帶寬需求如何估算

1、帶寬需求如何估算帶寬需求需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求、應(yīng)用場景、組網(wǎng)模式用流量工程進(jìn)行測算，需要對(duì)大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，筆者不具備這些條件，只能根據(jù)一些簡單假設(shè)來推算：為了更準(zhǔn)確地反映網(wǎng)絡(luò)流量，了解各種業(yè)務(wù)所需帶寬，需要對(duì)各種業(yè)務(wù)作出流量模型。各種業(yè)務(wù)的流量（L）屬性可以有以下變量：T-平均業(yè)務(wù)時(shí)長（視音頻業(yè)務(wù)，主要是視頻業(yè)務(wù)）C總用戶數(shù)（覆蓋用戶數(shù)）c訂戶（滲透用戶）數(shù)量，c=CXN,N訂戶比率（滲透率）。滲透率與競爭優(yōu)勢、業(yè)務(wù)適應(yīng)性、業(yè)務(wù)定價(jià)以及用戶經(jīng)濟(jì)能力、受教育程度、年齡、性別、職業(yè)、行為習(xí)慣等因素相關(guān)。W激活（在線）訂戶數(shù)量，M=cxmm-峰值激活（在線）用戶比率。主要和訂戶數(shù)量以及時(shí)間相關(guān)。訂

2、戶數(shù)量越大，峰值在線率越低；時(shí)間主要指時(shí)間段，比如特定節(jié)假日、特定事件、特殊內(nèi)容發(fā)生時(shí)段等，還有工作時(shí)間、休息時(shí)問。n-忙時(shí)使用率，主要和平均業(yè)務(wù)時(shí)長、內(nèi)容更新速度相關(guān)。l-單位業(yè)務(wù)流量，實(shí)際發(fā)生的單個(gè)業(yè)務(wù)流量。主要和業(yè)務(wù)性質(zhì)、編碼方式相關(guān)，一旦選定就是固定的。則某項(xiàng)業(yè)務(wù)流量L=L（l,T,C,c,M,n）=L（l,T,C,N,m,n）其中忙時(shí)使用率和在線率是最難掌握的兩個(gè)變量，不同的業(yè)務(wù)有不同的模型，而且是隨業(yè)務(wù)發(fā)展和時(shí)間變化的，需要不斷統(tǒng)計(jì)分析。通常的業(yè)務(wù)模型有以下幾種：1、用戶管理2、網(wǎng)絡(luò)管理3、網(wǎng)頁瀏覽4、文件和視音頻下載（上載）5、視頻通信（IP語音、視頻）6、網(wǎng)絡(luò)游戲7、IPTV（

3、含VOD時(shí)移電視）用戶管理、網(wǎng)絡(luò)管理是運(yùn)營商自己內(nèi)部的兩項(xiàng)業(yè)務(wù)，占用的流量是基本固定的。語音通信的忙時(shí)使用率和激活訂戶數(shù)量主要取決于用戶本身需求，已經(jīng)有足夠多的傳統(tǒng)話務(wù)理論研究和實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。其他業(yè)務(wù)則與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的提供、資費(fèi)策略和用戶需求之間的平衡相關(guān)，是經(jīng)常變化的，是個(gè)交互的過程，需要經(jīng)常統(tǒng)計(jì)分析、歸納調(diào)整。流量模型應(yīng)該分級(jí)一一骨干層、匯聚層、接入層，因?yàn)榱髁渴侵鸺?jí)匯聚、逐級(jí)收斂的，每層都要有合適的流量。比如接入層收斂比是3/5,匯聚層收斂比是1/2,總收斂比就是3/10o下面首先對(duì)接入層流量模型進(jìn)行分析。接入按50戶一個(gè)節(jié)點(diǎn)考慮。各種業(yè)務(wù)流量模型：1、互聯(lián)網(wǎng)（寬帶接入、瀏覽網(wǎng)頁）：滲透率：

4、N=10%訂戶數(shù)：c=CXN=5戶。峰值在線率：m=80%忙時(shí)點(diǎn)擊率n=30%l=0.5Mbps,每個(gè)網(wǎng)頁瀏覽的平均數(shù)據(jù)速率按每個(gè)網(wǎng)頁0.1MkByte（文字、圖片）=0.8Mbit,封裝以后1Mbit，點(diǎn)擊后顯示時(shí)間不超過2s計(jì)算（2s下載），每次點(diǎn)擊需要的速率大約0.5MbpsWJL1=lxcxmxn=0.5X5X80%<30%3=1.8Mbps2、下載滲透率：N=8%,是上網(wǎng)用戶白一部分，按4/5計(jì)算。訂戶數(shù)：c=CXN=4戶在線率：n=80%忙時(shí)并發(fā)率：m=80%l=5Mbps（3小時(shí)下載1部5.4GByte的高清電影）L2=5X4X80%X80%乂3=38.4Mbps3、上載滲

5、透率N=6%按上網(wǎng)用戶的3/5考慮訂戶數(shù)：c=CXN=3戶在線率：n=70%忙時(shí)并發(fā)率：m=50%l=10Mbps（10秒發(fā)送一封帶10M附件的郵件）L3=3X10X70%X50%X3=31.5Mbps4、網(wǎng)絡(luò)游戲滲透率：N=4%,是上網(wǎng)用戶白一部分，按2/5計(jì)算。訂戶數(shù)：c=CXN=4戶在線率：n=80%忙時(shí)并發(fā)率：m=30%l=2Mbps（考慮到下一代游戲大量采用實(shí)景圖像，比如環(huán)游世界、遨游太空、賽車等）。L4=2X80%X30%<3=2.88Mbps5、IPTV滲透率：N=8%,和上網(wǎng)用戶有部分不重疊訂戶數(shù)：c=CXN=4戶在線率：m=80%忙時(shí)并發(fā)率：n=50%視頻業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性和連

6、續(xù)性要求很高。忙時(shí)重合率是內(nèi)容熱度和資費(fèi)的函數(shù)，也是節(jié)目時(shí)長的函數(shù)，目前沒有現(xiàn)成的數(shù)學(xué)模型，也很難有固定的數(shù)學(xué)模型，由于廣電系統(tǒng)寬帶上網(wǎng)的優(yōu)勢主要在視頻服務(wù)，視頻節(jié)目時(shí)間又很長，因此忙時(shí)重合率取較高值80%。l=10Mbps每個(gè)激活的AVS或H.264編碼的視頻數(shù)據(jù)流量L5=4X10X80%義50%3=48Mbps6、可視電話滲透率：N=10%,和上網(wǎng)用戶關(guān)聯(lián)度不大，但肯定會(huì)有重疊。訂戶數(shù)：c=CXN=5戶在線率：m=100%電話本來沒有在線率，為了和其他業(yè)務(wù)一致。忙時(shí)通話率：n=30%最繁忙時(shí)段用戶同時(shí)通話的比率。視頻通信和語音通信有很大不同一一語音通信是兩個(gè)方向輪流占有信道的，還有通話間歇

7、；視頻通信雙方圖像始終顯示，因此兩個(gè)方向的流量在通信持續(xù)期問基本恒定。假定下一代視頻通信圖像碼率是2M則雙向共4M語音流量可以忽略。l=4MbpsL6=lX2X100%X30%2.4Mbps7、視頻監(jiān)控滲透率N=2%訂戶數(shù)：c=CXN=1戶在線率：n=100%,全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控。忙時(shí)使用率：m=100%(與監(jiān)控方式有關(guān)，如果集中存儲(chǔ)，流量始終不間斷，就應(yīng)該是100%如果本地存儲(chǔ)，循環(huán)監(jiān)控，流量就是間歇的。此處取前者)l=2MbpsL7=2X1=2Mbps總流量是L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=126.98Mbps以上是從統(tǒng)計(jì)角度按低滲透率計(jì)算出來的流量需求。還需要考慮單個(gè)用戶的極限

8、流量需求：用戶按3口之家設(shè)定，極限情況下每人一個(gè)高清視頻流(10Mx3)、一個(gè)高速下載(5MX3)、一個(gè)高速上載(5MX3);可視電話(2M;視頻監(jiān)控(2M；按照TDD雙工模式總共64M其它應(yīng)用帶寬遠(yuǎn)低于視頻和高速下載，而且在上述應(yīng)用情形下一般不會(huì)同時(shí)發(fā)生，因此可以在64M范圍內(nèi)涵蓋。以此確定單臺(tái)終端設(shè)備最低有效接入速率不能低于64M再考慮到訂戶居住可能較集中，比如5個(gè)訂戶集中在一個(gè)單元，從工程角度考慮，不能用多個(gè)接入設(shè)備為不同訂戶服務(wù)，即單局端臺(tái)設(shè)備需要滿足50戶節(jié)點(diǎn)的總流量，因此單臺(tái)局端設(shè)備最低有效接入速率不能低于126.98Mbps。寬帶滲透率在不同住宅會(huì)有很大差異，可以從0-100%（

9、完全可能，比如廣電自己的住宅區(qū)），平均能達(dá)到20%ft不錯(cuò)了。因此還需要考慮平均滲透率和高滲透率的情況。為簡單起見，不再重復(fù)上述過程，把結(jié)論列在下表中：低滲透率覆蓋用戶訂戶滲透率在線率忙時(shí)使用上單位數(shù)據(jù)量單位時(shí)長單位業(yè)務(wù)流里流里說明業(yè)務(wù)C（個(gè)）c（個(gè)）NmnMByteT（秒）l(Mbps)L(Mbps)網(wǎng)頁瀏覽50510%80%30%0.120.51.8每訂戶3口人下載5048%80%80%540010800538.4每訂戶3口人上載5036%70%50%10101031.5每訂戶3口人游戲5024%80%30%22.88每訂戶3口人IPTV5048%80%50%1048每訂戶3口人可視電話5

10、024%100%30%42.4視頻監(jiān)控5012%100%100%22總計(jì)126.98平均滲透率覆蓋用戶訂戶滲透率在線率忙時(shí)使用p單位數(shù)據(jù)量單位時(shí)長單位業(yè)務(wù)流里流里說明業(yè)務(wù)C（個(gè)）c（個(gè)）NmnMByteT（秒）l(Mbps)L(Mbps)網(wǎng)頁瀏覽501020%70%30%0.120.53.15每訂戶3口人下載50714%70%80%540010800558.8每訂戶3口人上載50612%60%50%10101054每訂戶3口人游戲5048%70%30%25.04每訂戶3口人IPTV50816%70%50%1084每訂戶3口人可視電話50510%100%20%44視頻監(jiān)控5036%100%100

11、%26總計(jì)214.99高滲透率覆蓋用戶訂戶滲透率在線率忙時(shí)使用p單位數(shù)據(jù)量單位時(shí)長單位業(yè)務(wù)流里流里說明業(yè)務(wù)C（個(gè)）c（個(gè)）NmnMByteT（秒）l(Mbps)L(Mbps)網(wǎng)頁瀏覽5050100%40%30%0.120.59每訂戶3口人下載502550%50%80%5400108005150每訂戶3口人上載502040%50%50%101010150每訂戶3口人游戲501530%30%30%28.1每訂戶3口人IPTV504080%40%50%10240每訂戶3口人可視電話504080%100%10%416視頻監(jiān)控502550%100%100%250總計(jì)623.1根據(jù)上表，極限情況下50戶節(jié)

12、點(diǎn)的局端帶寬需求要高于623.1Mbps?，F(xiàn)在的GEPONT效可用帶寬是856M如果再考慮到以太網(wǎng)的效率，640M應(yīng)該是比較有保障的。也就是說，1個(gè)PONH（OLT只能滿足一到兩個(gè)（上表中的速率是TDW工方式的速率，GEPONI全雙工方式）50戶節(jié)點(diǎn)的需求。除非采用FTTH方式，GEPON對(duì)于千兆光纖收發(fā)器沒有任何優(yōu)勢?？紤]到今年9月10GEPON標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)正式完成，3-5年后應(yīng)該可以成熟應(yīng)用了。因此還有另一種組網(wǎng)方案，那就是采用10GEPON10GEPONT保證的帶寬應(yīng)該大于6400M在雙向完全不對(duì)稱的應(yīng)用情況下可以為10個(gè)100嗾透的50戶節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)；在雙向應(yīng)用完全對(duì)稱的情況下，折算到TD

13、D方式相當(dāng)于帶寬12800M可以為20個(gè)100隧透的50戶節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。此時(shí)EoC局端的最低有效接入速率必須保證在640M（不低于10GEPONDNU以上，實(shí)現(xiàn)方式可以是單臺(tái)單信道，也可以是單臺(tái)多信道捆綁，還可以是多臺(tái)分布式。如何考慮物理層速率？當(dāng)采用OFDM制時(shí)，數(shù)據(jù)荷載子載波是總子載波數(shù)的80-90%,在一個(gè)數(shù)據(jù)幀內(nèi)凈荷載占60-90%（幀頭、幀尾、糾錯(cuò)、間隔、定時(shí)等都要占用荷載），還要考慮加密、MAC®效率等因素，實(shí)際有效速率大約只能占物理層速率的50-80%=下一代技術(shù)物理層（WiFi、HPNAMoCAHomeplug）基本都是1G而且只有1G物理層速率才能保證640M有效速

14、率，因此廣播電視接入網(wǎng)物理層速率應(yīng)該選1G如何考慮物理帶寬？在目前技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)條件下QAMS制指數(shù)不宜超過1024=210,也就是調(diào)制效率不超過10bit/Hz。照此推算，1Gbps物理層速率需要100MH幽理帶寬，也就是一個(gè)彳S道的工作帶寬需要100MHz如果濾波器的滾降系數(shù)是1.15,那么一個(gè)信道占用的帶寬就是115MH4為了降低成本，局端可以采用信道捆綁方式，如果采用4信道捆綁，每個(gè)信道30MH硼夠了。終端只要滿足一戶極限速率64Mbps即可，如果在較差的條件下有效速率只占物理層的50%那么物理層速率就是128Mbps當(dāng)調(diào)制效率是6bit/Hz（64QAM時(shí)物理帶寬需要128/6=21.3

15、MHz,工作帶寬需要21.3X1.15=24.5MHz,取24MHz考慮到廣電系統(tǒng)寬帶用戶總體能達(dá)到20%ft不錯(cuò)了，因此還有大量窄帶需求。為降低成本，可以使終端速率在1Mbps以下（除少數(shù)視頻之外的大多數(shù)應(yīng)用都可以滿足）。此時(shí)取較高調(diào)制效率10bit/Hz,物理帶寬只需100kHz.。xPONi術(shù)的上行可用帶寬從系統(tǒng)上行傳輸總帶寬中減去各種系統(tǒng)運(yùn)行開銷就是上行可用帶寬。它與系統(tǒng)中包含的ONLM量、DBA劭態(tài)帶寬分配）算法的輪詢周期、承載業(yè)務(wù)的類型以及各業(yè)務(wù)所占比例等都有很大關(guān)系。EPO恃口GPO腓是寬帶接入技術(shù),承載的業(yè)務(wù)以IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主。下面將分別計(jì)算EPO麗GPO而包含32個(gè)ONU輪詢

16、周期為750s的情況下，承載純IP業(yè)務(wù)時(shí)的上行可用帶寬。EPON勺上行線品&速率是1.25Gbit/s，因?yàn)椴捎昧?B/1OB線路編碼，每10bit中有8bit有效數(shù)據(jù)，所以其有效上行傳輸總帶寬為1Gbit/s,即1000Mbit/s。EPONh行的系統(tǒng)運(yùn)行開銷及其占總帶寬的比例如下：* 用于突發(fā)接收的物理層開銷：約3.5%;* 以太網(wǎng)幀的封裝開銷：約7.4%;* MPCP侈點(diǎn)控制協(xié)議）和OAM運(yùn)行管理維護(hù)）協(xié)議開銷：約2.9%;* DBA算法造成的剩余時(shí)隙（即不足以傳輸一個(gè)完整以太網(wǎng)幀的時(shí)隙）浪費(fèi)：約0.6%;EPONh行總開銷為上述開銷之和，約為144Mbit/s,可用帶寬約為856Mbit/s（即1000Mbit/s-144Mbit/s）。上行線路速率為1.244Gbit/s的GPON采用NR琢碼，上行總帶寬為1.244Gbit/s,即1244Mbit/s。GPONt行的系統(tǒng)運(yùn)行開銷及其占總帶寬的