高带宽业务需求与宽带网络的演进

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2024年3月29日发(作者：)

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高带宽业务需求与宽带网络的演进

作者：王孝明

来源：《中兴通讯技术》2010年第03期

摘要: 文章首先分析了中国、国外宽带接入的发展现状,然后分析各种宽带业务对网络带宽

的要求,并结合公众客户、政企客户的带宽需求,对目前主要的固网宽带接入技术进行了分析与

比较,指出带宽需求与网络能力的辩证关系;提出网络能力应适度超前用户的带宽需求;最后总结

了推动宽带发展的思路。

关键词:宽带;光纤到户;光纤到楼;光无源网络;光纤同轴混合网;电力线通信;网络电视;虚拟

专用网

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 国际上主要国家宽带发展现状

宽带作为国家信息化的重要基础设施,是承载各种信息化应用的重要载体,其重要性不言而

喻,许多发达国家已经将宽带发展作为国家战略的重要组成部分。2009年,韩国、法国、意大利

等发达国家相继出台了宽带发展的新战略,光纤接入成为其中的重要内容[1]。

韩国家庭宽带普及率为93%,平均速率49.5 Mbit/s。然而,韩国政府并不满足已取得的成

绩。2009年5月,韩国发布了“绿色IT国家战略”,斥资4.2万亿韩元用于宽带提速,该战略计划构

建比韩国目前宽带速度快10倍的“Giga(千兆位)互联网”。在欧洲,政府已将宽带战略作为国家

经济刺激计划的一部分。在各国的宽带发展计划中,光纤接入是其中最大的亮点。在宽带普及

率较高的韩国、日本,政府将发展重心放到了光纤接入上;其中国的运营商为了更好的巩固客户

群,也在大力推广光纤接入。

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2 中国宽带发展现状

这几年以来中国电信率先提出并持续实施 “光进铜退”战略,明确提出“光进铜退”是实施固

网宽带化和宽带转型的重要举措,并采用无源光纤网络(PON) 技术进行光纤到楼(FTTB)/光纤到

户(FTTH)综合接入网络的建设[2]。

自2008年下半年中国电信实现全业务运营以后,充分发挥固网和移动网的协同与互补效应,

加强固定和移动网络在各层面的衔接与融合,实现“有线、无线有机结合,宽带无处不在,IP化、

智能化、融合化、扁平化的下一代综合信息服务网络”,支撑灵活的业务提供、提供多样化接

入、实现高效的网络运营。

2010年1月13日,国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议,决定加快推进电信网、广播

电视网和互联网三网融合。这将使宽带市场的竞争更加激烈,中国电信推行的“光进铜退” 、“城

市光网”,已经具备了“三网融合” 的网络基础。

3 公众客户各种业务的 带宽要求分析

总体来说,公众客户的主要业务需求可归纳为2类:

基本业务:语音、高速上网、高清网络电视(HDTV) /标清网络电视(IPTV)、可视电话业务

等。

增值业务:家庭监控、可视家庭会议、三屏互动、蓝光电影、3D视频、信息、邮箱、远程

教育、网络游戏、网络硬盘(虚拟硬盘)、在线杀毒服务等业务。

各种业务的具体带宽要求如表1所示。

由于中国各地经济发展情况差别很大,不同的家庭用户对各种业务的需求及其数量也存在

很大差别。总体来说未来3～5年内,家庭用户的上行带宽需求主要落在500 kbit/s～10 Mbit/s范

围内,下行带宽在2 Mbit/s～100 Mbit/s范围内,能够满足各种宽带业务的扩展。通过调研发现,从

公众客户选择FTTH时的带宽需求来看,选择20 Mbit/s带宽的占46.3%,其次是10

Mbit/s(22.3%)、100 Mbit/s(18.7%)、50 Mbit/s(8.3%)。

每种互联网业务对网络的带宽、时延、丢包等需求是不同的,不同用户对互联网业务需求

也各不相同。但网络资源有限,因此必须更有效合理地利用网络资源,实现不同业务的服务质量

(QoS),从而实现业务的差异化,满足不同用户的差异化需求。

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业务量的增加及新业务的开展,都会增加对网络带宽的需求。因此,针对业务发展特点及其

趋势,在网络规划和业务部署时始终把可扩展性放在首位,以便于QoS的控制和带宽的调整。

4 政企客户各种业务的 带宽要求分析

政企客户的主要业务需求也可归纳为2类:

基本业务:语音、高速上网、VPN、专线、全球眼。

增值业务:视频会议系统、高清视频监控、企业安全服务、三屏互动、存储区域网络

(SAN)、企业邮箱、 “云计算”服务等。

各种业务的具体带宽要求如表2所示。

通过调研发现,可能购买FTTH接入的98个企业中,56%的企业认为可能采用10 Mbit/s带

宽,36%企业认为可能采用100 Mbit/s。其他较为集中是30%的企业选择2 Mbit/s,13%的企业选

择20 Mbit/s,13%的企业选择50 Mbit/s。

企业客户申请高带宽主要用于“高速互联网连接”和 “企业数据传输”,其次是用于视频业

务、语音业务;及E1专线等,酒店、娱乐服务行业对IPTV业务需求量较大。

对全球眼、新视通或视频点播(VOD)业务感兴趣的企业,对于采用光纤到户接入方式的可能

性大于目前没有使用以上业务的企业。这些新业务要求接入带宽通常比较高;目前全球眼业务

主要应用于海关、交通、保税区、仓储运输等行业,新视通主要应用于分支结构较多的大中型

企业,VOD多应用于高级酒店以及娱乐业。

企业对数据传输要求最重要的是高稳定性,其次是高保密性、永远在线以及高传输速率。

5 内容提供商如何看待 高带宽业务的开发

中国因特网内容提供商(ICP)对FTTH的发展普遍比较欢迎,其主要观点是:总担心网络的带

宽不够,开发的高带宽业务在网上无法使用;无法实现赢利。如果将带宽扩展到30 Mbit/s以上,就

可推广高清晰内容和远程视频等交互式的应用。

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从ICP对于FTTH的观点来看,可以分为2个方面:

对公众客户而言,主要内容服务是希望有更多IPTV等高清晰内容以及互动性更强、表达形

式更丰富的多媒体音视频内容。ICP普遍认为创新业务需要结合智能化家电的推广,与数字化家

庭概念有关;在线点播类和码率较高的视频内容或多方交互的视频应用内容将大大发展。

对企业客户而言,远程的点对点视频应用会获得推广,尤其是多方视频应用;远程IT应用将

受到重视,如远程备份,远程电脑维护;带宽的扩展将使SP/CP应用开发突破现有局限,如远程应用

的技术开发更加简单;部分企业可能减少服务器托管。

宽带接入提供商和主流的内容服务提供商完全可以进行全方位高水准的合作,达成优势互

补。大文件下载、在线视频和互动游戏是客户最为青睐的互联网服务内容。从研究来看,ICP或

多或少的已经着手迎接高带宽接入的时代,他们已经意识到未来高带宽接入方式会带来更多的

高带宽内容需求;从目前的ICP发展形势来看,ICP纷纷向视频类渗透并开始提供高清晰内容,主

要是向在线交互式视频方面发展。

6 各种固网宽带接入技术 分析

6.1 DSL接入技术

数字用户线(DSL)技术中目前应用最广泛的是不对称数字用户线(ADSL)。其上行速率最高

达896 kbit/s,下行速率最高达8 Mbit/s,有效传输距离在3～5公里范围以内。通过使用更宽的频

谱(0～2.208 MHz),ADSL2可以达到下行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;超高比特速率数字用户线2 (VDSL2)极限可达100

Mbit/s。

6.2 FTTB+LAN接入技术

光纤到楼 + 局域网(FTTB+LAN)接入方式采用光纤接入,整个城市网络由核心层、汇聚层、

边缘汇聚层、接入层组成。社区端到末端用户接入部分就是通常所说的最后一公里。LAN方

式是采用光缆+双绞线的方式对社区进行综合布线,双绞线总长度一般不超过100 m,线路距离短,

因而线路质量得到了更好的保障。采用LAN方式的宽带服务一般是吉比特光纤进小区,百兆光

纤到楼,10/100 M到户的模式,这比拨号上网速度快180多倍,在传输速率上也基本可以满足用户

的各种需求。

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6.3 千兆EPON接入技术

以太网无源光网络(EPON)系统采用波分复用(WDM)技术,使不同方向使用不同波长,分离单

根光纤上不同方向的光信号。一个典型的EPON系统由OLT(光线路终端)、ODN(光分配网

络)、ONU/ONT(光网络单元/光网络终端)和EMS(网元管理系统)组成。

EPON可为用户提供百兆甚至千兆的接入速率,实现100/1 000 Mbit/s到户的模式。EPON

不仅能综合现有的有线电视、数据和话音业务,还能兼容未来业务如IPTV、IP语音(VoIP)、电

视会议和VOD等等,实现综合业务接入。加之千兆比以太网无源光网络(GEPON)的价格优势明

显,因而被认为是解决电信接入瓶颈,最终实现FTTH的较成熟解决方案之一。

6.4 混合光纤同轴电缆接入技术

混合光纤同轴电缆网(HFC)是在原有的有线电视网的基础上改造而成的、采用光纤传输系

统与同轴电缆分配网相结合的宽带网络。在有线电视网络双向改造中,目前主要有3种方

案:Cable Modem头端设备(CMTS)方案、以太网无源光网络 + 以太数据通过同轴电缆传输

(EPON+EOC)方案、EPON+LAN方案。

在EPON成熟之前,CMTS技术在双向改造中一直发挥着重要作用,但是由于CMTS本身固

有的局限性,已经难以适应综合业务承载的需要,具体表现在:带宽低,业务支撑能力有限;模拟系

统,低频端的回传噪声大;改造投入大,工程维护成本高;网络层次复杂,故障隐患多等等。这些问

题导致CMTS技术在双向改造中,越来越显得“力不从心”,其竞争潜力远远不及DSL、

FTTB+LAN等技术。

正是基于以上因素,并且伴随着EPON技术的日趋成熟,EPON技术现已成为广电双向改造

新的首选。目前,基于EPON技术的广电网络双向改造方案主要有2种建网模式:EPON+EOC、

EPON+LAN。其中EPON+LAN方案完全是HFC的叠加方案,与电信的EPON+LAN方案类

似。

6.5 电力线接入技术

电力线通信技术(PLC),是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术是把

载有信息的高频加载于电流,然后用电线传输,接受信息的调制解调器再把高频从电流中分离出

来,并传送到计算机或电话上,以实现信息传递。该技术在不需要重新布线的基础上,在现有电线

上实现数据、语音和视频等多业务的承载;终端用户只要插上电源插头,就可以实现因特网接

入。

目前可达到的通信速率依具体设备分布在4.5 Mbit/s～45 Mbit/s之间。PLC设备分为局端

和调制解调器,局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时,来自用

户的数据进入调制解调器调制后,通过用户的配电线路传输到局端设备,局端将信号解调出来,再

转到外部的互联网。

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利用PLC接入,具有简单易用,不破坏家庭内布线的优点。但同时也易受到其他用电器的干

扰。

7 各种固网宽带接入网络的比较

从技术成熟度角度看,ADSL技术、FTTB+LAN、FTTH与HFC技术均为成熟技术。其

中,HFC技术在美国为主流的宽带接入技术;FTTB+LAN(或FTTH)在韩国、日本、加拿大等国

家有广泛的应用;而ADSL为我国使用最久和最普遍的宽带接入方式。目前光纤宽带(FTTX)正

成为新的主流宽带接入方式,PLC技术相对前几种接入技术而言,成熟度略逊一筹。

从安全性角度看,由于电力网使用的大多是非屏蔽线,用它来传输数据可能会有电波泄露,影

响数据的保密性。而HFC与FTTB+LAN由于是共享网络,其安全性也稍差。

从传输距离看,FTTH的接入距离可达10 km以上,且传输速率不受距离的影响;DSL在传输

距离过长的情况下,使用速率会下降;HFC受传输距离的限制较小;PLC的传输距离随电力线的负

载不同在几百米左右;LAN技术传播距离不能超过100 m。

从用户体验上看,目前ADSL、FTTB+LAN和FTTH方式用户体验较好较稳定,尤其是

FTTH可提供的带宽最高、可扩展性强且具有高稳定性和高可靠性,可以满足用户多种业务综合

承载的需求。HFC方式在初期用户少时可以获得很好的用户体验,但随着用户的增加出现网速

下降和掉线的问题,不同地区的用户体验不同。PLC方式由于在中国尚属于不成熟产品,用户体

验较差,例如:易掉线、用电高峰时无法上网、周围有其它用电器会影响网速等。

目前在中国电信等通信运营商以及各厂商的积极推动和发展下,EPON/GPON技术的标准化

程度越来越高,系统扩展性不断增强,芯片、器件以及设备的成本逐渐降低,整个产业链也越来越

成熟。从技术发展走势看,PON技术也会领先发展于ADSL2+、VDSL2等其它接入技术,是光纤

接入的主要实现方式。

8 网络能力应适度超前用户的带宽需求

近几年中国宽带接入网络得到了突飞猛进的发展:大多能为用户提供几兆至几十兆的网络

带宽,有的发达省市中心城区甚至可达百兆以上。同时随着宽带业务的种类不断发展对电信网

络提出了许多新需求:要求网络能适应业务的持续快速发展,能适应用户对业务的综合化需求,同

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时承载VoIP语音、视频、组播、专线、数据等业务;能够区分、感知用户和业务,并提供不同

QoS等级;能实现对用户和业务的集中智能控制。

在我们的调研中发现,如果不考虑资费的因素,绝大多数用户都希望能够实现光纤到户。但

是用户一旦看到运营商根据不同带宽的不同价格,很多却表现出“心有余而力不足”,致使在部分

光纤覆盖比较好的区域出现“带宽相对过剩”(相对于老百姓的购买力而言)的现象。

出现“带宽相对过剩”这种暂时现象,也是正常的,保持网络接入能力适度超前用户的带宽需

求有利于宽带网络的健康发展。它一方面能够满足用户对带宽不断提升的需求;同时也为ICP

开发更多的有吸引力高宽带的业务奠定了网络基础。

9 结束语

从国外运营商的发展经验来看,宽带业务特别是高速宽带的快速发展离不开政府的支持,通

过政府制定国家宽带发展战略,降低网络建设成本。从日本、韩国等光网业务发展较好的国家

来看,高带宽业务的种类都非常丰富。所推出的高带宽业务除了高速宽带上网、VoIP等基本业

务外,主要还承载IPTV、可视电话、Wii网络联机、病毒检查服务、国际漫游、网络新闻、家

庭电子邮件、Page ON、在线扫描服务、网络存储、绿色上网等业务。这些业务都很好地促进

了当地的宽带网络的发展和运营商业务收入的大幅提升。

因此,高带宽提供了高网络承载能力。为高带宽业务开展提供了保障。电信运营商也应进

一步加快光纤网络建设,为高带宽业务开展打下基础。同时需要加强产业链合作,特别是与内容

提供商的合作,为更多的内容提供商创造良好的内容发布平台,为用户带来丰富多样的多媒体内

容。在满足用户各种层次、多样化需求的同时,为电信运营商带来收益。

10 参考文献

[1] 王孝明. 高带宽业务需求有多大[N]. 人民邮电报,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

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王孝明,中国电信股份有限公司上海研究院全业务专家、高级工程师、上海市科学技术专

家库专家;近年来主要负责光通信网络和IP网络的规划设计、宽带新业务的研发,曾负责国内第

一个规模达到1 000户以上FTTH的商用试验项目,承担过多项国家“863”计划项目;已发表文章

30余篇,著专著1部。

本文标签： 业务网络宽带接入发展