智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)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(shí)踐智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)踐ResearchandPracticeonKeyTechnologiesfor研究與實(shí)踐SmartFTTRBusinessApplicationInnovationTanMing，WangJiujiu，MaYongliang，LiaoHui，RenCanli（ChinaUnitedNetworkCommunicationsGroupCo.，Ltd.，Beijing100033，China）關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：當(dāng)前家庭網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為影響用戶(hù)體驗(yàn)的瓶頸，F(xiàn)TTR是解決家庭網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的有效方法。如何利用FTTR向用戶(hù)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(yàn)，是電信運(yùn)營(yíng)商共同關(guān)注的焦點(diǎn)。結(jié)合智能FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用的背業(yè)共識(shí)等4個(gè)方面對(duì)比分析了P2MP、P2P等2種FTTR組網(wǎng)模式。最后，對(duì)FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。Keywords：1千兆光網(wǎng)發(fā)展需求及發(fā)展趨勢(shì)1千兆光網(wǎng)發(fā)展需求及發(fā)展趨勢(shì)標(biāo)及任務(wù)，光纖寬帶已成為國(guó)家層面的重要戰(zhàn)略。同光纖接入網(wǎng)是我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是構(gòu)建電信運(yùn)營(yíng)商全業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的基大對(duì)通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的扶持力度，推動(dòng)運(yùn)營(yíng)商加大對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的投資。2021年的政府工作報(bào)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(chǎng)收稿日期：2023-08-04時(shí)，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的加速發(fā)展，8K視頻、在線(xiàn)教育、家業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出高品質(zhì)化的趨勢(shì)，使得家庭和中小企業(yè)對(duì)帶寬的需求日益增加［1］。對(duì)此，電信運(yùn)營(yíng)商在加速推時(shí)，開(kāi)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(mǎn)足用戶(hù)對(duì)高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)的需求。2家庭網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)家庭網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)通過(guò)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(shí)踐電信傳輸TelecommunicationTransmission的已超過(guò)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(hù)網(wǎng)絡(luò)感知的重要因素。然而，用戶(hù)使用家庭寬帶業(yè)務(wù)時(shí)卻遇到許多體驗(yàn)不佳的情19%）、視頻卡頓（例如某省IPTV質(zhì)差率達(dá)到3.6%遠(yuǎn)程辦公掉線(xiàn)（掉線(xiàn)率達(dá)到15%）等問(wèn)題。經(jīng)分析，家庭網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不佳是用戶(hù)投訴的最主要原因，根據(jù)中國(guó)聯(lián)通部署的智能板卡統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，家庭網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差占比達(dá)到96.55%，其他原因包括光纜線(xiàn)路、傳輸鏈問(wèn)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(wèn)題較為突出，占比60.62%，部分用戶(hù)存在室內(nèi)Wi-Fi測(cè)速遠(yuǎn)小于簽約帶寬的情況，尤其是對(duì)于大戶(hù)型和別墅的網(wǎng)絡(luò)覆蓋來(lái)說(shuō)，Wi-Fi帶寬不足、覆蓋差等問(wèn)題導(dǎo)致寬帶業(yè)務(wù)頻繁卡頓，用戶(hù)體驗(yàn)差，已經(jīng)成為用戶(hù)的主要投訴點(diǎn)［2］。路由器問(wèn)題5.19%光貓類(lèi)問(wèn)題6.89%Wi-Wi-Fi類(lèi)問(wèn)題60.62%連接問(wèn)題27.29%圖1家庭網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差問(wèn)題目前用戶(hù)家庭網(wǎng)絡(luò)還存在室內(nèi)網(wǎng)線(xiàn)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(wèn)題，這些問(wèn)題都會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際速率和質(zhì)量［3］。特別是在中大型戶(hù)型的家庭中，還存在Wi-Fi信號(hào)覆蓋差、干擾嚴(yán)重等問(wèn)題，影響用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。上述問(wèn)題說(shuō)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(hù)體驗(yàn)仍然存在瓶頸［4要真正實(shí)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(yùn)營(yíng)商 十米”。而從寬帶網(wǎng)絡(luò)自上而下來(lái)看，越靠近用戶(hù)終用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，重點(diǎn)是要改善用戶(hù)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，提升房間內(nèi)的Wi-Fi質(zhì)量。70M100M1000M70M100M入戶(hù)訂閱速率光貓網(wǎng)線(xiàn)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(wèn)題提供了一種較好的解決方案。FTTR技術(shù)通過(guò)將光纖資源從戶(hù)內(nèi)配線(xiàn)箱進(jìn)一步延伸到戶(hù)內(nèi)房間信息點(diǎn)［5使傳統(tǒng)的光纖入戶(hù)進(jìn)一步升級(jí)為光纖接入到每個(gè)房間，通過(guò)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(xiàn)箱或家庭關(guān)鍵位置部署FTTR主光貓，以主光貓為核心，通過(guò)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(guò)XG（S）-PON或10GEPON連接OLT，下行通過(guò)光纖、分光器進(jìn)入到每一個(gè)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(duì)所有從網(wǎng)關(guān)進(jìn)行統(tǒng)一管理和配置；從光貓滿(mǎn)足各類(lèi)終端的千兆帶寬接入需求，分布于各房間，為用戶(hù)提供Wi-Fi6無(wú)線(xiàn)接入和千兆有線(xiàn)接口，由主光貓進(jìn)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(tái)用戶(hù)APP光纖用戶(hù)APP光纖主臥APP次臥運(yùn)營(yíng)商次臥10GPON從光貓主光貓光連接器從光貓書(shū)房圖3FTTR技術(shù)組網(wǎng)方案郵電設(shè)計(jì)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(shí)踐C系統(tǒng)中間件位于主光貓硬件內(nèi)，負(fù)責(zé)采集家庭網(wǎng)絡(luò)信息并匯總整理，然后上報(bào)至C系統(tǒng)智能管理平臺(tái)，從而全面實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭千兆網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)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(tái)用戶(hù)APPCAPI接口用戶(hù)APPCAPI接口運(yùn)維APPC系統(tǒng)DBUS運(yùn)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(diǎn)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(shì)，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(diǎn)。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(biāo)準(zhǔn)，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(shí)現(xiàn)千兆Wi-Fi在房間內(nèi)無(wú)死角全覆蓋，保障通信不間斷、視頻不卡頓。同時(shí)，還易于升級(jí)，在技術(shù)進(jìn)一步更新迭代的情況下，能夠充分利用新技術(shù)手段進(jìn)行平滑升級(jí)，為用戶(hù)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(shí)，會(huì)因?yàn)閃i-Fi信號(hào)的衰減，出現(xiàn)傳輸速率降低和網(wǎng)速變慢等問(wèn)題。而FTTR組網(wǎng)方案通過(guò)部署1拖N個(gè)Wi-Fi6智能光貓路由一體機(jī)的方式，支持N個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)連接和256個(gè)以上的智能設(shè)備同時(shí)上網(wǎng)［8支持無(wú)線(xiàn)漫游功能，能夠?qū)崿F(xiàn)房間無(wú)死角全覆蓋，且信號(hào)輻射和傳輸效率極高，能夠?yàn)橛脩?hù)提供極佳的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，確保用戶(hù)在使用Wi-Fi時(shí)不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)和速率衰減的情況。例如，在進(jìn)行視頻會(huì)議、微信電話(huà)以及游戲切換時(shí)，使用傳統(tǒng)的Wi-Fi可能會(huì)因網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)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(shí)施更便捷。FTTR全屋光Wi-Fi組網(wǎng)方案具有施工十分便捷、簡(jiǎn)單，節(jié)省人力和材料成本等優(yōu)點(diǎn)。光纖全連接支持“明暗”部署，以暗管穿線(xiàn)為主，明線(xiàn)使用隱形光纖敷設(shè)無(wú)需穿墻打洞，也可以達(dá)到近似無(wú)痕的效果，確保美觀、環(huán)保，使用戶(hù)易于接受受電磁干擾等特性，使用壽命長(zhǎng)，其帶寬可以持續(xù)演進(jìn)到100Gbit/s以上，能夠滿(mǎn)足未來(lái)高帶寬業(yè)務(wù)的需求。d）掌上管控全智能。手機(jī)APP可實(shí)時(shí)監(jiān)控Wi-Fi狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)Wi-Fi狀態(tài)隨時(shí)可視、Wi-Fi質(zhì)量問(wèn)題快速診斷等功能。同時(shí)，可以通過(guò)APP隨時(shí)管控家中的網(wǎng)絡(luò)情況，實(shí)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(hù)可實(shí)時(shí)監(jiān)控家庭Wi-Fi狀態(tài)，暢享科技帶來(lái)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(gè)光口，通過(guò)無(wú)源分光器擴(kuò)展多個(gè)從設(shè)備，當(dāng)從設(shè)備數(shù)量大于1時(shí)，需要增加分光器。P2P模式下，F(xiàn)TTR主設(shè)備具備多個(gè)光口（4個(gè)當(dāng)主設(shè)備與從設(shè)備直接通過(guò)光纖連接，安裝IPTV時(shí)需要加裝有源的光電轉(zhuǎn)換器件，當(dāng)從設(shè)備數(shù)量大于4時(shí)，需要增加有源光交換機(jī)對(duì)從設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)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(duì)比項(xiàng)電力線(xiàn)組網(wǎng)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)網(wǎng)線(xiàn)組網(wǎng)FTTR最高速率/HGAV：200~500HGAV2：450~1200Mesh時(shí)，每加一級(jí)性能減半傳輸距離/m小于300小于300小于100km級(jí)安裝便利性即插即用安裝容易，對(duì)AP安裝位置要求高需要室內(nèi)敷設(shè)網(wǎng)線(xiàn)、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(xiàn)劣質(zhì)可運(yùn)維性?xún)H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(shí)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(jī)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(jī)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(wú)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(wú)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(jī)（有源）從設(shè)備機(jī)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(shí)等4個(gè)方面對(duì)以上2種組網(wǎng)模式進(jìn)行了對(duì)比分析。4.1速率感知對(duì)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(jí)支持；P2MP方案漫游切表2速率感知對(duì)比對(duì)比項(xiàng)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(shí)延/ms2050多用戶(hù)同時(shí)下載，Wi-Fi有序調(diào)度支持多個(gè)Wi-Fi間高效調(diào)度不支持多個(gè)Wi-Fi間高效調(diào)度換時(shí)延為20ms，并支持有序調(diào)度。因此，P2MP模式的速率體驗(yàn)更優(yōu)。4.2裝維復(fù)雜度對(duì)比分析從裝維復(fù)雜度的角度來(lái)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(guò)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(wú)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(wú)源分光器，P2P模式需要增加有源光交換機(jī)。對(duì)于IPTV組網(wǎng)，P2P模式在連接IPTV時(shí)需增加有源的光電轉(zhuǎn)換器，而P2MP模式則可以通過(guò)電口直連機(jī)頂盒。裝維復(fù)雜度對(duì)比如表3所示。4.3終端成本對(duì)比分析從終端成本角度來(lái)看，P2P模式更具優(yōu)勢(shì)。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(huì)增加約12%的成本（約240元）。終端成本對(duì)比分析如表4所示。4.4產(chǎn)業(yè)共識(shí)分析在產(chǎn)業(yè)共識(shí)方面，P2MP模式已經(jīng)在運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商和產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面形成了產(chǎn)業(yè)共識(shí)，而P2P方案目前暫無(wú)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在國(guó)內(nèi)，只有廣東、江蘇移動(dòng)進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用，而在國(guó)外，只有Nokia正在研究相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。4.5小結(jié)綜合以上對(duì)比分析，P2MP組網(wǎng)模式在用戶(hù)體驗(yàn)表3裝維復(fù)雜度對(duì)比對(duì)比項(xiàng)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(kuò)展能力電口直連電口直連電口直連調(diào)試設(shè)備種類(lèi)及復(fù)雜度器/光交換機(jī)）郵電設(shè)計(jì)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(shí)踐表4終端成本對(duì)比對(duì)比項(xiàng)1主+1從1主+5從P2MPP2PP2MPP2PP2MPP2P成本ABC成本構(gòu)成和產(chǎn)業(yè)共識(shí)方面具有優(yōu)勢(shì)。在裝維復(fù)雜度方面，2種模式各有優(yōu)缺點(diǎn)。而在終端成本方面，P2P組網(wǎng)模式可以節(jié)省約100元/每戶(hù)。FTTRP2MP與P2P組網(wǎng)模式對(duì)比如表5所示。表5FTTRP2MP與P2P組網(wǎng)模式對(duì)比對(duì)比項(xiàng)用戶(hù)體驗(yàn)裝維復(fù)雜度終端成本產(chǎn)業(yè)共識(shí)P2P不支持千兆案升級(jí)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(jìn)入主流僅個(gè)別國(guó)外設(shè)備商研究P2MP支持千兆及能體驗(yàn)更優(yōu)1主+1從+IPTV無(wú)需任何輔助上使用無(wú)源分光器1主+5從及以上+IPTV，節(jié)省200元左右已成為運(yùn)營(yíng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的共識(shí)5FTTR業(yè)務(wù)應(yīng)用前景在邁向數(shù)字化和智能化的進(jìn)程中，家庭數(shù)字化是至關(guān)重要的場(chǎng)景，也是推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。FTTR是未來(lái)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(shí)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(dāng)前的接入網(wǎng)改造和建設(shè)中具有使用的可行性［15］是實(shí)現(xiàn)家寬業(yè)務(wù)差異化、精細(xì)化運(yùn)營(yíng)，打造家庭網(wǎng)絡(luò)品牌，提升用戶(hù)ARPU