智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐

電信傳輸TelecommunicationTransmission智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐ResearchandPracticeonKeyTechnologiesfor研究與實踐SmartFTTRBusinessApplicationInnovationTanMing，WangJiujiu，MaYongliang，LiaoHui，RenCanli（ChinaUnitedNetworkCommunicationsGroupCo.，Ltd.，Beijing100033，China）關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：當前家庭網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為影響用戶體驗的瓶頸，F(xiàn)TTR是解決家庭網(wǎng)絡(luò)問題的有效方法。如何利用FTTR向用戶提供端到端的超高速信息服務(wù)和極致高品質(zhì)的寬帶業(yè)務(wù)體驗，是電信運營商共同關(guān)注的焦點。結(jié)合智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用的背業(yè)共識等4個方面對比分析了P2MP、P2P等2種FTTR組網(wǎng)模式。最后，對FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用前景進行了展望。Keywords：1千兆光網(wǎng)發(fā)展需求及發(fā)展趨勢1千兆光網(wǎng)發(fā)展需求及發(fā)展趨勢標及任務(wù)，光纖寬帶已成為國家層面的重要戰(zhàn)略。同光纖接入網(wǎng)是我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是構(gòu)建電信運營商全業(yè)務(wù)競爭優(yōu)勢的基大對通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的扶持力度，推動運營商加大對光網(wǎng)絡(luò)的投資。2021年的政府工作報告明確提出要“加大5G網(wǎng)絡(luò)和千兆光網(wǎng)建設(shè)力度，豐富應(yīng)用場收稿日期：2023-08-04時，隨著數(shù)字經(jīng)濟的加速發(fā)展，8K視頻、在線教育、家業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出高品質(zhì)化的趨勢，使得家庭和中小企業(yè)對帶寬的需求日益增加［1］。對此，電信運營商在加速推時，開始全面深度思考如何構(gòu)建高質(zhì)量的寬帶精品網(wǎng)，以滿足用戶對高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)體驗的需求。2家庭網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及存在問題據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)家庭網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)通過Wi-Fi接入742023/10/DTPT智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐電信傳輸TelecommunicationTransmission的已超過94%，而90%以上的家庭流量也源自Wi-Fi。因此，Wi-Fi已成為家庭的剛性需求，家庭Wi-Fi的質(zhì)量也成為制約家庭用戶網(wǎng)絡(luò)感知的重要因素。然而，用戶使用家庭寬帶業(yè)務(wù)時卻遇到許多體驗不佳的情19%）、視頻卡頓（例如某省IPTV質(zhì)差率達到3.6%遠程辦公掉線（掉線率達到15%）等問題。經(jīng)分析，家庭網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不佳是用戶投訴的最主要原因，根據(jù)中國聯(lián)通部署的智能板卡統(tǒng)計數(shù)據(jù)，家庭網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差占比達到96.55%，其他原因包括光纜線路、傳輸鏈問題。如圖1所示，在家庭網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差因素中，室內(nèi)Wi-Fi質(zhì)量不佳的問題較為突出，占比60.62%，部分用戶存在室內(nèi)Wi-Fi測速遠小于簽約帶寬的情況，尤其是對于大戶型和別墅的網(wǎng)絡(luò)覆蓋來說，Wi-Fi帶寬不足、覆蓋差等問題導(dǎo)致寬帶業(yè)務(wù)頻繁卡頓，用戶體驗差，已經(jīng)成為用戶的主要投訴點［2］。路由器問題5.19%光貓類問題6.89%Wi-Wi-Fi類問題60.62%連接問題27.29%圖1家庭網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差問題目前用戶家庭網(wǎng)絡(luò)還存在室內(nèi)網(wǎng)線和百兆路由設(shè)備老舊不合格，以及內(nèi)網(wǎng)設(shè)備多方集成、互連接口及配置不規(guī)范等問題，這些問題都會影響網(wǎng)絡(luò)的實際速率和質(zhì)量［3］。特別是在中大型戶型的家庭中，還存在Wi-Fi信號覆蓋差、干擾嚴重等問題，影響用戶網(wǎng)絡(luò)體驗。上述問題說明，雖然千兆光網(wǎng)正在加速發(fā)展，但 的家庭網(wǎng)絡(luò)用戶體驗仍然存在瓶頸［4要真正實現(xiàn)“數(shù) 字家庭”，需要端到端高質(zhì)量的光纖網(wǎng)絡(luò)，電信運營商 十米”。而從寬帶網(wǎng)絡(luò)自上而下來看，越靠近用戶終用戶網(wǎng)絡(luò)體驗，重點是要改善用戶家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，提升房間內(nèi)的Wi-Fi質(zhì)量。70M100M1000M70M100M入戶訂閱速率光貓網(wǎng)線路由器Wi-Fi家用終端圖2“漏斗”模式家庭組網(wǎng)3FTTR技術(shù)方案3.1FTTR組網(wǎng)架構(gòu)FTTR是一種全新的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為上述問題提供了一種較好的解決方案。FTTR技術(shù)通過將光纖資源從戶內(nèi)配線箱進一步延伸到戶內(nèi)房間信息點［5使傳統(tǒng)的光纖入戶進一步升級為光纖接入到每個房間，通過全光傳輸?shù)慕M網(wǎng)方式，為家庭提供全新的千兆網(wǎng)絡(luò)覆蓋解決方案。FTTR組網(wǎng)結(jié)構(gòu)由主光貓（網(wǎng)關(guān)+路由）、從光貓分組成。其中，主光貓位于OLT與從光貓之間。在配線箱或家庭關(guān)鍵位置部署FTTR主光貓，以主光貓為核心，通過分光器和單芯雙向傳輸光纖，組建成FTTR的家庭光網(wǎng)絡(luò)。FTTR主光貓上行通過XG（S）-PON或10GEPON連接OLT，下行通過光纖、分光器進入到每一個房間，連接各房間的從光貓，主光貓除基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)功能外，還需對所有從網(wǎng)關(guān)進行統(tǒng)一管理和配置；從光貓滿足各類終端的千兆帶寬接入需求，分布于各房間，為用戶提供Wi-Fi6無線接入和千兆有線接口，由主光貓進行統(tǒng)一配置和管理［6］。FTTR技術(shù)組網(wǎng)方案如圖3所示。家庭網(wǎng)絡(luò)管理平臺用戶APP光纖用戶APP光纖主臥APP次臥運營商次臥10GPON從光貓主光貓光連接器從光貓書房圖3FTTR技術(shù)組網(wǎng)方案郵電設(shè)計技術(shù)/2023/1075電信傳輸TelecommunicationTransmission智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐C系統(tǒng)中間件位于主光貓硬件內(nèi)，負責采集家庭網(wǎng)絡(luò)信息并匯總整理，然后上報至C系統(tǒng)智能管理平臺，從而全面實現(xiàn)對家庭千兆網(wǎng)絡(luò)的運維管理。C系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。RMSLinuxOSRMSLinuxOSCC系統(tǒng)智能管理平臺用戶APPCAPI接口用戶APPCAPI接口運維APPC系統(tǒng)DBUS運維APP中間件接口基礎(chǔ)業(yè)務(wù)系統(tǒng)瀏覽器瀏覽器圖4C系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)3.2FTTR組網(wǎng)技術(shù)特點FTTR組網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)方案相比，在特定參數(shù)和特性上也表現(xiàn)出一定優(yōu)勢，如表1所示。另外，F(xiàn)TTR組網(wǎng)技術(shù)具有四大技術(shù)特點。a）全屋超千兆全覆蓋。采用Wi-Fi6技術(shù)，Wi-Fi6作為目前應(yīng)用最廣泛的Wi-Fi標準，支持2.4GHz和5GHz雙頻MU-MIMO［7］具備160MHz超大頻寬，有效保障了Wi-Fi的輻射和覆蓋，實現(xiàn)千兆Wi-Fi在房間內(nèi)無死角全覆蓋，保障通信不間斷、視頻不卡頓。同時，還易于升級，在技術(shù)進一步更新迭代的情況下，能夠充分利用新技術(shù)手段進行平滑升級，為用戶提供更高傳輸速率的服務(wù)。b）Wi-Fi連接瞬間切換。傳統(tǒng)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)在不同房間之間傳輸時，會因為Wi-Fi信號的衰減，出現(xiàn)傳輸速率降低和網(wǎng)速變慢等問題。而FTTR組網(wǎng)方案通過部署1拖N個Wi-Fi6智能光貓路由一體機的方式，支持N個Wi-Fi熱點連接和256個以上的智能設(shè)備同時上網(wǎng)［8支持無線漫游功能，能夠?qū)崿F(xiàn)房間無死角全覆蓋，且信號輻射和傳輸效率極高，能夠為用戶提供極佳的網(wǎng)絡(luò)體驗，確保用戶在使用Wi-Fi時不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)波動和速率衰減的情況。例如，在進行視頻會議、微信電話以及游戲切換時，使用傳統(tǒng)的Wi-Fi可能會因網(wǎng)絡(luò)波動出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷的情況，但基于FTTR技術(shù)支持的Wi-Fi可完全避免這種情況的發(fā)生［9］。c）裝維實施更便捷。FTTR全屋光Wi-Fi組網(wǎng)方案具有施工十分便捷、簡單，節(jié)省人力和材料成本等優(yōu)點。光纖全連接支持“明暗”部署，以暗管穿線為主，明線使用隱形光纖敷設(shè)無需穿墻打洞，也可以達到近似無痕的效果，確保美觀、環(huán)保，使用戶易于接受受電磁干擾等特性，使用壽命長，其帶寬可以持續(xù)演進到100Gbit/s以上，能夠滿足未來高帶寬業(yè)務(wù)的需求。d）掌上管控全智能。手機APP可實時監(jiān)控Wi-Fi狀態(tài)，實現(xiàn)Wi-Fi狀態(tài)隨時可視、Wi-Fi質(zhì)量問題快速診斷等功能。同時，可以通過APP隨時管控家中的網(wǎng)絡(luò)情況，實現(xiàn)防蹭網(wǎng)、防入侵、綠色上網(wǎng)、孩子上網(wǎng)管控等功能，用戶可實時監(jiān)控家庭Wi-Fi狀態(tài)，暢享科技帶來的智慧生活。4FTTR組網(wǎng)模式分析式。P2MP模式下，F(xiàn)TTR主設(shè)備僅包含一個光口，通過無源分光器擴展多個從設(shè)備，當從設(shè)備數(shù)量大于1時，需要增加分光器。P2P模式下，F(xiàn)TTR主設(shè)備具備多個光口（4個當主設(shè)備與從設(shè)備直接通過光纖連接，安裝IPTV時需要加裝有源的光電轉(zhuǎn)換器件，當從設(shè)備數(shù)量大于4時，需要增加有源光交換機對從設(shè)備進行擴展。2種組網(wǎng)模式均不需要改造上層網(wǎng)絡(luò)。P2MP架構(gòu)如圖5所示，P2P架構(gòu)如圖6所示。表1FTTR組網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)比較對比項電力線組網(wǎng)無線組網(wǎng)網(wǎng)線組網(wǎng)FTTR最高速率/HGAV：200~500HGAV2：450~1200Mesh時，每加一級性能減半傳輸距離/m小于300小于300小于100km級安裝便利性即插即用安裝容易，對AP安裝位置要求高需要室內(nèi)敷設(shè)網(wǎng)線、安裝復(fù)雜需要室內(nèi)敷設(shè)光纜，安裝部署比較復(fù)雜可靠性家用電器影響大，性能不穩(wěn)定環(huán)境干擾大，性能不穩(wěn)定易老化，30%以上網(wǎng)線劣質(zhì)可運維性僅可管理光貓僅可管理光貓僅可管理光貓可管可控762023/10/DTPT智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐電信傳輸TelecommunicationTransmission主設(shè)備P2MP光口GPON協(xié)議以太網(wǎng)協(xié)議機頂盒IPTV從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備主設(shè)備P2MP光口GPON協(xié)議以太網(wǎng)協(xié)議機頂盒IPTV從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備OLT及上層網(wǎng)絡(luò)上層網(wǎng)絡(luò)無需改造圖5P2MP架構(gòu)P2P光口P2P光口P2P光口從設(shè)備從設(shè)備P2P光口P2P光口P2P光口P2P光口從設(shè)備從設(shè)備P2P光口P2P光口P2P光口從設(shè)備從設(shè)備P2P光口P2P光口P2P光口P2P光口從設(shè)備從設(shè)備OLT及上層網(wǎng)絡(luò)上層網(wǎng)絡(luò)無需改造主設(shè)備GPON協(xié)議P2PP2P光口光電轉(zhuǎn)換（有源）P2P光交換機（有源）從設(shè)備機頂盒IPTV圖6P2P架構(gòu)本文從速率感知、裝維復(fù)雜度、終端成本及產(chǎn)業(yè)共識等4個方面對以上2種組網(wǎng)模式進行了對比分析。4.1速率感知對比分析如表2所示，P2MP方案支持2.5Gbit/s上行速率和Mbit/s，且需要技術(shù)方案升級支持；P2MP方案漫游切表2速率感知對比對比項P2MP方案P2P方案最大下行速率最大上行速率Wi-Fi漫游切換時延/ms2050多用戶同時下載，Wi-Fi有序調(diào)度支持多個Wi-Fi間高效調(diào)度不支持多個Wi-Fi間高效調(diào)度換時延為20ms，并支持有序調(diào)度。因此，P2MP模式的速率體驗更優(yōu)。4.2裝維復(fù)雜度對比分析從裝維復(fù)雜度的角度來看，2種組網(wǎng)模式各有優(yōu)劣。在1主+1從的組網(wǎng)方式下，2種模式都可通過光纖直連從設(shè)備；在1主+2/3/4從的組網(wǎng)方式下，P2MP模式需要增加無源分光器；而在1主+5及以上從的組網(wǎng)方式下，P2MP模式需要增加無源分光器，P2P模式需要增加有源光交換機。對于IPTV組網(wǎng)，P2P模式在連接IPTV時需增加有源的光電轉(zhuǎn)換器，而P2MP模式則可以通過電口直連機頂盒。裝維復(fù)雜度對比如表3所示。4.3終端成本對比分析從終端成本角度來看，P2P模式更具優(yōu)勢。在1主+1從+IPTV的組網(wǎng)方式下，采用P2P模式，可以節(jié)省約10%的成本（約100元在1主+2/3/4從+IPTV組網(wǎng)方式下，采用P2P模式，可以節(jié)省約8%的成本（約120元在1主+5及以上從+IPTV的組網(wǎng)方式下，采用P2P模式，會增加約12%的成本（約240元）。終端成本對比分析如表4所示。4.4產(chǎn)業(yè)共識分析在產(chǎn)業(yè)共識方面，P2MP模式已經(jīng)在運營商、設(shè)備商和產(chǎn)業(yè)標準方面形成了產(chǎn)業(yè)共識，而P2P方案目前暫無行業(yè)標準和規(guī)范。在國內(nèi)，只有廣東、江蘇移動進行了試點應(yīng)用，而在國外，只有Nokia正在研究相關(guān)標準。4.5小結(jié)綜合以上對比分析，P2MP組網(wǎng)模式在用戶體驗表3裝維復(fù)雜度對比對比項1主+1從1主+5及以上從P2MPP2PP2MPP2PP2MPP2P主從設(shè)備連接方式光纖直連光纖直連光纖直連IPTV擴展能力電口直連電口直連電口直連調(diào)試設(shè)備種類及復(fù)雜度器/光交換機）郵電設(shè)計技術(shù)/2023/1077電信傳輸TelecommunicationTransmission智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐表4終端成本對比對比項1主+1從1主+5從P2MPP2PP2MPP2PP2MPP2P成本ABC成本構(gòu)成和產(chǎn)業(yè)共識方面具有優(yōu)勢。在裝維復(fù)雜度方面，2種模式各有優(yōu)缺點。而在終端成本方面，P2P組網(wǎng)模式可以節(jié)省約100元/每戶。FTTRP2MP與P2P組網(wǎng)模式對比如表5所示。表5FTTRP2MP與P2P組網(wǎng)模式對比對比項用戶體驗裝維復(fù)雜度終端成本產(chǎn)業(yè)共識P2P不支持千兆案升級支持，但成本更高安裝IPTV需增加有源光電轉(zhuǎn)換1主+1~4從+100元左右未進入主流僅個別國外設(shè)備商研究P2MP支持千兆及能體驗更優(yōu)1主+1從+IPTV無需任何輔助上使用無源分光器1主+5從及以上+IPTV，節(jié)省200元左右已成為運營產(chǎn)業(yè)標準的共識5FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用前景在邁向數(shù)字化和智能化的進程中，家庭數(shù)字化是至關(guān)重要的場景，也是推動數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。FTTR是未來10年光網(wǎng)的“二次革命”，是家庭寬帶發(fā)展歷程中具有劃時代意義的解決方案［13-14］。它是社區(qū)信息高速通道構(gòu)建中一種重要的網(wǎng)絡(luò)接入方式，且其在當前的接入網(wǎng)改造和建設(shè)中具有使用的可行性［15］是實現(xiàn)家寬業(yè)務(wù)差異化、精細化運營，打造家庭網(wǎng)絡(luò)品牌，提升用戶ARPU