王宜太

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司 合肥市分公司，安徽 合肥 230001）

0 前 言

2020年9月22日，中國聯(lián)通正式發(fā)布品牌煥新為“創(chuàng)新，與智慧同行”。5G賦能為智慧生活墊基，更清晰地描繪了未來智慧生活的理想愿景。以家庭為核心，打造個性化的智慧生活服務(wù)，聯(lián)通更是推出了“聯(lián)通三千兆，暢享智慧新生活”的千兆組網(wǎng)行動，出門用千兆5G，進門用千兆光寬帶和千兆無線WiFi。

目前，智慧家庭組網(wǎng)主要還是滿足上網(wǎng)、看電視以及少量智能家居聯(lián)網(wǎng)等日常簡單需求，但隨著家庭千兆光帶寬接入的普及、各種智能家居設(shè)備普遍應(yīng)用以及人們對數(shù)字智慧生活的向往，家庭千兆組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用顯的愈發(fā)迫切。人臉識別感應(yīng)社區(qū)、語音對話音箱、時時在線神眼、各種數(shù)字穿戴設(shè)備、數(shù)字遠程調(diào)控空調(diào)、智能生活管理冰箱、無人打掃機器人、智能廚房以及智慧泊車等，家庭接入應(yīng)用需要連接的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可能達幾十個甚至上百個。新的生活應(yīng)用帶來新的網(wǎng)絡(luò)需求，在不遠的將來，能源應(yīng)用、遠程醫(yī)療醫(yī)治、在線安防以及線上教育等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也都將與家庭應(yīng)用密切結(jié)合[1]。

人們對便捷化和數(shù)字化生活的向往，使得家庭的信息化必然快速向智能化發(fā)展，從而實現(xiàn)家庭生活的智能化和數(shù)字化。國家在十二五規(guī)劃中已明確將智能家居相關(guān)產(chǎn)業(yè)與新興能源和新時代文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等并列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，因此智慧家庭在未來必將擁有廣闊的市場前景。

1 千兆智慧家庭組網(wǎng)技術(shù)分析

1.1 千兆組網(wǎng)背景

聯(lián)通三千兆，暢想智慧新生活中的三千兆是千兆光帶寬、千兆5G以及千兆WiFi的總稱，其為用戶提供室內(nèi)外超高速、超高效以及高性能的無線家庭網(wǎng)絡(luò)。2020年是5G逐步商用壯大的一年，隨著5G建網(wǎng)的加速，智慧交通、智慧大腦、智慧醫(yī)療以及智慧家庭等應(yīng)用以經(jīng)實現(xiàn)。未來“5G主外，WiFi 6主內(nèi)”這種黃金應(yīng)用組合將會全面滿足用戶的各種網(wǎng)絡(luò)體驗，使泛網(wǎng)絡(luò)無處不在。WiFi 6是由無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)標準的WiFi聯(lián)盟提出的命名規(guī)則，將802.11ax改為WiFi 6，于2019年發(fā)布，面向室內(nèi)的WiFi技術(shù)由WiFi 5升級到WiFi 6。現(xiàn)在WiFi 6的性能更加出色，具有網(wǎng)速更快、時延更低、設(shè)備功耗更省以及容納數(shù)量更多等特點，最高網(wǎng)速可達9.6 Gb/s，而且優(yōu)化了信號上行覆蓋。同時，WiFi EasyMesh技術(shù)具有高擴展性，使用戶在需要的地方能很方便地增加無線AP，實現(xiàn)室內(nèi)信號無死角。

1.2 千兆組網(wǎng)方案

1.2.1 確定家庭戶型

針對平面型的家庭戶型和上下層的別墅戶型組網(wǎng)方案要區(qū)別對待。平面型的戶型采取“千兆WiFi 6路由器+有線或無線面板AP”一體化無線組網(wǎng)方案，上下層別墅型戶型應(yīng)采取“總千兆WiFi 6路由器+分千兆WiFi 6路由器+有線或無線面板AP”的一體化無線組網(wǎng)方案，如圖1所示。

圖1 智慧家庭的組網(wǎng)方案

無線面板AP組網(wǎng)方案是由一臺WiFi 6主體路由器和多個無線面板AP相互組網(wǎng)而成。主體路由器與無線面板之間可通過原先預埋的超六類網(wǎng)線傳輸信號，也可以通過無線橋接傳輸信號。同時，無線面板可直接換成家里原有的網(wǎng)絡(luò)面板，不需要重新占地和重新布線，不會破壞原有裝修。

1.2.2 選好設(shè)備位置

無線路由器安裝時要正面朝外，擺在較高較開闊的地方，天線角度要擺正，避開電器和家具等障礙物，以減少信號干擾和衰耗。當路由器天線與地面垂直時，水平無線信號最強，如圖2所示。木門和玻璃門等對信號的衰減小，因此盡量讓路由器多走門，少穿墻。此外，弱電箱位置一般在房間門口，金屬面板會屏蔽無線信號，盡量不要將無線路由器放在弱電箱內(nèi)。

圖2 無線信號方向輻射示意圖

1.2.3 用好測評工具

家庭千兆組網(wǎng)實現(xiàn)以后，可以利用聯(lián)通智慧到家APP工具自行檢測信號覆蓋盲區(qū)，防止個別地方信號覆蓋不到位。聯(lián)通自行研發(fā)的智慧到家APP如圖3所示，方便用戶和裝維師傅隨時隨地進行信號測評。測評主要包含了報告信息、戶型信息、檢測員信息以及報告對比信息4項信息。在報告對比信息中，從WiFi的總和得分、WiFi信息、抗干擾情況、Ping值以及測速速率這幾點來為用戶展示家中網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況。WiFi信號強度具體參數(shù)如下，若終端最小接收信號強度為-75 dB，那么信號強度低于該數(shù)值的WiFi網(wǎng)絡(luò)不可用，連接可能會被終斷，終端推薦平均接收信號強度為-65 dB，信號強度大于或等于該數(shù)值的WiFi信號的衰耗小，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量具體參數(shù)中，無線路由器網(wǎng)關(guān)Ping測試時延要求延時≤50 ms，抖動≤50 ms，無線路由器網(wǎng)關(guān)Ping測試包丟失率要求≤1%，無線局域網(wǎng)內(nèi)終端用戶吞吐量（帶寬）＞10 Mb/s。在網(wǎng)絡(luò)速率低、時延高以及丟包率高的情況下，各種應(yīng)用會出現(xiàn)加載速度慢或無法加載的現(xiàn)象。

圖3 聯(lián)通智慧到家APP測評功能界面

1.3 千兆組網(wǎng)技術(shù)

1.3.1 千兆組網(wǎng)技術(shù)要注意路由器無線頻段選擇

WiFi 6雙頻路由器和無線AP設(shè)備會同時支持2.4 GHz和5 GHz頻段。其中，2.4 GHz頻段無線信號多，，但信道擁擠，，干擾多，而5G頻段相對干擾較少，因此應(yīng)盡量使用5 GHz頻段。無線信號經(jīng)過室內(nèi)水泥堵墻后，2.4 GHz和5 GHz頻段都會衰減，可能只有2～3格信號，在加上周邊無線信號的干擾，這樣有3格信號的2.4 GHz頻段在觀看視頻經(jīng)常會出現(xiàn)不流暢、緩沖以及卡頓現(xiàn)象，而使用只有2格信號的5 GHz頻段觀看視頻卻比較流暢，因此在實時語音和在線游戲等一些對網(wǎng)速和延遲等有較高要求的場景中，5 GHz頻段信號更加合適[2]。利用網(wǎng)絡(luò)信號測速工具能有效發(fā)現(xiàn)室內(nèi)信號盲區(qū)，對信號不合格的盲區(qū)需通過調(diào)整、優(yōu)化或安裝新的無線AP設(shè)備來及時補盲，如表1所示。

1.3.2 千兆組網(wǎng)技術(shù)可實現(xiàn)無線路由橋接

無線路由器因墻壁阻擋的影響，無線信號覆蓋面積是非常有限的，會導致局部區(qū)域可能存在網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋盲點或信號覆蓋較弱。WDS（Wireless Distribution System）路由橋接技術(shù)可以將無線路由器通過如圖4所示的無線方式連接到已有信號，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號的盲點消除，擴大信號范圍。在普通家庭應(yīng)用的需求下，只要兩臺路由器之間進行無線橋接即可滿足需求，在應(yīng)用需求較多的環(huán)境下，可進行路由器多臺之間的橋接[3]。

表1 信號強弱和Ping測試標準

圖4 無線路由橋接示意圖

1.3.3 千兆組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)千兆網(wǎng)絡(luò)無處不在

千兆組網(wǎng)通過光纖在家庭房間進行組網(wǎng)，連接WiFi 6實現(xiàn)全房間覆蓋，實現(xiàn)千兆入室且?guī)挷凰p，使用戶千兆網(wǎng)絡(luò)體驗無處不在。同時，千兆組網(wǎng)技術(shù)為智慧家庭提供的光帶寬、低時延以及高安全的家庭網(wǎng)絡(luò)，使用戶暢享VR直播、快捷點播、巨幕影院、在線教育以及聯(lián)機游戲等。

2 千兆智能組網(wǎng)典型應(yīng)用

2.1 室內(nèi)智能應(yīng)用

千兆智慧家庭組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)FTTH全光WiFi，，會給家庭日常生活、平時工作以及休閑娛樂帶來全新的便利和快捷，真正能做到即安全又便利還節(jié)能的現(xiàn)代智慧生活，使智慧場景逐步成為現(xiàn)實。千兆智慧家庭應(yīng)用的涵蓋范圍很廣，除一代智慧家庭常用的智能家電設(shè)備外，還包括照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、水電燃三表計量以及供水供暖等應(yīng)用，如回家后熱水已經(jīng)燒好、回家之前空調(diào)或暖氣已經(jīng)開好、飯已經(jīng)自動煮好、隨時了解冰箱里面的菜品儲備情況、遇見下雨自動關(guān)窗戶以及陌生人進入紅外線報警等。千兆組網(wǎng)的智慧家庭隨著智能設(shè)備的普及，接入的智能設(shè)備會更多，匯總的數(shù)據(jù)會更豐富，數(shù)據(jù)的分析也會更智能和人性化，能讀取家庭數(shù)據(jù)中心的各種數(shù)據(jù)，可隨時監(jiān)控家庭內(nèi)部細節(jié)情況，在出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況時及時告知。

2.2 室外智慧運用

智慧家庭是智慧城市的基本單元，千兆智能組網(wǎng)使智慧家庭對外的主要應(yīng)用有兩方面。一方面可實現(xiàn)社會政務(wù)在線服務(wù)和居民生活服務(wù)等服務(wù)的智慧化，智慧家庭已通過千兆組網(wǎng)技術(shù)將人們的家庭生活和社會生活和諧地融合在一起，實現(xiàn)“在家，世界也觸手可及；在外，家庭家庭近在咫尺”的日常場景，切實提高居民的優(yōu)越感。另一方面是助力社會管理和公共服務(wù)實現(xiàn)智能化，智慧家庭是現(xiàn)代社會管理和社會服務(wù)的必要手段，能圓滿實現(xiàn)家庭管理、社區(qū)管理以及社會管理各級的有效統(tǒng)籌與和諧發(fā)展。同時，隨著醫(yī)療水平和百姓生活水平的提高，人類對品質(zhì)生活的追求，人類壽命在穩(wěn)步提高，這將使人們在家中生活、辦公以及休閑的時間越來越多，也使社區(qū)養(yǎng)老服務(wù)模式成為可能，極大緩解了當前比較急迫的社會問題。千兆組網(wǎng)技術(shù)對發(fā)展新一代智慧家庭，通過泛網(wǎng)絡(luò)信息化手段方便個人、家庭以及社會的不斷互動必將成為趨勢[4]。

3 千兆家庭組網(wǎng)技術(shù)展望

千兆智慧家庭組網(wǎng)快速向千兆接入設(shè)備升級，向雙頻和WiFi 6路由器演進，推動智慧家庭網(wǎng)絡(luò)邁進千兆時代，助力智慧家庭邁向家庭云和全光化。從新協(xié)議、新入口、新平臺以及新應(yīng)用4個方面對千兆家庭組網(wǎng)進行全新定義。同時，千兆家庭組網(wǎng)后能全面守護用戶家庭信息安全，同時也能極大改善家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提升網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)。

WiFi 6路由技術(shù)具有網(wǎng)速更快、時延更低、設(shè)備功耗更省以及容納數(shù)量更多的特點，為千兆智慧家庭構(gòu)建起的強勁WiFi網(wǎng)絡(luò)，將為8K/XR大帶寬的視頻應(yīng)用、Cloud VR低時延的游戲應(yīng)用以及全屋智能廣連接的智能家居應(yīng)用等提供更堅實的網(wǎng)絡(luò)保障。千兆智慧家庭還將打造安全路由器，將網(wǎng)絡(luò)詐騙、信息泄漏、設(shè)備劫持以及網(wǎng)絡(luò)沉迷等網(wǎng)絡(luò)“害蟲”全部拒之家外，打造智慧家庭的安全堡壘，實施綠色上網(wǎng)服務(wù)，守護千萬家庭的網(wǎng)絡(luò)安全。

千兆組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)全光組網(wǎng)，讓千兆體驗無處不在，是實現(xiàn)千兆網(wǎng)絡(luò)、萬物互聯(lián)、各相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及各個數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)和動力，也是下一代通信網(wǎng)絡(luò)的一個關(guān)鍵組成部分。千兆組網(wǎng)寬帶在延時、抖動以及誤碼率（低于1 ns)等性能可靠指標上較百兆寬帶而言有本質(zhì)上的提高，對實現(xiàn)未來家庭和社會服務(wù)建設(shè)向數(shù)字化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化方面發(fā)展具有重要的基礎(chǔ)作用，會帶來廣闊的市場空間。

4 結(jié) 論

千兆智慧家庭已經(jīng)蓄勢待發(fā)，無論是運營商的光纖千兆進戶，還是設(shè)備商的智能組網(wǎng)WiFi 6技術(shù)的實現(xiàn)，無論是智能家居設(shè)備的日益普及和成熟，還是云技術(shù)應(yīng)用無限承載和網(wǎng)絡(luò)詐騙及信息泄露等無憂安全技術(shù)都已經(jīng)悄無聲息地到來和實現(xiàn)。在這個快節(jié)奏的時代，千兆智慧家庭已經(jīng)滲透到人們的日常生活中，幫助人們節(jié)約了時間，提供了便利，減少了管理成本，提高了效率。

“聯(lián)通三千兆，暢享智慧新生活”順應(yīng)全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，是智能家居設(shè)備應(yīng)用和用戶迫切的市場需求。實現(xiàn)智慧家庭千兆光接入、千兆路由設(shè)備以及千兆無線使用的全千兆光網(wǎng)絡(luò)，使得用戶體驗將更加高速、延時更低且設(shè)備端口連接更加開放和多元，另外家庭的各種云應(yīng)用也將更加豐富和成熟。