高帶寬業務需求與寬帶網絡的演進

摘要: 文章首先分析了中國、國外寬帶接入的發展現狀，然后分析各種寬帶業務對網絡帶寬的要求，并結合公眾客戶、政企客戶的帶寬需求，對目前主要的固網寬帶接入技術進行了分析與比較，指出帶寬需求與網絡能力的辯證關系;提出網絡能力應適度超前用戶的帶寬需求;最后總結了推動寬帶發展的思路。

關鍵詞:寬帶;光纖到戶;光纖到樓;光無源網絡;光纖同軸混合網;電力線通信;網絡電視;虛擬專用網

Abstract: This paper introduces the domestic and foreign development status of broadband access， then analyzes the network bandwidth requirements of broadband services. Public customer， government， and enterprise bandwidth requirements are considered， and current major fixed-line broadband access technologies are analyzed and compared. The dialectical relationship between bandwidth needs and network capacity are then detailed， and it is proposed that network capacity be appropriately ahead of the user's bandwidth needs. Finally， this paper highlights the importance of promoting broadband development.

Key words: broadband; FTTH; FTTB; PON; HFC; powerline communications; IPTV; VPN

1 國際上主要國家寬帶發展現狀

寬帶作為國家信息化的重要基礎設施，是承載各種信息化應用的重要載體，其重要性不言而喻，許多發達國家已經將寬帶發展作為國家戰略的重要組成部分。2009年，韓國、法國、意大利等發達國家相繼出臺了寬帶發展的新戰略，光纖接入成為其中的重要內容[1]。

韓國家庭寬帶普及率為93%，平均速率49.5 Mbit/s。然而，韓國政府并不滿足已取得的成績。2009年5月，韓國發布了“綠色IT國家戰略”，斥資4.2萬億韓元用于寬帶提速，該戰略計劃構建比韓國目前寬帶速度快10倍的“Giga(千兆位)互聯網”。在歐洲，政府已將寬帶戰略作為國家經濟刺激計劃的一部分。在各國的寬帶發展計劃中，光纖接入是其中最大的亮點。在寬帶普及率較高的韓國、日本，政府將發展重心放到了光纖接入上;其中國的運營商為了更好的鞏固客戶群，也在大力推廣光纖接入。

2 中國寬帶發展現狀

這幾年以來中國電信率先提出并持續實施 “光進銅退”戰略，明確提出“光進銅退”是實施固網寬帶化和寬帶轉型的重要舉措，并采用無源光纖網絡(PON) 技術進行光纖到樓(FTTB)/光纖到戶(FTTH)綜合接入網絡的建設[2]。

自2008年下半年中國電信實現全業務運營以后，充分發揮固網和移動網的協同與互補效應，加強固定和移動網絡在各層面的銜接與融合，實現“有線、無線有機結合，寬帶無處不在，IP化、智能化、融合化、扁平化的下一代綜合信息服務網絡”，支撐靈活的業務提供、提供多樣化接入、實現高效的網絡運營。

2010年1月13日，國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議，決定加快推進電信網、廣播電視網和互聯網三網融合。這將使寬帶市場的競爭更加激烈，中國電信推行的“光進銅退” 、“城市光網”，已經具備了“三網融合” 的網絡基礎。

3 公眾客戶各種業務的 帶寬要求分析

總體來說，公眾客戶的主要業務需求可歸納為2類:

基本業務:語音、高速上網、高清網絡電視(HDTV) /標清網絡電視(IPTV)、可視電話業務等。

增值業務:家庭監控、可視家庭會議、三屏互動、藍光電影、3D視頻、信息、郵箱、遠程教育、網絡游戲、網絡硬盤(虛擬硬盤)、在線殺毒服務等業務。

各種業務的具體帶寬要求如表1所示。

由于中國各地經濟發展情況差別很大，不同的家庭用戶對各種業務的需求及其數量也存在很大差別。總體來說未來3～5年內，家庭用戶的上行帶寬需求主要落在500 kbit/s～10 Mbit/s范圍內，下行帶寬在2 Mbit/s～100 Mbit/s范圍內，能夠滿足各種寬帶業務的擴展。通過調研發現，從公眾客戶選擇FTTH時的帶寬需求來看，選擇20 Mbit/s帶寬的占46.3%，其次是10 Mbit/s(22.3%)、100 Mbit/s(18.7%)、50 Mbit/s(8.3%)。

每種互聯網業務對網絡的帶寬、時延、丟包等需求是不同的，不同用戶對互聯網業務需求也各不相同。但網絡資源有限，因此必須更有效合理地利用網絡資源，實現不同業務的服務質量(QoS)，從而實現業務的差異化，滿足不同用戶的差異化需求。

業務量的增加及新業務的開展，都會增加對網絡帶寬的需求。因此，針對業務發展特點及其趨勢，在網絡規劃和業務部署時始終把可擴展性放在首位，以便于QoS的控制和帶寬的調整。

4 政企客戶各種業務的 帶寬要求分析

政企客戶的主要業務需求也可歸納為2類:

基本業務:語音、高速上網、VPN、專線、全球眼。

增值業務:視頻會議系統、高清視頻監控、企業安全服務、三屏互動、存儲區域網絡(SAN)、企業郵箱、 “云計算”服務等。

各種業務的具體帶寬要求如表2所示。

通過調研發現，可能購買FTTH接入的98個企業中，56%的企業認為可能采用10 Mbit/s帶寬，36%企業認為可能采用100 Mbit/s。其他較為集中是30%的企業選擇2 Mbit/s，13%的企業選擇20 Mbit/s，13%的企業選擇50 Mbit/s。

企業客戶申請高帶寬主要用于“高速互聯網連接”和 “企業數據傳輸”，其次是用于視頻業務、語音業務;及E1專線等，酒店、娛樂服務行業對IPTV業務需求量較大。

對全球眼、新視通或視頻點播(VOD)業務感興趣的企業，對于采用光纖到戶接入方式的可能性大于目前沒有使用以上業務的企業。這些新業務要求接入帶寬通常比較高;目前全球眼業務主要應用于海關、交通、保稅區、倉儲運輸等行業，新視通主要應用于分支結構較多的大中型企業，VOD多應用于高級酒店以及娛樂業。

企業對數據傳輸要求最重要的是高穩定性，其次是高保密性、永遠在線以及高傳輸速率。

5 內容提供商如何看待 高帶寬業務的開發

中國因特網內容提供商(ICP)對FTTH的發展普遍比較歡迎，其主要觀點是:總擔心網絡的帶寬不夠，開發的高帶寬業務在網上無法使用;無法實現贏利。如果將帶寬擴展到30 Mbit/s以上，就可推廣高清晰內容和遠程視頻等交互式的應用。

從ICP對于FTTH的觀點來看，可以分為2個方面:

對公眾客戶而言，主要內容服務是希望有更多IPTV等高清晰內容以及互動性更強、表達形式更豐富的多媒體音視頻內容。ICP普遍認為創新業務需要結合智能化家電的推廣，與數字化家庭概念有關;在線點播類和碼率較高的視頻內容或多方交互的視頻應用內容將大大發展。

對企業客戶而言，遠程的點對點視頻應用會獲得推廣，尤其是多方視頻應用;遠程IT應用將受到重視，如遠程備份，遠程電腦維護;帶寬的擴展將使SP/CP應用開發突破現有局限，如遠程應用的技術開發更加簡單;部分企業可能減少服務器托管。

寬帶接入提供商和主流的內容服務提供商完全可以進行全方位高水準的合作，達成優勢互補。大文件下載、在線視頻和互動游戲是客戶最為青睞的互聯網服務內容。從研究來看，ICP或多或少的已經著手迎接高帶寬接入的時代，他們已經意識到未來高帶寬接入方式會帶來更多的高帶寬內容需求;從目前的ICP發展形勢來看，ICP紛紛向視頻類滲透并開始提供高清晰內容，主要是向在線交互式視頻方面發展。

6 各種固網寬帶接入技術 分析

6.1 DSL接入技術

數字用戶線(DSL)技術中目前應用最廣泛的是不對稱數字用戶線(ADSL)。其上行速率最高達896 kbit/s，下行速率最高達8 Mbit/s，有效傳輸距離在3～5公里范圍以內。通過使用更寬的頻譜(0～2.208 MHz)，ADSL2可以達到下行12 Mbit/s 和上行1 Mbit/s的速率;而ADSL2+更是提高到下行24 Mbps和上行3.5 Mbit/s的速率;超高比特速率數字用戶線2 (VDSL2)極限可達100 Mbit/s。

6.2 FTTB+LAN接入技術

光纖到樓 + 局域網(FTTB+LAN)接入方式采用光纖接入，整個城市網絡由核心層、匯聚層、邊緣匯聚層、接入層組成。社區端到末端用戶接入部分就是通常所說的最后一公里。LAN方式是采用光纜+雙絞線的方式對社區進行綜合布線，雙絞線總長度一般不超過100 m，線路距離短，因而線路質量得到了更好的保障。采用LAN方式的寬帶服務一般是吉比特光纖進小區，百兆光纖到樓，10/100 M到戶的模式，這比撥號上網速度快180多倍，在傳輸速率上也基本可以滿足用戶的各種需求。

6.3 千兆EPON接入技術

以太網無源光網絡(EPON)系統采用波分復用(WDM)技術，使不同方向使用不同波長，分離單根光纖上不同方向的光信號。一個典型的EPON系統由OLT(光線路終端)、ODN(光分配網絡)、ONU/ONT(光網絡單元/光網絡終端)和EMS(網元管理系統)組成。

EPON可為用戶提供百兆甚至千兆的接入速率，實現100/1 000 Mbit/s到戶的模式。EPON不僅能綜合現有的有線電視、數據和話音業務，還能兼容未來業務如IPTV、IP語音(VoIP)、電視會議和VOD等等，實現綜合業務接入。加之千兆比以太網無源光網絡(GEPON)的價格優勢明顯，因而被認為是解決電信接入瓶頸，最終實現FTTH的較成熟解決方案之一。

6.4 混合光纖同軸電纜接入技術

混合光纖同軸電纜網(HFC)是在原有的有線電視網的基礎上改造而成的、采用光纖傳輸系統與同軸電纜分配網相結合的寬帶網絡。在有線電視網絡雙向改造中，目前主要有3種方案:Cable Modem頭端設備(CMTS)方案、以太網無源光網絡 + 以太數據通過同軸電纜傳輸 (EPON+EOC)方案、EPON+LAN方案。

在EPON成熟之前，CMTS技術在雙向改造中一直發揮著重要作用，但是由于CMTS本身固有的局限性，已經難以適應綜合業務承載的需要，具體表現在:帶寬低，業務支撐能力有限;模擬系統，低頻端的回傳噪聲大;改造投入大，工程維護成本高;網絡層次復雜，故障隱患多等等。這些問題導致CMTS技術在雙向改造中，越來越顯得“力不從心”，其競爭潛力遠遠不及DSL、FTTB+LAN等技術。

正是基于以上因素，并且伴隨著EPON技術的日趨成熟，EPON技術現已成為廣電雙向改造新的首選。目前，基于EPON技術的廣電網絡雙向改造方案主要有2種建網模式:EPON+EOC、EPON+LAN。其中EPON+LAN方案完全是HFC的疊加方案，與電信的EPON+LAN方案類似。

6.5 電力線接入技術

電力線通信技術(PLC)，是指利用電力線傳輸數據和話音信號的一種通信方式。該技術是把載有信息的高頻加載于電流，然后用電線傳輸，接受信息的調制解調器再把高頻從電流中分離出來，并傳送到計算機或電話上，以實現信息傳遞。該技術在不需要重新布線的基礎上，在現有電線上實現數據、語音和視頻等多業務的承載;終端用戶只要插上電源插頭，就可以實現因特網接入。

目前可達到的通信速率依具體設備分布在4.5 Mbit/s～45 Mbit/s之間。PLC設備分為局端和調制解調器，局端負責與內部PLC調制解調器的通信和與外部網絡的連接。在通信時，來自用戶的數據進入調制解調器調制后，通過用戶的配電線路傳輸到局端設備，局端將信號解調出來，再轉到外部的互聯網。

利用PLC接入，具有簡單易用，不破壞家庭內布線的優點。但同時也易受到其他用電器的干擾。

7 各種固網寬帶接入網絡的比較

從技術成熟度角度看，ADSL技術、FTTB+LAN、FTTH與HFC技術均為成熟技術。其中，HFC技術在美國為主流的寬帶接入技術;FTTB+LAN(或FTTH)在韓國、日本、加拿大等國家有廣泛的應用;而ADSL為我國使用最久和最普遍的寬帶接入方式。目前光纖寬帶(FTTX)正成為新的主流寬帶接入方式，PLC技術相對前幾種接入技術而言，成熟度略遜一籌。

從安全性角度看，由于電力網使用的大多是非屏蔽線，用它來傳輸數據可能會有電波泄露，影響數據的保密性。而HFC與FTTB+LAN由于是共享網絡，其安全性也稍差。

從傳輸距離看，FTTH的接入距離可達10 km以上，且傳輸速率不受距離的影響;DSL在傳輸距離過長的情況下，使用速率會下降;HFC受傳輸距離的限制較小;PLC的傳輸距離隨電力線的負載不同在幾百米左右;LAN技術傳播距離不能超過100 m。

從用戶體驗上看，目前ADSL、FTTB+LAN和FTTH方式用戶體驗較好較穩定，尤其是FTTH可提供的帶寬最高、可擴展性強且具有高穩定性和高可靠性，可以滿足用戶多種業務綜合承載的需求。HFC方式在初期用戶少時可以獲得很好的用戶體驗，但隨著用戶的增加出現網速下降和掉線的問題，不同地區的用戶體驗不同。PLC方式由于在中國尚屬于不成熟產品，用戶體驗較差，例如:易掉線、用電高峰時無法上網、周圍有其它用電器會影響網速等。

目前在中國電信等通信運營商以及各廠商的積極推動和發展下，EPON/GPON技術的標準化程度越來越高，系統擴展性不斷增強，芯片、器件以及設備的成本逐漸降低，整個產業鏈也越來越成熟。從技術發展走勢看，PON技術也會領先發展于ADSL2+、VDSL2等其它接入技術，是光纖接入的主要實現方式。

8 網絡能力應適度超前用戶的帶寬需求

近幾年中國寬帶接入網絡得到了突飛猛進的發展:大多能為用戶提供幾兆至幾十兆的網絡帶寬，有的發達省市中心城區甚至可達百兆以上。同時隨著寬帶業務的種類不斷發展對電信網絡提出了許多新需求:要求網絡能適應業務的持續快速發展，能適應用戶對業務的綜合化需求，同時承載VoIP語音、視頻、組播、專線、數據等業務;能夠區分、感知用戶和業務，并提供不同QoS等級;能實現對用戶和業務的集中智能控制。

在我們的調研中發現，如果不考慮資費的因素，絕大多數用戶都希望能夠實現光纖到戶。但是用戶一旦看到運營商根據不同帶寬的不同價格，很多卻表現出“心有余而力不足”，致使在部分光纖覆蓋比較好的區域出現“帶寬相對過剩”(相對于老百姓的購買力而言)的現象。

出現“帶寬相對過剩”這種暫時現象，也是正常的，保持網絡接入能力適度超前用戶的帶寬需求有利于寬帶網絡的健康發展。它一方面能夠滿足用戶對帶寬不斷提升的需求;同時也為ICP開發更多的有吸引力高寬帶的業務奠定了網絡基礎。

9 結束語

從國外運營商的發展經驗來看，寬帶業務特別是高速寬帶的快速發展離不開政府的支持，通過政府制定國家寬帶發展戰略，降低網絡建設成本。從日本、韓國等光網業務發展較好的國家來看，高帶寬業務的種類都非常豐富。所推出的高帶寬業務除了高速寬帶上網、VoIP等基本業務外，主要還承載IPTV、可視電話、Wii網絡聯機、病毒檢查服務、國際漫游、網絡新聞、家庭電子郵件、Page ON、在線掃描服務、網絡存儲、綠色上網等業務。這些業務都很好地促進了當地的寬帶網絡的發展和運營商業務收入的大幅提升。

因此，高帶寬提供了高網絡承載能力。為高帶寬業務開展提供了保障。電信運營商也應進一步加快光纖網絡建設，為高帶寬業務開展打下基礎。同時需要加強產業鏈合作，特別是與內容提供商的合作，為更多的內容提供商創造良好的內容發布平臺，為用戶帶來豐富多樣的多媒體內容。在滿足用戶各種層次、多樣化需求的同時，為電信運營商帶來收益。

10 參考文獻

[1] 王孝明. 高帶寬業務需求有多大[N]. 人民郵電報，2009-08-26.

[2] ATKINSON R D， CORREA D K， HEDLUND J A. Explaining international broadband leadership[R]. ITIF. 2008.

收稿日期:2010-03-12

王孝明，中國電信股份有限公司上海研究院全業務專家、高級工程師、上海市科學技術專家庫專家;近年來主要負責光通信網絡和IP網絡的規劃設計、寬帶新業務的研發，曾負責國內第一個規模達到1 000戶以上FTTH的商用試驗項目，承擔過多項國家“863”計劃項目;已發表文章30余篇，著專著1部。