宽带接入网提速改造的关键问题

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一、互联网发展趋势及接入网的瓶颈

    随着宽带接入的发展，用户不再满足简单的Internet上网，对通过Internet提供更多的宽带增值业务已显得越来越迫切，运营商单纯依靠低廉的价格来吸引宽带用户越来越行不通。在诸多增值业务中发展以IPTV和语音视频电话等多媒体业务是现阶段比较可行的方法。在全网开展IPTV和视频电话业务势必造成对网络带宽的消耗急剧增加，而现有的城域网，特别是接入层的网络结构、业务能力、QoS保证、认证方式、设备性能等都是基于普通Internet上网业务设计的，无法满足多媒体业务的大规模开展。

    同时，网络提供给用户的业务将是多元化的。为了发展用户，运营商的接入网络不仅要向PC用户提供服务，对于那些非PC用户也将是未来业务发展的重要目标，特别是随着业务开展的深入，电视市场将逐渐成为电信市场新的进入领域。这就要求接入网有能力来针对多元化的用户终端提供接入服务，如IP机顶盒（IPSTB）。目前在IPSTB上面开展的业务主要以视频为主，而视频流的传送对接入网络的带宽要求是非常高的。通过试验可以看到如果采用MPEG-2编码方式，需要大约4Mbit/s的带宽可以使画面达到DVD质量；而采用压缩率更高的MPEG-4编码方式，达到同等质量也需要大约1.5Mbit/s的带宽。

    另一方面，网络的分发能力也直接影响网络的性能和用户的体验，目前IP网中的流量，特别是视频流量主要以单播或者广播的形式向下发送，对网络造成了巨大的压力，因此，各种网络分发技术，如组播、CDN等方式逐渐在网络中被引入，并且随着网络复杂程度的提高和解决网络分发技术的发展，靠近用户侧的接入网逐渐成为网络分发，特别是视频流分发的重要环节。

    二、宽带接入网的提速

    1.制约接入网发展的因素

    (1)技术因素

    目前国内电信运营商在固定宽带接入网方面，主要采用ADSL和LAN的接入技术。从这两种技术本身来看，LAN基本不存在速率瓶颈问题；对于ADSL用户来说，其速率与用户的铜缆长度、线路质量、出线率等有非常紧密的关系，实际网络中接入速率要比理论值低得多。

    ADSL是承载在电话铜缆之上的，通常电话铜缆的（母局、模块局、接入网节点ONU）覆盖范围在3km以内，部分母局在个别区域的覆盖范围可达5km，也就是说ADSL的线路长度主要分布在3km以内。从带宽提供能力来看，ADSL在3km（0.4mm线径）下理论上可提供下行2Mbit/s的速率，而在宽带接入用户中，未来可能对带宽消耗最大的视讯业务，当采用新的编码技术如MPEG-4/H.264时，在1～2Mbit/s带宽下可获得DVD效果。因此对于大部分局点来说，理论上ADSL通过对现有速率的提升是基本可以满足需求的。但是，由于在实际环境中部分线路情况质量不理想，且存在线路长度超过3km的情况，此时ADSL可获得的传输性能急剧下降，有些甚至会造成线路无法开通的情况出现。而且，由于设备可维护能力的限制，维护人力及经验问题，都会影响ADSL线路的开通及正常运行。同时，对于有更大带宽且要求上行对称的接入需求，现有的ADSL也是无法满足需求的。因此ADSL技术本身存在的问题，将是影响宽带业务发展的重要因素。

    (2)业务因素

    宽带接入网络发展到现在，其宽带业务的短缺问题比较突出。接入用户对网络的理解仅仅停留在宽带接入、高速上网的概念上。而在提供宽带的基础上，电信运营商能提供给用户什么样的增值服务，现在仍在探索之中。在接入费不断下降的今天，市场竞争非常激烈，为了吸引更多的用户使用宽带接入网络并提高接入网络的收益，必须在网络上提供给用户丰富多彩的宽带业务，这将是宽带接入网络重要的发展方向。

    (3)其他因素

    目前，影响接入网发展除了上面提到的接入技术本身和业务开展方面的因素外，还有一些其他原因也对接入网络的发展产生了影响。如网络容量及支撑系统等方面。

    在网络容量方面，骨干和汇聚网络在网络拓扑、设备功能特性及设备容量等方面在设计之初均是基于Web业务模型来考虑的，每个用户的平均带宽在100kbit/s左右甚至更低。当网络中出现大量视频及多媒体业务后，势必会造成设备带宽性能及网络瓶颈问题。

    在支撑系统方面，宽带接入网络正处于高速发展阶段，用户规模的急剧膨胀与相应的维护管理手段相对简单，导致宽带网络的维护管理成为制约宽带接入发展的重要瓶颈。宽带维护管理的主要问题集中在下面几个方面：宽带网络故障点多，故障定位效率低，缺乏有效的故障诊断和排障工具；宽带业务放号效率低，设备配置工作量大，业务套餐种类单一；服务质量无法监控，目前宽带网络服务投诉比较多。与窄带网络相比，宽带网络运行还没有一套完整的监控指标。

    2.宽带接入网提速解决方案

    (1)详细的线路及网络流量分析

    传输线路作为接入网的承载媒体，对接入网的改造有非常重要的影响。只有对现有的传输线路能力有清楚的认识，才能提出符合实际的提改造方案。对接入线路的主要测试研究的方面有以下几点。

    线路质量（包括用户线电阻特性、电容特性、空载噪声、传输衰减、串音线路阻抗、纵向平衡度等方面）、用户线路线径、用户线长度、主干电缆使用时间、当前线路最大速率范围、出线率、线路实际传输能力（包括线路长度分布比例、线路距离与ADSL/ADSL2+带宽的关系，典型速率对线路距离/质量的要求）等。

    同时，网络流量也是需要分析的重要环节。目前，宽带接入网上的流量以数据上网流量为主。通过对网络流量的统计分析，可以看到平均每个用户的下行流量大致在50～80kbit/s之间。由于每个用户数据业务流量的突发性，而用作物理接入手段的用户线的带宽不能在用户间复用，这使得用户的接入带宽和平均流量之间有较大的收敛比。因此如果需要用户在进行下载、收邮件、浏览含视频的网页、视频QQ等应用时有较好的用户体验，需要的用户接入带宽为1～2Mbit/s。

    (2)采用新的接入技术

    接入网提速在原有网络上进行升级改造是比较实用的提速方案，但是由于线路、环境等多方面的影响，有部分用户无法通过现有网络的升级实现接入提速的目的，在这种情况下就需要考虑采用新的接入手段，根据当地的实际情况对用户进行改造。目前，宽带固定接入的主流技术主要有xDSL（ADSL、ADSL2＋、VDSL）、LAN及光纤接入等。

    (3)线路改造

    线路故障分布情况，根据全国各地实际应用情况的粗略统计，线路故障发生概率由高到低依次为：从接线盒到用户室内布线以及用户端设备连接错、配线电缆故障（包括交接箱）、主干电缆、配线架。其中第一项占总故障数的60％以上，配线电缆和主干电缆占35％。配线架的故障现在已经比较少见了，而从局端设备到配线架的电缆很少出故障。

    主要涉及到的改造部分和方案如下。

    入户线的整改

    这一段是目前最普遍的问题，实验表明，在主干和配线总长度超过3km时，20m的平行线将导致ADSL速率下降超过一半，而铁心线或铝芯线甚至会导致Modem无法同步。有些例子表明，3.5km的主干，在分线盒处甩开用户室内线，测试能到达2Mbit/s，但是一旦进入用户家，Modem甚至无法同步。

    因此入户线是整改的重点，最好采用双绞线，这样能使2Mbit/s速率的ADSL覆盖范围超过3.5km，对于比较新的0.4mm电缆甚至有时能达到4km。

    主干电缆的长度

    如果要得到超过6Mbit/s的速率，线路长度最好不要超过2km，如果确保入户线为双绞线并且主干质量较好，则覆盖范围可以放宽为不超过2.5km。，要得到8Mbit/s甚至更高的速率，用户线的长度一般应小于1.5km。

    上述要求可以通过将DSLAM下移靠近用户端来实现，对于ADSL2+，可以在住宅小区里面放置DSLAM，接入速率能超过10Mbit/s。

    同一主干电缆内不同业务之间的串扰的影响

    同一根主干电缆内不同业务对于ADSL的影响各有区别，只要线路长度相当，相邻线对ADSL业务的串扰很小，VDSL由于使用与ADSL兼容的频谱，并且发送功率谱密度远低于ADSL，因此对ADSL的影响可以忽略不计。但是基带Modem如E1/T1、ISDN、HDSL、SHDSL的频谱与ADSL的频谱重叠，对同在一个基本单位的ADSL的影响很大，尤其是当线路长度超过1.5km时，将会使ADSL的连接速率降低一半以上，并且运行稳定性大为降低。因此建议将这些业务调整到其他的超单位，最低程度也要调到其他的基本单位。

    (4)支撑系统改造

    要提高宽带网络的运维护效率，支撑宽带网络的提速，提高用户满意度，需要从下面几个方面对宽带网络及其维护继续优化完善：

    通过可管理终端、支持抓线的DSLAM和线路宽带特性测试系统，配合上层的终端管理系统和宽带故障诊断定位系统，提供宽带网络的端到端的故障诊断、仿真测试和排障功能，提高故障诊断效率，完成远程维护和排障功能，减少故障单出单率和上门维护次数，降低维护成本。

    理顺业务发放流程，提高业务自动发放功能，实现网管数据，AAA数据和DSLAM端口数据根据营业厅设定的业务参数自动发放，同时，根据业务类型进行带宽的设置，提供基于带宽的业务，同时，提供业务自助平台，用户可以根据自己的需求自助修改自己的带宽。

    根据业务和组网，整理完善一套评估宽带网络流量、用户呼叫质量、业务分布和设备负荷的评估指标，将原始指标要求分解到DSLAM设备、BAS设备和L3路由器等设备，同时，建设宽带运行性能分析系统，对相关的性能指标进行分析和报表。

    (5)用户带宽控制

    接入网提速，不能光考虑提速，还要考虑限速。针对不同的用户需求提供差异化的服务，才是接入网改造的最终目的。盲目的提速会给网络成本带来很大的压力，只有差异化的服务才能使网络提速产生应有的效益，限速与提速是相辅相成的，只有保障每个用户不违约，才能保障提速的有效性。在用户带宽控制方面，需要研究针对不同的用户及不同的业务，甚至在不同的时段提供不同的速率，往往部分有针对性的提速带来的收益要远大于全网的盲目提速。