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HFC网络

在50/ 5mbps宽带服务范围内扩大视频会议带宽使用测试

朱虎

朱虎
高级工程师

谢尔顿韦伯斯特

谢尔顿韦伯斯特
首席架构师-研发有线集团

道。琼斯

道。琼斯
主要架构师

2021年2月19日

从家里和遥控教育工作仍然是我们大多数人的常态,我们想建立并扩展我们的之前的调查流行的视频会议应用程序的带宽使用情况。在这篇文章中,我们研究了在下行50mbps和上行5mbps的宽带服务(“50/5宽带服务”)上视频会议应用程序的使用。目标仍然是一样的,看看使用流行的视频会议应用程序可以在接入网上支持多少同时会议会议。和以前一样,我们研究了谷歌Meet、GoToMeeting和Zoom,这次我们加入了微软团队,并研究了这些应用程序的混合。为了避免任何对某一会议应用程序的认可,我们没有在下面的图表上标出正在测试的特定应用程序。

我们11月份使用的是同一台网络设备。这包括与之前博客相同的电缆设备——相同的DOCSIS 3.0 Technicolor TC8305c网关,支持8个下游通道和4个上游通道,以及相同的CommScope E6000电缆调制解调器终端系统(CMTS)。

同样的笔记本电脑也被使用,不过这次我们增加到了10台。他们使用了各种各样的笔记本电脑,运行着Windows、MacOS和Ubuntu——没什么特别的,只是一些在实验室里可以使用的笔记本电脑。所有这些都使用了有线以太网连接,通过交换机连接到调制解调器,以确保宽带提供商控制之外的变量不会影响传输速度(例如,Wi-Fi接入点的位置,如下所述)。随着时间的推移,收集的交通流率的变化,设置了会议的时间和参数的变化。在整个测试过程中,我们确保每个笔记本电脑的摄像头都有活跃的运动,以更充分地模拟真实世界的用例。

在之前的博客中,这项研究并没有考虑到可能影响真实家庭网络性能的潜在外部因素——从Wi-Fi的使用,到建筑材料,到Wi-Fi干扰,但它确实为50/5宽带服务的基线能力提供了一个有益的说明。

如前所述,宽带速度被过度拨出。对于此测试,50/5宽带服务超过25%,此服务层的典型配置提供。

第一件事首先:我们使用25/3宽带服务在11月重复工作。愉快地,那些结果被重新确认。我们觉得基线很重要,验证设置。

接下来,我们开始使用50/5的宽带服务,并开始工作。在较高的层次上,我们发现所有四种会议解决方案都可以在10台单独的笔记本电脑上支持至少10个并发会议,这些笔记本电脑通过上述50/5宽带服务连接到同一个电缆调制解调器,并且所有会议都在画廊视图中。所有10个会话的质量都很好,始终如一,在会话期间没有抖动、不稳定、工件或其他缺陷。毫不奇怪,随着名义上游速度从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个十一月博客在测试中的50/5宽带服务10次会议。

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)显示了在300秒(5分钟)超过300秒(5分钟)的总访问网络使用情况,同时使用上述应用程序之一。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,总上游使用率达到大约2.5 Mbps,这可能是运行10个并发会话的结果。此外,下游使用率平均为大约15 Mbps,其为其他服务留下大约35 Mbps的下游余量,例如流媒体视频,也可以同时使用宽带连接。

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 down

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个单独的会议会话的上行带宽使用情况,其中除了一个会话以外,所有会话都远低于1 Mbps,而另一个会话刚好在2 Mbps。我们无法解释为什么蓝色会话比其他会话高那么多,但它在可用的上游带宽范围内。

图5 - App B up

图6显示了10个单独的会议会话集群的下行带宽使用情况始终保持在1 Mbps左右。

图6 - App B关闭

会议程序:C

图7显示了测试的第三个应用程序的10个并发会话超过300秒(5分钟)的接入网使用情况。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,上游总使用量刚好徘徊在3mbps。

图7 - App C total

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所示的下游总使用量在20mbps左右相匹配。

图9 - App C关闭

会议申请:D

图10显示了测试的第四个应用程序的10个并发会话超过300秒(5分钟)的接入网使用情况。蓝色的线是下游总使用量,橙色的线是上游总使用量。注意,上游总使用量在5分钟内徘徊在5mbps,并且没有观察到会议会话的明显下降。

图10 - App D total

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)总是比其他会话使用更多的上游带宽,但仍然远远低于可用的上游带宽。

图11 - App D up

图12显示了10个单个会议会话的下游带宽使用情况。这些会话显示了两组,其中一组使用少于1 Mbps的带宽和第二组使用,始终如一地在2 Mbps和4 Mbps的带宽之间。

图12  -  app d down

同时运行所有四个会议应用程序

在本节中,我们将研究同时运行的所有四个会议应用程序的带宽使用情况。测试由来自两个应用程序的三个并发会话和来自另外两个应用程序的两个并发会话组成(同样,总共有10个会议会话同时运行)。目标是观察在同一家庭的成员同时使用不同会议应用程序的场景中应用程序可能如何交互。

图13显示了这10个并发会话超过300秒(5分钟)的接入网使用情况。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5mbps左右,没有任何明显的会议会话下降,而下游的使用量在10mbps以上就相当紧张了。

图13  - 全部4总数

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。其中一个会话(red)平均消耗2mbps的上游带宽最多,而其他会话消耗较少,有些会话甚至更少。

图14  - 全部4

图15显示了四个应用程序中10个单独的会议会话的下行带宽使用情况,同样,有不同的会话集群。这四个应用程序都有各自的算法。

图15 -全部关闭4

总之,对于50/5的宽带服务,每个视频会议应用程序至少支持10个并发会话,无论是使用单个会议应用程序还是使用这四种应用程序的混合使用。在所有情况下,同时举行的10届会议的质量始终良好和一致。5mbps的名义上游带宽足以支持会议会议而不会出现明显的退化,并且有超过足够的可用下游带宽来运行其他常见的应用程序,例如视频流和web浏览,同时运行10个会议会议。

电缆宽带网络性能

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测试流行视频会议应用程序的带宽使用情况

朱虎

朱虎
高级工程师

谢尔顿韦伯斯特

谢尔顿韦伯斯特
首席架构师-研发有线集团

道。琼斯

道。琼斯
主要架构师

2020年11月5日

今年我们看到从家里工作和学习的转变,并依靠我们的宽带连接。具体而言,我们大多数人使用视频会议工作,学校和日常通信。考虑到这一点,我们研究了宽带连接可以支持多少视频会议。

在美国联邦通信委员会(FCC)中定义了宽带下游至少25mbps,上游至少3mbps。我们从这里开始。这项调查研究了使用谷歌Meet、GoToMeeting和Zoom等流行软件在接入网上可以支持多少同时举行的会议。数据收集使用了典型的设置,并查看了上下游的带宽使用情况,从笔记本电脑到连接到以太网电缆的调制解调器和有线宽带连接。为了避免出现任何支持某一会议应用程序的情况,我们没有在下面的图表上标出正在测试的特定应用程序。

由于这是电缆实验室,我们使用金宝搏188BETDOCSIS®电缆宽带技术。使用的是Technicolor TC8305c网关,它是DOCSIS 3.0调制解调器,支持8个下行通道和4个上行通道。注意,这个调制解调器已经有好几年的历史了,而不是现在的DOCSIS 3.1技术。modem通过线缆接入网连接到CommScope E6000 cable modem terminal system (cmt)。

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。他们使用了各种各样的笔记本电脑,运行着Windows、MacOS和Ubuntu——没什么特别的,只是一些在实验室里可以使用的笔记本电脑。

大多数宽带提供商过度提供给客户家庭提供的宽带速度 - 这是因为各种原因,包括考虑协议开销并确保系统中的余量来处理意外的负载。对于此测试,25/3服务通过25%提供了25%,这是该服务层的典型配置。

在高级别,我们发现,所有三个会议解决方案都可以支持至少五个单独的笔记本电脑上的两次并发会话,其与上述25/3宽带服务以及图库视图中的所有会话都在相同的电缆调制解调器上。所有五次会话的质量良好且始终保持良好,无抖动,切碎,文物或会议期间注意到的其他缺陷。

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,使用TShark(Wireshark网络分析仪)每200毫秒收集样本。

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)的接入网使用情况。蓝色的线是下游总使用量,橙色的线是上游总使用量。注意,在5分钟的时间里,上游流量保持在2mbps以下。

图2显示了五个独立会议会话的上行带宽使用情况,每个会话都低于0.5 Mbps。

图3显示了五个独立会议会话的下行带宽使用情况。

会议程序:B

图4显示了对下一个测试的会议应用程序的5个并发会话的接入网使用情况,时间超过300秒(5分钟)。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,当每个会议试图尽可能多地使用上游带宽时,上游使用量徘徊在3mbps左右。

图5显示了五个单独的会议会话的上游带宽使用情况,每个会话都低于1 Mbps,但是由于单独的会议会话争夺更多的带宽,各个会话上下波动。这是这类应用程序的正常行为,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显示了测试所测试的应用程序中的第三秒(五分钟)的五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,在五分钟内,总上游使用占地约3 Mbps。

图8显示了五个单独的会议会话的上游带宽使用情况,每个会话都低于1 Mbps,但是由于单独的会议会话争夺更多的带宽,各个会话上下波动。这是这类应用程序的正常行为,对流质量没有负面影响。

图9显示了五个独立会议会话的下行带宽使用情况。注意,由于下行带宽利用率较高,此图的比例有所不同。

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。本文分析的重点是上游带宽使用,所有三种视频会议技术都管理上游带宽使用,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的应用程序,如视频流和web浏览,同时进行五个会议会议。

未来研究方向

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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