Badania nad problemami jakości domowej szerokopasmowej sieci wewnętrznej

Bazując na wieloletnim doświadczeniu badawczo-rozwojowym w zakresie sprzętu internetowego, omówiliśmy technologie i rozwiązania zapewniające jakość domowej, szerokopasmowej sieci wewnętrznej. Po pierwsze, analizuje obecną sytuację w zakresie jakości domowej szerokopasmowej sieci domowej i podsumowuje różne czynniki, takie jak światłowód, bramy, routery, Wi-Fi i działania użytkowników, które powodują problemy z jakością domowej szerokopasmowej sieci wewnętrznej. Po drugie, wprowadzone zostaną nowe technologie pokrycia sieci wewnętrznej, takie jak Wi-Fi 6 i FTTR (Fiber To The Room).

1. Analiza problemów jakościowych domowej szerokopasmowej sieci domowej

W procesie FTTH (fiber-to-home), ze względu na wpływ odległości transmisji optycznej, podziału optycznego i utraty urządzenia połączeniowego oraz zgięcia światłowodu, moc optyczna odbierana przez bramę może być niska, a stopa błędu bitowego może być wysoki, co skutkuje wzrostem współczynnika utraty pakietów w transmisji usług wyższej warstwy. , kurs spada.

Jednak wydajność sprzętowa starych bram jest ogólnie niska i często występują problemy, takie jak wysokie użycie procesora i pamięci oraz przegrzanie sprzętu, co powoduje nieprawidłowe ponowne uruchamianie i awarie bram. Stare bramy na ogół nie obsługują gigabitowych prędkości sieci, a niektóre stare bramy również mają problemy, takie jak przestarzałe chipy, co prowadzi do dużej rozbieżności między rzeczywistą wartością prędkości połączenia sieciowego a wartością teoretyczną, co dodatkowo ogranicza możliwość poprawy doświadczenia użytkownika w Internecie. Obecnie stare bramy inteligentnego domu, które były używane przez 3 lata lub dłużej w działającej sieci, nadal zajmują pewną część i wymagają wymiany.

Pasmo częstotliwości 2,4 GHz to pasmo częstotliwości ISM (Industrial-Scientific-Medical). Jest wykorzystywane jako wspólne pasmo częstotliwości dla stacji radiowych, takich jak bezprzewodowa sieć lokalna, system dostępu bezprzewodowego, system Bluetooth, system komunikacji w widmie rozproszonym punkt-punkt lub punkt-wielopunkt, z niewielkimi zasobami częstotliwości i ograniczoną przepustowością. Obecnie w istniejącej sieci nadal istnieje pewna część bramek obsługujących pasmo częstotliwości Wi-Fi 2,4 GHz, a problem zakłóceń współczęstotliwościowych/częstotliwości sąsiednich jest bardziej widoczny.

Z powodu błędów oprogramowania i niewystarczającej wydajności sprzętu niektórych bramek, połączenia PPPoE są często zrywane, a bramy często uruchamiane ponownie, co powoduje częste przerwy w dostępie do Internetu dla użytkowników. Po pasywnym przerwaniu połączenia PPPoE (na przykład przerwaniu łącza transmisji łącza zwrotnego) każdy producent bram ma niespójne standardy implementacji w zakresie wykrywania portów WAN i ponownego wykonywania wybierania PPPoE. Bramy niektórych producentów wykrywają połączenie co 20 sekund i wybierają ponownie dopiero po 30 nieudanych wykryciach. W rezultacie brama automatycznie inicjuje ponowne odtwarzanie PPPoE po biernym przejściu w tryb offline zajmuje 10 minut, co poważnie wpływa na wygodę użytkownika.

Coraz więcej bram domowych użytkowników konfiguruje się za pomocą routerów (zwanych dalej „routerami”). Wśród tych routerów sporo obsługuje tylko porty WAN 100M lub (i) obsługuje tylko Wi-Fi 4 (802.11b/g/n).

Routery niektórych producentów nadal mają tylko jeden z portów WAN lub protokołów Wi-Fi obsługujący prędkości sieci Gigabit i stają się routerami „pseudo-Gigabitowymi”. Ponadto router jest podłączony do bramy za pomocą kabla sieciowego, a kabel sieciowy używany przez użytkowników to w zasadzie kabel kategorii 5 lub super kategorii 5, który ma krótką żywotność i słabą zdolność przeciwzakłóceniową, a większość z nich tylko obsługuje prędkość 100 M. Żaden z wyżej wymienionych routerów i kabli sieciowych nie jest w stanie sprostać wymaganiom ewolucji kolejnych sieci gigabitowych i supergigabitowych. Niektóre routery często uruchamiają się ponownie ze względu na problemy z jakością produktu, co poważnie wpływa na komfort użytkowania.

Wi-Fi to główna metoda pokrycia sieci bezprzewodowej w pomieszczeniach, ale wiele bram domowych jest umieszczonych w skrzynkach o słabym natężeniu prądu przy drzwiach użytkownika. Ograniczony lokalizacją skrzynki słabego prądu, materiałem pokrywy i skomplikowanym typem domu, sygnał Wi-Fi nie jest wystarczający, aby pokryć wszystkie obszary wewnętrzne. Im dalej urządzenie końcowe znajduje się od punktu dostępu Wi-Fi, tym więcej przeszkód i tym większa utrata mocy sygnału, co może prowadzić do niestabilności połączenia i utraty pakietów danych.

W przypadku sieci wewnętrznej składającej się z wielu urządzeń Wi-Fi, często występują problemy z zakłóceniami związanymi z tą samą częstotliwością i sąsiednimi kanałami z powodu nieuzasadnionych ustawień kanałów, co jeszcze bardziej zmniejsza szybkość Wi-Fi.

Gdy niektórzy użytkownicy podłączają router do bramy, ze względu na brak doświadczenia zawodowego, mogą podłączyć router do portu sieciowego innego niż gigabitowy bramy lub mogą nie łączyć kabla sieciowego szczelnie, co skutkuje luźnymi portami sieciowymi. W takich przypadkach, nawet jeśli użytkownik subskrybuje usługę gigabitową lub korzysta z routera gigabitowego, nie może uzyskać stabilnych usług gigabitowych, co również stawia przed operatorami wyzwania w zakresie radzenia sobie z awariami.

Niektórzy użytkownicy mają w domach zbyt wiele urządzeń podłączonych do Wi-Fi (ponad 20) lub wiele aplikacji pobiera pliki z dużą szybkością w tym samym czasie, co również będzie powodować poważne konflikty kanałów Wi-Fi i niestabilne połączenia Wi-Fi.

Niektórzy użytkownicy korzystają ze starych terminali, które obsługują tylko jednoczęstotliwościowe pasmo częstotliwości Wi-Fi 2,4 GHz lub starsze protokoły Wi-Fi, więc nie mogą uzyskać stabilnego i szybkiego Internetu.

2. Nowe technologie poprawiające jakość sieci wewnętrznej

Usługi o dużej przepustowości i małych opóźnieniach, takie jak wideo w wysokiej rozdzielczości 4K/8K, AR/VR, edukacja online i biuro domowe, stopniowo stają się sztywnymi potrzebami użytkowników domowych. Stawia to wyższe wymagania dotyczące jakości domowej sieci szerokopasmowej, zwłaszcza jakości domowej szerokopasmowej sieci wewnętrznej. Istniejąca domowa szerokopasmowa sieć wewnętrzna oparta na technologii FTTH (Fiber To The House, Fiber to the Home) z trudem spełniała powyższe wymagania. Jednakże technologie Wi-Fi 6 i FTTR mogą lepiej spełniać powyższe wymagania usługowe i powinny zostać wdrożone na dużą skalę tak szybko, jak to możliwe.

Wi-Fi 6

W 2019 roku stowarzyszenie Wi-Fi Alliance nazwało technologię 802.11ax Wi-Fi 6, a poprzednie technologie 802.11ax i 802.11n odpowiednio Wi-Fi 5 i Wi-Fi 4.

W Wi-Fi 6 wprowadzono OFDMA (wielokrotny dostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości, wielokrotny dostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości), MU-MIMO (technologia wielu użytkowników, wielu użytkowników, wielu wejść i wielu wyjść), 1024QAM (kwadraturowa amplituda) Modulacja, kwadraturowa modulacja amplitudy) i inne nowe technologie, teoretyczna maksymalna prędkość pobierania może osiągnąć 9,6 Gbit/s. W porównaniu z najczęściej używanymi w branży technologiami Wi-Fi 4 i Wi-Fi 5, oferuje wyższą szybkość transmisji, większą zdolność współbieżności, mniejsze opóźnienia w świadczeniu usług, szerszy zasięg i mniejszą moc terminala. konsumpcja.

Technologia FTTR

FTTR odnosi się do wdrażania całkowicie optycznych bramek i urządzeń podrzędnych w domach w oparciu o FTTH oraz do realizacji zasięgu komunikacji światłowodowej do pomieszczeń użytkowników za pomocą technologii PON.

Główna brama FTTR jest rdzeniem sieci FTTR. Jest on podłączony w górę do OLT, aby zapewnić połączenie światłowodowe z domem, i w dół, aby zapewnić porty optyczne do podłączenia wielu bramek podrzędnych FTTR. Brama podrzędna FTTR komunikuje się z urządzeniami końcowymi poprzez interfejsy Wi-Fi i Ethernet, zapewnia funkcję mostkowania w celu przekazywania danych z urządzenia końcowego do bramy głównej oraz akceptuje zarządzanie i kontrolę głównej bramy FTTR. Sieć FTTR pokazano na rysunku.

W porównaniu z tradycyjnymi metodami, takimi jak sieci kablowe, sieci energetyczne i sieci bezprzewodowe, sieci FTTR mają następujące zalety.

Po pierwsze, sprzęt sieciowy ma lepszą wydajność i większą przepustowość. Połączenie światłowodowe pomiędzy bramą główną a bramą podrzędną może naprawdę rozszerzyć gigabitową przepustowość do każdego pomieszczenia użytkownika i poprawić jakość sieci domowej użytkownika pod każdym względem. Sieć FTTR ma więcej zalet w zakresie przepustowości i stabilności transmisji.

Drugi to lepszy zasięg Wi-Fi i wyższa jakość. Wi-Fi 6 to standardowa konfiguracja bram FTTR i zarówno brama główna, jak i brama podrzędna mogą zapewniać połączenia Wi-Fi, skutecznie poprawiając stabilność sieci Wi-Fi i siłę zasięgu sygnału.

Na jakość intranetu sieci domowej wpływają takie czynniki, jak układ sieci domowej, sprzęt użytkownika i terminale użytkownika. Dlatego znalezienie i zlokalizowanie sieci domowej o niskiej jakości jest trudnym problemem w sieci działającej na żywo. Każda firma telekomunikacyjna lub dostawca usług sieciowych proponuje odpowiednio własne rozwiązanie. Na przykład rozwiązania techniczne umożliwiające ocenę jakości intranetu sieci domowej i lokalizowanie złej jakości; w dalszym ciągu badają zastosowanie technologii dużych zbiorów danych i sztucznej inteligencji w dziedzinie poprawy jakości domowych szerokopasmowych sieci wewnętrznych; promować zastosowanie technologii FTTR i Wi-Fi 6 Szeroka baza jakości sieci i nie tylko.