Allen+Bernard+楊勇

新的最后一英里解決方案可以讓世界各地數(shù)百萬人用上高速寬帶。

寬帶互聯(lián)網(wǎng)為商業(yè)、遠程學習、公民參與和知識共享帶來了幾乎無限可能。但我們只看到了未來的表面。

或者在不久的將來幾種新技術，包括DOCSIS 3.1 G.fast和5G LTE，為世界上大部分地區(qū)提供數(shù)百兆、低于100毫秒延遲的寬帶互聯(lián)網(wǎng)。

據(jù)Akamai的2016年第三季度互聯(lián)網(wǎng)報告，全球互聯(lián)網(wǎng)平均連接速度為6.3Mbps。這好像不錯，但如果您要下載高清視頻和流音樂，同時還要上網(wǎng)和Skype通話的話，您就不會這么認為了。換句話說，任何地方聯(lián)網(wǎng)家庭典型的日常上網(wǎng)活動都有可能超過平均連接速度。

韓國等高速地區(qū)，互聯(lián)網(wǎng)平均連接速度為26.4Mbps，這抬高了Akamai的平均指標。在美國，平均速度大約是15Mbps。世界上大多數(shù)人以大約4Mbps的速度訪問互聯(lián)網(wǎng)。

這對于入門級電子商務活動和知識共享沒有問題，但滿足不了大多數(shù)人上網(wǎng)的需求。相比我們所需要的，互聯(lián)網(wǎng)仍然停留在“黑暗時代”。

但不會太長了。思科服務提供商業(yè)務部SP基礎設施市場管理經(jīng)理Greg Smith說：“在三到五年內(nèi)，您將看到能夠為家庭提供千兆服務。事實上，有線運營商都開始進行他們計劃中的升級工作。Verizon FIOS、AT&T，他們有很多光纖到戶。在一些農(nóng)村地區(qū)， 5G開始承諾要覆蓋這些地區(qū)，但這可能時間有點長。”

瓶頸在哪里？

互聯(lián)網(wǎng)的“核心”——骨干網(wǎng)提供商網(wǎng)絡和許多ISP網(wǎng)絡的速度已經(jīng)很快了，核心路由器使用100Gbps互連來傳送內(nèi)容。而且，Mellanox即將提供200Gbps InfiniBand交換機，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡容量能夠達到16Tbps，單個機箱的延時只有90納秒。思科有超過100個ISP使用其cBR-8 200Gbps寬帶路由器，使服務提供商能夠以每秒太比特的速度把數(shù)據(jù)傳輸給客戶。

據(jù)FCC的2016年寬帶美國固網(wǎng)寬帶評測報告，2015年，使用光纖、電纜或者數(shù)字用戶線（DSL）的美國寬帶用戶的中位數(shù)速度（不是平均速度）為39Mbps。這比2014年提高了22%。大多數(shù)電纜和光纖提供商在大部分時間達到甚至超過了他們所宣稱的速度。DSL提供商也努力這樣做，但很快就會有所改變了。

當然，“互聯(lián)網(wǎng)”不是一個單一的實體。它是網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡，每個網(wǎng)絡的帶寬和延遲都與其對應網(wǎng)絡有關。因此，即使海底光纜可以向首端站提供高達40Tbps的容量（其中80%仍然大部分未被使用），并且地面骨干網(wǎng)提供商（例如，Level 3、Verizon、AT&T），以每秒太比特的速度通過其網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)，如果您本地ISP的核心路由器性能達不到這種水平，那么您的路由器也不能很快的通過它連接您的設備。因此，您的互聯(lián)網(wǎng)仍然很“慢”。

價格合理的802.11ac千兆Wi-Fi路由器目前應用已經(jīng)很廣泛了，如果家庭用戶愿意投入，能夠在很大程度上解決上述問題。

這一切都和地區(qū)密切相關。如果您住在美國田納西州查塔努加，您可以通過光纖到戶（FTTH）以10Gbps速度上網(wǎng)，但是隔壁一個地區(qū)，您可能使用DSL，速度慢到只有幾個Mbps，帶寬有限的農(nóng)村地區(qū)速度會更慢。

但是隨著大約五年前4G LTE無線網(wǎng)絡的廣泛推廣，這些低速地區(qū)越來越少了。OpenSignal公司為移動網(wǎng)絡提供商提供數(shù)據(jù)眾包服務，據(jù)該公司，美國4G用戶81%的時間能夠以LTE的速度上網(wǎng)。

固網(wǎng)寬帶——DOCSIS，G.fast和多播

FTTH的安裝成本很高，這就是為什么一些供應商已經(jīng)不再推出這類服務的原因。雖然有全國范圍的光纜，但還只是星星點點的覆蓋，只延伸到街道。這種情況不會太長了。兩個數(shù)據(jù)通信標準在快速最后一英里覆蓋上向光纖發(fā)起了挑戰(zhàn)：全雙工DOCSIS 3.1和G.fast。這些技術中的每一種都使用光纖到分布點（FTTdp）用于回程，但服務提供商不必把光纖敷設到每一用戶家里。

全雙工DOCSIS 3.1是Cablelab“電纜承載數(shù)據(jù)服務接口規(guī)范”標準的最新版本。雖然DOCSIS 3.1已經(jīng)提供了10Gbps下行和1Gbps上行的峰值速度，而全雙工DOCSIS允許在HFC（混合光纖同軸）網(wǎng)絡上以吉比特的速度上傳和下載。

目前，電纜運營商使用DOCSIS 3.1，速度能夠達到每秒數(shù)百兆比特。這已經(jīng)接近光纖的速度了，而且有數(shù)百萬美國家庭已經(jīng)敷設了電纜，這使得電纜運營商比其競爭對手有明顯的優(yōu)勢。

Jeff Heynen是SNL Kagan媒體與通信咨詢總監(jiān)，也是“2016年第三季度電纜寬帶增長數(shù)據(jù)報告”的作者，他說：“電纜運營商對未來幾年中擴大其寬帶普及率充滿信心，主要是因為他們能夠快速、低成本地推出DOCSIS 3.1。DOCSIS 3.1支持電纜運營商提供千兆服務——和電信公司以及其他ISP的光纖到戶（FTTH）產(chǎn)品差不多?！?/p>

也許更重要的是G.fast，它在2011年被國際電聯(lián)批準為一個標準，現(xiàn)在終于開始由ISP在全球推廣。G.fast也是用于同軸電纜。但受影響最大的將是DSL用戶，因為DSL比電纜應用的更廣泛，特別是在農(nóng)村地區(qū)。

G.fast承諾在100米雙絞銅線電話線路上的速度達到500Mbps，距離較短時，速度會更快。這有助于大幅度降低運行FTTH最后一英里的成本。全世界有超過十億的人已經(jīng)安裝了銅鏈路，隨時可以使用這一技術。

據(jù)DSL設備制造商諾基亞，全球有5900萬用戶已經(jīng)使用G.fast的前一代技術VDSL2獲得了100Mbps的寬帶。G.fast是VDSL2的下一代。而G.fast的下一代是XG-fast，現(xiàn)在正在開發(fā)中，在DSL上可以實現(xiàn)千兆的速度。

移動寬帶——5G LTE

移動領域不但和固網(wǎng)寬帶一樣要求提高帶寬，而且還迫切需要提高速度和降低延遲。據(jù)思科，移動IP流量預計將比固網(wǎng)IP流量增長速度快三倍，到2020年，總計將占有所有IP流量的16%。Akamai的數(shù)據(jù)顯示，語音手機流量在過去五年中僅增長了46%，而數(shù)據(jù)流量增長了1，600%。

這是全球發(fā)展趨勢。在非洲，到2020年將有7億部智能手機在用——這一數(shù)字是目前北美的兩倍。據(jù)國際電聯(lián)/教科文組織“2016年寬帶狀況報告”，截至2015年底，全球移動用戶約為47億，相當于全球人口的63%。

現(xiàn)在，移動帶寬的平均速度是4Mbps，而許多國家（美國不在其中之一）達到了十幾兆。英國遠遠高于所有其他地區(qū)，移動寬帶連接的平均速度為27Mbps。

雖然4G LTE網(wǎng)絡在今天很普遍，但仍然不夠快，延遲也不夠低，難以滿足大多數(shù)用戶的需求。從技術上講，4G LTE標準要求以100Mbps的峰值速度傳輸數(shù)據(jù)，但實際達不到。例如，Verizon宣稱在美國家庭LTE互聯(lián)網(wǎng)速度下行為5M到12Mbps，上行是2M到5Mbps。他們還支持每月30GB的數(shù)據(jù)使用量。令人驚訝的是，移動4G LTE的平均下載速度更高——介于8M和12Mbps之間，具體取決于您的提供商。但對于任何依賴LTE進行寬帶上網(wǎng)的人來說，這種體驗還滿足不了需求。

較新的智能手機用戶（例如，iPhone 6）可以利用LTE Advanced的優(yōu)勢，這是功能更強的LTE版本，把多個頻帶捆綁在一起，以提高吞吐量——如果運營商支持的話。Verizon和AT&T宣稱LTE Advanced峰值速度在225M到300Mbps之間。LTE Advanced主要部署在美國城市，但據(jù)OpenSignal，經(jīng)濟和政治因素減緩了其推廣應用。

現(xiàn)在對WiMAX的討論已經(jīng)不那么熱了，它是另一種移動寬帶標準，類似于一些服務提供商銷售的LTE，通過空中寬帶向用戶提供服務。它的速度和4G LTE差不多，但它被許多運營商淘汰了，他們傾向于采用LTE。

未來十年最終會推出5G網(wǎng)絡，無線寬帶有望在速度和延遲方面與地面銅纜和光纖相競爭。5G預計能夠向95%的終端用戶提供100Mbps的平均速度，而延時為1ms。峰值速度將在10Gbps范圍。這樣的吞吐量和延遲將允許成千上萬的用戶同時播放4K視頻。

5G的承諾意味著生活在農(nóng)村地區(qū)的人們終于可以輕松使用真正的高速寬帶。手機運營商將不得不更新其前端來處理流量，但5G避免了地面銅纜覆蓋最后一英里的需求，為許多地區(qū)帶來真正的高速寬帶。

思科的Smith說：“5G的瓶頸的確是在從蜂窩塔傳送回網(wǎng)絡的回程網(wǎng)絡中。我想這只是取決于您現(xiàn)在地面上有什么。這是最大的問題所在?！?/p>

在這方面，一家名為Starry的公司目前正在波士頓開展一個示范項目，該公司使用類似于5G的毫米波技術，通過塔和在窗戶附近布設的Wi-Fi路由器向用戶“輻射”千兆互聯(lián)網(wǎng)服務。

OrionX.net的合作伙伴Dan Olds說：“它大概有一個汽水罐那么大，里面含有天線。他們在建筑物頂上安裝了一個塔，可以服務于600到900名用戶。這是真正的顛覆，要達到同樣的上網(wǎng)速度，該項目一個用戶的成本只有25美元，而光纖每個用戶的安裝成本大約是2500美元。”

其他考慮

在影響寬帶行業(yè)發(fā)展的眾多因素中，經(jīng)濟是提高互聯(lián)網(wǎng)整體速度和容量的關鍵因素，而不是技術。今天，ISP和多服務運營商（MSO）知道人們愿意為什么付費。但是一旦達到了基本質(zhì)量要求，即30Mbps和低于10毫秒的延遲，那么應該繼續(xù)向哪里投資呢？

Akamai互聯(lián)網(wǎng)狀況報告的作者Dave Belson說：“我們可以讓每個人都獲得千兆速度，但作為個人或家庭用戶很難占用這么寬的帶寬?！?/p>

毫無疑問，當Netflix只需要25Mbps就可以使用其4K超高清服務時，幾百兆或者千兆的互聯(lián)網(wǎng)服務對于今天大多數(shù)家庭用戶來說有些浪費了。但是，到2020年，思科預計全球互聯(lián)網(wǎng)流量是“2005年全球互聯(lián)網(wǎng)總量的95倍”（每個用戶比現(xiàn)在的7GB增加了14GB），對內(nèi)容和服務的需求也將增加，要求能夠通過IP網(wǎng)絡傳送內(nèi)容和這些服務。

對于Smith來說，全IP是關鍵。一旦所有流量都是IP流量，物理網(wǎng)絡層就不重要了。他說：“一旦一切都變成全IP，那么您大大簡化了網(wǎng)絡，因為您不再需要多層網(wǎng)絡來提供服務。一切都是IP包流。所以，網(wǎng)絡應該如何發(fā)展真的是挑戰(zhàn)，絕不會是簡單的切換一下。”

今天的電纜、電話、光纖和蜂窩網(wǎng)絡以數(shù)字/模擬混合的方式傳送視頻和語音數(shù)據(jù)流。這包括光纖骨干網(wǎng)。Smith表示，光纖的目標應該是實現(xiàn)端到端以太網(wǎng)連接。

他說：“對于運營商來說，這是一個巨大的進步，最終，他們在最后一英里將只使用電纜DOCSIS。”電纜運營商提出了HFC plant/CMTS（電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)）網(wǎng)絡架構，“對于其它的，過渡到稱為RemotePHY的這種技術，他們將在光纖以太網(wǎng)中提供巨大的容量。”

最后，沒有一種技術可以“統(tǒng)治所有一切”。硬件、軟件、固件、協(xié)議、芯片組、應用、網(wǎng)絡架構、設備、路由器、電纜、交換機、標準設置機構、政治等等，考慮到這些因素，讓互聯(lián)網(wǎng)“更快”似乎已經(jīng)讓人有些麻木了。

討論的這些技術大部分已經(jīng)存在很多年了，但只是現(xiàn)在向最終用戶延伸。商業(yè)領袖、投資者、設計師、工程師、監(jiān)管者和政治家們需要花費多年的時間一起來商定最佳方法。即使那樣，MSO和骨干網(wǎng)提供商也必須確定哪些技術最好、最安全、利潤最高。

Akamai的執(zhí)行副總裁、企業(yè)和運營商部平臺兼總經(jīng)理Robert Blumofe說：“這不是一個單一的技術問題，不是下一代路由器能解決的問題，也不是下一代光能解決的問題。沒有靈丹妙藥。它是各種技術的集合。”