宽带舞台的“五朵金花”

宽带舞台的“五朵金花”

2013-08-29　 来源：中国信息产业网-人民邮电报　 作者：

2013年8月17日，“宽带中国”战略正式发布，这标志着我国的宽带发展进入了一个全新的阶段。到2013年年底，无线局域网基本实现城市重要公共区域热点覆盖；到2015年，基本实现城市光纤到楼入户、农村宽带进乡入村，部分发达城市宽带接入能力达到100Mbps；到2020年，发达城市部分家庭用户可达1Gbps……“宽带中国”战略以具体的数字描绘着未来宽带生活的美好前景。然而，这些目标的最终实现，不仅需要强有力的政策支持、产业界的携手努力与精诚合作，还需要宽带技术的强有力支撑。无论是更宽更强的100G网络、带来网络加速和体验优化的CDN、新一代的LTE移动宽带网络、让光网络更加智能的iODN，还是实现更高接入速率的NG-PON，都是构建更宽、更快、更优的新一代宽带网络的基础。那么，在“宽带中国”稳步推进的今天，宽带技术舞台上的五朵技术之花正在如何绽放？未来又将给整个产业界带来怎样的芳香和美丽？

100G：开启超高速传输新时代

在2013年宽带技术的发展中，100G无疑是个耀眼的“明星”。继走过商用元年之后，在市场需求的推动下，在技术和产业链的支撑下，100G的规模商用正在加速。进入2013年，包括中国电信、中国移动在内的中国运营商都展开了100G的集采和招标。而8月17日“宽带中国”战略的正式提出，更将为100G的后续发展注入“强心剂”。可以说，100G正在引领光传送网迈入更快、更宽、更强的新时代。

“作为一个新技术，100G已经拥有非常高的性价比，且将具备比40G更强大的生命力。”业界专家认为，相比较目前主流的40G技术，100G无论是在技术先进性还是在产业集中度上都具备明显的优势，且未来100G的成本还有成倍下降的可能。因此，尽管是一个新技术，但是100G有可能在应用之初就呈现爆发式发展，并拥有比40G更长的生命周期。

从技术优势上看，相干光通信无疑是100G的突出优势，其使得一些原本在光域无法彻底解决的问题在电域完美解决，并将一些复杂功能都集中到DSP（数字信号处理器）芯片中，从而为性能提升和成本下降提供了巨大的空间。同时，100G还具有更低时延以及对以太网更友好等特点，这些使其具备了比40G更广阔的应用空间。

值得一提的是，100G的标准也已经成熟。在IEEE、ITU-T以及OIF等国际标准组织的推动下，100G相关标准已经成熟，这无疑将为整个产业的发展提供强有力的支撑。同时，100G的产业链也正在进一步完善：无论是光传输、测试仪表还是芯片、光器件等产业链环节都已经有3家以上的厂商参与其中，100G端到端的产业结构已经形成，为其后续更大规模的商用部署奠定了坚实基础。

2012年，随着100G网络在欧美地区的广泛部署，100G的商用元年正式到来。进入2013年，中国运营商100G的规模部署也加快了脚步。中国移动、中国电信相继启动了100G的集采，而规模更是可以用“庞大”来形容。

中国移动成为国内首家建设100G网络的运营商。2013年4月，中国移动100G OTN招标结果出炉，这一结果不仅意味着包括华为、烽火、上海贝尔、中兴等主流设备商成功入选，更标志着中国移动在国内100G网络的建设上拔得头筹。同时，此次招标中100G单板数量超过了1100块，设备规模更是高达30亿元，如此规模意味着中国移动将建设全球最大的100G干线网络。

继中国移动启动招标之后，中国电信也在2013年上半年启动了100G集采。据相关人士透露，“此次集采预计将会超过2500块板卡，这将超过中国移动在今年年初的采购数量，加速100G规模商用时代的到来”。值得一提的是，与中国移动集采中关注100G OTN设备层面不同，此次中国电信的集采将涵盖100G DWDM和100G OTN设备。有观点认为，这意味着中国电信100G的现网应用将更深入。

中国移动和中国电信相继展开大规模100G的招标和集采，给100G产业的发展带来了信心。然而，更令人欣喜的是，这仅仅是一个开始，2013年8月，中国移动第二轮100G OTN集采正式启动，预计此次将集采100G OTN设备各类端口约1338个，OTU4板卡数超过3000块。由于早前中国移动公布其第二期100G集采将2014年完成，因此此次集采速度之“快”出人意料。不过，这同时也说明了在数据洪流冲击下，运营商对于发展高速宽带网络的迫切需求。

今天，100G的时代已经来临。基于显著的技术优势以及强大的产业能力，100G将在未来登上更大的舞台，在传输网络中占据主导地位。（黄鱼）

NG-PON：突破接入网带宽瓶颈

随着“宽带中国”战略的实施以及“三网融合”的进一步发展，中国宽带市场即将迎来新一轮的建设高潮。目前接入网中应用的主要是EPON和GPON设备，但随着物联网、云计算、大数据的兴起，用户后续对带宽的需求将进一步提高，在可见的未来，新的商业模式（例如在线体感游戏、远程医疗、4D电视等） 将进一步推动带宽需求的迅猛增长。继续使用EPON和GPON设备将无法满足普通用户的需求，因此，如何拓展接入网带宽将是运营商和设备厂商需要认真研究的紧迫课题。

TDMA-PON设备在下行方向采用广播方式进行数据传输，使用波长为1490nm；上行方向采用时分复用方式进行数据传输，使用波长为1310nm。由于采用了此种数据传输方式，因此，TDMA-PON不可避免地面临带宽限制问题。TDMA-PON设备在上行方向采用时分复用的数据传输方式，使得所有ONU在上行方向是共享带宽的。TDMA-PON中采用了DBA和SBA机制来控制带宽的分配，但是带宽利用率还是不高。虽然GPON设备中引入了T-CONT的概念，能够在一定程度上提高上行带宽利用率，但是当PON口下所带ONU增多时，不可避免地会降低已运行ONU的带宽，所以上行带宽受到了很大的限制。下行方向是广播方式，带宽也受限于10Gb/s内，想要进一步提高传输速率比较困难。此外，TDMA-PON还存在运维成本高、数据安全得不到保障等问题。

如何进一步提高PON网络速率？目前有两种方法。一是提高单波传输速率。这种方法就是在传统EPON和GPON设备上进一步提高下行速率，依然下行使用1490nm波长，上行采用1310nm波长。也是目前各大设备厂家正在开发的10G EPON、10G GPON和XG-PON。由于此种方法可保留原来建设的ODN，而ODN在接入网建设中所占投资比例高达70%，因此受到了运营商的认可和肯定。但由于此种方法依然使用的是TDMA制式，固有难题得不到解决。在用户对网速要求不是特别高的情况下，此种方案能够满足一定用户需求。

二是扩展多波道传输提高速率。这种方法是利用光纤传输的高带宽特性，在一根光纤上传输多个波长，从而提高整体传输速率。和TDMA-PON相比，WDM-PON具有很大优势。在WDM-PON网络概念提出以后，结合TDMA-PON网络，人们想到可以将这两种方式的PON网络合二为一，成为WDM-TDM PON。这种模式能够进一步提高PON网络的接入能力。但WDM PON设备也面临包括器件成熟度不高、设备成本较高、缺乏统一标准等问题。

TWDM PON（时分波分复用PON）是NG-PON的候选技术之一，多个XG-PON通过波分复用共用一个ODN，互不干扰。每个XG-PON子网的ONU工作波长互不相同，为降低成本，ONU侧光模块采用可调激光器。TWDM PON原理简单，技术难度适中，是一种较理想的候选技术。

ITU-T G.989标准规范了对TWDM PON的总体要求，即40G（DS）/10G（US）带宽（上行可扩展到40G），40km最大差分距离（20km~40km可配置），支持60km传输距离，最大分路比为1∶256，上下行最少支持4 TWDM通道（可扩展至8或16通道）。

TWDM 成为近期PON系统和技术的研究重点，由于需求、器件、成本的原因，短期内还难以实用化。但TWDM PON是PON技术的集大成者，是PON演进过程中的重要里程碑，可实现GPON到NG-PON的平滑过渡，减少运营商未来网络演进的风险，因此是未来PON系统最具发展前途的技术方案。（姚传富）

智能ODN：光接入网的“自动化改造”

在光纤接入网络体系中，光配线网络（ODN）是极为重要的环节。它连接起位于终端的OLT和位于局端的ONU，架起了骨干网的带宽资源分配和光通信终端信息传送的桥梁。早期的ODN不具备智能，每个节点设备都只针对固化的网络资源，没有用于传送业务的帧格式定义，没有用于网络管理的开销字节定义，不具有管理和维护的特性。由于管理和维护全部依赖人工，使用纸质标签来标识光纤及其连接关系，效率低，不能自动进行校验，还容易出错。

当光纤接入用户很少时，这种原始的方式还可以接受，而在FTTx网络大规模投入建设之后，ODN便成为网管和运营的瓶颈。由于人工环节太多，例如资源数据的录入、更新及故障定位要根据纸质标签去查找光纤连接关系，网络运行的效率和可靠性无法得到保障，由此，智能ODN应运而生，并迅速得到推广。

智能ODN逻辑架构模型包含智能ODN管理系统、智能管理终端、智能ODN设备和电子标签载体四个功能实体以及各功能实体之间的接口。ODN智能化，最基础也是最关键的改变就是引入了电子标签对光纤进行标识，由此，无论是光纤端口资源的管理还是状态的检测都随之自动化。在光接入网的部署中，光纤跳接可以自动化校验，提高了准确性；在日常运维中，端到端的光纤路由变得可视化，故障查找非常便利。特别值得一提的是，虽然智能ODN技术起源于光接入网，但是其技术特征决定了它可以适应任何光纤连接和调度的地方，因此，智能光纤管理在骨干网、城域网同样也有用武之地。

在智能ODN技术中，电子标签是最关键的。它以集成电路芯片为存储信息的媒介，记录电子编码信息，用来标识和识别物体。从读取方式来看，可分为接触式电子标签和非接触式电子标签（RFID）两种。从目前的应用场景看，两者各有所长，都可以适用于智能ODN系统。

尽管智能ODN技术看起来没有特别之处，并不像一般意义上技术创新能够带来带宽的提升，但是它对于光接入网的规模化部署起到的作用却是非常巨大的。这是一种理念上的创新，使得光接入网对于管线设施的规划设计、业务开通及管理维护的便利性大大提高。应该说，智能化理念的引入不仅是ODN线路设施资源的电子标签化，其更重要的意义是在体系架构上进行了系统化改进。这同时也意味着智能ODN技术在实际应用中会是一个循序渐进的过程，它将伴随着光接入网技术的推广，不断扩大应用范围，进而成为一种基础性、标志性的技术。（柯文）

CDN：网络加速能手

让用户就近获取访问网站的内容、分流服务器工作负载、提高网站的响应速度，CDN（内容分发网络）技术的应用使得网络内容传输速度更快、更稳定，从而给用户带来更好的网络体验。目前，基于CDN在网络构建中的重要作用，包括新浪、网易等大型网站都部署了CDN技术，甚至一些小型企业以及个人用户也开始尝试CDN应用。与此同时，在云计算、移动互联网以及大数据等技术的推动下，CDN的应用场景也在日渐丰富，从传统的网络加速向资源调配、内容感知、设备感知、安防保障以及移动应用等方向延伸。

虽然CDN并不是网络建设的基础型技术，但是在网络的运营和优化中却发挥着非常重要的作用。简单说，CDN可以实现网络的加速、CPU的负载均衡，并能够解决服务器负载能力过低以及带宽过少而导致的网站打开速度慢等问题。因此，用户在获得高质量的网络视频体验时，往往背后就有CDN技术的强有力支撑。

CDN在体验优化上的突出表现，使得其正在获得越来越大的发展空间。根据研究机构Informa Telecoms&Media的数据显示，未来五年CDN行业将实现高速增长，2017年全球CDN市场规模将达64亿美元，是现在的三倍。其中，在所有的业务中视频内容会超过80%。目前，从全球发展上看，美国的CDN市场相对成熟，其市场渗透率已经达到了50%。而亚洲尤其是中国市场起步稍晚，市场渗透率仅为7%～8%，但是发展速度和空间却值得期待，会成为CDN高速、稳定发展的沃土。相关数据显示，2012年国内专业CDN市场规模已达16.3亿元，而未来三年的行业平均增速将达到45%以上。

在高速发展的同时，CDN市场正在面临新的变革——云计算、移动互联网、大数据等技术和应用的发展给CDN带来了新挑战，CDN的应用场景正在日渐丰富。如果说传统的CDN仅仅在网络加速上表现优秀，那么未来的新一代CDN能够实现网络资源的调配，为用户提供诸多的定制化服务。

有观点认为，目前互联网面临的重要问题并不仅仅是加速，而是如何有效管理互联网服务，也即互联网资源的匹配和服务的管理。因为，未来的网络仅仅实现扩容是不够的，互联网上的资源和服务都需要实现进一步的管理，让网站内容和用户之间的适配和重构更加优化，进一步提升网络的效率和服务能力。并且，云计算、大数据等业务的兴起也使得网络对CDN有了更多新的需求，未来CDN和云计算以及移动互联网的融合，将成为新的方向。

同时，全球电信运营商对于CDN业务也有了新的认识，越来越多的电信运营商开始向用户提供CDN租赁服务。有关统计数据显示，截至2012年年底，全球有122家电信运营商进入CDN市场，包括美国的Time Warners Cable和Comcast、加拿大TELUS、澳大利亚Telstra、德国Kabel Deutschland、西班牙Telefonica、法国Orange等。当越来越多的企业不再选择自建CDN网络，而是采用CDN外包模式，CDN市场将更加活跃和成熟。

相比较欧美等发达市场，我国的CDN建设目前尚处于初级阶段，市场的成熟度和渗透率都亟待进一步提升，不过，伴随着“宽带中国”战略的实施，伴随着视频等大带宽业务需求的日渐旺盛，CDN产业将迎来持续性的高速发展。（清晨）

移动宽带：“戏份”渐重

说起“宽带中国”，人们想到的往往只是光纤固定宽带网，其实在整个宽带舞台上，移动宽带正在随着移动互联业务的崛起得到快速发展。

LTE作为“史上最强的通信技术”，其增长的动力从根本上来说，还是来源于市场的旺盛需求。一方面，移动互联网业务的爆炸性增长，直接导致产业的优势资源迅速向这一领域集中，无论是芯片、网络、应用还是终端都获得高速发展，任何非技术方面的瓶颈都被快速打破。另一方面，由于无线通信相比有线通信，带宽资源始终处于紧张状态，在市场的驱动下，原本为下一代移动网“储备”的正交频分复用（OFDM）和多入多出（MIMO），被直接拿过来融入“后3G技术”。前者在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输；后者在发射端和接收端均采用多天线和多通道。这两项技术让宝贵的无线频谱的利用率大幅提高，并直接导致LTE技术的属性发生变化，从3.75G升格到4G。

运营商和制造商的强力推进，让LTE技术的商用进程加快。GSA的最新统计结果显示，现在全球77个国家的202张商用LTE网络运营，适用终端超过1000款。LTE产业的良性循环已经形成，未来几年内都会处于“大干快上”的状态，这似乎让人想起当年GSM在全球迅速普及的情形。

对于我国来说，发展LTE还有一个特殊的意义，那就是TD-LTE是我们拥有自主知识产权的技术。在过去的一年里，我国的LTE产业取得快速发展：中国移动继规模试验后，公布了2013年国内4G网络覆盖将超过100个城市，4G终端采购将超过100万部，基站数量将超过20万个，覆盖人口数量将超过5亿的发展计划；广东、江苏、北京等地陆续启动了4G体验业务；中国联通和中国电信的4G路径也逐渐明朗。中国的LTE时代即将来临。

从理论上说，移动宽带永远也不会赶超固定宽带，不过它适应了通信个人化的自然需求，因此“含金量”更高。移动互联产业链积累的巨大能量为移动宽带的普及提供了强有力的后盾。现在LTE网的下载速率在理想状态下已经超过百兆，虽然实际运营中由于资源共享会远远达不到这么高的速率，但与2G、3G相比毕竟有根本性的提高，再加上802.11n等新一代无线局域网技术，也许有一天，移动宽带会成为宽带舞台上的主角。人们在比较各国的宽带速率时，第一指标不是看光纤宽带，而是移动宽带。（纪文）