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带宽需求如何估算 带宽需求需要根据业务需求、应用场景、组网模式用流量工程进行测算，需要对大量统计数据进行分析，笔者不具备这些条件，只能根据一些简单假设来推算：为了更准确地反映网络流量，了解各种业务所需带宽，需要对各种业务作出流量模型。各种业务的流量（L）属性可以有以下变量：T平均业务时长（视音频业务,主要是视频业务）C总用户数（覆盖用户数)c订户（渗透用户）数量，cCN，N订户比率（渗透率）。渗透率与竞争优势、业务适应性、业务定价以及用户经济能力、受教育程度、年龄、性别、职业、行为习惯等因素相关.M激活（在线）订户数量，Mcm，m峰值激活(在线）用户比率。主要和订户数量以及时间相关。订户数量越大，峰值在线率越低;时间主要指时间段，比如特定节假日、特定事件、特殊内容发生时段等，还有工作时间、休息时间.n忙时使用率,主要和平均业务时长、内容更新速度相关.l单位业务流量，实际发生的单个业务流量。主要和业务性质、编码方式相关，一旦选定就是固定的。则某项业务流量 LL（l，T,C,c，M,n）L（l，T，C,N，m,n)其中忙时使用率和在线率是最难掌握的两个变量，不同的业务有不同的模型,而且是随业务发展和时间变化的，需要不断统计分析。通常的业务模型有以下几种:1、用户管理 2、网络管理 3、网页浏览 4、文件和视音频下载（上载)5、视频通信(IP 语音、视频）6、网络游戏 7、IPTV（含 VOD、时移电视）用户管理、网络管理是运营商自己内部的两项业务,占用的流量是基本固定的。语音通信的忙时使用率和激活订户数量主要取决于用户本身需求，已经有足够多 的传统话务理论研究和实际统计数据。其他业务则与网络内容的提供、资费策略和用户需求之间的平衡相关，是经常变化的，是个交互的过程，需要经常统计分析、归纳调整。流量模型应该分级-骨干层、汇聚层、接入层，因为流量是逐级汇聚、逐级收敛的,每层都要有合适的流量。比如接入层收敛比是 35，汇聚层收敛比是12,总收敛比就是 310。下面首先对接入层流量模型进行分析.接入按 50 户一个节点考虑。各种业务流量模型：1、互联网（宽带接入、浏览网页）：渗透率:N=10 订户数：c=CN=5 户。峰值在线率:m=80，忙时点击率 n=30%l=0.5Mbps，每个网页浏览的平均数据速率按每个网页 0。1MkByte（文字、图片）=0.8Mbit，封装以后 1Mbit，点击后显示时间不超过 2s 计算（2s 下载），每次点击需要的速率大约 0.5Mbps 则 L1=lcmn=0.5580%303=1.8Mbps 2、下载 渗透率:N=8，是上网用户的一部分，按 4/5 计算。订户数:c=CN=4 户 在线率：n=80 忙时并发率：m=80 l=5Mbps(3 小时下载 1 部 5。4GByte 的高清电影）L2=5480803=38.4Mbps 3、上载 渗透率 N=6，按上网用户的 3/5 考虑 订户数：c=CN=3 户 在线率：n=70%忙时并发率:m=50%l=10Mbps（10 秒发送一封带 10M 附件的邮件)L3=31070503=31.5Mbps 4、网络游戏 渗透率：N=4%，是上网用户的一部分,按 2/5 计算.订户数：c=CN=4 户 在线率：n=80 忙时并发率:m=30 l=2Mbps（考虑到下一代游戏大量采用实景图像，比如环游世界、遨游太空、赛车等)。L428030%32.88Mbps 5、IPTV 渗透率：N=8%，和上网用户有部分不重叠 订户数：c=CN=4 户 在线率:m=80%忙时并发率：n=50 视频业务实时性和连续性要求很高。忙时重合率是内容热度和资费的函数,也是节目时长的函数，目前没有现成的数学模型，也很难有固定的数学模型,由于广电系统宽带上网的优势主要在视频服务，视频节目时间又很长,因此忙时重合率取较高值 80%。l10Mbps 每个激活的 AVS 或 H。264 编码的视频数据流量 L5=41080%50348Mbps 6、可视电话 渗透率：N=10%,和上网用户关联度不大，但肯定会有重叠。订户数：c=CN=5 户 在线率：m=100，电话本来没有在线率，为了和其他业务一致。忙时通话率：n=30%，最繁忙时段用户同时通话的比率。视频通信和语音通信有很大不同语音通信是两个方向轮流占有信道的，还有通话间歇；视频通信双方图像始终显示，因此两个方向的流量在通信持续期间基本恒定。假定下一代视频通信图像码率是 2M,则双向共 4M，语音流量可以忽略.l4Mbps L6=l2100%302。4Mbps 7、视频监控 渗透率 N=2。订户数：c=CN=1 户 在线率：n=100，全天候实时监控。忙时使用率：m=100%（与监控方式有关，如果集中存储,流量始终不间断，就应该是 100%,如果本地存储，循环监控,流量就是间歇的。此处取前者）l=2Mbps L7=21=2Mbps 总流量是 L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=126。98Mbps。以上是从统计角度按低渗透率计算出来的流量需求。还需要考虑单个用户的极限流量需求：用户按 3 口之家设定，极限情况下每人一个高清视频流（10M3)、一个高速下载(5M3）、一个高速上载(5M3）；可视电话（2M）；视频监控（2M);按照 TDD 双工模式总共 64M。其它应用带宽远低于视频和高速下载，而且在上述应用情形下一般不会同时发生，因此可以在 64M 范围内涵盖。以此 确定单台终端设备最低有效接入速率不能低于 64M。再考虑到订户居住可能较集中，比如 5个订户集中在一个单元，从工程角度考虑，不能用多个接入设备为不同 订户服务,即单局端台设备需要满足 50 户节点的总流量，因此单台局端设备最低有效接入速率不能低于 126。98Mbps.宽带渗透率在不同住宅会有很大差异，可以从 0-100（完全可能，比如广电自己的住宅区）,平均能达到 20%就不错了.因此还需要考虑平均渗透率和高渗透率的情况.为简单起见，不再重复上述过程，把结论列在下表中：低渗透率 覆盖用户 订户 渗透率 在线率 忙时使用率 单位数据量 单位时长 单位业务流量 流量 说明 业务 C(个)c(个）N m n MByte T(秒）l（Mbps)L（Mbps)网页浏览 50 5 10%80 30 0.1 2 0.5 1。8 每订户3口人 下载 50 4 8%80 80%5400 10800 5 38.4 每订户3口人 上载 50 3 6 70 50 10 10 10 31。5 每订户3口人 游戏 50 2 4 80%30 2 2.88 每订户3口人 IPTV 50 4 8 80 50%10 48 每订户3口人 可视电话 50 2 4%100 30 4 2.4 视频监控 50 1 2%100 100 2 2 总计 126。98 平均渗透率 覆盖用户 订户 渗透率 在线率 忙时使用率 单位数据量 单位时长 单位业务流量 流量 说明 业务 C（个）c（个）N m n MByte T（秒)l(Mbps)L（Mbps）网页浏览 50 10 20 70%30 0。1 2 0。5 3。15 每订户3口人 下载 50 7 14%70 80%5400 10800 5 58.8 每订户3口人 上载 50 6 12%60%50%10 10 10 54 每订户3口人 游戏 50 4 8%70 30 2 5.04 每订户3口人 IPTV 50 8 16 70%50%10 84 每订户3口人 可视电话 50 5 10%100 20 4 4 视频监控 50 3 6%100 100%2 6 总计 214。99 高渗透率 覆盖用户 订户 渗透率 在线率 忙时使用率 单位数据量 单位时长 单位业务流量 流量 说明 业务 C（个）c（个）N m n MByte T(秒)l(Mbps）L（Mbps）网页浏览 50 50 100%40 30 0.1 2 0.5 9 每订户3口人 下载 50 25 50%50 80%5400 10800 5 150 每订户3口人 上载 50 20 40%50 50 10 10 10 150 每订户3口人 游戏 50 15 30%30 30%2 8.1 每订户3口人 IPTV 50 40 80%40%50%10 240 每订户3口人 可视电话 50 40 80 100 10 4 16 视频监控 50 25 50 100%100%2 50 总计 623.1 根据上表，极限情况下 50 户节点的局端带宽需求要高于 623。1Mbps.现在的 GEPON 有效可用带宽是 856M，如果再考虑到以太网的效率,640M 应该是比较有保障的.也就是说，1 个 PON 口(OLT）只能满足一到两 个(上表中的速率是 TDD 双工方式的速率，GEPON 是全双工方式）50 户节点的需求。除非采用FTTH 方式，GEPON 相对于千兆光纤收发器没有任何优 势.考虑到今年 9 月10GEPON 的标准就会正式完成,3-5 年后应该可以成熟应用了。因此还有另一种组网方案，那就是采用 10GEPON。10GEPON 有保证的带宽应该大于 6400M，在双向完全不对称的应用情况下可以为 10 个 100%渗透的 50 户节点提供服务;在双向应用完全对称的情况 下，折算到 TDD 方式相当于带宽 12800M，可以为 20 个 100%渗透的 50 户节点提供服务.此时 EoC 局端的最低有效接入速率必须保证在640M(不低于 10GEPON ONU）以上，实现方式可以是单台单信道,也可以是单台多信道捆绑,还可以是多台分布式。如何考虑物理层速率？当采用OFDM 调制时,数据荷载子载波是总子载波数的 8090,在一个数据帧内净荷载占 60-90（帧头、帧尾、纠错、间 隔、定时等都要占用荷载），还要考虑加密、MAC 层效率等因素,实际有效速率大约只能占物理层速率的 5080。下一代技术物理层（WiFi、HPNA、MoCA、Home plug）基本都是 1G,而且只有 1G 物理层速率才能保证 640M 有效速率，因此广播电视接入网物理层速率应该选 1G。如何考虑物理带宽？在目前技术和网络条件下QAM 调制指数不宜超过1024=210，也就是调制效率不超过 10bit/Hz。照此推算，1Gbps 物理层速率需要100MHz 物理带宽，也就是一个信道的工作带宽需要 100MHz。如果滤波器的滚降系数是 1。15,那么一个信道占用的带宽就是 115MHz。为了降低成本，局端可以采用信道捆绑方式,如果采用 4 信道捆绑，每个信道 30MHz 就够了。终端只要满足一户极限速率 64Mbps 即可，如 果在较差的条件下有效速率只占物理层的50，那么物理层速率就是 128Mbps,当调制效率是 6bit/Hz(64QAM）时物理带宽需要 128/6=21。3MHz，工作带宽需要 21.31。15=24.5MHz,取 24MHz。考虑到广电系统宽带用户总体能达到 20就不错了,因此还有大量 窄带需求。为降低成本，可以使终端速率在 1Mbps 以下(除少数视频之外的大多数应用都可以满足）.此时取较高调制效率 10bit/Hz,物理带宽只需 100kHz.。xPON 技术的上行可用带宽 从系统上行传输总带宽中减去各种系统运行开销就是上行可用带宽。它与系统中包含的 ONU 数量、DBA(动态带宽分配)算法的轮询周期、承载业务的类型以及各业务所占比例等都有很大关系.EPON 和 GPON 都是宽带接入技术,承载的业务以 IP 数据业务为主。下面将分别计算 EPON 和 GPON 在包含 32 个 ONU，轮询周期为 750s 的情况下，承载纯 IP 业务时的上行可用带宽。EPON 的上行线路速率是 1.25Gbit/s，因为采用了 8B/1OB 线路编码，每 10bit中有 8bit 有效数据，所以其有效上行传输总带宽为 1Gbit/s,即 1000Mbit/s。EPON 上行的系统运行开销及其占总带宽的比例如下：*用于突发接收的物理层开销:约 3。5%；*以太网帧的封装开销:约 7。4；*MPCP(多点控制协议)和 OAM(运行管理维护）协议开销：约 2.9；*DBA 算法造成的剩余时隙(即不足以传输一个完整以太网帧的时隙)浪费:约 0。6;EPON 上行总开销为上述开销之和，约为 144Mbit/s，可用带宽约为856Mbit/s(即 1000Mbit/s-144Mbit/s)。上行线路速率为 1.244Gbit/s 的 GPON，采用 NRZ 编码,上行总带宽为 1。244Gbit/s,即 1244Mbit/s。GPON 上行的系统运行开销及其占总带宽的比例如下:用于突发接收的物理层开销:约 2.0;*GEM（GPON 封装方法)帧和以太网帧的封装开销：约 5。8%；*PLOAM（物理层运行管理维护)协议开销：约 2.1；DBA 算法剩余时隙引入额外的封装开销(GPON 中允许分割帧，当剩余时隙不足以传输一个完整的以太网帧时，该以太网帧可以被分割成多个GEM 帧传输,但每段分割的帧都要再额外增加一个新的 GEM 帧头）：约 0。8；GPON 上行总开销为上述开销之和，约为 133Mbit/s，可用带宽约为1111Mbit/s（即 1244Mbit/s-133Mbit/s).