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宽带光纤接入网中影响家宽业务质量的常见原因有哪些

虽然家宽业务质量问题约60%发生在家庭网(见《家宽用户家庭网的主要质量问题是什么?原因有哪些》一文),但在用户的眼里,所有家宽业务质量问题都是由运营商的网络质量导致的,用户也因此对不同运营商家宽业务的质量形成了固有的印象。

从端到端的连接关系来看,运营商的家宽网络主要由宽带光纤接入网、xxNET、传送网和内容源组成,如图1所示。传送网主要提供xxNET各网元间的连接,IDC和CDN属于内容源。近几年,随着运营商对内容源引入的加大,内容源已不再是家宽网络中影响业务质量的主要方面。家宽业务的质量问题主要发生在宽带光纤接入网。

宽带光纤接入网对家宽业务质量的影响常与ODN光纤链路中断、ONU弱光、GPON接入千兆用户、OLT上联带宽受限和OLT重载有关。


2 ODN光纤链路中断

从用户对家宽业务质量投诉的原因来看,ODN光纤链路中断的占比超过70%。市政道路改造、住宅小区改造导致的光缆中断是光纤链路中断的主要原因,其次是光纤活动连接导致的链路中断。市政建设导致的光缆中断很难预防,只能在缩短抢修时限上努力了。光纤活动连接导致的链路中断往往与活动连接器的质量有关,集采使产品价格越来越便宜,但因产品质量问题导致的维护成本却越来越高。

但由于ODN光纤链路中断导致的投诉在故障修复后,用户对家宽质量的不满也随之消除,而用户使用网络时感到卡、慢才是影响用户满意度的主要方面。


3 ONU弱光

ONU弱光(ONU接收光功率小于-27dBm)会使ONU发生故障的概率明显增高,例如:弱光ONU一周内闪断5次以上的概率高达41%,是非弱光ONU的2.4倍


ONU弱光的主要原因是光纤的宏弯损耗过大(见《光纤弯曲半径不足对ODN链路衰耗的影响》和《常用G.657与G.652光纤的抗弯曲性能差距有多大?》一文),其次是活动连接的衰耗较大。ODN链路中活动连接的数量过多(超过8个),未使用的活动连接器未盖防尘帽(如图3所示)导致的端面污染,都会导致链路活动连接衰耗的增加。

弱光主要发生在ONU侧,若发生在OLT侧,则可能是因OLT采用了Class B+光模块所致(Class B+光模块的下行光功率预算比Class C+低1.5dB,但上行光功率预算比Class C+低4.0dB)。


4 GPON接入千兆用户

GPON能不能接入千兆用户的问题一直有争议。普遍认为应对GPON端口接入的千兆用户数严格控制,具体用户数各地要求不同,通常为2个~5个。但根据jsCM在2022年元宵节晚会期间针对高利用率PON口千兆用户的测速结果,GPON完全可满足千兆发展的需求。


既有GPON端口的实际带宽利用率很低,例如某一线城市J,GPON端口下行带宽利用率峰值(秒级,一周间隔内)高于20%的占比还不足0.3%。千兆用户的平均网速并不会明显高于普通用户,所以,即使GPON端口下接入了多个千兆用户,单个千兆用户的测速情况都很好。

范围

PON口数
(个)

占比

0~10%

98025

97.46%

10%~20%

2352

2.34%

20%~30%

125

0.12%

30%~40%

42

0.04%

40%~50%

5

0.00%

50%~60%

0

0.00%

大于60%

33

0.03%



但用户的流量往往是突发的,单用户的毫秒级网速峰值总是接近于用户带宽,例如,IPTV、4K/8K等视频类业务在不同时间颗粒度下的突发速率如下所示。千兆用户在日常使用网络时,虽然平均网速不高(通常为每秒几兆到几十兆),但毫秒级网速峰值依然会达到签约带宽的限值(签约带宽的限值一般设置为签约带宽的100%~120%)。


所以,即使GPON端口下接入的千兆用户数只有两个,只要有一个千兆用户在进行测速,同时另一个千兆用户在使用IPTV,都可能会造成毫秒级的丢包。虽然毫秒级的丢包对网络的影响有限,发生的概率也不高;但如果GPON端口接入千兆用户数较多,丢包的概率也随之增加,从而对同一PON口下其他用户的网络使用带来影响。


5 OLT上联带宽受限

当前,OLT上联电路的带宽主要为10GE(2条或4条,主备各半)。在《OLT上联电路的带宽使用率达到多少才需要扩容》一文中分析过,10GE电路扩容阈值宜为70%。

但该文只分析了秒级峰值对带宽的要求。业务在不同时间颗粒度(1ms、10ms、100ms、1s)下的峰值速率差距较大,用户带宽与用户的平均网速差距越大时,这种差距越显著。例如,单个千兆用户的毫秒级峰值可能要比秒级峰值高900Mbps以上。

OLT的缓存只有毫秒级别,当OLT上联电路的毫秒级峰值超过电路带宽时就可能会引起丢包,所以,OLT上联电路的带宽应在满足秒级峰值的基础上,根据单用户的最大带宽来做一定的冗余。10GE电路的扩容阈值若为70%,在电路利用率接近阈值时,毫秒、10毫秒、100毫秒级别的突发流量可能会丢包,因此,建议10GE电路的扩容阈值应低于60%。

现有OLT的上联中依然有少量的GE电路,当OLT下有千兆用户时,GE电路显然不适合作为OLT上联使用。而且,OLT上联的GE电路与BRAS/SR对接时,一般通过三层交换机进行汇聚,也会增加业务的时延。


6 OLT重载

通常将一台OLT接入的用户数超过5000户时称为OLT重载。OLT重载也被认为是影响家宽质量的重要原因之一,某些省市的运营商甚至要求单台OLT接入的用户数不超过1000户。

按每台OLT 16块用户板、每块用户板16个PON口、每个PON口接入64个用户计算,OLT的最大接入能力为16384户,5000户仅为设备接入能力的30.5%。如果OLT接入用户超5000户就重载了,那设备的性能一定有问题啊!

根据HW公司对OLT接入用户数与IPTV卡顿/花屏占比的分析,可以看出OLT接入用户数与用户体验有一定的相关性。但这种相关性也可能与OLT上联带宽受限有关,当OLT上联带宽不变时,OLT接入的用户数越多,用户的体验自然越差。

OLT用户数

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