1.3 宽带接入网的发展

1.3.1 宽带接入网的发展驱动力

1.业务和需求推动了宽带接入网的发展

对于传统提供语音接入的接入层网络，其带宽需求是有确定上限的，只要根据话务量模型计算好爱尔兰系数以及中继的极限比，再利用系数修正一下，无论是网络规划还是建设，在带宽提供能力方面通常是不存在问题的。

进入20世纪90年代中后期，情况发生了变化，随着互联网规模的迅猛扩展，Web浏览、电子邮件、文件下载、网络游戏和电子商务等互联网应用深刻地改变了社会和人们的生活，同时也极大地激发了互联网宽带接入的需求。

该需求首先体现在数量上的激发。在中国，截至2010年12月，网民规模达到4.57亿，互联网普及率攀升至34.3%；宽带网民规模为4.5亿，有线（固定网络）用户中的宽带普及率达到98.3%。其次，也体现在内容上的激发，互联网上的各种应用，从最初的文本浏览和文本电子邮件等，逐步发展到文字、图片、声音和视频等多媒体丰富信息内容的应用。根据国外的一项研究记录，1995年年初，平均一个网页的信息量是14.1KB，2008年，平均一个网页的信息量已达到了312.1KB，而今主流网站的页面容量大多均已超过1MB。另一方面，网站和网页的数量也大大激增。自2003年开始，中国的网页规模基本保持翻番增长，2010年网页数量达到600亿个，年增长率78.6%。

这两个激发直接导致了对网络带宽持续不断增长的需求，用户数量增加，需要网络带宽扩容，应用内容的丰富，需要更多的带宽承载。

为了支撑带宽的增加，在整个电信网络中，从用户终端和线路设施到运营商的局端网络设备发生了巨大的变化。可以说，正是互联网应用和互联网接入业务的发展，直接促进了宽带接入网的建设和形成。

反过来，宽带接入网的建设和发展，又进一步促进了各种宽带应用的普及推广，如日本的运营商在一些地区部署了光接入后，时尚青年之间通过光接入网进行音乐/视频文件交互的应用就迅速得到发展。

可以说，宽带应用的产生、带宽的增加以及网络技术的进步，三者之间互相激发，互相促进，推动宽带接入网不断发展壮大。

2.成功的宽带接入网建设是现有网络设施与实际业务需求的完美结合

成功的宽带接入网建设是结合现有网络设施，面向实际业务需求，按照演进的原则发展。在宽带接入网发展初期，当时有很多宽带接入技术可以选择，比较典型的有LAN接入、ADSL接入、Cable Modem接入和无线接入。根据各种接入方式的技术特性，在宽带接入发展之初，业界有过这样的设想，即基于电话线的ADSL和有线电视网络铜缆资源的Cable Modem宽带接入方式主要适用于传统小区以及稀疏地区用户，而光纤+以太网主要适用于新建小区，无线接入在一些地区成为有线接入的强力竞争者。

但实际网络的发展，DSL却是异军突起，占据了2/3的天下，LAN接入和其他接入技术占据20%～30%，而非三分天下，这样的格局，是受着网络自身发展的规律所决定的，这个规律的核心就是“演进”，演进是建立在现有网络设施的基础上，面向业务需求，进行升级和改造，使现有网络设施得到增值，这是所有运营商业务发展和网络建设的核心。

这里我们可以仔细分析一下，演进在目前宽带接入网格局形成过程中所起到的作用。

应该说在宽带接入发展之初，ADSL并不像后来那样风光，ADSL的传输距离非常有限，信号在传输过程中会迅速地衰减，到5km左右信号就会微弱到无法保证可靠连接，ADSL对线路的质量非常敏感，可已经铺设的用户线路却由于多年的使用，存在着不同程度的老化问题，影响业务的开通；更大的问题是ADSL的带宽上限只能达到下行8Mbps，多数情况下还小于2Mbps，而且上行只有800kbps左右，这样的带宽能力并不是很理想的；另外，还要安装一个用户Modem，Modem的管理维护也是问题，这些固有缺点，都或多或少地影响着运营商的决策。

但是ADSL接入也有很多优点，最重要的是可以直接利用现有的电话用户线，又不干扰在同一条线路上传输的常规语音业务，保护了线路资源这一巨大投资。2001年，在宽带接入网络建设之初，我国PSTN已经拥有1.3亿的固定电话用户规模，形成了一个覆盖广泛、用户数量众多的双绞接入线网络，如果为这1.3亿用户重新布设新的宽带线路，那需要的投资至少是数以百亿计，且耗费的工程量巨大。直接在这根用户线上部署ADSL，应该说是充分发挥了已有双绞线的潜力，实现了在现有网络资源上的增值，并且可以相对较快地部署和提供业务。

此外ADSL设备一般可以部署在局端机房，便于集中维护；还可以通过建设局端机房，改善设备运行环境，提高设备运行的稳定性，从而提高业务品质。

另外，ADSL接入保密性好，安全可靠，独享宽带接入的通道，在接入段不存在共享问题，而且可以基于这根铜线的固定位置，实现上网用户的物理位置定位。

更重要的是，从业务需求的角度看，在宽带业务发展的这10年间，尽管ADSL速率相对较低，但是它的技术特性符合了这些年来互联网应用的主要流量特点，即下行带宽要远远大于上行业务带宽，而且这10年来上网业务主要是网页的浏览和文件下载，ADSL带宽满足了这一阶段大多数互联网应用的要求。

作为当初宽带接入技术竞争的另外一个重要手段——以太网接入技术，具有即插即用、成本低、速度高等优点，而且技术更新发展速度很快，从共享型以太网（10Base-T以太网）、交换型以太网、百兆位以太网（100BSAT-T）和千兆位以太网，到现在的万兆位以太网，速率提升很快，不同以太网之间可以进行无缝连接，平滑升级，这样可以很容易地满足用户量急剧增长和带宽提升的需要。

由于我国人口众多，居民的住宅环境比较密集，各地区的新住宅小区也层出不穷，这些因素给予了以太网技术大范围应用的可能，而且10Mbps/100Mbps甚至1000Mbps到桌面，对用户具有很大的吸引力，也有利于运营商树立更好的品牌形象。

但是以太网接入需要铺设五类线，五类线的接入距离最长就是100m，因此普遍采用的方式是在每栋楼的楼层中安装以太网交换机，再通过光电转换器，连接到园区以太网交换机，这些以太网交换机面临着供电、安全和维护等方面的难题。

在供电方面，通常的做法是采用楼道照明线路供电，但是一旦楼道停电，宽带接入网络就停止了运行。也可以采用专有的供电线路，但由此又带来可观的附带建设投入和运营维护上的费用。

在维护方面，当一个点上的用户业务出现问题后，常常需要下到这个点上现场排查，设备数量增多以后，维护工作量急剧增加。在极端情况下，维护人员可能连楼道都进不去，这是因为很多居民小区楼道都有自动锁，而以太网交换机大都部署在居民楼道内，有可能出现进不去楼道门，耽搁维护的情况。

最重要的是，在部署了以太网接入提供宽带接入的能力后，并没有解决用户语音业务提供的问题，虽然有IAD解决方案，但是在没有软交换网络的地区，用户语音业务的提供仍然需要一根双绞线，通过PSTN网络提供，这对于已经拥有这根用户双绞线设施的运营商而言，未必有动力再布设一根五类线。

需要进行线路投资建设，初期投资高，用户实装率难以确保，再加上设备运营维护以及语音业务提供等问题，在很大程度上阻碍了以太网接入市场规模的扩大。

另外一种宽带接入方式是HFC，基于有线电视网和Cable Modem的接入方式，在美国取得了巨大的成功，占据了美国宽带接入市场50%以上的比例。截止2010年年底，中国有线电视用户达1.87亿，其中数字电视用户8799万，双向覆盖用户近5000万。面对如此大的用户群和市场规模，应该说，Cable Modem接入方式对于有线电视运营商进入宽带接入市场还是有很大吸引力的。

虽然HFC方式可以利用现有的一些线路设施，但是传统的有线电视网都是单向下行传输的，如果要支持上行的信号，需要对线路和设施进行双向改造；从带宽提供能力上看，HFC系统可用于双向数据通信的带宽有限，且是共享方式的，一个服务区内树状同轴缆下的用户共享这个带宽，而且随着用户容量增加，系统指标会趋于劣化；HFC的同轴电缆部分采用树状结构，不仅安全保密性能不好，而且容易产生噪声积累；从技术复杂程度上看，HFC存在着多次转换的问题，其用户接入段采用的是模拟频分多路复用，而主干段则是数字技术，中间需要数/模转换，同步和网管等方面的技术难度很大。这些因素一定程度制约了HFC网络的发展。

从以上分析可以看出，这3种接入技术都可以满足现阶段互联网接入业务的需求。以太网接入在速率能力上有更大的优势，但以太网接入需要新铺设五类线；HFC虽然可利用现有资源，但需要线路改造，投资成本比ADSL高，建设周期也相应增长；而ADSL虽然接入速度相对较低，但建设成本低，运行维护容易，受到了传统运营商的青睐，在市场上赢得了先机。可以说宽带接入网发展到目前的格局，是网络务实演进的必然结果。

然而各类视频应用（如高清IPTV、高质量视频监控及P2P等Web2.0应用等）的不断涌现必将驱动接入带宽的进一步提升，三网融合的业务需求和竞争压力又为电信运营商的宽带提速增添了更强的驱动力，预计2014年前家庭用户的下行带宽需要将增至20～30Mbps，上行带宽需要将达4～10Mbps，部分高端地区接入能力甚至会达到100Mbps。虽然在缩短铜线距离后采用ADSL2+及VDSL2等DSL新技术能在一定程度解决带宽问题，但面对高带宽业务需求，ADSL会越来越力不从心，FTTH的实现将是大势所趋，是宽带接入技术演进的终极手段。因此，“光进铜退”成为了近年中国宽带接入发展的基本策略。

从宽带接入网的形成和发展的历史，可以看出，在进行网络建设方式和技术途径的选择时，应该基于现有的网络资源情况，并综合考量业务需求、建设投资、运维成本、业务开通率、网络扩展性和竞争环境等各种，这是网络演进的必然要求。

1.3.2 宽带接入网的发展要求

目前业已形成的宽带接入网是在业务推动下，按照演进的原则，逐步发展起来的，虽然发展速度很快，取得了巨大的成功，但是也存在着很多问题；另外，下一代网络的发展对接入层网络提出了新的要求。

1.宽带接入网存在的问题

（1）带宽提供能力不足

目前的宽带接入网提供的用户接入带宽基本是从512kbps～2Mbps，该速率只能提供一般的互联网业务接入，难以满足高清视频等新兴业务的需求。

（2）缺乏融合的接入网

目前的接入层网络基本还是分立的，各个业务网络有着自己的接入层网络，运营商需要维护的网络数量非常巨大，维护成本很高，而其中的任一个接入网络都难以完全承担起提供现有各种业务网络接入的能力。

伴随着整个网络向下一代网络的发展演进，作为接入层网络上、下两侧的核心网和用户驻地网都在发生着深刻的变化。

核心层网络的变化主要体现在：

●IP数据业务的流量已经大大超过语音业务的流量，成为核心网的主导业务流量，1998年、1999年和2001年，美国、欧洲和中国的数据网流量相继超过电话网流量，而后IP业务量更是突飞猛进。

●核心层的带宽能力随着新一代光传输技术的应用得到大幅度提升，155Mbps的干线速率已成为历史，2005年干线网中开始使用单波速率为10Gbps的DWMD系统，目前单波速率为40Gbps的DWDM系统也开始广泛部署。

●多个独立的业务网络的融合或者部分融合已是大势所趋。为了降低运营成本，必须加快业务提供速度。

●在交换体系上，从传统业务与控制紧密结合的传统交换机体系向业务与控制分离、和承载与信令分离的软交换/IMS网络体系变化。

作为电信网络的另外一端，用户驻地网也发生了巨大的变化，以太网技术以其廉价的高速带宽，即插即用的特性在用户驻地网和终端市场得到了快速的发展，从10Mbps共享式局域网飞速发展到现在的10Mbps/100Mbps/1000Mbps交换式以太网，10Mbps/100Mbps/1000Base-T自适应网卡现在得到了普遍部署，用户驻地网速率等级已经跨入了吉比特级别，普通PC主机的运行主频也达到了3GHz。

核心网和用户驻地网的快速发展对接入网形成了夹击，接入网的上、下两边网络都已经迈入了吉比特级别，各种新技术得到了广泛的应用，而接入层网络还停留在以传统铜线和模拟技术为主的网络体系下，接入带宽速率还处于普遍低于2Mbps的速率等级以下，接入网成为了整个网络发展的瓶颈。

按照ITU-T建议的定义，下一代网络（NGN）是基于分组的网络，能够提供包括电信业务在内的所有业务，能够利用多种带宽且有QoS保证的技术，其业务相关功能与传送层技术相对独立，支持通用移动性。接入层网络是下一代网络的一个重要组成部分。

2.下一代网络的发展对接入层网络的具体要求

（1）带宽的提升

接入层网络的带宽提供能力迫切要求得到提升，驱动力主要来自于两个方面，一个是直接来自于业务发展的需求，这主要包括以下几点：

●大量低延时数据业务应用（如Web浏览和LAN互连）需要更高带宽。Web浏览的典型带宽可从数百千比特到数兆比特，而LAN互连的典型带宽可从数Mbps到上百Mbps。

●本身带宽窄，但通信量很大的业务应用（如电话和E-mail等）也需要很高的网络带宽，如目前E-mail的附件规模正变得越来越大。

●经典的宽带应用（如图像和文件传输与下载）需要高带宽。

●以IPTV为代表的视频业务的开展，需要更高的带宽。标清视频每个频道至少需要2Mbps的线路带宽，高清视频则至少需要8Mbps。

●业务捆绑销售的需要，尤其是Triple-Play的发展。有资料表明多重业务的捆绑可以有效降低用户的离网率，三种业务捆绑时可以降低50%，二种业务捆绑时可以降低25%，多重业务的捆绑产生新的带宽需求。

另外一个接入层带宽提升的驱动力来自于网络自身发展的需求，核心网和用户驻地网都已经跨入了吉比特速率，而作为连接用户和业务网核心层网络的接入网，许多还停留在几十到几百千比特的速率，即使是现在的宽带接入网，其实际提供的速率大部分还局限于2Mbps，接入层网络的带宽成为整个网络带宽的瓶颈。如果接入层的网络带宽不能得到有效提升，核心网及用户驻地网吉比特的网络就难以沟通，整个网络的带宽能力难以发挥和体现；

带宽的需求受业务的驱动，但是反过来，带宽本身的增长也会刺激和促进业务的创新和发展。例如，日本在大力发展FTTH网络，用户接入带宽得以提升后，音乐下载和交换成为了一种时尚，并由此衍生发展出了许多创新应用。因此，接入层带宽本身的提升会成为一些未来新的杀手级业务出现的激励因素。

从短期看，2Mbps带宽基本可以满足IPTV业务的开展需求，可以提供1路标清IPTV节目，在不点播视频节目时，可以提供宽带上网和1～2路VoIP电话的应用；如果每用户的下行带宽达到10Mbps，就可以满足1路高清视频或者多路标清视频，以及VoIP等多种业务的需求。

进一步，如果每用户的峰值接入带宽能力达到30Mbps，基本可以满足2路高清视频，多路VoIP，以及互动节目的需求。

（2）发展支持多业务的综合宽带接入网

在一根线路和设备上同时开通多种业务，包括语音、数据和视频业务，已经成为众多企事业单位和居民用户的普遍需求，但目前的宽带接入网主要还只是提供互联网接入业务。为此要求宽带接入网能够提供与业务无关，但是能够很好支持各种业务开展的承载能力，即在一根线路或者在一个设备上综合提供多样化的业务，用户可以进行业务选择，运营商也可以开发新的商业模式，通过业务绑定来提升企业的收入。综合接入网不仅是满足最终用户业务要求的基本手段，同时也是运营商开展竞争、争夺客户的利器。

（3）对IP网络和业务的更好支持

IP技术以其简单易用、扩容方便、业务开通速度快以及几乎所有的终端设备都支持的优良特性，得到了广泛的应用。有数据显示，2005年年底发达国家的企业采用IP通信协议的比率就达到80%～90%，基于IP技术的互联网业务已成为普通民众不可或缺的日常电信业务，从电子邮件到Web浏览乃至视频应用，大都需要经过IP层的处理。

下一代网络以IP为基础，可以提供语音、数据和多媒体等各种业务的综合的、开放的网络构架。以前为开展不同业务而建立的不同类型的网络将随着IP网络的发展而逐步消失，其上的业务将逐步转移到基于IP的下一代网络上开展。因此对IP的支持成为了宽带接入网的基本要求。

（4）向低成本、小体积、高集成方向发展

由于接入网中点多、面广，设备使用量很大，其投资在整个电信网中占据一半以上，而且每个地方的设备安装和运行环境差异都很大，因此接入网建设对于设备的成本、体积、环境适应能力和综合程度非常敏感，设备价格至关重要，接入设备必须向低成本、小体积、高集成方向发展。

从成本角度看，由于使用量大，每个点上成本少量的变化都会导致总投资额大幅度的变化，这直接影响产品的市场竞争力，接入网所需要的一定是成本尽可能低的设备。

从体积角度看，接入点机房大都是租用一间民房或办公室，有时甚至就是在用户场地内找个角落，安装空间很小，这就要求接入网设备体积一定是紧凑的，在同样功能下，体积越小的设备越有竞争力。

从环境适应能力的角度看，由于每个点的安装运行环境差异很大，有时是在室外，设备对不同环境下的适应能力要求很高。

从网络层次角度看，核心网络的传送层和业务层趋向分别独立发展，而接入网由于简化网络层次和加快业务提供速度的需要，趋向传送和业务一体化的融合方向发展，合理地将不同网络层次的功能集成到一套设备上，提高设备的功能集成度，可以减少设备部署的数量，简化网络的层次结构，从而达到方便维护、简化管理和快速开通业务，这是确保业务快速开通的必然要求。

（5）向不同层面的业务配置、QoS、信令一体化方向发展

在网络实际运营中，一项业务的开通涉及网络中各个层面，只有当这些层面相关的业务配置、QoS和信令配置全部执行完毕并且相互协调一致时，业务才能开通，业务质量才能够得到保证。以前这些操作基本是由不同部门的人员、通过不同的网管系统、对不同的设备进行配置，配置的及时性以及数据之间的一致性完全依靠人员之间的协调来保证，但是这种人工协调并不是一个高效而行之有效的机制，常常会出现业务配置“锣齐鼓不齐”的现象，直接的后果就是业务提供速度慢，业务质量难以保证，运营商的竞争力下降。

以QoS机制提供来说，对于一个业务层和传送层功能高度集成的综合接入网设备，就可以在一个统一的设备平台上，便捷地实现对于不同QoS等级要求的业务在业务与承载两个层面上的统一带宽调配和统一流量工程，避免了不同层次设备之间复杂的信令交互和控制，这种方式使得运营商可以更加快捷地实现不同SLA业务的开展和提供，满足了运营商快速、可靠并确保质量的业务开通需要。

另外，宽带接入网未来需要增强对宽带用户和业务控制的能力并能够实现对线缆资源进行特性测试和管理。接入网应该有能力对用户的业务带宽需求做出灵活的调整，以适应用户业务需求的变化。如对于一些对带宽要求很高，但是使用频度不大的应用，如果用户一直购买大带宽则经济上是不合算的，理想的方式是用户能够根据业务需要灵活调整带宽。因此根据用户需求动态调整用户接入带宽，实现宽带精细化运营，是宽带接入网络能力和价值提升的新方向。

小结

接入网具有网点多、范围广、设施数量巨大、投资占比较高等诸多特点，在电信网中占据着重要的位置。而宽带接入网也是电信网络与宽带用户直接接触的窗口，担负着将电信服务送达最终客户的使命。接入网技术的演进和发展，一方面服务于整体网络功能的实现，适应核心网的发展和变化；另一方面服务于用户不断提升的业务需求，支撑着电信运营商的业务转型。正是由于紧密融合了网络方面和业务方面的需求，才使得接入网能够呈现出超出其他网络层面的多样性，并得到持续、快速地发展。