Com base em anos de experiência em pesquisa e desenvolvimento em equipamentos de internet, discutimos as tecnologias e soluções para a garantia da qualidade de redes internas de banda larga residencial. Primeiramente, analisamos a situação atual da qualidade de redes internas de banda larga residencial e resumimos diversos fatores, como fibra óptica, gateways, roteadores, Wi-Fi e operações do usuário, que causam problemas de qualidade em redes internas de banda larga residencial. Em segundo lugar, apresentamos as novas tecnologias de cobertura de redes internas, como Wi-Fi 6 e FTTR (Fiber To The Room).
1. Análise de problemas de qualidade de redes internas de banda larga residencial
No processo de FTTH (fibra para casa), devido à influência da distância de transmissão óptica, divisão óptica e perda do dispositivo de conexão, e curvatura da fibra óptica, a potência óptica recebida pelo gateway pode ser baixa e a taxa de erro de bits pode ser alta, resultando em um aumento na taxa de perda de pacotes da transmissão do serviço de camada superior. , a taxa cai.
No entanto, o desempenho de hardware de gateways antigos é geralmente baixo, e problemas como alto uso de CPU e memória e superaquecimento do equipamento são propensos a ocorrer, resultando em reinicializações anormais e travamentos dos gateways. Gateways antigos geralmente não suportam velocidades de rede gigabit, e alguns gateways antigos também apresentam problemas como chips desatualizados, o que leva a uma grande lacuna entre o valor real da velocidade da conexão de rede e o valor teórico, o que limita ainda mais a possibilidade de melhorar a experiência online do usuário. Atualmente, os gateways domésticos inteligentes antigos que foram usados por 3 anos ou mais na rede ativa ainda ocupam uma certa proporção e precisam ser substituídos.
A faixa de frequência de 2,4 GHz é a faixa de frequência ISM (Industrial-Científica-Médica). É usada como faixa de frequência comum para estações de rádio, como redes locais sem fio, sistemas de acesso sem fio, sistemas Bluetooth e sistemas de comunicação de espectro espalhado ponto a ponto ou ponto a multiponto, com poucos recursos de frequência e largura de banda limitada. Atualmente, ainda há uma certa proporção de gateways que suportam a faixa de frequência Wi-Fi de 2,4 GHz nas redes existentes, e o problema de interferência de cofrequência/frequência adjacente é mais proeminente.
Devido a bugs de software e ao desempenho insuficiente do hardware de alguns gateways, as conexões PPPoE são frequentemente interrompidas e reiniciadas, resultando em interrupções frequentes no acesso à internet para os usuários. Após a interrupção passiva da conexão PPPoE (por exemplo, a interrupção do link de transmissão uplink), cada fabricante de gateway possui padrões de implementação inconsistentes para a detecção de portas WAN e a repetição da discagem PPPoE. Os gateways de alguns fabricantes detectam uma vez a cada 20 segundos e rediscam somente após 30 detecções com falha. Como resultado, o gateway leva 10 minutos para iniciar automaticamente a repetição PPPoE após ficar offline passivamente, afetando seriamente a experiência do usuário.
Cada vez mais, os gateways domésticos dos usuários estão sendo configurados com roteadores (doravante denominados "roteadores"). Entre esses roteadores, alguns suportam apenas portas WAN de 100 M ou (e) suportam apenas Wi-Fi 4 (802.11b/g/n).
Alguns fabricantes de roteadores ainda possuem apenas uma das portas WAN ou protocolos Wi-Fi que suportam velocidades de rede Gigabit, tornando-se roteadores "pseudo-Gigabit". Além disso, o roteador é conectado ao gateway por meio de um cabo de rede, e o cabo de rede utilizado pelos usuários é basicamente um cabo de categoria 5 ou supercategoria 5, que possui vida útil curta e baixa capacidade antiparasitária, sendo que a maioria suporta apenas velocidades de 100M. Nenhum dos roteadores e cabos de rede mencionados acima atende aos requisitos de evolução das redes gigabit e supergigabit subsequentes. Alguns roteadores reiniciam com frequência devido a problemas de qualidade do produto, afetando seriamente a experiência do usuário.
O Wi-Fi é o principal método de cobertura sem fio em ambientes internos, mas muitos gateways residenciais são instalados em caixas de baixa tensão na porta do usuário. Limitado pela localização da caixa de baixa tensão, pelo material da cobertura e pelo tipo de casa complexa, o sinal Wi-Fi não é suficiente para cobrir todas as áreas internas. Quanto mais distante o dispositivo terminal estiver do ponto de acesso Wi-Fi, mais obstáculos haverá e maior será a perda de intensidade do sinal, o que pode levar à instabilidade da conexão e à perda de pacotes de dados.
No caso de redes internas de vários dispositivos Wi-Fi, os problemas de interferência de mesma frequência e canal adjacente geralmente ocorrem devido a configurações de canal irracionais, reduzindo ainda mais a taxa de Wi-Fi.
Quando alguns usuários conectam o roteador ao gateway, por falta de experiência profissional, podem conectar o roteador à porta de rede não gigabit do gateway ou não conectar o cabo de rede firmemente, resultando em portas de rede soltas. Nesses casos, mesmo que o usuário assine o serviço gigabit ou utilize um roteador gigabit, ele não consegue obter serviços gigabit estáveis, o que também traz desafios para as operadoras lidarem com falhas.
Alguns usuários têm muitos dispositivos conectados ao Wi-Fi em suas casas (mais de 20) ou vários aplicativos baixam arquivos em alta velocidade ao mesmo tempo, o que também causa sérios conflitos de canal Wi-Fi e conexões Wi-Fi instáveis.
Alguns usuários usam terminais antigos que suportam apenas a banda de frequência Wi-Fi de 2,4 GHz ou protocolos Wi-Fi mais antigos, o que os impede de obter uma experiência de Internet estável e rápida.
2. Novas tecnologias para melhorar a qualidade da rede interna
Serviços de alta largura de banda e baixa latência, como vídeo em alta definição 4K/8K, RA/RV, educação online e home office, estão gradualmente se tornando as necessidades mais rígidas dos usuários domésticos. Isso impõe requisitos mais rigorosos à qualidade da rede de banda larga residencial, especialmente à qualidade da rede interna de banda larga residencial. A rede interna de banda larga residencial existente baseada na tecnologia FTTH (Fiber To The House, fibra até a casa) tem enfrentado dificuldades para atender aos requisitos acima. No entanto, as tecnologias Wi-Fi 6 e FTTR podem atender melhor aos requisitos de serviço acima e devem ser implantadas em larga escala o mais breve possível.
Wi-Fi 6
Em 2019, a Wi-Fi Alliance nomeou a tecnologia 802.11ax de Wi-Fi 6, e nomeou as tecnologias anteriores 802.11ax e 802.11n de Wi-Fi 5 e Wi-Fi 4, respectivamente.
O Wi-Fi 6 introduz OFDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência Ortogonal), MU-MIMO (Tecnologia de Entrada Múltipla e Saída Múltipla para Múltiplos Usuários), 1024QAM (Modulação de Amplitude em Quadratura) e outras novas tecnologias. A taxa máxima teórica de download pode chegar a 9,6 Gbit/s. Comparado com as tecnologias Wi-Fi 4 e Wi-Fi 5 mais utilizadas no setor, ele apresenta maior taxa de transmissão, maior capacidade de simultaneidade, menor atraso de serviço, maior cobertura e menor consumo de energia do terminal.
Tecnologia FTTR
FTTR refere-se à implantação de gateways e subdispositivos totalmente ópticos em residências com base em FTTH e à concretização de cobertura de comunicação de fibra óptica para salas de usuários por meio da tecnologia PON.
O gateway principal FTTR é o núcleo da rede FTTR. Ele é conectado ao OLT para fornecer fibra óptica até a residência e, para baixo, para fornecer portas ópticas para conectar vários gateways escravos FTTR. O gateway escravo FTTR se comunica com o equipamento terminal por meio de interfaces Wi-Fi e Ethernet, fornece uma função de ponte para encaminhar os dados do equipamento terminal para o gateway principal e aceita o gerenciamento e o controle do gateway principal FTTR. A rede FTTR é mostrada na figura.
Em comparação com métodos tradicionais, como redes de cabos de rede, redes de linhas de energia e redes sem fio, as redes FTTR têm as seguintes vantagens.
Em primeiro lugar, o equipamento de rede apresenta melhor desempenho e maior largura de banda. A conexão de fibra óptica entre o gateway mestre e o gateway escravo pode realmente estender a largura de banda gigabit para todos os cômodos do usuário, melhorando a qualidade da rede doméstica do usuário em todos os aspectos. A rede FTTR oferece mais vantagens em termos de largura de banda de transmissão e estabilidade.
A segunda é uma melhor cobertura Wi-Fi e maior qualidade. O Wi-Fi 6 é a configuração padrão dos gateways FTTR, e tanto o gateway mestre quanto o gateway escravo podem fornecer conexões Wi-Fi, melhorando efetivamente a estabilidade da rede Wi-Fi e a intensidade da cobertura do sinal.
A qualidade da intranet da rede doméstica é afetada por fatores como o layout da rede doméstica, o equipamento do usuário e os terminais do usuário. Portanto, encontrar e localizar a baixa qualidade da rede doméstica é um problema difícil na rede ativa. Cada empresa de comunicação ou provedor de serviços de rede propõe sua própria solução, respectivamente. Por exemplo, soluções técnicas para avaliar a qualidade da intranet da rede doméstica e localizar a baixa qualidade; continuar a explorar a aplicação de big data e tecnologia de inteligência artificial no campo da melhoria da qualidade de redes internas de banda larga doméstica; promover a aplicação de FTTR e tecnologias Wi-Fi 6; ampla base de qualidade de rede e muito mais.
Data de publicação: 26 de maio de 2023
