基于小区宽带千兆升级思路研究

陈营 熊勇

【摘要】    目前，我国光纤宽带的发展水平处于世界领先位置，相比起其他国家而言，更加的快速、安全。但是，目前我国的千兆宽带仍然没有得到较为广泛的推广，如果想要对我国的信息通信网络进行全面提升，就必须对我国千兆宽带小区升级的事情进行充分考虑。本文首先对千兆宽带小区建设升级的意义进行了研究，然后对千兆宽带小区的演进思路进行了阐述，最后对依托千兆网络实现智能化家庭生活进行了简要阐述。

【关键词】    宽带接入    小区宽带    千兆宽带

引言：

当前，伴随信息化社会的推进，人们在不断提出对信息的获取以及解决办法方面的高要求，对信息传输的速度与质量方面不断提出高标准，因此，在我国信息通信网络不断发展的过程中，也需要对宽带带宽、传输速度等方面进行技术层面上的研究与改进，这样我国才能建立一个拥有快速、安全、移动、简便等方面都具备的信息基础设施体系，并对万物互联的网络空间进行有效建设。基于此，我国必须要对小区宽带进行有效升级。目前，我国的网络运营商已经对千兆宽带小区升级的方式进行了研究，并在逐步实施。

一、小区千兆宽带建设升级的意义

1.1国家政策提出的需求

随着我国经济的不断发展，最近几年的政府报告中，对小区宽带进行千兆升级的提议多次出现，在2019年就已经针对“千兆接入、双G双提”进行了重点工作部署。同年9月，在我国进行国务院常务会议的过程中，也对我国的民用宽带速度提出了相应的看法，同时针对网络基础能力进行有效增强、网络速度进行提升、网络使用的费用进行有效降低提出了相应的策略，并且在会议中提议出对网络进行升级与扩大容量，将其变为扩大且有效进行投资的关键点，在2019年要完成的并实现的任务是将光纤布满千家万户并成功将其接入到端口，完成将比例占90%以上的目标，对作为实验的目标城市进行相关部署，并将千兆宽带成功的接入到网络上，成功将固定和移动宽带推进到千兆时代。在20年12月28号召开了会议，是对于2021年5G网络的建设及运用而召开的全国工业和信息化会议，会议过程中，工业和信息化部的部长肖亚庆做出了表示，推进5G网络的同时，还将将推动网络优化升级，推动千兆覆盖用户规模超过2亿户。这些举措都表明了目前在我国进行小区千兆宽带建设的过程中，我国居民对小区宽带速度的需求越来越高，我国国家政策方面也对千兆宽带的建设提出了相关的建议和要求[1]。

1.2宽带产业界的日趋成熟

当前，我国的宽带业务正进行着飞速的发展。如4K/8K视频业务、可视通讯业务、AR的视频业务等都已经进入了行业发展高产期。其中，我国新增的4K电视渗透率已经占70%以上的比例，在各大运营商运营的过程中，4K也已经成为了我国IPTV/OTT机顶盒的标准配置。此外，还有如AR/VR/MR等技术已经不断的成熟，和普及应用，都意味着我国通信技术产业界已经针对完整的端到端生态体系进行了有效的建设。随着我国高宽带的成熟和应用，也在不断的驱动我国千兆宽带的建设和升级[2]。

1.3旧技术的成熟

当前我国使用的10G PON技术已经逐渐成熟，我国的三大网络运营商目前都已经对10G PON OLT平台与终端设备进行了有效采集，并逐渐为宽带用户进行提速，推进10G PON技术的应用。这一技术的有效应用，使运营商能够为每一个用户提供千兆甚至千兆以上的宽带接入服务，并对各类软件的带宽需求进行有效满足[3]。

二、小区千兆宽带演进思路

2.1 EPON建设千兆小区演进思路

EPON网络标准由IEEE提出，该技术上下行对称，传输速率均为1.25Gbps。目前我国应用EPON技术的小区，分光比通常情况下为1：32，这也就意味着在并发率和实占率均不大于60%时，使用1：32分光比的小区带宽能大于100Mbps。然而在普及百兆、迈向千兆的今天，EPON技术不能满足用户对100Mbps～1Gbps的带宽需求，具备迫切的带宽升级需求。

10G EPON绝大部分继承了EPON的标准，扩大了802.3ah标准中关于EPON的上下行带宽，有非对称以及对称的10G EPON两种模式，对称模式的10G EPON上下行速率均达到均为10Gbps。另外，10G EPON标准有很好的兼容性，10G EPON的ONU可以与EPON的ONU共同使用一个ODN，在一定程度上对运营商的投入进行了保护。

目前，我国的10G EPON的OLT设备的成本使用并没有很高，完全可以满足我国进行大规模部署的所需的要求，并且这一设备能够对EPON设备的终端进行有效适配，因此在EPON 区域的千兆小区内部，可以针对10G EPON的OLT设备进行有效部署[4]。运营商可以通过对现网进行改造或是通过新建的方式，使10G EPON能够同时容纳EPON类型的ONU。在这一过程中，EPON与10G EPON的ONU共同存在于同一个ODN是主要的应用场景，具体的工程部署策略为针对10G EPON业务板卡进行有效地增设，如果需要进行改造，那么就将原EPON口向10G EPON口进行有效割接，对于新建设的小区需要针对ODN进行有效铺设，通过这些方式，基本上就能够满足我国居民对于小区宽带带宽的需求。

2.2 GPON建设千兆小区演进思路

GPON技术是基于ITU-TG.984.x标准，具有非对称行性，其上下行传输速率分别为1.25Gbps和2.5Gbps。目前我国应用GPON技术的小区，分光比通常情况下为1：64，这也就意味着在并发率和实占率均不大于60%时，使用1：64分光比的小区带宽能大于100Mbps。GPON技术同样不能满足用户对千兆网的带宽需求，也具备迫切的带宽升级需求。

基于对现有光纤网络的充分保护，10GPON的ODN完全沿用GPON的网络拓扑，重利用现有GPON网络的光纤、分路器等，其上下行传输速率分别为2.5Gbps和10Gbps。相较于10G EPON的平滑升级方式，由于XGPON与GPON的上线行波长不同，需在局端设备外置合波器（WDMr1），对上/下行方向的工作信号进行合波/分波，实现XGPON与GPON的兼容。各大设备厂商为简化GPON的带宽升级，推出了COMBO PON解决方案，将GPON、XGPON及合波器件集成于同一板卡内，实现单端口GPON、XGPON共存。一方面规避了WDMr1器件在光链路上的衰耗，另外也有效节省了机房空间，有效降低了运營商实现千兆入户的建设成本。因此COMBO PON也成为各大运营商千兆宽带网络升级的首选方案。在XGPON网络升级改造期间，ODN一直保持不变，而后期用户可以以自己的要求对其进行终端升级，以体验到更高更快的宽带速率。

三、依托千兆宽带实现智能化家庭生活

目前，三大基础电信运营商正在积极推进千兆网部署与创新，已在20多个省份颁布了千兆网络使用套餐并且联手整个产业链进行了大量的业务创新。千兆宽带网络在带宽、用户的体验以及联接容量等三个方面都有了快速发展，主要为以下几种智能化家庭生活提供了技术支撑。

3.1智能化家庭

智能化家庭所需要的业务类型是4K高清视频、家庭Wi-Fi组网、家庭共享存储、各种各样的传感器和对于家电进行控制等方面。将一个家庭开通5个服务业务为示例，对于速度的要求大概需要370Mbps以上，对于连接进入的时间间隔要控制在20ms-40ms之间。

3.2游戏体验

对于主机方面一系列的游戏，比如对于较为流行的MOBA类方面的游戏，是可以通过多人同时在线进行的战术类竞技性的游戏，这类游戏大部分利用以帧同步为中心进行的计算方法，这类是在竞技性方面比较强的游戏，对于时间间隔有着一些需求，延迟的时间是要低于50ms。而正在使用的客户端与服务器的网络出现延迟并且已经超过100ms的时候，这也将会开始出现不断进行卡顿的现象，而当延迟的时间已经超过了250ms时，这时玩家正在运行的游戏操作会被制造出较多的影响，会使正在进行的游戏无法正常公平的运行。

然而，MMO游戏作为一种适合多人在线并且可以一起进行操作的网络游戏，它一般使用的是状态同步的计算方法，这类游戏主要是以对属性进行养成和通过玩游戏不断的获取装备，同时，这类游戏也有着一定的竞技性，但是，它对于时间延续方面的要求，是要低于MOBA类游戏。

3.3在线教育

基于对在线教育的高质量和稳定性，虚拟课堂上大量的流媒体数据传输，课堂互动等教育行为的需求，使用千兆宽带网络才能更好保障在线教育的体验。

3.4远程医疗

在网络要求方面，远程医疗系统对于服务方面可以将其分为实时（在线）方式和非实时（离线）方式。而实时方式是指可以在条件允许下或具有紧急情况时才能使用的一种模式，可以使紧急的患者能够及时的得到救治，但是所面临的花费等方面还是比较高的，而且操作起来难度相对而言比较大;然而，非实时方式是指将寻求医疗服务帮助的需求方的资料随时可以传送到服务的提供方，并且等待提供方进行相关的处理，而在大医院里的专家们可以根据患者所进行提供的病情情况或者病案及时的做出相对应的诊断结果，与此同时，也可以应用到医疗相关的咨询、培训以及教育等方面。

对于使用实时的高清画面的音视频进行回传时，对于上下行网络的速率就是以200Mbps为起点;而远程内的窥镜以及远程的超声波等这些新时代的实时的诊疗手段的要求是从网络端到端的網络时延的其要求是小于10ms。

3.5 Cloud VR

不同的VR业务体验，对于网络的要求也有差异，其中出现的带宽以及时延是其中的关键指标。而针对与强交互的VR业务，其中对时延和带宽是关键指标。基本上的起步阶段就大概需要100Mbps带宽以及20ms时延的支持，未来有可能就需要大于500Mbps～1Gbps带宽和10ms时延支持。

四、结束语

总而言之，在我国针对千兆宽带进行建设的过程中，必须要针对建设中可能存在的问题进行有效考虑，使每一项建设内容都切实有效的发挥作用，避免在盲目地进行建设。通过对建设过程的研究，采取更有效的措施来提升我国网络运营商对千兆宽带进行普及的速度，同时对运营商的通讯技术进行有效地提升。因此，我国运营商应当抓住这一机会，对自身通信技术进行升级，并对我国的宽带带宽进行拓展，使我国能够尽快完成千兆宽带的普及，使更多国民都能够有效应用千兆宽带技术。

参  考  文  献

[1]雷芳， 王玉磊， 李云霞. 面向千兆宽带的PON网络演进策略研究[J]. 通信电源技术， 2020， v.37;No.196（04）：215-216.

[2] 侯冰俏，娄超. 千兆宽带局端设备部署思路探究[J]. 产业科技创新， 2020， v.2;No.49（13）：48-49.

[3]黄徽， 吕桦. 基于宽带中国示范小区的宽带提速研究[J]. 移动通信， 2016， 040（023）：93-98.

[4]李胜， 雷景智. 基于千兆级应用的智能家庭宽带网络部署研究[J]. 江苏通信， 2018， 034（002）：29-33.