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城域网宽带化发展探讨

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  摘要:城域网经历了以宽带用户数快速增长为驱动的容量扩容后,开始步入用户平稳增长期,而新一轮以宽带提速和网络应用发展为代表的网络宽带化建设已拉开序幕。随着网络光纤化、IP化的不断推进,网络应用的发展以及三网融合、云计算、物联网等新兴产业的发展,都为网络宽带化建设提供了更多的发展机遇,我国城域网的宽带化建设再次进入发展快车道。
  关键词:宽带化、城域网、光纤化、IPTV
  1、概述
   宽带,其实并没有很严格的定义,一般是以拨号上网速率的上限 56Kbps为分界,将 56Kbps及其以下的接入称为“窄带”,之上的接入方式则归类于“宽带”。宽带,从一般的角度理解,它是能够满足人们感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所需要的带宽,因此它也是一个动态的、发展的概念。从最早期的用电话线的拨号上网,带宽仅有56Kbps;再到XDSL的普及,平均接入带宽提升到2M;再随着光纤化的推进,PON网络的推广以及视频业务的高速发展,用户接入带宽提升到10M甚至100M,网络发展进入了“宽带化”高速发展时期。网络应用层出不穷,网络流量的爆炸性增长,ICT产业加速走向光纤化、IP化,固定宽带、移动宽带、IP技术、NGN等新的技术催生出一大批新兴业务,均加速实现网络的宽带化。
   城域网,就是在城市范围内,以IP技术为基础,以光纤作为传输媒介,集数据、语音、视频服务于一体的高带宽、多功能、多业务接入的的多媒体通信网络。从网络层面来划分,城域网是指运营商省骨干网以下,用户接入侧以上的网络,它分为城域网骨干网和宽带接入网。城域骨干网:是业务接入控制点及控制点以上的城域网核心路由器组成的三层路由网络。宽带接入网:是城域骨干网业务接入控制点以下、用户CPE以上(不含CPE)的二层接入网络,层次上划分为汇聚层和接入层。
  2、城域网发展现状
   从城域网的发展进程来看,我国城域网的快速发展经历了两个重要的阶段。
   第一个阶段是以宽带用户数快速增长为显著特征的发展阶段,网络规模随着用户数的增长而呈现爆炸性增长态势。据统计,2002年初,中国国内宽带用户仅为94万人,到2004年4月,宽带用户规模已经突破1500万,而到了2009年,宽带用户数超过了1亿,而截至到2011年一季度,中国宽带用户数已经超过了1.3亿。宽带用户数在2002年到2009年是快递增长期,年均增长率超过25%。而2009年以后,用户增长进入平稳增长期,年增长率在15%以内。
   第二阶段是以宽带提速和网络应用发展为驱动力的发展阶段。从城域网本身的业务发展看,以P2P和视频业务为核心的互联网流量正成为最大的带宽驱动力,未来5年我国干线网的带宽需要增加10~15倍。而这样的巨大的带宽发展趋势给未来网络的发展带来极大压力,而随着各种宽带技术的不断革新正有效地支撑了网络宽带化发展。目前国内各电信运营商均着力于接入层宽带建设,改变目前接入层主要采用铜缆+非对称数字用户环路(ADSL)接入方式,而采用以无源光网络(PON)技术为基础,并结合高性能路由集群、IPv6等关键技术,构建 “百兆进户、千兆进楼、T级出口”的宽带城域网。
  
  3、城域网宽带化发展驱动力
   我国城域网发展,在经历了以用户数快速增长为驱动的快速发展期后,目前用户数已进入平稳增长期,但是,随着网络应用以及技术发展的不断推动,城域网已经步入了新一轮宽带化发展加速阶段。接入网光纤化、IPTV以及各类新兴产业等都是城域网宽带化新一轮加速的驱动力。
  
  3.1接入网光纤化,FTTX的规模部署
   我国宽带发展初期,利用已有的双绞线部署了大量的DSL接入,最初阶段采用ADSL技术,目前大部分采用ADSL2+技术,部分高速率需求区域采用了VDSL2技术,目前DSL接入仍是国内存量最多的接入方式。
   而随着用户宽带需求的提升,2007年开始,各运营商开始了大规模的“宽带提速”工程,开始大量采用无源光网络(PON)技术。PON是指采用无源光器件汇聚各光网络单元(ONU)信号的光接入网,目前PON主流技术包括了以太网无源光网络(EPON)和吉比特无源光网络(GPON)。这2种技术均已成熟,在国内已有规模应用,同源于EPON/GPON技术的10G EPON/10G GPON技术也正逐渐成熟,并开始试商用。
   虽然目前我国宽带接入铜缆依然占绝对主导,接入网仍是全网的带宽瓶颈,但随着接入网向宽带化、光纤化以及光纤到户(FTTH)规模化部署发展,城域网将从底层网络接入服务实现全面的宽带化接入。在“十二五”期间,各通信运营商将进一步加大接入网光纤化建设,目标在3-5年内接入带宽跃升10倍以上,并将实现持续快速提升,实现构建 “百兆进户、千兆进楼、T级出口”的宽带网络目标。
  3.2IPTV加速网络的宽带化
   中国宽带互联网络发展迅速,基于IP的各种互联网应用层出不穷。其中,以宽带交互的新媒体,也即IPTV(交互式网络电视),最为引人注目。它利用宽带网的基础设施,以计算机或电视加网络机顶盒、手机等作为主要终端设备,集互联网、多媒体、通信下一代网络等多种技术于一体,通过互联网络协议(IP)向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式数字媒体服务。
   IPTV业务对宽带业务的发展,是一个非常广阔的市场。但目前我国IPTV业务发展缓慢,除了牌照迷局尚未解开、内容供应量不足之外,网络仍然是影响IPTV发展的一个重要因素。因此,网络的全面升级势在必行。
   由于IPTV是在IP上传送高质量的电视节目,网络带宽的消耗将大大加剧,现有网络能否承载成百上千个电视频道和VOD点播,这将是决定是否要进行改造或扩容的依据;为了节省带宽,IPTV采用了基于IGMP的组播技术,但由于人们对频道丰富程度的要求以及视频点播需求的存在,对带宽的需求还是大大超过传统的宽带上网的要求。
   而目前IPTV在节目图像质量上的不足,主要是受带宽的限制。因为目前采用MPEG-4或者H.264标准压缩的节目,在1-2Mbps码率下才能达到DVD画质,但是由于传输带宽的限制,目前多数节目的码率制作成300-700Kbps,所以图像质量不佳。根据IPTV编码标准,一个基本标清视频业务流采用MPEG4编码后的数据速率通常约为1.2~1.5Mbit/s;采用H.264编码后的数据速率在1Mbit/s左右。因此,结合业务传输、协议封装开销(约为20%-30%)、信令流及网络流量波动需求的考虑,IPTV业务必须满足的网络带宽要求是:用户下行网络带宽至少应达到2Mbit/s平均速率(视频点播要求)。 对于高清电视等业务的需求,带宽需求甚至可达8M。因此,采用现行普通用户ADSL接入无法满足IPTV业务的带宽需求。
   IPTV流媒体业务以及其他视频应用的发展,无论是对网络底层接入还是对骨干网承载,都提出了更高的带宽要求,这无疑加速了整个城域网的宽带化进程。
  3.3新兴产业进一步促进网络宽带化发展
   伴随着国内互联网和网络应用的发展,网络建设向网络应用转型,下一步随着3G网络建设的完成,移动互联网、视频等3G业务成为运营商发展3G业务的重要应用,同时物联网、三网融合等信息社会发展战略,云计算、智能电网、智能交通、智能城市等概念的提出,都将进一步推动网络宽带化进程。
  4、结束语
   城域网的宽带化主要包括了两层含义,一是宽带网络的普及,随着我国固网宽带以及移动网宽带的广泛覆盖,宽带网络在我国已经得到了广泛普及。二是接入速率的持续提升,真正体现“宽带”接入。我国目前人均拥有的宽带资源还不足两兆,宽带化相对发达的国家还有不少差距,宽带发展仍然面临绝对数量大、人均带宽低的现状,这对我们宽带的发展既是机遇也是挑战。
   随着网络应用不断发展,网络流量爆炸性增长,网络光纤化、IP化不断推进,三网融合、物联网、云计算等新兴产业也为宽带化提供了更多的发展机遇,我国城域网的宽带化建设再次进入发展快车道。


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