寬帶接入網提速改造的關鍵問題

2019-11-03 19:05:06

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供稿：網友

中國網通集團研究院唐戎

　　一、互聯網發展趨勢及接入網的瓶頸

　　隨著寬帶接入的發展，用戶不再滿足簡單的Internet上網，對通過Internet提供更多的寬帶增值業務已顯得越來越迫切，運營商單純依靠低廉的價格來吸引寬帶用戶越來越行不通。在諸多增值業務中發展以ipTV和語音視頻電話等多媒體業務是現階段比較可行的方法。在全網開展IPTV和視頻電話業務勢必造成對網絡帶寬的消耗急劇增加，而現有的城域網，特別是接入層的網絡結構、業務能力、QoS保證、認證方式、設備性能等都是基于普通Internet上網業務設計的，無法滿足多媒體業務的大規模開展。

　　同時，網絡提供給用戶的業務將是多元化的。為了發展用戶，運營商的接入網絡不僅要向PC用戶提供服務，對于那些非PC用戶也將是未來業務發展的重要目標，特別是隨著業務開展的深入，電視市場將逐漸成為電信市場新的進入領域。這就要求接入網有能力來針對多元化的用戶終端提供接入服務，如IP機頂盒（IPSTB）。目前在IPSTB上面開展的業務主要以視頻為主，而視頻流的傳送對接入網絡的帶寬要求是非常高的。通過試驗可以看到如果采用MPEG-2編碼方式，需要大約4Mbit/s的帶寬可以使畫面達到DVD質量；而采用壓縮率更高的MPEG-4編碼方式，達到同等質量也需要大約1.5Mbit/s的帶寬。

　　另一方面，網絡的分發能力也直接影響網絡的性能和用戶的體驗，目前IP網中的流量，特別是視頻流量主要以單播或者廣播的形式向下發送，對網絡造成了巨大的壓力，因此，各種網絡分發技術，如組播、CDN等方式逐漸在網絡中被引入，并且隨著網絡復雜程度的提高和解決網絡分發技術的發展，靠近用戶側的接入網逐漸成為網絡分發，特別是視頻流分發的重要環節。

　　二、寬帶接入網的提速

　　1.制約接入網發展的因素

　　(1)技術因素

　　目前國內電信運營商在固定寬帶接入網方面，主要采用ADSL和LAN的接入技術。從這兩種技術本身來看，LAN基本不存在速率瓶頸問題；對于ADSL用戶來說，其速率與用戶的銅纜長度、線路質量、出線率等有非常緊密的關系，實際網絡中接入速率要比理論值低得多。

　　ADSL是承載在電話銅纜之上的，通常電話銅纜的（母局、模塊局、接入網節點ONU）覆蓋范圍在3km以內，部分母局在個別區域的覆蓋范圍可達5km，也就是說ADSL的線路長度主要分布在3km以內。從帶寬提供能力來看，ADSL在3km（0.4mm線徑）下理論上可提供下行2Mbit/s的速率，而在寬帶接入用戶中，未來可能對帶寬消耗最大的視訊業務，當采用新的編碼技術如MPEG-4/H.264時，在1～2Mbit/s帶寬下可獲得DVD效果。因此對于大部分局點來說，理論上ADSL通過對現有速率的提升是基本可以滿足需求的。但是，由于在實際環境中部分線路情況質量不理想，且存在線路長度超過3km的情況，此時ADSL可獲得的傳輸性能急劇下降，有些甚至會造成線路無法開通的情況出現。而且，由于設備可維護能力的限制，維護人力及經驗問題，都會影響ADSL線路的開通及正常運行。同時，對于有更大帶寬且要求上行對稱的接入需求，現有的ADSL也是無法滿足需求的。因此ADSL技術本身存在的問題，將是影響寬帶業務發展的重要因素。

　　(2)業務因素

　　寬帶接入網絡發展到現在，其寬帶業務的短缺問題比較突出。接入用戶對網絡的理解僅僅停留在寬帶接入、高速上網的概念上。而在提供寬帶的基礎上，電信運營商能提供給用戶什么樣的增值服務，現在仍在探索之中。在接入費不斷下降的今天，市場競爭非常激烈，為了吸引更多的用戶使用寬帶接入網絡并提高接入網絡的收益，必須在網絡上提供給用戶豐富多彩的寬帶業務，這將是寬帶接入網絡重要的發展方向。

　　(3)其他因素

　　目前，影響接入網發展除了上面提到的接入技術本身和業務開展方面的因素外，還有一些其他原因也對接入網絡的發展產生了影響。如網絡容量及支撐系統等方面。

　　在網絡容量方面，骨干和匯聚網絡在網絡拓撲、設備功能特性及設備容量等方面在設計之初均是基于Web業務模型來考慮的，每個用戶的平均帶寬在100kbit/s左右甚至更低。當網絡中出現大量視頻及多媒體業務后，勢必會造成設備帶寬性能及網絡瓶頸問題。

　　在支撐系統方面，寬帶接入網絡正處于高速發展階段，用戶規模的急劇膨脹與相應的維護管理手段相對簡單，導致寬帶網絡的維護管理成為制約寬帶接入發展的重要瓶頸。寬帶維護管理的主要問題集中在下面幾個方面：寬帶網絡故障點多，故障定位效率低，缺乏有效的故障診斷和排障工具；寬帶業務放號效率低，設備配置工作量大，業務套餐種類單一；服務質量無法監控，目前寬帶網絡服務投訴比較多。與窄帶網絡相比，寬帶網絡運行還沒有一套完整的監控指標。

　　2.寬帶接入網提速解決方案

　　(1)詳細的線路及網絡流量分析

　　傳輸線路作為接入網的承載媒體，對接入網的改造有非常重要的影響。只有對現有的傳輸線路能力有清楚的認識，才能提出符合實際的提改造方案。對接入線路的主要測試研究的方面有以下幾點。

　　線路質量（包括用戶線電阻特性、電容特性、空載噪聲、傳輸衰減、串音線路阻抗、縱向平衡度等方面）、用戶線路線徑、用戶線長度、主干電纜使用時間、當前線路最大速率范圍、出線率、線路實際傳輸能力（包括線路長度分布比例、線路距離與ADSL/ADSL2+帶寬的關系，典型速率對線路距離/質量的要求）等。

　　同時，網絡流量也是需要分析的重要環節。目前，寬帶接入網上的流量以數據上網流量為主。通過對網絡流量的統計分析，可以看到平均每個用戶的下行流量大致在50～80kbit/s之間。由于每個用戶數據業務流量的突發性，而用作物理接入手段的用戶線的帶寬不能在用戶間復用，這使得用戶的接入帶寬和平均流量之間有較大的收斂比。因此如果需要用戶在進行下載、收郵件、瀏覽含視頻的網頁、視頻QQ等應用時有較好的用戶體驗，需要的用戶接入帶寬為1～2Mbit/s。

　　(2)采用新的接入技術

　　接入網提速在原有網絡上進行升級改造是比較實用的提速方案，但是由于線路、環境等多方面的影響，有部分用戶無法通過現有網絡的升級實現接入提速的目的，在這種情況下就需要考慮采用新的接入手段，根據當地的實際情況對用戶進行改造。目前，寬帶固定接入的主流技術主要有xDSL（ADSL、ADSL2＋、VDSL）、LAN及光纖接入等。

　　(3)線路改造

　　線路故障分布情況，根據全國各地實際應用情況的粗略統計，線路故障發生概率由高到低依次為：從接線盒到用戶室內布線以及用戶端設備連接錯、配線電纜故障（包括交接箱）、主干電纜、配線架。其中第一項占總故障數的60％以上，配線電纜和主干電纜占35％。配線架的故障現在已經比較少見了，而從局端設備到配線架的電纜很少出故障。

　　主要涉及到的改造部分和方案如下。

　　入戶線的整改

　　這一段是目前最普遍的問題，實驗表明，在主干和配線總長度超過3km時，20m的平行線將導致ADSL速率下降超過一半，而鐵心線或鋁芯線甚至會導致Modem無法同步。有些例子表明，3.5km的主干，在分線盒處甩開用戶室內線，測試能到達2Mbit/s，但是一旦進入用戶家，Modem甚至無法同步。

　　因此入戶線是整改的重點，最好采用雙絞線，這樣能使2Mbit/s速率的ADSL覆蓋范圍超過3.5km，對于比較新的0.4mm電纜甚至有時能達到4km。

　　主干電纜的長度

　　如果要得到超過6Mbit/s的速率，線路長度最好不要超過2km，如果確保入戶線為雙絞線并且主干質量較好，則覆蓋范圍可以放寬為不超過2.5km。，要得到8Mbit/s甚至更高的速率，用戶線的長度一般應小于1.5km。

　　上述要求可以通過將DSLAM下移靠近用戶端來實現，對于ADSL2+，可以在住宅小區里面放置DSLAM，接入速率能超過10Mbit/s。

　　同一主干電纜內不同業務之間的串擾的影響

　　同一根主干電纜內不同業務對于ADSL的影響各有區別，只要線路長度相當，相鄰線對ADSL業務的串擾很小，VDSL由于使用與ADSL兼容的頻譜，并且發送功率譜密度遠低于ADSL，因此對ADSL的影響可以忽略不計。但是基帶Modem如E1/T1、ISDN、HDSL、SHDSL的頻譜與ADSL的頻譜重疊，對同在一個基本單位的ADSL的影響很大，尤其是當線路長度超過1.5km時，將會使ADSL的連接速率降低一半以上，并且運行穩定性大為降低。因此建議將這些業務調整到其他的超單位，最低程度也要調到其他的基本單位。

　　(4)支撐系統改造

　　要提高寬帶網絡的運維護效率，支撐寬帶網絡的提速，提高用戶滿意度，需要從下面幾個方面對寬帶網絡及其維護繼續優化完善：

　　通過可管理終端、支持抓線的DSLAM和線路寬帶特性測試系統，配合上層的終端管理系統和寬帶故障診斷定位系統，提供寬帶網絡的端到端的故障診斷、仿真測試和排障功能，提高故障診斷效率，完成遠程維護和排障功能，減少故障單出單率和上門維護次數，降低維護成本。

　　理順業務發放流程，提高業務自動發放功能，實現網管數據，AAA數據和DSLAM端口數據根據營業廳設定的業務參數自動發放，同時，根據業務類型進行帶寬的設置，提供基于帶寬的業務，同時，提供業務自助平臺，用戶可以根據自己的需求自助修改自己的帶寬。

　　根據業務和組網，整理完善一套評估寬帶網絡流量、用戶呼叫質量、業務分布和設備負荷的評估指標，將原始指標要求分解到DSLAM設備、BAS設備和L3路由器等設備，同時，建設寬帶運行性能分析系統，對相關的性能指標進行分析和報表。

　　(5)用戶帶寬控制

　　接入網提速，不能光考慮提速，還要考慮限速。針對不同的用戶需求提供差異化的服務，才是接入網改造的最終目的。盲目的提速會給網絡成本帶來很大的壓力，只有差異化的服務才能使網絡提速產生應有的效益，限速與提速是相輔相成的，只有保障每個用戶不違約，才能保障提速的有效性。在用戶帶寬控制方面，需要研究針對不同的用戶及不同的業務，甚至在不同的時段提供不同的速率，往往部分有針對性的提速帶來的收益要遠大于全網的盲目提速。

----《通信世界》