“寬帶中國”地圖建設實踐

青明基 中國信息通信研究院通信標準研究所助理工程師

黨梅梅 中國信息通信研究院通信標準研究所副總工程師，高級工程師

網(wǎng)絡技術——寬帶中國專題

“寬帶中國”地圖建設實踐

青明基 中國信息通信研究院通信標準研究所助理工程師

黨梅梅 中國信息通信研究院通信標準研究所副總工程師，高級工程師

“寬帶中國”地圖的建設是“寬帶中國”戰(zhàn)略的重要任務之一，是展現(xiàn)我國寬帶發(fā)展進程的重要窗口。本文通過介紹國外寬帶地圖建設情況，重點介紹了“寬帶中國”地圖的建設內(nèi)容、技術實現(xiàn)和設計考慮，展現(xiàn)了寬帶地圖一期的各類數(shù)據(jù)子地圖，并提出了后續(xù)建設規(guī)劃。

WebGIS 寬帶中國 寬帶地圖

1 引言

國務院于2013年發(fā)布的“寬帶中國”戰(zhàn)略及實施方案中，明確提出了建設“寬帶中國”地圖的任務和目標?！皩拵е袊钡貓D建設工程具體包括：建立寬帶發(fā)展監(jiān)測體系和評價指標體系，建設覆蓋全國的寬帶發(fā)展測評系統(tǒng)，實現(xiàn)對網(wǎng)絡覆蓋、接入帶寬、用戶規(guī)模、主要網(wǎng)站接入速率等信息的動態(tài)監(jiān)測，建立寬帶發(fā)展狀況報告和寬帶地圖發(fā)布機制。通過“寬帶中國”地圖的定時發(fā)布和更新，可以使民眾及時了解本地區(qū)的寬帶服務情況，使政府管理部門全面了解我國的寬帶發(fā)展和地區(qū)差異?！皩拵е袊钡貓D的建設，是落實我國寬帶戰(zhàn)略的重要一環(huán)，是展現(xiàn)我國寬帶進程的重要窗口，是推動我國寬帶發(fā)展的重要舉措。

2 國外寬帶地圖建設情況

目前，多個國家的管制機構均發(fā)布了本國的寬帶地圖，其中主要以美國的NTIA、FCC寬帶地圖和英國的Ofcom寬帶地圖為代表。

美國電信和信息管理局（NTIA）隸屬于美國商務部，通過和美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）合作提供的地圖又稱國家寬帶地圖（National Broadband Map）。該地圖是一個提供搜索和交互的網(wǎng)站，直觀地展示美國寬帶發(fā)展現(xiàn)狀，允許公眾查看美國各地區(qū)的寬帶提供情況，并支持數(shù)據(jù)互動。該項目于2009年開始籌劃，2011年正式上線，此后每6個月更新一次。目前，在該網(wǎng)站上可查看到2014年6月30日的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

FCC寬帶地圖則對各寬帶專項成果進行展示，其經(jīng)費主要來源于各寬帶專項經(jīng)費，在各專項結束后進行繪制和更新。例如，連接美國項目（Connect America）第一輪經(jīng)費4980萬美元，第二輪經(jīng)費3.85億美元，主要進行區(qū)域寬帶覆蓋，并繪制寬帶普遍服務地圖。FCC同時提供寬帶速率地圖，通過定期招募志愿者參與測試、提供數(shù)據(jù)。

Ofcom作為英國通信產(chǎn)業(yè)的獨立監(jiān)管機構，自2011年發(fā)布寬帶地圖以來，每年更新一次，目前僅僅發(fā)布了3個版本，2014年及以后的數(shù)據(jù)尚未更新。Ofcom寬帶地圖的功能相對簡單，主要呈現(xiàn)了寬帶速率、占有率和可用性性能。

3 “寬帶中國”地圖的技術實現(xiàn)

3.1 “寬帶中國”地圖總體建設情況

“寬帶中國”地圖以中國地圖為主體，綜合展示各類寬帶發(fā)展數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務體驗數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)各個區(qū)域寬帶發(fā)展水平的綜合情況?！皩拵е袊钡貓D工作與寬帶速率測試標準研制、寬帶速率采集、寬帶評價、寬帶速率報告發(fā)布等工作有機結合。“寬帶中國”地圖一期已于2015年2月在“寬帶中國”2015專項行動動員部署電視電話會議上正式上線。

“寬帶中國”地圖訪問網(wǎng)址是www.bbmap.cn，目前提供地圖展示、數(shù)據(jù)查詢、寬帶測速及其他信息服務功能。地圖按季度進行更新，目前可以在網(wǎng)站上查看2014年各季度和2015年前兩個季度的地圖。

3.2 “寬帶中國”地圖技術架構

根據(jù)“寬帶中國”地圖的建設目標，技術上選取了成熟的Java技術，結合網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)（WebGIS）內(nèi)嵌Web Service技術，提供Web Service服務。采用可擴展的數(shù)據(jù)交換協(xié)議XML文檔，使得異構系統(tǒng)之間的交互操作、數(shù)據(jù)交換和集成非常容易。WebGIS發(fā)布在線地圖數(shù)據(jù)及開放的遠程API接口服務，提供發(fā)布地圖的RESTful接口，實現(xiàn)了“寬帶中國”地圖的展示與渲染。

寬帶地圖的技術架構如圖1所示，其中：

圖1 “寬帶中國”地圖技術架構

（1）客戶端通過瀏覽器訪問Web Server，技術上采用AJAX和HTML5技術來獲取靜態(tài)地圖數(shù)據(jù)，并進行異步刷新和展示。

（2）服務端通過訪問Hadoop分析完成地圖數(shù)據(jù)和寬帶指標數(shù)據(jù)，并通過J2ee腳本在Map Server服務器端計算、繪制生成各個層的寬帶應用地圖，同時服務端對“寬帶中國”地圖進行緩存用以提高App Server服務端的性能，供Web Server調(diào)用展示。

系統(tǒng)架構實現(xiàn)使用的關鍵技術如下：

●HTML5 JavaScript CSS客戶端腳本語言。

●XmlHttpRequest數(shù)據(jù)交換請求方式。

●WebGIS地圖服務系統(tǒng)。

●J2ee服務端開發(fā)腳本語言。

●Hadoop數(shù)據(jù)指標分析。

3.3 “寬帶中國”地圖的設計考慮

在設計“寬帶中國”地圖時，選取了成熟的技術，同時充分考慮了開放性、可擴展性及穩(wěn)定性，通過靈活多變的組件設計滿足業(yè)務變化需求。

開放性方面，采用了Web Service、XML、Java、元數(shù)據(jù)驅動等成熟技術，并充分考慮未來發(fā)展的需要，使系統(tǒng)具有開放的體系結構。同時，作為寬帶地圖系統(tǒng)，必須滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)不斷更新的需要，因此在系統(tǒng)設計時，制訂和貫徹了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)技術和應用標準，以確保模塊間的兼容和信息與技術的共享。

可擴展性方面，WebGIS很容易跟Web中的其他信息服務進行無縫集成，方便建立靈活的GIS應用。系統(tǒng)采用模塊化設計，通過RESTful架構提供接口服務。在功能和數(shù)據(jù)庫方面，考慮了對需求變化的自適應能力，支持多個數(shù)據(jù)庫的集群并支持主備策略。

此外，系統(tǒng)的設計、開發(fā)與實現(xiàn)要確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)與服務的安全性和可靠性，通過高效的安全配置策略，使系統(tǒng)提供的基礎性、公用性的數(shù)據(jù)準確可靠，防止各種自然或人為的因素對系統(tǒng)造成的破壞，使系統(tǒng)能有效地為用戶提供服務。

4 “寬帶中國”地圖展示的數(shù)據(jù)

“寬帶中國”地圖一期目前可提供寬帶速率地圖、寬帶發(fā)展地圖及寬帶專項進展地圖3大類數(shù)據(jù)的展示。同時，還提供全國綜合地圖，在一張地圖上可以同時查看各類數(shù)據(jù)的具體值。

系統(tǒng)對各類采集數(shù)據(jù)進行分析計算，并根據(jù)區(qū)域分布，在每個地區(qū)進行地圖渲染，用戶可以根據(jù)其渲染的色值不同，來區(qū)分某個地區(qū)的寬帶數(shù)據(jù)情況。具體技術實現(xiàn)是系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，獲取后臺的數(shù)據(jù)，然后利用最大值和最小值的大小自動計算不同的區(qū)間分布值。WebGIS地圖根據(jù)定義好的指標區(qū)間值進行地圖顏色的填充，以達到渲染目的。

4.1 寬帶速率地圖

寬帶速率地圖包括4類子地圖：

●可用下載速率地圖。

●視頻下載速率地圖。

●首屏時間地圖。

●寬帶接入速率符合度地圖。

以上指標的測試方法采用了通信行業(yè)標準YD/T 2691-2014《寬帶速率測試方法用戶上網(wǎng)體驗》和YD/T 2400-2012《寬帶速率測試方法固定寬帶接入》中規(guī)定的方法。

可用下載速率反映了用戶從網(wǎng)站下載文件或其他內(nèi)容的速率。我國的可用下載速率監(jiān)測數(shù)據(jù)依托于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和第三方機構，每月監(jiān)測樣本達幾千萬條量級以上，可以全面真實地反映我國各區(qū)域的寬帶體驗速率水平?？捎孟螺d速率地圖如圖2所示，用戶通過地圖的色值可以看出每個區(qū)域的寬帶速率差異。當鼠標位于某省地理區(qū)域內(nèi)時，可顯示該省的忙時綜合、忙時、閑時平均值。

寬帶接入速率符合度反映了用戶實際獲得的固定接入速率與簽約寬帶接入速率的比值。符合度一般情況下≤1。但是現(xiàn)階段，我國基礎運營商往往采用超配方式，網(wǎng)絡上配置的接入速率值往往高于簽約速率10～20個百分點，因此會出現(xiàn)符合度＞1的情況。從寬帶中國地圖二季度寬帶接入符合度的情況看，所有省份的固定寬帶接入符合度均大于100%。

4.2 寬帶發(fā)展地圖

寬帶發(fā)展地圖包括4類子地圖：

●FTTH覆蓋家庭數(shù)量地圖。

●固定寬帶家庭普及率地圖。

●固定寬帶接入簽約速率地圖。

●固定寬帶用戶數(shù)量地圖。

其中，固定寬帶接入簽約速率是指用戶與寬帶服務提供商所簽訂的固定寬帶接入業(yè)務協(xié)議中所規(guī)定的速率。它是指從用戶終端到寬帶接入服務器之間的速率，它反映了在一個地理區(qū)域內(nèi)用戶的平均簽約速率情況。固定寬帶接入簽約速率如圖3所示，截至2015年6月，平均寬帶接入簽約速率在10Mbit/s以上的省份有19個，其中簽約速率達到20Mbit/s以上的有新疆、四川、上海、寧夏。

4.3 寬帶專項進展地圖

圖2 可用下載速率地圖

目前，寬帶專項進展地圖僅包括寬帶中國示范城市地圖。創(chuàng)建“寬帶中國”示范城市（城市群）是工業(yè)和信息化部寬帶專項行動中重要的核心工作之一。通過創(chuàng)建示范城市，可以實現(xiàn)本地區(qū)寬帶發(fā)展水平大幅提升，同時在寬帶發(fā)展水平及發(fā)展模式方面，對全國同類地區(qū)產(chǎn)生示范和引領作用。每個城市均需至少滿足以下6項指標中的4項：

5 結束語

圖3 固定寬帶接入簽約速率地圖

●城市家庭20Mbit/s及以上寬帶接入能力達到85%。

●農(nóng)村家庭4Mbit/s及以上寬帶接入能力達到90%。

●固定寬帶家庭普及率達到55%。

●3G/LTE移動電話人口普及率達到40%。

●4Mbit/s及以上寬帶用戶滲透率達到80%。

●8Mbit/s及以上寬帶用戶滲透率達到35%。

寬帶示范城市地圖如圖4所示，根據(jù)寬帶示范城市的評選結果，共包含39個城市。當鼠標點擊某示范城市時，可顯示該城市的6項指標具體值。

“寬帶中國”地圖建設是一項復雜的工程，是分階段分步驟建設的。根據(jù)國外的經(jīng)驗，寬帶地圖建設從提出到試運行需要歷經(jīng)兩年及以上的時間，在試運行期還需持續(xù)進行功能建設。前文已經(jīng)提到，我國寬帶地圖工作與其他寬帶工作是有機結合共同推進的。設計“寬帶中國”地圖，既要確保數(shù)據(jù)客觀公正、數(shù)據(jù)類型豐富、數(shù)據(jù)更新及時等目標，還要具備支持地圖基本操作、交互控制、數(shù)據(jù)搜索等基本功能。

圖4 寬帶中國示范城市地圖

寬帶數(shù)據(jù)種類和功能較多，部分數(shù)據(jù)的獲取需要與相關工作進程同步，部分標準和規(guī)范需要制定，部分數(shù)據(jù)的監(jiān)測體系需要新建，各項功能需要逐步完善。目前，“寬帶中國”地圖一期已經(jīng)可以提供省顆粒度的固定寬帶速率數(shù)據(jù)、寬帶發(fā)展基礎數(shù)據(jù)。后續(xù)“寬帶中國”地圖建設還將重點從3方面進行功能擴充：一是擴充地圖類型，適時納入移動寬帶速率、農(nóng)村寬帶發(fā)展、普遍服務等類型的子地圖；二是提供更細顆粒度的數(shù)據(jù)展現(xiàn)；三是完善數(shù)據(jù)分析能力，進一步全面科學地分析我國和區(qū)域寬帶發(fā)展情況。

1 YDT 2400-2012.寬帶速率測試方法固定寬帶接入

2 YDB 118-2012.寬帶速率測試方法用戶上網(wǎng)體驗

3 國務院關于印發(fā)“寬帶中國”戰(zhàn)略及實施方案.http:// www.gov.cn/zwgk/2013-08/17/content_2468348.htm

Practice of“Broadband China”Map Construction

Construction of“Broadband China”map is one of the important tasks of“Broadband China”strategy.Broadband map aims to show the development progress of China.In this paper,we first introduce the status of broadband map of other countries.Then we mainly analyze the technology and design considerations of current“Broadband China”map.Finally we introduce current online data maps and propose future plans.

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2015-08-18）