我國寬帶速率現(xiàn)狀分析

成城 中國信息通信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所工程師

陸洋 中國信息通信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所高級工程師

黨梅梅 中國信息通信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所副總工程師，高級工程師

專家視點(diǎn)

我國寬帶速率現(xiàn)狀分析

成城 中國信息通信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所工程師

陸洋 中國信息通信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所高級工程師

黨梅梅 中國信息通信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所副總工程師，高級工程師

基于我國寬帶測速標(biāo)準(zhǔn)，介紹了固定寬帶速率和移動寬帶速率的測試方法，辨析了其中易混淆的概念，剖析了影響網(wǎng)絡(luò)速率快慢的各種因素。同時，結(jié)合《中國寬帶速率狀況報告》，對比分析了近年來全國、各省平均網(wǎng)絡(luò)下載速率變化情況，最后與國際寬帶報告的測速方法和數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。

寬帶測速 寬帶接入速率 端到端體驗(yàn)速率

1 引言

寬帶網(wǎng)絡(luò)是與國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展高度相關(guān)的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施，其發(fā)展水平已成為衡量國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一。“寬帶中國”戰(zhàn)略發(fā)布以來，寬帶發(fā)展越來越多地受到我國政府和公眾的關(guān)注，各地方政府先后出臺了一系列政策推動地區(qū)寬帶發(fā)展。2015年年初，國務(wù)院提出了“提速降費(fèi)”的指導(dǎo)意見，再次引爆公眾對寬帶資費(fèi)、速率的討論。對于其中最受關(guān)注的寬帶速率，由于國內(nèi)外各公司和研究機(jī)構(gòu)發(fā)布的各種數(shù)據(jù)存在測速標(biāo)準(zhǔn)不一、樣本量偏差等因素，使得公眾產(chǎn)生了一些混淆和誤解。為此，本文對我國寬帶測速標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)威的寬帶速率數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入探討，以求全面客觀地反映我國寬帶發(fā)展的實(shí)際情況。

2 寬帶速率測試方法和標(biāo)準(zhǔn)

寬帶速率測試簡單地說，就是計算在單位時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)與用戶之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的大?。ㄒ话阋訠yte計），再換算為速率單位bit/s。但是，測試結(jié)果與具體的測試方法、服務(wù)器的布放、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計方法等都有很大關(guān)系。本節(jié)基于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分別對固定寬帶速率測試方法和移動寬帶速率測試方法進(jìn)行介紹。

2.1 固定速率測試方法

通常所說的寬帶網(wǎng)絡(luò)分為接入網(wǎng)、城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)幾個層面，用戶在訪問網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時，可能跨越網(wǎng)絡(luò)的多個部分。根據(jù)測試的位置不同，固定寬帶網(wǎng)絡(luò)的速率包含了寬帶接入速率和端到端體驗(yàn)速率兩個概念。為了避免各個機(jī)構(gòu)和企業(yè)基于自身的網(wǎng)絡(luò)條件進(jìn)行速率測試和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，帶來各種數(shù)據(jù)發(fā)布的口徑各異，從而引起混淆和誤解，中國信息通信研究院（原工業(yè)和信息部電信研究院）目前已牽頭制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T2400-2012《寬帶速率測試方法固定寬帶接入速率》和YD/T2691-2014《寬帶速率測試方法端到端用戶體驗(yàn)》，分別對寬帶接入速率和端到端用戶體驗(yàn)的定義、指標(biāo)、測試方法等方面進(jìn)行了規(guī)范。

（1）寬帶接入速率

是指從用戶終端到BRAS（Broadband Remote AccessServer，寬帶遠(yuǎn)程接入服務(wù)器）設(shè)備之間的接入網(wǎng)部分用戶所能達(dá)到的傳輸速率。

用戶從電信運(yùn)營商訂購互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入業(yè)務(wù)時涉及的10、20Mbit/s等速率即是指寬帶接入速率。圖1為寬帶接入速率測試系統(tǒng)示意圖，由于現(xiàn)網(wǎng)中BRAS數(shù)量較多，考慮到實(shí)際部署的可行性，YD/T 2400-2012《寬帶速率測試方法固定寬帶接入速率》規(guī)范了兩種替代方法，一是將圖1中的寬帶接入速率測試平臺通過交換機(jī)或IDC（InternetDataCenter，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）與城域網(wǎng)出口路由器連接；二是以省為單位放置寬帶接入速率測試平臺時，將平臺通過交換機(jī)或IDC連接在骨干網(wǎng)位于本省的邊緣路由器上。以上3種測速方法的測試步驟及要求相同，在標(biāo)準(zhǔn)中均有詳細(xì)描述，本文不再贅述。目前，電信運(yùn)營商可以通過技術(shù)手段保證用戶實(shí)際寬帶接入速率與用戶簽約寬帶接入速率一致。

圖1 寬帶接入速率測試系統(tǒng)示意圖

（2）端到端體驗(yàn)速率

是指用戶在使用寬帶應(yīng)用時，從用戶終端到所訪問應(yīng)用的服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸速率，服務(wù)器的具體位置可能在網(wǎng)絡(luò)中的某個IDC中。

端到端體驗(yàn)速率與用戶在實(shí)際上網(wǎng)中感受到的網(wǎng)速快慢息息相關(guān)，目前各類客戶端測速、網(wǎng)頁測速所測試的寬帶速率一般也是指體驗(yàn)速率。然而，體驗(yàn)速率會受到網(wǎng)絡(luò)中多個環(huán)節(jié)的影響，如用戶訂購的寬帶接入速率、同時訪問網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器的帶寬和處理能力等，因此任何一家電信運(yùn)營商都無法對用戶端到端體驗(yàn)速率做出承諾。

在實(shí)際測速中，一般有兩種方法測試端到端體驗(yàn)速率：一是被動監(jiān)測法，即通過在網(wǎng)站服務(wù)器側(cè)記錄用戶終端使用業(yè)務(wù)時發(fā)生的與服務(wù)器之間的交互過程，進(jìn)而對大量交互過程進(jìn)行統(tǒng)計分析處理后得到最終的用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)，這類方法適用于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商，網(wǎng)宿、藍(lán)汛等CDN企業(yè)均采用此種測速方法；二是主動測試法，這類方法適用于運(yùn)營商或第三方機(jī)構(gòu)，由用戶側(cè)主動發(fā)起測試并主動收集和上報測試結(jié)果，但此種方法需要獲取足夠的樣本數(shù)量以保證測速數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，奇虎360、寬帶中國地圖測速平臺等采用此種測速方法。目前，各類測速平臺主要從上網(wǎng)瀏覽業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)視頻業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)下載業(yè)務(wù)3個方面對用戶上網(wǎng)體驗(yàn)進(jìn)行衡量，《寬帶速率測試方法端到端用戶體驗(yàn)》中對這3種業(yè)務(wù)涉及的具體指標(biāo)和測試方法進(jìn)行了定義，本文不再贅述。

2.2 移動速率測試方法

與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)的速率類似，移動寬帶網(wǎng)絡(luò)的速率也有接入速率和體驗(yàn)速率兩類概念。移動寬帶網(wǎng)絡(luò)接入速率主要是指從移動寬帶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的接入網(wǎng)側(cè)到用戶終端這一段鏈路上的信息傳送速率，也可以理解為移動網(wǎng)絡(luò)的空口鏈路速率；而移動寬帶網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)速率則是移動寬帶用戶訪問各種互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)時的速率。移動寬帶網(wǎng)絡(luò)接入速率和體驗(yàn)速率對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中的不同部分，移動寬帶接入網(wǎng)只是業(yè)務(wù)訪問過程中的一部分，根據(jù)木桶效應(yīng)，如果移動寬帶網(wǎng)絡(luò)接入速率較低，則必然會影響到用戶的體驗(yàn)，這也是為什么運(yùn)營商建設(shè)了3G網(wǎng)絡(luò)后又大力發(fā)展4G，并且現(xiàn)在開展5G技術(shù)研究的原因。但反過來說，接入速率高，體驗(yàn)速率卻不一定高，因?yàn)闊o線接入網(wǎng)之后的各網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)也都有可能成為瓶頸。

由于接入速率和體驗(yàn)速率在概念、對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶關(guān)注點(diǎn)等各方面都存在不同，因此其測試方法也有所差異。對應(yīng)于兩種移動寬帶網(wǎng)絡(luò)速率，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）在測試方法方面已經(jīng)組織制定了兩套標(biāo)準(zhǔn)，分別是YD/T2690-2014《寬帶速率測試方法移動寬帶接入》和YD/T2892-2015《寬帶速率測試方法移動用戶上網(wǎng)體驗(yàn)》。與固定寬帶接入速率不同，移動寬帶接入速率受環(huán)境因素的影響較大。處于相同移動接入技術(shù)、同一基站覆蓋范圍內(nèi)的用戶終端，由于終端類型、用戶位置、周圍環(huán)境、移動速度、小區(qū)用戶數(shù)等因素的影響，其移動寬帶接入速率會有較大的區(qū)別，此外不同時間的不同天氣條件也會對速率造成影響。加之移動接入網(wǎng)是多用戶共享的，用戶數(shù)量對速率也有很大影響，因此運(yùn)營商一般不會對所提供的移動接入速率進(jìn)行承諾。對用戶而言，一般也沒有條件測試移動寬帶接入速率，所以本文將主要介紹《寬帶速率測試方法移動用戶上網(wǎng)體驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)。

在《寬帶速率測試方法移動用戶上網(wǎng)體驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)中，首先明確了移動用戶上網(wǎng)與移動終端上網(wǎng)之間的差異。移動用戶上網(wǎng)，是指用戶經(jīng)由移動網(wǎng)絡(luò)訪問互聯(lián)網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，而并不以使用移動終端上網(wǎng)為標(biāo)志。用戶可能使用各種終端設(shè)備最終通過各種移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)并訪問各種互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，即終端可以是手機(jī)、PC或平板電腦等設(shè)備，終端可以直接或通過上網(wǎng)卡接入移動網(wǎng)絡(luò)，也可以通過Wi-Fi接入Mi-Fi設(shè)備再接入移動網(wǎng)絡(luò)，接入移動網(wǎng)絡(luò)時也可以通過各種2G、3G或LTE技術(shù)。

移動用戶上網(wǎng)體驗(yàn)，是用戶訪問各種業(yè)務(wù)時的體驗(yàn)，移動互聯(lián)網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)種類繁多，各種業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)能力的需求也不相同，從而對應(yīng)的用戶體驗(yàn)也需要從不同的方面去描述。根據(jù)業(yè)務(wù)本身的流量特性，在標(biāo)準(zhǔn)中將移動互聯(lián)網(wǎng)中典型的業(yè)務(wù)模型歸納為以下幾類：

模型1：集中下行傳輸（Massive Volume of Data Download）業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸以下行方向?yàn)橹?，且?shù)據(jù)量較大，一般一次傳輸為幾MB或更大，需要較長時間才能完成，典型業(yè)務(wù)如網(wǎng)絡(luò)下載。

模型2：集中上行傳輸（Massive Volume of Data Upload）業(yè)務(wù)：數(shù)據(jù)傳輸以上行方向?yàn)橹鳎覕?shù)據(jù)量較大，需要較長時間才能完成，典型業(yè)務(wù)如圖片或視頻分享、資料備份等。

模型3：高QoS要求（QoSSensitive）業(yè)務(wù)：以音頻、視頻等多媒體播放為主的業(yè)務(wù)，其本質(zhì)上也是一種集中下行傳輸業(yè)務(wù)，但有更高的QoS要求，典型業(yè)務(wù)如網(wǎng)絡(luò)視頻。

模型4：小數(shù)據(jù)量傳輸（SmallVolumeofDataTransmission）業(yè)務(wù)：數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，一般一次傳輸僅為數(shù)百Byte或KB量級，通常在較短時間內(nèi)即可完成，典型業(yè)務(wù)如網(wǎng)頁瀏覽、微博、即時通信等。

圖2 移動用戶訪問網(wǎng)絡(luò)時的結(jié)構(gòu)示意圖

對不同類型的業(yè)務(wù)，在標(biāo)準(zhǔn)中也選擇了不同的指標(biāo)來反映用戶體驗(yàn)。對集中下行傳輸和集中上行傳輸，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大，網(wǎng)速對用戶體驗(yàn)有較大影響，因此選擇傳輸速率指標(biāo)。對高QoS要求業(yè)務(wù)，則選擇了首次緩沖時間和停頓率兩項指標(biāo)，分別反映用戶訪問業(yè)務(wù)時需要等待的時間和使用業(yè)務(wù)過程中的流暢程度；而對于小數(shù)據(jù)量傳輸業(yè)務(wù)，由于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小，計算速率存在較大誤差，同時考慮到用戶的實(shí)際體驗(yàn)感受，標(biāo)準(zhǔn)選擇了傳輸時間作為衡量指標(biāo)。此外，對各類業(yè)務(wù)，都增加了業(yè)務(wù)成功率指標(biāo)，用以反映網(wǎng)絡(luò)的可用性。

由于前面提到的移動用戶上網(wǎng)與移動終端上網(wǎng)的差異，在衡量移動用戶上網(wǎng)體驗(yàn)時，必須確定用戶是通過移動寬帶訪問的網(wǎng)絡(luò)，而不是通過Wi-Fi最終經(jīng)由固定寬帶網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)。因此，在現(xiàn)階段測試中，推薦在用戶終端安裝應(yīng)用程序的方法，應(yīng)用程序能夠從用戶終端獲取網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，甚至判斷出其連接網(wǎng)絡(luò)所采用的網(wǎng)絡(luò)制式，在用戶使用業(yè)務(wù)的過程中進(jìn)行監(jiān)測并計算相應(yīng)的用戶體驗(yàn)指標(biāo)。

3 我國寬帶速率現(xiàn)狀

3.1 寬帶速率報告

寬帶發(fā)展聯(lián)盟自2013年起定期面向公眾發(fā)布《中國寬帶速率狀況報告》，至今已發(fā)布8期。報告基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本由國內(nèi)多家主要互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和3家基礎(chǔ)電信企業(yè)的寬帶網(wǎng)速監(jiān)測系統(tǒng)提供，數(shù)據(jù)覆蓋全國31個省、直轄市、自治區(qū)（未含港澳臺地區(qū)）的固定寬帶用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)時的用戶上網(wǎng)體驗(yàn)情況和固定寬帶接入速率符合度情況，數(shù)據(jù)樣本量龐大，是我國最權(quán)威的寬帶速率狀況報告。

本文對歷期《中國寬帶速率狀況報告》中網(wǎng)絡(luò)下載速率變化情況進(jìn)行了對比分析，具體如圖3所示?？梢?，自2013年上半年以來我國寬帶發(fā)展取得了較大進(jìn)步，平均網(wǎng)絡(luò)下載速率提升108.5%，特別是2015年初國務(wù)院敦促“提速降費(fèi)”以來，各大運(yùn)營商集中發(fā)力，已取得了初步成效，2015年第二季度比第一季度平均網(wǎng)絡(luò)下載速率提高了近1Mbit/s。

我國主要省份的網(wǎng)絡(luò)下載速率變化情況如圖4所示，可以看出，各省的網(wǎng)絡(luò)下載速率均保持上漲趨勢，同時主要省份之間速率差距也在不斷減小。截至2015年第二季度，我國已有14個省份的平均網(wǎng)絡(luò)下載速率超過了6Mbit/s，其中北京和上海率先達(dá)到7Mbit/s。

我國寬帶體驗(yàn)速率的不斷提高離不開運(yùn)營商和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的努力。近年來，運(yùn)營商大力推進(jìn)“光進(jìn)銅退”并積極發(fā)展高帶寬用戶，特別是“提速降費(fèi)”以來，運(yùn)營商為用戶開展了免費(fèi)提速，例如從10M免費(fèi)提升到20M，使得高速率寬帶用戶越來越多。另一方面，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)之間的同質(zhì)化競爭日益加劇，為增強(qiáng)自身競爭力，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)不斷提高服務(wù)能力，通過增加服務(wù)器部署、增加帶寬、進(jìn)一步部署CDN等措施，促使用戶端到端體驗(yàn)速率不斷優(yōu)化。

3.2 與國際寬帶報告的對比

圖3 全同平均網(wǎng)絡(luò)下載速率對比情況

圖4 主要省份的平均網(wǎng)絡(luò)下載速率變化情況

在寬帶發(fā)展聯(lián)盟開始定期發(fā)布《中國寬帶速率狀況報告》之前，談及我國寬帶速率，大多都會引用國際知名CDN公司Akamai在每季度《互聯(lián)網(wǎng)狀況報告》中的數(shù)據(jù)。根據(jù)Akamai最近3期報告的數(shù)據(jù)，2014年Q3、Q4及2015年Q1，我國寬帶網(wǎng)絡(luò)速率分別為3.8、3.4和3.7Mbit/s，明顯低于《中國寬帶速率狀況報告》所發(fā)布的4.09、4.25和5.12Mbit/s。這兩份報告無論在數(shù)值上還是在趨勢上都存在較大差異，主要還是由測試方法及服務(wù)器部署方面的差異所導(dǎo)致的。

Akamai作為一家CDN企業(yè)，為全球很多大型互聯(lián)網(wǎng)公司的網(wǎng)站提供內(nèi)容分發(fā)服務(wù)，在自己的服務(wù)器上能夠觀察到大量用戶訪問這些網(wǎng)站時的連接情況，因此Akamai發(fā)布的寬帶連接速率屬于端到端的業(yè)務(wù)速率。但由于業(yè)務(wù)牌照限制，Akamai這類境外CDN企業(yè)暫時還不能在我國部署服務(wù)器開展CDN業(yè)務(wù)，因此Akamai所監(jiān)測到的我國寬帶用戶的速率，多是我國用戶訪問境外Akamai的服務(wù)器時的連接速率，這在我國用戶的網(wǎng)絡(luò)訪問中只占很小的比例，而且由于國際鏈路出口帶寬有限，其速率也會低于訪問國內(nèi)網(wǎng)站時的速率。另一方面，Akamai所發(fā)布的速率名為連接速率，是指用戶與Akamai服務(wù)器之間的一條連接上的下載速率，但通常用戶可能同時建立多條連接進(jìn)行下載。這兩個因素都會導(dǎo)致Akamai的觀察結(jié)果相對于我國實(shí)際網(wǎng)速狀況偏低。

因此，要獲得我國寬帶網(wǎng)速比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，一是要選擇我國網(wǎng)民經(jīng)常訪問的網(wǎng)站的服務(wù)器來測試網(wǎng)速，二是樣本數(shù)量要多，三是樣本覆蓋范圍要廣、不要有傾向性偏差。而寬帶發(fā)展聯(lián)盟所采集的下載速率數(shù)據(jù)，主要來自國內(nèi)比較有影響力的CDN企業(yè)——網(wǎng)宿和藍(lán)汛，以及為廣大用戶提供寬帶測速服務(wù)的奇虎360。這些企業(yè)在我國31個省、市、自治區(qū)部署了近千個節(jié)點(diǎn)、上萬臺服務(wù)器，為數(shù)千家網(wǎng)站提供內(nèi)容分發(fā)服務(wù)，涵蓋了我國網(wǎng)民經(jīng)常訪問的大多數(shù)網(wǎng)站，每天采集覆蓋全國各地區(qū)的上億條用戶數(shù)據(jù)樣本，因此在反映我國實(shí)際網(wǎng)速方面更具代表性。在測試數(shù)據(jù)采集時，遵循《寬帶速率測試方法用戶上網(wǎng)體驗(yàn)》的規(guī)定，測試對象是用戶而非寬帶連接，即用戶同一時間的多條連接將合并計算速率，這樣也能更加真實(shí)地反映用戶的實(shí)際網(wǎng)速。

4 結(jié)束語

寬帶網(wǎng)絡(luò)是我國的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，為“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展提供重要的支撐。寬帶在人們的日常工作和生活中正發(fā)揮著越來越不可或缺的作用?？茖W(xué)準(zhǔn)確地監(jiān)測寬帶速率，有助于客觀反映我國寬帶發(fā)展現(xiàn)狀，公眾理性地看待我國寬帶發(fā)展中可能存在的問題，對于我國的寬帶發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。

2015-08-18）