带宽需求如何估算.pdf

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1、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

2、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

3、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

4、: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、

5、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

6、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

7、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

8、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。98

9、Mbps.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 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

11、 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

12、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

13、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

14、 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

15、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 12

16、8/6=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。

17、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

18、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).