调器终端系统(CMTS)。

笔记本电脑使用以太网有线连接到调制解调器,以确保在服务提供商的控制范围内没有变量会影响所提供的速度,并且在随着时间的推移收集交通流量的同时,设置的参数变化。使用各种笔记本电脑,运行Windows,MacOS和Ubuntu - 没有特别的,只是实验室周围的笔记本电脑和可供使用。

大多数宽带提供商提供给客户家庭的宽带速度过高——这是出于各种原因,包括考虑协议开销和确保系统中有处理意外负载的空间。对于这个测试,25/3服务的超额供应达到了25%,这是该服务层的典型配置。

从高水平上讲,我们发现所有这三个会议解决方案都可以在5台连接到相同的电缆调制解调器上的5台单独的笔记本电脑上支持至少5个并发会话,并且使用以上25/3宽带服务,并且所有会话都在画廊视图中。所有五个会议的质量都很好,并且始终一致,在会议期间没有抖动、波动、工件或其他缺陷。

This research doesn’t take into account the potential external factors that can affect Internet performance in the home, from the placement of Wi-Fi routers, to building materials, to Wi-Fi interference, to the age and condition of the user’s connected devices, but it does provide a helpful illustration of the baseline capabilities of 25/3 broadband.

数据如下所示,其中使用tshark (Wireshark网络分析仪)每200毫秒收集一次样本。

会议程序:

下面的图表(图1)显示了上述一个会议应用程序的5个并发会话超过300秒(5分钟)的访问网络使用情况。蓝色的线是下游总使用量,橙色的线是上游总使用量。请注意,上游的使用率在5分钟内保持在2mbps以下。

图2显示了五个单独会议会话的上游带宽使用,每个会议低于0.5 Mbps。

图3显示了五个个人会议的下游带宽使用情况。

会议程序:B

图4显示了对下一个会议应用程序进行测试的5个并发会话超过300秒(5分钟)的访问网络使用情况。蓝色的线是下游总使用量,橙色的线是上游总使用量。请注意,上游带宽的使用率徘徊在3mbps左右,因为每个会议会话都试图使用尽可能多的上游带宽。

图5显示了五个单独会议的上游带宽使用,其中每个都低于1 Mbps,尽管各个会话锯齿向上和向下,随着个人会议竞争为更多带宽而竞争。这是这种类型的应用程序的正常行为,并且对流质量没有负面影响。

图6显示了五个单独会议会议的下游带宽使用情况。

会议程序:C

图7显示了测试的第三个应用程序的5个并发会话超过300秒(5分钟)的访问网络使用情况。蓝色的线是下游总使用量,橙色的线是上游总使用量。请注意,在这5分钟内,上游的总使用量徘徊在3mbps左右。

图8显示了五个独立会议会话的上游带宽使用情况,每个会话都低于1mbps,尽管各个会议会话在竞争更多带宽时呈锯齿状上下波动。这是这种类型的应用程序的正常行为,并且对流质量没有负面影响。

图9显示了五个单独会议会议的下游带宽使用情况。注意由于下游带宽使用率较高,因此此图的比例不同。

总之,每个视频会议应用程序在25/3宽带连接上支持至少5个并发会话。本分析的重点是上游带宽的使用,所有三种视频会议技术管理上游带宽的使用,以适应规定的3mbps宽带速度。对于至少两个会议应用程序,也有足够的下行速度来运行其他常见应用程序,如视频流和web浏览,与5个会议会话同时进行。

未来研究领域

会议服务具有增强的模式,允许更高的定义视频,但也使用更多的带宽。这些模式在宽带连接上放置额外的负载,并可以减少同时会议的数量。

一个有趣的发现是,从房屋的上游带宽使用可以依赖于其他会议参与者如何选择查看视频。Gallery Mode使用参与者的较低比特率缩略图图片,并且是对会议最有效的。“Pinning”扬声器的视频可能导致房屋中的更高带宽。此外,购买提供更高定义视频的附加摄像机的用户可以看到更高的上游使用情况。

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