规划新基建︱纽约互联网总体规划 ④ 六大要素构建公平普惠的纽约互联网系统
2020年9月11日期
原文/Mayor‘sofficeofChiefTechnologyOfficier翻译/张芮、滕敏、周亚雷
文献/万潇颖校核/毛丽雅
编辑/众山小排版/段元浩
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2020/9/11
第四章深入关注了通信技术和基础设施 ， 全面介绍了网络设计的六大要素：不动产、基础设施、无线频谱、设备、运营和服务 ， 这为城市规划和商业规划提供了一个框架 。 本次总体规划使用了多种技术组合的互联网服务商 ， 并计划将光纤覆盖整座城市 ， 在这个过程中 ， 各种光纤电缆与各类基础设施的连接组合起到了至关重要的作用 。
本节描述了将在纽约市提供通用宽带的公共资产、基础设施和技术范围 。
一、引言
纽约市令人难以置信的多样性以及私营部门的活跃程度意味着整个纽约市五个行政区的通用宽带都将需要多个运营商使用一系列技术 。 纽约市推出的的通用宽带网络将支持纽约人对互联网的多模式使用：在家中和其他固定位置持续 ， 无缝地连接移动网络 ， 并提供强大 ， 可靠的服务 。 拟议中的网络将优先考虑并优化可被多家运营商共享的基础架构 ， 以降低成本 ， 增强竞争 ， 最大程度地减少对城市的物理干扰并激励私营部门投资来吸引和服务客户 。 这种宽带基础设施（任何运营商都可以在中立或共享的基础上使用）被称为“开放式接入”或“中立主机” 。
根据本总体规划中包含的数据和分析 ， 纽约市已确定 ， 通用宽带要求在几乎每个街道交叉口都建有开放式接入光纤基础设施 ， 并在每个街区设有汇聚点 。 网络运营商将能够使用多种潜在技术中的任何一种将光纤基础设施从交叉口扩展到电线杆或建筑物 ， 并提供服务 。 具体来说 ， 总体规划利用了纽约市的房地产资产和公共通行权来部署新的基础架构 。 该基础设施的目标是支持根据宽带原则快速 ， 公平地部署多种服务选择 。
计划中的基础设施 ， 如果要在整个城市中全新建造 ， 并依靠曼哈顿和布朗克斯区现有的开放式通道系统 ， 估计将耗资21亿美元 。 假设在现有汇聚点可以使用Internet的回程连接 ， 那么这种在超本地社区规模的新基础设施的成本估计在每个社区100万美元至4200万美元之间 。 基础设施的建设将优先考虑那些今天商业光纤服务水平较低的社区 。 此外 ， 将优先考虑那些纽约市的分析显示新建建筑的成本成为提供者和服务进入障碍的社区 。 相比之下 ， 依靠公共屋顶或电线杆 ， 固定无线接入在技术和物流上可能可行的区域 ， 最初可能需要较少的光纤基础设施 。 具体实施方案将在社区基础上进行确定 。
该光纤网络将覆盖一个中立的无线电接入网络 ， 该网络能够在每个邻域中提供移动无线服务 。 该无线网络将使用共享频谱来支持多个运营商 。 计划设立的的共享频谱移动无线网络将需要在几乎每个其他交叉口使用无线电 ， 以提供整个城市的覆盖范围 。 无线网络的基础设施将包括在人行走廊和公共场所的免费高速Wi-Fi 。 移动网络将使商业运营商能够有效地部署许可频谱 ， 以提供无论在哪里都可以使用的最先进的移动电信服务 。 总体规划优先考虑居民最依赖移动服务的低收入地区以及商业蜂窝部署已经给城市资产带来最大负担的地区的移动无线基础设施 。
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图十九、互联网传输方式
关于城市范围的光纤和无线基础设施 ， 总体规划考虑了成熟的 ， 广泛使用的宽带技术 ， 以及在纽约市有望使用的新兴技术和未来技术 。 总体规划侧重于所需的房地产资产和基础设施 ， 但是设备 ， 运营和服务对于向用户提供宽带也是必不可少的 。 使用市房地产资产和公共通行权进行的部署将通过公共和私人投资或在可能的情况下与现有的私人基础设施连接来进行融资 。 本节回顾了相关技术 ， 描述了总体规划设想的宽带网络的基本要素 ， 并描述了城市资产将如何用于实施通用宽带网络 。
二、宽带技术
通常 ， 有三种类型的宽带连接：
有线 ， 固定无线访问和移动无线 。 除了这些类型的连接中已经广泛使用的标准技术外 ， 还有许多新兴技术将在未来五到十年内改变纽约人获得互联网服务的方式 。 在5G和Wi-Fi等新技术标准的推动下 ， 新近可用的频段和技术突破现已上市 ， 由于大量私人投资 ， 预计在未来十年内将进行大规模部署 。 其他技术 ， 例如FreeSpaceOptics或MeshWi-Fi ， 显示出通过降低成本或社区驱动的部署模型来大规模影响Internet服务交付的潜力 。 重要的是 ， 其中许多技术都具有提供千兆位速度的能力 。
有线宽带
该计划中的策略是各种利益相关者、著作、研究和分析所共同决定的 。 许多城市机构 ， 互联网服务提供商 ， 建设基础设施和宽带设施的公司
有线宽带技术可以在地下或地面上运行 ， 这意味着主要的房产需求是管道或电线杆上的空间 。 电线连接到建筑物 ， 然后在建筑物中重新分配信号 。 在有线宽带基础设施中 ， 有两种广泛的类型：
光纤——光纤技术通过光通过玻璃纤维发送数据 ， 该玻璃纤维的直径大约等于人发的直径 。 光纤可提供超过每秒数千千兆比的可扩展容量；它不易受到干扰 ， 可以支持多个用户 。 光缆的使用寿命尚未确定 ， 因为使用和时间似乎都不会导致光缆基础设施的退化 。 光纤连接通常是最可靠 ， 容量最大的连接类型 。
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图二十、互联网传播的媒介
固定无线接入
无线宽带使用固定站点之间的无线电链路 ， 通常一侧连接到光纤 ， 并充当多个无线链路的“集线器” 。 取决于无线技术的类型 ， 连接的距离和视线 ， 固定的无线连接可以以高可靠性支持数千兆位的速度 。 它不具有与光纤相同的潜在容量 ， 但是通常是为有限数量的用户提供高速连接的一种更快 ， 更便宜的方式 。 固定无线网络可能连接到建筑物 ， 然后信号将在建筑物内重新分配 。 屋顶是常见的固定无线基础设施的主要房地产要求 。 在建筑物高度变化较大的区域中 ， 连接到光纤的高层建筑物上的屋顶尤其有用 。 从理论上讲 ， 固定无线技术具有实现成本有效实施的巨大潜力和巨大的机遇 ， 但该技术作为住宅宽带解决方案尚未成熟 。
1.毫米波固定无线接入
毫米波固定无线访问（mmWave-FWA）可以提供与光纤到房屋连接相当的带宽 ， 但结构较少 ， 因为在每条地线上都不需要光纤连接 。 但是 ， 毫米波信号极易受到干扰 ， 这限制了该技术在缺乏建筑物高度变化或树木遮盖物或其他障碍物的社区中的可行性 。 当前 ， 通常将获得许可的毫米波频段（包括28GHz和39GHz）整合到5G部署中；拥有这些许可证的公司也可以将这些部署用于固定无线服务 。 此外 ， 还有一些使用不同技术标准（包括对称为Wi-Gig的Wi-Fi的修改）和可能比5GmmWave无线电小得多的设备的公开可用的未经许可的mmWave频段（大约60-90GHz） 。
将未经许可的mmWave设备集成到街道一级的安装中 ， 可以减少将光纤连接到每根电线杆的需求 ， 并可以将服务扩展到家庭和企业 。 沿这些路线的MmWave-FWA可以为相对密集的社区提供服务 ， 估计每平方英里最多可容纳2500个单位 ， 尽管这种方法尚未大规模实施 。 与这些频率的移动使用一样 ， 在大多数情况下 ， 发送方和接收方之间要求视线无障碍 ， 并且信号可能无法从街道到达较高的楼层 。
一些设备制造商和互联网服务提供商已经开发了用于宽带服务的非现场（NLOS）毫米波解决方案 ， 而其他设备制造商则使用密集的无线电系统绕过障碍物 。 这些解决方案可能无法可靠地提供双向千兆连接 ， 但是它们使mmWave-FWA更加实用 ， 并可能在更多地区使用 。 还有更强大的mmWave解决方案 ， 可以通过10Gbps链路将屋顶连接到屋顶 。
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地图十五、纽约市无牌照毫米波固定无线接入作为住宅宽带解决方案的最佳区域
2.FreeSpaceOptics
FreeSpaceOptics是指使用可见光和激光束进行无线通信 。 无需许可证 ， 该技术支持1Gbps到10Gbps的连接 。 相邻激光束之间没有射频干扰 ， 因此可以将多个链接紧密放置在一起以增加整体链接容量 。 但是 ， 任何物理障碍都会完全阻止信号 ， 并且雾 ， 烟雾或水可能会造成干扰 。 正确安装的链路可以长距离传输 ， 但是典型的应用是在安全 ， 无障碍的视线范围内进行短距离传输 。 例如 ， 该技术可以很好地将街道上的两座建筑物彼此连接起来 。
3.MeshWi-Fi
MeshWi-Fi是指使用多个发射器的Wi-Fi部署方法 ， 这些发射器会重复发送Wi-Fi信号并扩展网络范围 。 这样可以减少所需的有线连接数量 ， 并且Wi-Fi接入点可以从多个中继器获得信号 ， 可以为网络增加弹性 。 MeshWi-Fi网络取决于强大的企业回程 ， 才能将宽带速度分配给所有用户 。 但是 ， MeshWi-Fi也可以作为独立的网络运行 ， 即使不连接到Internet或与Internet的连接被中断或损坏 ， 也可以支持高度本地化的应用程序和通信 。
由于MeshWi-Fi可以成为共享Internet连接并降低每位用户成本的一种方式 ， 因此基于社区的组织和分散的志愿者网络已使用该技术来构建社区控制的网络 ， 以至于MeshWi-Fi经常成为即使社区网络可以合并其他类型的未经许可的无线连接 ， 也可以用作社区Wi-Fi的同义词 。 MeshWi-Fi也是在室内分配Internet连接 ， 扩展房屋或公寓建筑物内信号的一种越来越流行的方法 。 这些网络缺乏私人投资 ， 它们旨在通过社区组织和社会资本来弥补 。
移动无线
移动宽带允许无线链接的一侧在覆盖范围内移动时保持连接状态 ， 而覆盖范围可能由多个固定无线电提供服务 。 每个无线电的覆盖范围都称为“单元” ， 以至于移动无线通常称为“蜂窝”或“单元服务” 。 与固定连接相比 ， 移动性的折衷通常是速度较慢且可靠性较低 。 移动无线可以补充更高容量和更可靠连接的“热点” 。 从热点移动到热点有时被称为“游牧”连接 。 移动无线直接连接到用户的设备 ， 该设备可以在外部或内部携带 ， 但有时需要其他设备才能将信号带入内部 。 电线杆和低矮的屋顶可以用于移动无线 。
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1.5G
5G是指下一代（第五代）移动连接的技术标准 。 该技术规范要求速度预计至少要比当前4G网络速度快10倍 ， 并具有更低的延迟 ， 更低的电池功耗以及能够处理来自单个无线电的更多连接的能力 。 与过去的技术发展一样 ， 无线公司通常需要在为下一代设备添加新设备的同时 ， 为上一代设备维护旧网络 。 5G最初将作为4G的补充而构建 ， 同时并存两个网络的设备 ， 而不是完全替代4G 。
一些无线公司开始将毫米波频率应用于移动服务 。 这些频率可以高速传输大量数据而几乎没有延迟 ， 但是毫米波信号通常仅在几百英尺的范围内是可靠的 ， 并且几乎可以被任何材料（包括建筑物 ， 广告牌甚至是树叶）遮挡 。 树 。 与其他频率和过去几代的蜂窝服务相比 ， mmWave5G的覆盖小区将小得多 ， 需要更多的发射器 ， 因此需要访问大量独特的房地产 。
随着4G设备的增加 ， 新设备元素的数量和站点数量呈指数增长 ， 这对它们的放置位置提出了实际挑战 。 连接所有设备所需的光纤线数量庞大 ， 接入该光纤并沿路径容纳连接点所需的地点数量以及每个无线电设备的电力需求 ， 使这一挑战更加严峻 。
2.公民宽带无线电业务
CBRS生态系统仍在发展中 ， 但它有潜力为宽带提供商 ， 企业和社区创造新的机会 ， 以在目标地区部署移动网络 。 这些网络可以是独立的专用网络（例如 ， 用于连接工厂内的机器） ， 也可以是商业区内的电话 ， 传感器和车辆 。 这些网络还可以与传统的蜂窝网络集成 ， 以将覆盖范围扩展到无服务或室内区域 。 CBRS有潜力释放更多使用物联网（IoT）的机会 ， 而不必依赖每个设备的付费连接 。 商业无线运营商也可以使用CBRS频谱来补充现有网络 。
3.Wi-Fi6
Wi-Fi6是次世代Wi-Fi ， 它将仍然是Internet服务中最常见 ， 使用最频繁的无线连接 。 一项研究估计 ， Wi-Fi在2018年为美国经济贡献了将近5万亿美元 。 Wi-Fi的普及和价值主要来自以下事实：根据一套标准规则 ， 任何人都可以使用它 ， 即使没有许可证 。 Wi-Fi的普遍存在也可能带来挑战：多个网络运营商可能挤入同一区域 ， 从而给所有用户造成干扰并降低信号质量 。 Wi-Fi6旨在提高这种条件下的性能 。 还将Wi-Fi网络的最大理论数据速度从今天的1Gbps提高到10Gbps 。 此外 ， Wi-Fi6改善了功耗并增强了安全性 。 纽约市根据四个免费公共服务用例发布了全市Wi-Fi部署计划 。 在某些条件下 ， Wi-Fi还可以通过补充或取消蜂窝网络流量来改善移动服务 。
4.EdgeCloud
EdgeCloud描述了从对大型数据中心的依赖到更靠近网络密集部分的更多 ， 更小的数据中心的过渡 。 这种体系结构的潜在好处包括：减少延迟 ， 因为存储和处理可以在用户附近进行 。 隐私 ， 因为较少的信息必须离开社区；并且避免了跨数百英里来回传输信息的成本和负担 。 EdgeCloud的位置可以像一个小房间一样紧凑 ， 并具有适当的环境控制和备用电源 。 但是 ， 为了按预期方式运行 ， EdgeCloud站点的数量将需要比当今的数据中心多几个数量级 。
私人对新基础设施投资的驱动力
随着上述无线技术的出现 ， 用来连接建筑物和电线杆的访问级别的光纤的需求量也减少 。 但由于光纤电缆的连接作用 ， 因此在很多领域都需要光纤基础设施的支持 。 由于传统光线部署设计可能没能在每个街道交叉口都设计有连接点 ， 这样的情况下 ， 电线杆上的空间可能不足以支持必要数量的新光纤线路的部署 。 总之 ， 所有的无线电都尽可能靠近 ， 通过光纤连接 ， 并有可能通过Edge云数据中心的支持 ， 这种设计的综合性需求 ， 不仅需要更多光纤基础架构 ， 还需要全新的网络架构 。
目前 ， 5G ， mmWave-FWA,CBRS ， 和Edge云技术的运营商是纽约最有可能推动私人基础设施投资的 。 因为这些技术都需要很多的不动产和基础设施要素 ， 私人投资能够更有效的支持其集体部署 。 换个角度来说 ， 共享的基础设施架构可能会给其他现有的或新兴的宽带技术带来好处 ， 因为这些技术也依赖于电线杆或房顶的光纤回传 。 而其他的技术 ， 如卫星技术 ， 通常都有经济支持 ， 不太可能对纽约的新基础设施做出贡献 。 WhiteSpace（有被称作“超级Wi-Fi”）主要被用在乡村地区 ， 因为乡村地区可以收到那些电视频道 。
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图二十一：现有的方案中哪个是个纽约？
现在有很多宽带技术 ， 但只有个别的能够影响到人口密集地区（如纽约） 。
三、网络设计
该总体规划预期使用多种技术组合的互联网服务商 ， 这样不仅能够实现纽约的城市目标 ， 还符合其规范和标准 。 上文提到的宽带技术都需要将光纤电缆安装到一系列的不动产中 ， 如电线杆和屋顶 。 由于大多数的网络都需要不动产资产 ， 支持这些网络的共享基础设施包括将每个节点连接到房顶和电线杆的光纤 ， 从而进行无线访问 。 该基础架构可以在单个邻域的规模上进行部署 ， 共一个设施 ， 如一个多光纤网络集合并互连的房间 ， 通过各种路径连接到建筑物 ， 电线杆等 。 这种基础架构用于多邻域的规模时 ， 就需要使用回传光纤 ， 并在配置设施和该地区的主要数据中心之间通过多种冗余路径连接 。
网络要素
该总体规划考虑了一个基于六个因素的宽带网络 ， 每个要素可以分别交付 ， 分别为：不动产 ， 基础设施 ， 无线频谱 ， 设备 ， 运营和服务 。 相比于技术综述 ， 本文将对这六个要素依次介绍 ， 这样能够反映每个要素对提供互联网服务的必要贡献和职责矩阵 。 这些网络要素为城市规划和商业规划提供了一个框架 。
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图二十二：宽带网络元素
1.不动产
不动产包括了土地或建立在地基或地上的承载网络设施的建筑物 ， 包括地下管道 ， 地面通行权 ， 用于连接光纤和其他电缆的电线杆 ， 用于安装无线设备的屋顶和杆顶了接入点 ， 以及其他重要的网络设施 ， 如建筑物中放置小型独立机柜的地方 ， 包括走廊 ， 屋顶或其他的建筑物内外空间 。 近管不动产是任何宽带网络的基础 ， 不动产资产并不特定于通信基础设施 ， 其还可以具有许多其他功能 。 他们都是资本密集且寿命长 。 值得注意的是 ， 纽约市政府除了对公共路权授权以外 ， 还是纽约最大的不动产持有者 。
以下是宽带部署的不动产资产 ， 包括：房顶：技术规定的房顶通常是一个4‘×4‘的空间 ， 用来容纳无线设备 ， 或者更大的空间 ， 可以整合多种类型的设备 。 理想情况下 ， 房顶应具有更清晰的360°位置线 ， 并保持尽可能远的距离 。 在某些情况下 ， 较低的屋顶可用于连接那些位置线达不到的地方或者支持周围街道的无线通信连接 。 房间或其他空间：技术规定是通常能容纳光纤连接和网络设备 ， 20‘×10‘的室内（或室外的电信棚） ， 用来汇总从个体客户到光纤主干网的路径 。 这些设施被称为聚合存在点或“AgPOPs” 。 尽管这些为网络设备提供的房间对于运营网络并不是必须的 ， 但其还能作为小型数据中心的逻辑位置 ， 随着内容提供商的内容越靠近使用者 ， 网络应用越依赖边缘计算能力 ， 这些小型数据中心也就越重要 ， 也越广泛分布 。 电线杆和街道设施：技术规定这类场所至少15英尺高 。 为了满足宽带的要求 ， 电线杆必须连接到电源线和光纤线 ， 即使在一些情况下 ， 他们可以通过无线连接而非光纤连接 。 在一些适合架空光纤布线的区域 ， 也是需要电线杆的 。 获得通行权本身就很有价值 ， 尤其是在那些电线杆数不足以支持需求的区域 。 伦敦市政府正在考虑部署多公司的 ， 中立的主体结构 ， 以涵盖各种公司的基础设施以及这些公司所使用的各种技术 。 地下管道 ， 电线杆上的空间或在政府区域上的建筑：整座城市的网络需要的光纤 ， 需要沿着人行道或者8000英里的城市街道 。 一些情况下 ， 会需要双侧的人行道来布设光纤 ， 从而能够双向连接数据中心 ， 为房顶和电线杆上的设备提供回传 ， 有些情况也为了直接为终端使用者提供服务 。 如果只需要连接关键的转换连接点 ， 那么所需要的光线路径数量可以减少约一半 。 如果可以使用无线回传 ， 则可能需要的更少 。
2.城市不动产资产
一套将每个纽约家庭连接起来的光纤服务网络 ， 并在可能的情况下 ， 包括固定无线服务 ， 以及覆盖整座城市街道的移动无线服务 ， 这样的网络包括连接25000不动资产 ， 并遍及8000英里城市街道的光纤电缆 。 还包括24000个街边电线杆或街道设施 ， 800个屋顶和180个房间 。 房间和大多的电线杆将在整个城市中均匀分布 ， 同城每隔一个交叉口就有一根电线杆 。
资产分配估算是基于一系列潜在的宽带技术的 ， 如FTTP（光纤到用户所在地） ， 固定无线接入以及CBRS ， 其覆盖范围重叠 ， 并且在可能的情况下共享基础设施 。 其他的技术 ， 如5G ， Wi-Fi以及Edge云 ， 可能会需要其他的设施 ， 但也可以使用共享基础设施 。 机房：机房可以用作周围社区中安装光缆的汇聚点 。 这些邻域光纤汇聚设施（NFCF）是政府所有并受政府控制的设施 ， 在一些情况下 ， 这些设施可能被安装在停车场或类似场所的一个小隔间 。 一个城市范围的网络可能需要均匀的分布在该城市的180个邻里区域中的空间中 。
每个NFCF会将光纤基础设施聚集到该邻域的交叉点 。 光纤足以连接每个社区中约120到150个资产 。 这些资产是CBRS覆盖所必须的电线杆和屋顶 ， 并在可行的情况下加上mmWave-FWA 。 在适当的条件下 ， NFCF还可作为Edge云基础设施（实质上是小型数据中心）的站点 。
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每个NFCF都需要一个核心光纤主线网络的服务 。 其作用是为每个NFCF承载多个光纤运营商 ， 创建一个密集冗余的网络 ， 并与其他的NFCF和重要的地点通过多路径连接 。 主要的光纤运营商会选择在某个特定的NFCF中存在 ， 以连接服务于邻域的的光纤电缆 。 这个NFCF就会是多个私人网络共享公共设施的地方 。
NFCF可能位于公共设施中 ， 这些地方已经具有足够的网络容量和物理空间 ， 并且能够满足所需的电源 ， 气候 ， 安全性和物理访问规范 。 许多城市的控制设施已经与核心网络相连接 ， 这些核心网络是公众购买过的 ， 并且符合有关容量和冗余的严格标准 。 例如纽约的公立学校 ， 公立医院 ， 以及某些文化及后已经拥有自己的核心网络 。 NFCF提供了将这些网络互联以增加冗余或共享容量的机会 。
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地图十六：基于城市建筑物存在的屋顶固定无线访问机会
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图二十三：潜在的全市范围网络的预期不动产资产屋顶：与周围建筑物视线可通过视线连接的 ， 其屋顶的光纤连接将作为无线中心点 。 这些地点至少要有7层并且比周围的建筑物高 。 图16显示了超过周围建筑7层的城市设施的相对分布 。 这些中心站点的邻域将是高度各不相同的区域 ， 以允许较高的结构有较远的视线 。 这些中心站点可用于多种固定无线技术 。 每个社区应至少支持一个这样的站点 。 一个城市范围的网络可能包括使用了约800个遍布整座城市的房顶 ， 每个邻域至少由于各房顶 。 电线杆：一个通信无线网络 ， 使用CBRS和3.5GHz频带 ， 以覆盖整座城市以提供户外服务 ， 将会需要每隔约一个交叉口布设一个无线电 。 覆盖全程的网络约需要20000个电线杆或其他类似的设施（类似高度和位置） ， 而单独一个3.5GHz的网络是不能够为每个家庭及商业体提供千兆速度的 。 这样的系统将满足当前的移动宽带需求 ， 并为5G奠定基础 。 在将要部署mmWave-FWA的地方 ， 会需要更多的电线杆 ， 而对于其他的技术 ， 如5G和Wi-Fi ， 会需要更多的选址 。
3.基础设施
基础设施包括无源网络组件 ， 例如光纤 ， 同轴光缆 ， 铜缆或建筑物内布线 ， 以及中心站点 ， 机柜和分离器 。 而这些组件不用电 ， 基础设施包括为系统供电所需的布线和连接 。 宽带网络基础设施还包括专用的基础设施 ， 如支持无线服务的信号塔和单极子 。 网络基础设施通常有数十年的生命周期 ， 并需要大量的资金成本 。 但相对于其他网络元素而言 ， 其运行成本较低 。
不同的网络技术将需要不同密度的管线基础设施 。 不论是连接屋顶还是电线杆 ， 还是将服务直接连接到各个场所 ， 光纤基础设施若是单一来源 ， 可能不足以支持服务的增长 。 例如 ， 完全使用的光纤或光纤的所有者不允许使用的光纤就被看做不能被中立使用的光纤 。
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图二十四：规划的邻域规模基础设施
需要根据该社区的特定条件和需求为每个社区规划新的基础设施 。 该总体规划提出了每个社区当前的情况的各项指标 。 这些指标可以指出光纤基础设施的发展对各个网络类型的支持 。
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图二十五：指示新基础设施安装的样本宽带基础设施矩阵
下文介绍了三种正如将会采纳的方法 ， 以保证光纤基础设施即存在中立 。 光纤选择：如果在邻域中存在至少三家光纤供应商 ， 则被认为是有足够的光纤基础设施 ， 且不需要多余的回传光纤 。 这三家供应商的光纤覆盖等级将会决定这一邻域的新光纤基础设施的需求 。 光纤确定性：单个私有运营商在中立的基础上为某个区域提供服务时可行的 。 使用单个光纤供应商的最大挑战是 ， 连接该供应商的初始时间和成本的不确定性 ， 这可能会影响后续的服务成本 。 而解决这一挑战的关键点在于该供应商必须处于一个中立的配置设施中 ， 该设施含有其他运营商的空间 ， 而初始提供商则要对其光纤的使用具有透明的 ， 合同保证 ， 非歧视性的价格 。 例如 ， 纽约政府与多家光纤运营商签订主服务协议 ， 其中包括产品和价格表 。 如果单个供应商处于由政府控制的NFCF中 ， 并提供这样的服务时间表 ， 则可以满足对回传光纤的需求 。 公共光纤：如果政府在一个地区拥有光纤基础设施 ， 它就可以决定光线设施的使用情况 。 为所有人开放的光纤被称为‘开放接入光纤’ 。 光线基础设施可促进多个点的连接 ， 例如在每个交叉口有手孔或接头盒 ， 以保持灵活性 。 这一设计使得任何电线杆 ， 街道设施或建筑物都能够被光纤覆盖而不用多余的施工 。 但公共光纤设施需要与互联网的回传 。 这样的架构能够部署多种技术 。
在现有的无线安装罩设计中 ， 可以并置多种无线技术 。 为适应其他天线而设计的新形状也可能会促进与其他技术的集合 。 另一种方法有可能涉及新的街道设施的设计或对现有街道设施设计的修改 ， 这需要经过市政府的进一步批准 ， 以使它们能够合并无线和电信设备 。
共享的基础设施适合用作分布式天线系统（DAS） ， 其中多个运营商在给定区域共享同一光纤和无线电网络 。 在这种情况下 ， 任何运营商都可以在NFCF处连接到网络 ， 然后共享邻域的全面覆盖范围 ， 而无需进一步施工或更多的设备 。 DAS现在用于例如竞技场和纽约地铁 。 这种中立的共享无线电接入网络可能是使多个5G运营商覆盖城市人口最稠密地区的唯一方法 。 这将限制为公园和类似公共场所提供服务的设备数量 ， 并降低如今宽带基础设施在有限的地区扩大竞争的总体成本 。
将来 ， CBRS可能会提供一种DAS的方法 ， 该方法比传统的DAS更加便宜 ， 并且设计和构建起来也更加容易 。 但设备仍处于使用初期 ， 它还在探索其在在中立型主机无线解决方案中的作用 。
为了确保宽带服务到达纽约的每个家庭 ， 该总体规划重点关注了基础设施建设 ， 政府治理水平和商业机会好坏 。 不过要进入每一个公寓单元 ， 此类互联网连接还需要更进一步 。 虽然移动服务蓬勃发展 ， 但是由于其对房屋较弱的渗透性 ， 未来室内互联网服务的布置将成为宽带部署中更为重要的部分 。 然而 ， 对于没有电线或导管的老式建筑物 ， 在建筑物中布置互联网服务可能是一个挑战 。
好消息是 ， 许多技术进步正在降低室内布置互联网连接的成本和复杂性 。 比如G.hn是一种可以重新利用旧电话线来提供宽带连接的新方法；Wi-Fi联盟开发了EasyMesh标准来促进Wi-Fi中继器提供商之间的互通性；公民宽带无线电服务(CBRS)旨在成为一种在房产中分配无线信号的解决方案 ， 并且俱备与新的Wi-Fi6接入点结合使用的潜力 。 许多大型房屋可能仍需要大量的新布线 ， 才能使新的互联网服务提供商能够到达每一个社区单元 。
房屋内置技术日益增长的可行性和简便性为托管服务提供商（MSP）的细分市场创造了新的商机 。 房屋的所有者可能持有MSP ， 并通过MSP来购买与互联网服务相关的企业连接 ， 然后安装一个用于在整个房屋中分配大容量连接的系统 。 如果提供相关服务的企业连接（例如 ， 来自商业光纤提供商的连接）在附近 ， 那么在与邻居共享连接或个人单独购买标准房屋服务之间 ， 两者的成本可能会有很大的不同 。 随着房屋室内的布置和维护变得更加容易 ， 成为或持有MSP的壁垒应该降低 ， 使得人们能够进行更加有利的选择 。
初创企业、少数人或女性持有的企业以及合作人公司可以在这里找到机会 ， 一些组织良好的公寓楼或社区可能会决定建立自己的网络 。
4.无线通信频谱
无线通信频谱包括用于无线通信的信号 。 无线通信频谱被划分为具有不同传播特性、技术能力、现有使用水平以及相关设备成本等不同类型的频段 。 通常 ， 较低的频段会进一步传播并穿过某些障碍物或绕过某些障碍物 ， 而较高的频段（包括“毫米波”频段）则不会传播那么远 。
美国的所有无线通信频谱均属于公众 。 某些频段由于特定目的保留给联邦政府使用 ， 例如公共安全等目的 。 有些频段已授权给商业运营商使用 ， 而其他频段则可未经许可使用 。
未经许可的中频无线通信频谱：联邦通信委员会（FCC）已分配了2.4GHz和5GHz频段中未发牌照的中频频段 ， 这个频段任何实体都可以使用Wi-Fi是其主要组成部分 。 因此 ， 此类别在室内和室外公共场所为用户提供服务的价值很高 。 此外 ， 由于任何用户都可以使用 ， 这些频段可能会变得拥堵 ， 其效用在一定程度上会被限制 。
共享许可的中频无线通信频谱：在3.5GHz频段的公民宽带无线电服务（CBRS）可以有效地以较块的速度为移动和户外用户提供服务 ， 而无需可见的线路 。 同时 ， FCC最近在三个层级的共享框架下提供了该频段 。 最高层级的频段将会是当前所有人的牌照 ， 其中包括了美国海军的雷达；中等层级的访问将包括优先访问许可证；最低层次的访问权限将适用于未经许可的用户 。
大约一半的频段（70MHz）专用于优先访问的许可证 ， 该许可证将在2020年6月根据地理牌照的区域拍卖 ， 通常是各个行政区域 ， 其中包括了构成纽约的五个行政区 。 其余的（80MHz）在有效但未发牌照的基础上仍可用于一般访问 。 此外 ， 在尚未部署优先许可权的地区 ， 整个频带（150MHz）将可供公众使用 。 由FCC授权的自动地理位置数据库系统将在各个层级之间进行协调 ， 保护较高层级的用户免受较低层级用户的干扰 。
轻许可和未经许可的毫米无线通信频谱：70、80和90GHz频段中的高频毫米波（mmWave）被指定为轻度许可 ， 而60GHz频段则被指定为未经许可便能使用 。
由于传播特性 ， 这些频段的使用受到限制 。 因此 ， 为了可靠的连接这些频段的结案设则需要肉眼可见的线路 。 不过 ， 天线设计和创新网络架构的进步使这些频段更加可用 。 如今 ， 使用这些频段的设备可为各种设备可靠地提供1到10Gbps的速度 ， 包括企业和Wi-Fi接入点的回传以及固定的无线接入 。
5.设备
网络设备包含活动（即通电）组件 ， 例如路由器 ， 调制解调器和交换机 。 相对于网络基础架构 ， 网络设备的使用寿命较短（通常不到10年） ， 除了电力成本外 ， 还需要持续的监控以及定期的维护和更换 。 网络设备提供光纤架构一个高度可扩展的平台 ， 从而能够使其在关键站点之间提供可靠的连接 ， 尤其是多个网络融合的站点 。 同时 ， 随着时间的迁移 ， 网络设备可以被升级进而最大程度地利用光纤的架构 。
不同类型的设备需要来连接使用不同宽带技术的用户 。 接入、访问网络的设备可以通过有线和无线的有效容量、管理多个用户的堵塞现状以及支持数据流量的安全分段能力等手段来提升性能 。 每年 ， 制造商都会向市场推出具有改进性能或附加功能的新设备 。 添加新设备可能不需要新的架构；但是 ， 提供无缝的移动性或实时管理网络需要大量的网络管理能效 ， 而实施这些能效可能需要大量资金 。
6.运营和服务
运营主要是指具有劳动力和知识的人员通过维持设备来提供互联网和其他一些列服务 。 随着技术的发展和客户需求的变化 ， 这些人员必须更新操作知识和再培训 。 因此 ， 对于宽带网络 ， 此要素通常是最昂贵的年度支出 。
服务是一种需要与客户和用户进行交互并开发全面的互联网产品的劳动 。 服务可以批发形式（即直接销售并最终管理用户的第三方）或零售形式提供 。 像操作一样 ， 这种劳动和操作知识也会带来巨大的持续成本 。 公司可能会响应市场变化而迅速改变其运营和服务方式 。
7.服务提供商的选择
宽带并不是一种万能的技术 。 纽约公民需要从城市公平、绩效、可负担性、隐私和选择这五项原则相一致的服务中选择适合他们的服务提供商 。 由开放式接入光纤和中性主机无线组成的基础架构可以最大程度地提高附近社区可提供服务的多样性 。 它使高容量的企业提供商可以管理网络的核心元素 ， 同时降低本地初创公司、新市场进入者和社区提供商的进入门槛 。
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图二十六、宽带网络元素：成本和变化的步伐
四、公共基础设施的私人融资途径
许多种合作模式可以将私人投资引入到公共基础设施中 ， 甚至可以实现多种融资途径并行 。 同时 ， 合作模式可以根据其在活动中公共和私人参与的范围来进行相互比较 。 比较的内容包括了与宽带交付相关的活动、单次且持续的资本和运营要求 ， 并逐渐扩展到融资 ， 资产管理 ， 营销和客户服务等内容 。 公共和私人合伙人参与的意义反映在它们各自的风险概况和特定网络元素的所有权中 。 图30包含描述交付模型范围等相关内容 。
融资途径的极端分别是完全的私有模式和完全的公共模式 。 当前 ， 完全私有的模式是纽约的现状 ， 私人公司一般希望提供互联网服务并建立起自己的网络 。 另一方面 ， 完全公共资金的模式将要求纽约市政府成为互联网提供商 ， 在不包含私人投资的前提下提供所有网络基础设施的建设和运营 。 在这两种极端之间 ， 存在着一系列的合作模型 ， 它们被描述为PPP模式（public-private-partnerships） 。 PPP模式下网络基础设施建设能够获得长期公共所有权 ， 主要建立在盈利机会和运营合同两个模式的基础上：
盈利机会：该模式通常涉及公共和私人合伙人之间的多年或长期合作关系 ， 其中私人合伙人负责设计 ， 建造 ， 融资 ， 运营和维护 。 这些通常需要承担资金的交换 ， 可用性付款以及在合同期限内使用公共实体的担保等责任 。 实际上 ， 有两个主要的“盈利机会”合作模式示例可用于纽约的宽带基础设施 。 建立 ， 运营 ， 转让（Build-Operate-Transfer）：纽约市政府授予私人合伙人或多个合伙人一定时期内开发 ， 拥有和运营基础设施的权利 ， 之后将资产所有权转让给纽约市 。 同时 ， 在合同期限内 ， 私人合伙人可以从资产中获得收益 。 设计-建造-财务-运营-维护（Design-Build-Finance-Operate-Maintain）:长期模式是资产所有权永久为纽约市政府所有 ， 而私人合伙人承担资本引入 ， 建筑风险以及商业风险 ， 并以此换取政府的议定酬劳 。 通常DBFOM的期限比BOT的期限更长 。
经营合同：在运营合同模式中 ， 资金由纽约市政府承担 。 对于其他类型的风险和责任 ， 纽约市政府与私人合作伙伴签订运营合同 。 私人合伙人参与资产管理的程度取决于经营合同的结构 。
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图二十七、潜在的宽带合作模式
通用宽带基础设施的公共投资可以分为四个级别 ， 每个级别都动员了相应级别的私人投资 ， 并为进一步合作打下了基础 。 最初的种子投资确定了纽约在塑造宽带基础设施方面的角色、制定了一套基准的市场反应 ， 并在目标地区产生了一定影响 。 第二层扩展建立多个相连社区的基础架构 ， 并解决其中最突出的空白 。 同时 ， 城市需要管控的项目随着投资水平的提高而增长 。 只有在私人合伙人准备与纽约市合作 ， 能在开放对于相关基础设施的公共投资 ， 并进一步将投资深入到家庭或移动用户的连接 。 此外 ， 私人资本的数量受社区的选择以及这些地区的预期回报率的影响 。
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图二十八、公共投资水平
未完待续
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