新一代宽带接入网发展

朱光军，马刚

（河南省信息咨询设计研究有限公司，郑州 450008）

新一代宽带接入网发展

朱光军，马刚

（河南省信息咨询设计研究有限公司，郑州 450008）

本文分析了宽带互联网宏观发展趋势，对新一代宽带接入技术发展进行了分析研究，提出了针对性的建设策略和方案，供电信运营商及相关从业人员参考。

10 Gbit/s GPON；10 Gbit/s EPON；光纤到户；PON+局域网

随着“宽带中国”战略的推进及4K视频、云计算等业务的发展，用户接入速率不断提升，对宽带接入网的承载要求大增。宽带接入网带宽从10 Mbit/s时代，50 Mbit/s时代，到现在的100 Mbit/s时代，未来将步入1 Gbit/s时代；接入技术也从基于铜缆的DSL，到基于无源光网络的GPON/EPON，目前已走到了更高带宽、更大光功率预算的10 Gbit/s PON时代的门口，未来将向基于新一代ODN的TWDM PON网络发展演进。

十三五期间，是贯彻落实党中央国务院“宽带中国战略”，“互联网+”战略的关键战略机遇期，是我国信息基础设施扩大覆盖、升级换代，实现信息强国的重要窗口期，是落实国家发展改革委宽带乡村及中小城市信息基础设施建设的快速发展期，电信运营商有必要进行宽带接入网的升级提速，落实提速降费、信息惠民等政策，为信息强国提供强有力的支撑保障。

1 技术升级驱动力

1.1 宏观发展环境的推动

当前我国宽带互联网发展呈现以下几个特点。

1.1.1 特点1：速度显著提升，与发达国家还有差距

根据宽带发展联盟2016年第3季度数据，我国平均固定宽带下载速率达到了11.03 Mbit/s，4G下载速率达到了11.83 Mbit/s，上海、北京、江苏、河南、山东分列前5位，取得了较大的发展成就。然而与世界主要发达国家相比，还有一定的差距，根据CDN服务商Akamai2016年第3季度发布《世界互联网状态》显示：我国平均连接速度5.7 Mbit/s，排名85位，美国16.3 Mbit/s，排名12位。这两个数据有所差异，可能是与国际出口带宽不足和测试方式有关，然而即使按照宽带发展联盟的数据，我国仍在20位以后。

1.1.2 特点2：LTE宽带下载速率已超过固定宽带，高清视频成为带宽杀手

2016年第3季度，我国4G平均下载速率11.83 Mbit/s，3G平均下载速率3.75 Mbit/s，虽然总体移动通信下载速率未超过固定宽带，但是4G速率已略超过固定接入速率。按照固定接入与移动接入的5倍定律，如果固定接入速率不能达到移动接入的5倍，则其竞争力不足，这就给固定接入升级提速提供了推动力。

当前，全国固定接入的视频平均下载速率已达到了8.49 Mbit/s，且呈现高速增长趋势，高清视频已成为主要的带宽杀手，对接入带宽需求显著提升。

1.1.3 特点3：城乡发展不均衡，宽带资费占收比偏高

据CNNIC 2016年中期数据显示，我国城镇互联网普及率67.2%，比农村高35.6个百分点，城乡差距较大，需要加强宽带乡村建设。

在宽带资费方面，2016年11月，国际电信联盟（ITU）发布了《Measure the Information Society Report 2016》（简称衡量信息社会），显示我国固定宽带接入一篮子价格占GNI（国民收入水平）比重为3.12%，全球排名89位，无论是绝对价格还是相对价格都落后发达国家，在提速降费方面有必要进一步加强。

1.2 产业政策推动

从2013年“宽带中国战略”，到2015年“互联网+”战略，国家将宽带信息基础设施放到了非常重要的地位，关系着信息强国、基础产业升级、供给侧改革、下一代互联网国际话语权等一系列重大问题。2015年发改委开展宽带乡村及中小城市信息基础设施专项建设，通过国开行向运营商提供低息贷款补充建设资金；2016年12月发改委又发布2710号文：《关于组织实施2017年新一代信息基础设施建设工程和“互联网+”重大工程的通知》，提出2017年要建设新一代信息基础设施建设工程及“互联网+”重大工程，推动建设“百兆乡村”示范网络，提升乡镇及以下光纤接入网络覆盖水平，并制定了具体指标：以光纤到户为主开展接入网建设，90%以上宽带用户接入能力达到100 Mbit/s以上；支撑4K高清IPTV等应用。根据文件精神，国家层面实际上将现有农村宽带20～50 Mbit/s的发展预期提升到了100 Mbit/s，给运营商加快发展新一代宽带接入网提供强大动力。

1.3 业务需求推动

近年来，用户流量模型发生了较大的变化，户均峰值流量年均保持20%增长，主要流量应用从以往BT下载、在线游戏向高清视频、云服务等应用转移，特别是以4K为代表的视频业务，分辨率达到了3 840×2 160，带宽需求达到了32 Mbit/s以上，高帧率的极致4 K甚至带宽需求达到了100 Mbit/s以上，相较传统的8 Mbit/s高清提升了数倍，对接入网也提出更高的要求。另外，云计算、云存储、VR等技术的发展对接入网带宽也需求旺盛。

实际上，FCC（美国联邦通讯委员会）2015年已经将带宽标准从下行4 Mbit/s，上行1 Mbit/s提升至下行25 Mbit/s，上行3 Mbit/s，按此标准我们的宽带接入覆盖率将下降不少，故而信息基础设施升级提速势在必行。

2 固定接入网发展演进

2.1 宽带接入网发展路线

2000年前后我们从窄带步入DSL宽带时代，经历了DSL、GPON/EPON时代，目前已到了新一代宽带接入技术引入的新时代，各运营商也均在开展10 Gbit/s PON的试验网部署；从图1可以看出宽带技术代际周期约为10年，且呈现加速迭代趋势，我们认为当前正处于PON时代的10 Gbit/s PON阶段，即后PON时代，其周期约为3～4年，2020年前后将步入重构ODN的新时代。

图1 固定宽带接入网演进趋势概览

2.2 10 Gbit/s PON技术比较

在后PON时代，主要是对现有GPON/EPON网络的升级，技术体制升级为10 Gbit/s PON，下行带宽扩展10倍，光功率预算大大增加，覆盖范围扩大，高分比分光器的部署大大提升单PON口覆盖用户数，且可兼容现有ODN网络。10 Gbit/s PON技术虽已具备商用条件，然而确存在流派之争，表1对其不同制式进行对比分析。

表1 10 G PON技术对比

2.3 10 Gbit/s PON升级提速方案（如图2所示）

对于10 Gbit/s PON引入，我们首先面临的是既有网络升级提速的问题，即从现有的PON网络如何升级到10 Gbit/s PON，对比分析如下。

图2 10 Gbit/s PON升级方案

（1）在EPON模式下，OLT只需插入新的10 Gbit/s EPON板卡，替换掉原板卡，ODN不变，原有终端可继续使用，对于有提速需求的用户需要更换为10 Gbit/s PON ONU设备，对原系统总体改变不大，替换下的板卡可作为备件。

（2）在GPON模式下，OLT侧需要原板卡与新的10 Gbit/s PON板卡并行，并增加无源合波器设备（机框、跳纤、光模块内置3种形态），ONU终端提速与EPON一样，总体来看需要增加合波器设备，对原网络有一定改动，存在新增故障点，较为复杂。

FTTH模式下升级提速后，原接入网户均带宽48～96 Mbit/s可提升至48～320 Mbit/s，部分用户签约1 000 Mbit/s具备条件。

PON+LAN模式下升级提速，原有MDU设备统一更换为支持10 Gbit/s PON的产品，下行端口升级为吉比特端口，另外需要注意的是原有用户接入电缆一般采用5类线，根据测试数据来看，50 m以内可以支持吉比特传输，80 m内可以支持300 Mbit/s。提速后，原接入网户均带宽10 Mbit/s可提升至62 Mbit/s，用户签约100～300 Mbit/s具备条件。

2.4 问题及建议

虽然10 Gbit/s PON技术已具备商用条件，现有GPON/ EPON网络升级仍然存在产品、终端、运维等诸多问题，以下我们对其升级中的诸多问题进行分析。

（1）终端Wi-Fi及多播支持：对于未来的视频业务来讲，降低接入网流量需要接入层设备支持多播，使直播流量和用户数无关，然而现网很多用户侧的自购Wi-Fi路由器不支持多播，故要进一步推动普及家庭网关型10 Gbit/s PON ONU设备。

（2） 建设成本：当前10 Gbit/s PON终端成本较高，FTTH建设模式下户均成本较高，PON+LAN模式下单端口造价约增加40%；另外存在用户带机入网接受度和各厂商设备解耦的问题。

（3）数据配置：当前通常基于PON板/PON端口划分SVLAN，同框增板卡将涉及现有用户VLAN数据的变化，需考虑上层系统数据同步适配。

（4）制式选择：现有采用EPON制式区域，建议立即停止EPON建设，全面布局10 Gbit/s EPON。采用GPON制式的区域，根据设备演进情况，逐步在高带宽需求用户区域部署10 Gbit/s GPON。鉴于10 Gbit/s PON成本稍高，特别是终端成本较高，初期建设以PON+LAN方式为主，FTTH模式为辅。

（5）重点建设区域：以学校、宾馆、宿舍、商务楼宇、集团客户等高密度用户群PON+LAN覆盖为主，FTTH覆盖为辅；IPTV用户密度高场景考虑10 Gbit/s PON FTTH模式混合组网提速。

（6）相关网络提速：宽带网络是一个系统工程，接入网的提速必然对上层网络提出更高的要求，2-3年内OLT设备的上行链路将扩展到2～4个10 GE，BRAS设备也将由40 G/100 Gbit/s平台升级为200 Gbit/s平台，CR设备将升级1 Tbit/s平台，城域业务控制层链路进入100 GE时代。

3 结束语

10 Gbit/s PON时代已经到来，在未来的2～3年内将迎来宽带接入技术升级换代的高潮，对于运营商和相关从业人员来讲都应该提早准备，从建设、运维、终端、市场、业务等方面综合考虑1 Gbit/s接入网络时代的问题，为提速降费，信息强国提供有效支撑。

Research on the development of new broadband access network

ZHU Guang-jun,MA Gang
(He｀nan Province Information Consultation Designing Research Co., Ltd., Zhengzhou 450008, China)

This paper analyzes the development trend of broadband internet, the evolution of the new generation broadband access technology is studied, puts forward the construction strategy and plan, for telecom operators and related practitioners reference

10 Gbit/s GPON; 10 Gbit/s EPON; FTTH; PON+LAN

TN915

A

1008-5599（2017）06-0050-04

2017-02-06