我国宽带速率现状分析

2015-04-15成城中国信息通信研究院通信标准研究所工程师

信息通信技术与政策 2015年9期

关键词：宽带接入测试方法宽带

成城中国信息通信研究院通信标准研究所工程师

陆洋中国信息通信研究院通信标准研究所高级工程师

党梅梅中国信息通信研究院通信标准研究所副总工程师，高级工程师

专家视点

我国宽带速率现状分析

成城中国信息通信研究院通信标准研究所工程师

陆洋中国信息通信研究院通信标准研究所高级工程师

党梅梅中国信息通信研究院通信标准研究所副总工程师，高级工程师

基于我国宽带测速标准，介绍了固定宽带速率和移动宽带速率的测试方法，辨析了其中易混淆的概念，剖析了影响网络速率快慢的各种因素。同时，结合《中国宽带速率状况报告》，对比分析了近年来全国、各省平均网络下载速率变化情况，最后与国际宽带报告的测速方法和数据进行了对比。

宽带测速宽带接入速率端到端体验速率

1 引言

宽带网络是与国民经济和社会发展高度相关的关键信息基础设施，其发展水平已成为衡量国家综合实力的重要标志之一。“宽带中国”战略发布以来，宽带发展越来越多地受到我国政府和公众的关注，各地方政府先后出台了一系列政策推动地区宽带发展。2015年年初，国务院提出了“提速降费”的指导意见，再次引爆公众对宽带资费、速率的讨论。对于其中最受关注的宽带速率，由于国内外各公司和研究机构发布的各种数据存在测速标准不一、样本量偏差等因素，使得公众产生了一些混淆和误解。为此，本文对我国宽带测速标准和权威的宽带速率数据进行了深入探讨，以求全面客观地反映我国宽带发展的实际情况。

2 宽带速率测试方法和标准

宽带速率测试简单地说，就是计算在单位时间内网络与用户之间传输的数据量的大小（一般以Byte计），再换算为速率单位bit/s。但是，测试结果与具体的测试方法、服务器的布放、数据的统计方法等都有很大关系。本节基于相关标准，分别对固定宽带速率测试方法和移动宽带速率测试方法进行介绍。

2.1 固定速率测试方法

通常所说的宽带网络分为接入网、城域网和骨干网几个层面，用户在访问网络应用时，可能跨越网络的多个部分。根据测试的位置不同，固定宽带网络的速率包含了宽带接入速率和端到端体验速率两个概念。为了避免各个机构和企业基于自身的网络条件进行速率测试和数据统计分析，带来各种数据发布的口径各异，从而引起混淆和误解，中国信息通信研究院（原工业和信息部电信研究院）目前已牵头制定了行业标准YD/T2400-2012《宽带速率测试方法固定宽带接入速率》和YD/T2691-2014《宽带速率测试方法端到端用户体验》，分别对宽带接入速率和端到端用户体验的定义、指标、测试方法等方面进行了规范。

（1）宽带接入速率

是指从用户终端到BRAS（Broadband Remote AccessServer，宽带远程接入服务器）设备之间的接入网部分用户所能达到的传输速率。

用户从电信运营商订购互联网宽带接入业务时涉及的10、20Mbit/s等速率即是指宽带接入速率。图1为宽带接入速率测试系统示意图，由于现网中BRAS数量较多，考虑到实际部署的可行性，YD/T 2400-2012《宽带速率测试方法固定宽带接入速率》规范了两种替代方法，一是将图1中的宽带接入速率测试平台通过交换机或IDC（InternetDataCenter，互联网数据中心）与城域网出口路由器连接；二是以省为单位放置宽带接入速率测试平台时，将平台通过交换机或IDC连接在骨干网位于本省的边缘路由器上。以上3种测速方法的测试步骤及要求相同，在标准中均有详细描述，本文不再赘述。目前，电信运营商可以通过技术手段保证用户实际宽带接入速率与用户签约宽带接入速率一致。

图1 宽带接入速率测试系统示意图

（2）端到端体验速率

是指用户在使用宽带应用时，从用户终端到所访问应用的服务器之间的数据传输速率，服务器的具体位置可能在网络中的某个IDC中。

端到端体验速率与用户在实际上网中感受到的网速快慢息息相关，目前各类客户端测速、网页测速所测试的宽带速率一般也是指体验速率。然而，体验速率会受到网络中多个环节的影响，如用户订购的宽带接入速率、同时访问网络的用户数、网络应用服务器的带宽和处理能力等，因此任何一家电信运营商都无法对用户端到端体验速率做出承诺。

在实际测速中，一般有两种方法测试端到端体验速率：一是被动监测法，即通过在网站服务器侧记录用户终端使用业务时发生的与服务器之间的交互过程，进而对大量交互过程进行统计分析处理后得到最终的用户业务体验，这类方法适用于互联网业务提供商，网宿、蓝汛等CDN企业均采用此种测速方法；二是主动测试法，这类方法适用于运营商或第三方机构，由用户侧主动发起测试并主动收集和上报测试结果，但此种方法需要获取足够的样本数量以保证测速数据的准确性，奇虎360、宽带中国地图测速平台等采用此种测速方法。目前，各类测速平台主要从上网浏览业务、网络视频业务、网络下载业务3个方面对用户上网体验进行衡量，《宽带速率测试方法端到端用户体验》中对这3种业务涉及的具体指标和测试方法进行了定义，本文不再赘述。

2.2 移动速率测试方法

与固定宽带网络的速率类似，移动宽带网络的速率也有接入速率和体验速率两类概念。移动宽带网络接入速率主要是指从移动宽带网络运营商的接入网侧到用户终端这一段链路上的信息传送速率，也可以理解为移动网络的空口链路速率；而移动宽带网络体验速率则是移动宽带用户访问各种互联网业务时的速率。移动宽带网络接入速率和体验速率对应于网络中的不同部分，移动宽带接入网只是业务访问过程中的一部分，根据木桶效应，如果移动宽带网络接入速率较低，则必然会影响到用户的体验，这也是为什么运营商建设了3G网络后又大力发展4G，并且现在开展5G技术研究的原因。但反过来说，接入速率高，体验速率却不一定高，因为无线接入网之后的各网络环节也都有可能成为瓶颈。

由于接入速率和体验速率在概念、对应网络结构、用户关注点等各方面都存在不同，因此其测试方法也有所差异。对应于两种移动宽带网络速率，中国通信标准化协会（CCSA）在测试方法方面已经组织制定了两套标准，分别是YD/T2690-2014《宽带速率测试方法移动宽带接入》和YD/T2892-2015《宽带速率测试方法移动用户上网体验》。与固定宽带接入速率不同，移动宽带接入速率受环境因素的影响较大。处于相同移动接入技术、同一基站覆盖范围内的用户终端，由于终端类型、用户位置、周围环境、移动速度、小区用户数等因素的影响，其移动宽带接入速率会有较大的区别，此外不同时间的不同天气条件也会对速率造成影响。加之移动接入网是多用户共享的，用户数量对速率也有很大影响，因此运营商一般不会对所提供的移动接入速率进行承诺。对用户而言，一般也没有条件测试移动宽带接入速率，所以本文将主要介绍《宽带速率测试方法移动用户上网体验》标准。

在《宽带速率测试方法移动用户上网体验》标准中，首先明确了移动用户上网与移动终端上网之间的差异。移动用户上网，是指用户经由移动网络访问互联网，其网络结构如图2所示，而并不以使用移动终端上网为标志。用户可能使用各种终端设备最终通过各种移动网络技术接入互联网并访问各种互联网业务，即终端可以是手机、PC或平板电脑等设备，终端可以直接或通过上网卡接入移动网络，也可以通过Wi-Fi接入Mi-Fi设备再接入移动网络，接入移动网络时也可以通过各种2G、3G或LTE技术。

移动用户上网体验，是用户访问各种业务时的体验，移动互联网提供的业务种类繁多，各种业务对网络能力的需求也不相同，从而对应的用户体验也需要从不同的方面去描述。根据业务本身的流量特性，在标准中将移动互联网中典型的业务模型归纳为以下几类：

模型1：集中下行传输（Massive Volume of Data Download）业务，数据传输以下行方向为主，且数据量较大，一般一次传输为几MB或更大，需要较长时间才能完成，典型业务如网络下载。

模型2：集中上行传输（Massive Volume of Data Upload）业务：数据传输以上行方向为主，且数据量较大，需要较长时间才能完成，典型业务如图片或视频分享、资料备份等。

模型3：高QoS要求（QoSSensitive）业务：以音频、视频等多媒体播放为主的业务，其本质上也是一种集中下行传输业务，但有更高的QoS要求，典型业务如网络视频。

模型4：小数据量传输（SmallVolumeofDataTransmission）业务：数据传输的数据量较小，一般一次传输仅为数百Byte或KB量级，通常在较短时间内即可完成，典型业务如网页浏览、微博、即时通信等。

图2 移动用户访问网络时的结构示意图

对不同类型的业务，在标准中也选择了不同的指标来反映用户体验。对集中下行传输和集中上行传输，需要传输的数据量较大，网速对用户体验有较大影响，因此选择传输速率指标。对高QoS要求业务，则选择了首次缓冲时间和停顿率两项指标，分别反映用户访问业务时需要等待的时间和使用业务过程中的流畅程度；而对于小数据量传输业务，由于传输的数据量小，计算速率存在较大误差，同时考虑到用户的实际体验感受，标准选择了传输时间作为衡量指标。此外，对各类业务，都增加了业务成功率指标，用以反映网络的可用性。

由于前面提到的移动用户上网与移动终端上网的差异，在衡量移动用户上网体验时，必须确定用户是通过移动宽带访问的网络，而不是通过Wi-Fi最终经由固定宽带网络接入互联网。因此，在现阶段测试中，推荐在用户终端安装应用程序的方法，应用程序能够从用户终端获取网络连接状态，甚至判断出其连接网络所采用的网络制式，在用户使用业务的过程中进行监测并计算相应的用户体验指标。

3 我国宽带速率现状

3.1 宽带速率报告

宽带发展联盟自2013年起定期面向公众发布《中国宽带速率状况报告》，至今已发布8期。报告基础数据样本由国内多家主要互联网企业和3家基础电信企业的宽带网速监测系统提供，数据覆盖全国31个省、直辖市、自治区（未含港澳台地区）的固定宽带用户访问互联网时的用户上网体验情况和固定宽带接入速率符合度情况，数据样本量庞大，是我国最权威的宽带速率状况报告。

本文对历期《中国宽带速率状况报告》中网络下载速率变化情况进行了对比分析，具体如图3所示。可见，自2013年上半年以来我国宽带发展取得了较大进步，平均网络下载速率提升108.5%，特别是2015年初国务院敦促“提速降费”以来，各大运营商集中发力，已取得了初步成效，2015年第二季度比第一季度平均网络下载速率提高了近1Mbit/s。

我国主要省份的网络下载速率变化情况如图4所示，可以看出，各省的网络下载速率均保持上涨趋势，同时主要省份之间速率差距也在不断减小。截至2015年第二季度，我国已有14个省份的平均网络下载速率超过了6Mbit/s，其中北京和上海率先达到7Mbit/s。

我国宽带体验速率的不断提高离不开运营商和互联网企业的努力。近年来，运营商大力推进“光进铜退”并积极发展高带宽用户，特别是“提速降费”以来，运营商为用户开展了免费提速，例如从10M免费提升到20M，使得高速率宽带用户越来越多。另一方面，互联网企业之间的同质化竞争日益加剧，为增强自身竞争力，互联网企业不断提高服务能力，通过增加服务器部署、增加带宽、进一步部署CDN等措施，促使用户端到端体验速率不断优化。

3.2 与国际宽带报告的对比

图3 全同平均网络下载速率对比情况

图4 主要省份的平均网络下载速率变化情况

在宽带发展联盟开始定期发布《中国宽带速率状况报告》之前，谈及我国宽带速率，大多都会引用国际知名CDN公司Akamai在每季度《互联网状况报告》中的数据。根据Akamai最近3期报告的数据，2014年Q3、Q4及2015年Q1，我国宽带网络速率分别为3.8、3.4和3.7Mbit/s，明显低于《中国宽带速率状况报告》所发布的4.09、4.25和5.12Mbit/s。这两份报告无论在数值上还是在趋势上都存在较大差异，主要还是由测试方法及服务器部署方面的差异所导致的。

Akamai作为一家CDN企业，为全球很多大型互联网公司的网站提供内容分发服务，在自己的服务器上能够观察到大量用户访问这些网站时的连接情况，因此Akamai发布的宽带连接速率属于端到端的业务速率。但由于业务牌照限制，Akamai这类境外CDN企业暂时还不能在我国部署服务器开展CDN业务，因此Akamai所监测到的我国宽带用户的速率，多是我国用户访问境外Akamai的服务器时的连接速率，这在我国用户的网络访问中只占很小的比例，而且由于国际链路出口带宽有限，其速率也会低于访问国内网站时的速率。另一方面，Akamai所发布的速率名为连接速率，是指用户与Akamai服务器之间的一条连接上的下载速率，但通常用户可能同时建立多条连接进行下载。这两个因素都会导致Akamai的观察结果相对于我国实际网速状况偏低。

因此，要获得我国宽带网速比较准确的数据，一是要选择我国网民经常访问的网站的服务器来测试网速，二是样本数量要多，三是样本覆盖范围要广、不要有倾向性偏差。而宽带发展联盟所采集的下载速率数据，主要来自国内比较有影响力的CDN企业——网宿和蓝汛，以及为广大用户提供宽带测速服务的奇虎360。这些企业在我国31个省、市、自治区部署了近千个节点、上万台服务器，为数千家网站提供内容分发服务，涵盖了我国网民经常访问的大多数网站，每天采集覆盖全国各地区的上亿条用户数据样本，因此在反映我国实际网速方面更具代表性。在测试数据采集时，遵循《宽带速率测试方法用户上网体验》的规定，测试对象是用户而非宽带连接，即用户同一时间的多条连接将合并计算速率，这样也能更加真实地反映用户的实际网速。