Основываясь на многолетнем опыте исследований и разработок интернет-оборудования, мы обсудили технологии и решения для обеспечения качества домашних широкополосных сетей внутри помещений. Во-первых, анализируется текущая ситуация с качеством домашних широкополосных сетей внутри помещений и обобщаются различные факторы, такие как оптоволокно, шлюзы, маршрутизаторы, Wi-Fi и действия пользователей, которые могут вызывать проблемы с качеством домашних широкополосных сетей внутри помещений. Во-вторых, будут представлены новые технологии покрытия внутренних сетей, такие как Wi-Fi 6 и FTTR (Fiber To The Room).
1. Анализ проблем качества домашней широкополосной внутренней сети
В процессеFTTH(оптоволокно до дома) из-за влияния расстояния оптической передачи, оптического разделения и потерь в соединительном устройстве, а также изгиба оптического волокна оптическая мощность, принимаемая шлюзом, может быть низкой, а частота ошибок по битам может быть высокой, что приводит к увеличению частоты потерь пакетов при передаче услуг верхнего уровня, скорость падает.
Однако производительность оборудования старых шлюзов, как правило, низкая, и часто возникают такие проблемы, как высокая загрузка процессора и памяти, а также перегрев оборудования, что приводит к аварийным перезапускам и сбоям шлюзов. Старые шлюзы, как правило, не поддерживают гигабитные скорости сети, а некоторые из них также имеют такие проблемы, как устаревшие чипы, что приводит к большому разрыву между фактической скоростью сетевого соединения и теоретическим значением, что еще больше ограничивает возможности улучшения качества работы пользователя в сети. В настоящее время старые шлюзы для умного дома, которые использовались в сети более 3 лет, по-прежнему занимают определенную долю и требуют замены.
Диапазон частот 2,4 ГГц относится к ISM (промышленно-научно-медицинскому). Он используется в качестве общего диапазона частот для радиостанций, таких как беспроводные локальные сети, системы беспроводного доступа, системы Bluetooth, системы связи типа «точка-точка» или «точка-многоточка» с расширенным спектром, с ограниченным частотным ресурсом и ограниченной полосой пропускания. В настоящее время в существующих сетях всё ещё существует определённая доля шлюзов Wi-Fi 2,4 ГГц, и проблема помех на совпадающей и соседней частотах стоит особенно остро.
Из-за программных ошибок и недостаточной производительности оборудования некоторых шлюзов соединения PPPoE часто обрываются, а сами шлюзы часто перезапускаются, что приводит к частым перебоям в доступе пользователей в Интернет. После пассивного прерывания соединения PPPoE (например, прерывания восходящего канала связи) у каждого производителя шлюзов существуют несогласованные стандарты реализации обнаружения WAN-порта и повторного набора номера PPPoE. Шлюзы некоторых производителей обнаруживают соединение каждые 20 секунд и перезванивают только после 30 неудачных попыток. В результате шлюзу требуется 10 минут, чтобы автоматически инициировать повтор PPPoE после пассивного отключения, что серьёзно ухудшает качество обслуживания пользователей.
Домашние шлюзы всё чаще настраиваются на маршрутизаторах (далее — маршрутизаторы). Среди этих маршрутизаторов довольно много тех, которые поддерживают только порты WAN со скоростью 100 Мбит/с или (и) только Wi-Fi 4 (802.11b/g/n).
Маршрутизаторы некоторых производителей по-прежнему имеют только один порт WAN или протокол Wi-Fi, поддерживающий гигабитные скорости, и становятся «псевдогигабитными» маршрутизаторами. Кроме того, маршрутизатор подключается к шлюзу сетевым кабелем, а используемый пользователями сетевой кабель, как правило, относится к категории 5 или суперкатегории 5, которая имеет короткий срок службы и слабую помехоустойчивость, а большинство из них поддерживают скорость только 100 Мбит/с. Ни один из вышеупомянутых маршрутизаторов и сетевых кабелей не может соответствовать требованиям развития гигабитных и супергигабитных сетей. Некоторые маршрутизаторы часто перезагружаются из-за проблем с качеством продукции, что серьёзно ухудшает пользовательский опыт.
Wi-Fi — основной метод беспроводного покрытия внутри помещений, но многие домашние шлюзы устанавливаются в слаботочных распределительных щитах у дверей пользователей. В зависимости от местоположения слаботочного распределительного щита, материала корпуса и типа дома, уровень сигнала Wi-Fi недостаточен для покрытия всех зон внутри помещения. Чем дальше устройство от точки доступа Wi-Fi, тем больше препятствий и тем сильнее потеря сигнала, что может привести к нестабильному соединению и потере пакетов данных.
В случае объединения в единую сеть нескольких устройств Wi-Fi внутри помещений часто возникают проблемы с помехами на одной частоте и соседних каналах из-за необоснованных настроек каналов, что еще больше снижает скорость Wi-Fi.
При подключении маршрутизатора к шлюзу некоторые пользователи, из-за отсутствия профессионального опыта, могут подключать маршрутизатор к сетевому порту шлюза, не поддерживающему гигабитный интернет, или неплотно подключать сетевой кабель, что приводит к ослаблению соединения в портах. В таких случаях, даже если пользователь подключен к гигабитному интернету или использует гигабитный маршрутизатор, он не может получить стабильный гигабитный интернет, что также создает сложности для операторов в устранении неполадок.
У некоторых пользователей дома к Wi-Fi подключено слишком много устройств (более 20) или несколько приложений одновременно загружают файлы на высокой скорости, что также может привести к серьезным конфликтам каналов Wi-Fi и нестабильным соединениям Wi-Fi.
Некоторые пользователи используют старые терминалы, которые поддерживают только одночастотный диапазон Wi-Fi 2,4 ГГц или устаревшие протоколы Wi-Fi, поэтому они не могут получить стабильный и быстрый доступ в Интернет.
2. Новые технологии для улучшения внутренней сетиQкачество
Услуги с высокой пропускной способностью и низкой задержкой, такие как видео высокой чёткости 4K/8K, дополненная и виртуальная реальность (AR/VR), онлайн-образование и домашний офис, постепенно становятся неотъемлемой частью потребностей домашних пользователей. Это предъявляет более высокие требования к качеству домашней широкополосной сети, особенно к качеству домашней широкополосной сети внутри помещений. Существующая домашняя широкополосная сеть внутри помещений, основанная на технологии FTTH (Fiber To The House, оптоволокно до дома), с трудом удовлетворяет вышеуказанным требованиям. Однако технологии Wi-Fi 6 и FTTR лучше отвечают этим требованиям и должны быть развернуты в кратчайшие сроки.
Wi-Fi 6
В 2019 году альянс Wi-Fi Alliance назвал технологию 802.11ax Wi-Fi 6, а предыдущие технологии 802.11ax и 802.11n — Wi-Fi 5 и Wi-Fi 4 соответственно.
Wi-Fi 6Благодаря внедрению OFDMA (ортогональный частотный разделительный множественный доступ), MU-MIMO (многопользовательский многовходовой многовыходной), 1024QAM (квадратурная амплитудная модуляция) и другим новым технологиям теоретическая максимальная скорость загрузки может достигать 9,6 Гбит/с. По сравнению с наиболее распространёнными в отрасли технологиями Wi-Fi 4 и Wi-Fi 5, она обеспечивает более высокую скорость передачи данных, улучшенную поддержку параллельной работы, меньшую задержку обслуживания, более широкую зону покрытия и меньшее энергопотребление терминала.
ФТТРTтехнология
FTTR относится к развертыванию полностью оптических шлюзов и подустройств в домах на основе FTTH и реализации оптоволоконной связи в помещениях пользователей черезПОНтехнологии.
Основной шлюз FTTR является ядром сети FTTR. Он подключается к OLT по восходящей линии для обеспечения оптоволоконного соединения до дома и по нисходящей линии для обеспечения оптических портов для подключения нескольких подчинённых шлюзов FTTR. Подчинённый шлюз FTTR взаимодействует с оконечным оборудованием через интерфейсы Wi-Fi и Ethernet, выполняет функцию моста для пересылки данных оконечного оборудования на основной шлюз и принимает управление и контроль от основного шлюза FTTR. Сетевая организация FTTR показана на рисунке.
По сравнению с традиционными методами, такими как кабельные сети, сети на основе линий электропередач и беспроводные сети, сети FTTR имеют следующие преимущества.
Во-первых, сетевое оборудование обладает более высокой производительностью и более высокой пропускной способностью. Оптоволоконное соединение между главным и подчинённым шлюзами позволяет расширить гигабитную пропускную способность до каждой комнаты пользователя и улучшить качество домашней сети во всех аспектах. Сеть FTTR обладает дополнительными преимуществами в плане пропускной способности и стабильности передачи данных.
Второе преимущество — улучшенное покрытие Wi-Fi и более высокое качество. Wi-Fi 6 — стандартная конфигурация шлюзов FTTR, при этом как главный, так и подчинённый шлюзы могут обеспечивать Wi-Fi-подключения, эффективно повышая стабильность сети Wi-Fi и уровень сигнала.
На качество домашней интрасети влияют такие факторы, как конфигурация домашней сети, пользовательское оборудование и пользовательские терминалы. Поэтому обнаружение и локализация ненадлежащего качества домашней сети является сложной задачей в условиях эксплуатации сети. Каждая компания связи или поставщик сетевых услуг предлагает собственное решение. Например, технические решения для оценки качества домашней интрасети и локализации ненадлежащего качества; дальнейшее изучение применения технологий больших данных и искусственного интеллекта для повышения качества домашних широкополосных сетей; продвижение применения технологий FTTR и Wi-Fi 6; широкая база качества сети и многое другое.
Время публикации: 08 мая 2023 г.