陳平聶，趙之健，王修雄

（1.中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司，北京 100048；2.北京電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京 100048；3.中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司廣東分公司，廣東 廣州 510627）

0 引 言

基于5G技術(shù)和ICT基礎(chǔ)設(shè)施的信息網(wǎng)絡(luò)是ICT基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵支撐，固定通信的網(wǎng)絡(luò)連接主要由光纖網(wǎng)絡(luò)進行提供，光纖網(wǎng)絡(luò)同時也是數(shù)據(jù)中心、5G通信技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信息通信的基礎(chǔ)。在我國“寬帶中國”和“光進銅退”戰(zhàn)略的推動下，我國不斷加強并完善光改工作，目前已經(jīng)圓滿完成第一次光改工作，千兆光網(wǎng)作為第二次光改工作的核心也正在穩(wěn)步推進。2021年成功召開“中國光網(wǎng)絡(luò)研討會”，千兆光網(wǎng)再次成為人們關(guān)注的重要發(fā)展方向[1]。

1 千兆光網(wǎng)發(fā)展需求及發(fā)展趨勢

就光纖建設(shè)情況而言，我國光纖業(yè)務(wù)的滲透率和普及率與歐美等發(fā)達國家相比更高，同樣大幅領(lǐng)先于世界平均水平。傳統(tǒng)的家庭內(nèi)部組網(wǎng)一般由用戶或者是裝修工作者進行設(shè)計實施，專業(yè)性不足引起WiFi設(shè)備安裝位置不合理和預(yù)埋網(wǎng)線質(zhì)量差等問題，在家庭網(wǎng)絡(luò)承載能力方面的直接體現(xiàn)就是其承載能力不足，導(dǎo)致用戶使用的網(wǎng)絡(luò)速率和簽約寬帶的速率相差甚遠，家庭內(nèi)部寬帶體驗較差[2]。研究者和工作者指出目前家庭網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的痛點和難點主要集中在以下兩個方面。

1.1 家庭WiFi覆蓋難、易受干擾

光纖到戶的建設(shè)中往往只能到用戶的客廳或者弱電箱，這樣就導(dǎo)致最終規(guī)劃的WiFi覆蓋范圍有限，并且存在較多盲點。一般用戶房間較多，WiFi在穿透每個房間墻壁時會導(dǎo)致性能下降，出現(xiàn)時延較長與連接不穩(wěn)定的情形。

1.2 傳統(tǒng)布線不可靠、升級難

目前，我國網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中應(yīng)用最普遍的是百兆（100 Mb/s）網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)網(wǎng)線還存在網(wǎng)線、電話線以及同軸線三線并行的情況，網(wǎng)線較粗且施工復(fù)雜。另外使用壽命較短，只有10年左右，如果線路出現(xiàn)腐蝕情況還會影響網(wǎng)線傳輸速率。因此，千兆網(wǎng)絡(luò)升級改造中不能直接利用現(xiàn)有網(wǎng)線，需要對90%以上的網(wǎng)線進行更換。這也成為了發(fā)展瓶頸，需要在介質(zhì)方面做更多努力和工作[3]。

2 千兆網(wǎng)絡(luò)背景下FTTR技術(shù)的發(fā)展

前面分析指出目前很多寬帶仍然采用電話線、網(wǎng)線以及同軸線的三線并行線，華為在FTTR建設(shè)中引入光纖取代了傳統(tǒng)的三線并行線，利用光纖進行WiFi組網(wǎng)，同時利用華為星光智能光貓實現(xiàn)光纖和路由器二合一，對家庭網(wǎng)絡(luò)和帶寬進行升級，也給用戶帶來了更好的體驗[4]。和傳統(tǒng)組網(wǎng)相比，華為提出的FTTR技術(shù)具備典型優(yōu)勢和亮點。

2.1 全屋超千兆覆蓋

華為FTTR技術(shù)充分利用了160 MHz超頻寬技術(shù)，有效保障了WiFi的輻射和覆蓋，實現(xiàn)千兆WiFi在每個房間的全覆蓋。能夠?qū)崿F(xiàn)全屋超千兆覆蓋的FTTR技術(shù)還具有可升級性，在技術(shù)更新迭代的背景下，能夠充分利用新技術(shù)和新手段升級到更高的傳輸速率，為用戶提供更高傳輸速率保障。

2.2 WiFi連接瞬間切換

傳統(tǒng)WiFi網(wǎng)絡(luò)在不同房間中傳輸時，可能會出現(xiàn)傳輸速率減弱等問題。而華為FTTR技術(shù)支持的WiFi連接能夠?qū)崿F(xiàn)房間全覆蓋，且信號輻射和傳輸效率極高，能夠提供極佳的用戶體驗，保障用戶在使用WiFi時不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)波動衰減的情況。例如，視頻會議、微信電話以及游戲切換時，使用傳統(tǒng)WiFi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WiFi完全規(guī)避了這種情況[5]。

2.3 FTTR方案施工更便捷

華為提出的FTTR全光房間方案，其施工方案十分便捷，能夠?qū)崿F(xiàn)2～3 h完成室內(nèi)布線，簡單、節(jié)省人力和成本。芯片技術(shù)在FTTR方案中的應(yīng)用提升了FTTR組網(wǎng)的智能化，為智慧家庭構(gòu)建提供了可能，另外智能休眠機制在FTTR中的應(yīng)用還極大地提升了FTTR全光房間組網(wǎng)的節(jié)能性。

3 FTTR技術(shù)對千兆網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的意義

3.1 千兆光網(wǎng)和5G互相補充，互相促進

我國千兆光網(wǎng)建設(shè)和5G建設(shè)均在如火如荼地進行，兩者相互協(xié)同，相互促進，積極影響并潛移默化地改變著人們的生活。在5G通信網(wǎng)絡(luò)和千兆光網(wǎng)快速發(fā)展的高速期，兩大技術(shù)也不斷成熟，如何實現(xiàn)兩者協(xié)同發(fā)展，也成為人們以及業(yè)界共同關(guān)注的問題。5G通信網(wǎng)絡(luò)和千兆光網(wǎng)均具備千兆接入能力，并且兩大技術(shù)均具有超低時延、超大帶寬、可靠穩(wěn)定、先進的特征，但又具備其自身的專有屬性。千兆光網(wǎng)連接中一般采用固定光纖，保證了其具有強抗干擾性能、大傳輸帶寬，在復(fù)雜環(huán)境和室內(nèi)均具有很好的應(yīng)用性。5G通信網(wǎng)絡(luò)不斷完善，逐漸由商用拓展到其他領(lǐng)域，具備方便易用、靈活性高等優(yōu)勢。如果將兩種技術(shù)相互協(xié)同、補充和促進，對于各行業(yè)、各領(lǐng)域發(fā)展均有裨益[6]。

5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也推動千兆網(wǎng)絡(luò)不斷升級改造。兩大技術(shù)協(xié)同，共享基礎(chǔ)設(shè)施，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，優(yōu)勢互補，能夠滿足不同場景、不同行業(yè)對網(wǎng)絡(luò)的不同需求[7]。同時，千兆光網(wǎng)和5G技術(shù)各自的發(fā)展還能夠推動另一技術(shù)的革新，同時相互協(xié)同融合，希望最終能夠?qū)崿F(xiàn)固定網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)深度融合的新局面，形成以建促用、建用并舉的良好發(fā)展循環(huán)[8]。

3.2 FTTR加速智能化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型

在FTTR技術(shù)創(chuàng)新和政策利好推動下，未來一段時間內(nèi)我國超過50%的家庭和用戶將接受并應(yīng)用FTTR，這也必將帶來千億級甚至萬億級智能家居和數(shù)字應(yīng)用市場。從家庭的智能應(yīng)用到企業(yè)園區(qū)的辦公網(wǎng)絡(luò)，若采用FTTR技術(shù)，將能夠真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，使網(wǎng)絡(luò)覆蓋到每個辦公室、每個房間、每個宿舍，構(gòu)建高品質(zhì)寬帶體驗，為新一代數(shù)字家庭、數(shù)字企業(yè)提供可能[9]。

4 千兆網(wǎng)絡(luò)發(fā)展背景下FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

基于千兆網(wǎng)絡(luò)和FTTR構(gòu)建“城市大腦-社區(qū)小腦-智慧家庭”三位一體的智慧管控平臺，能夠為城市多維度服務(wù)一體化、物聯(lián)網(wǎng)一體化、數(shù)據(jù)一體化以及管理一體化的實現(xiàn)提供支持。通過FTTR組網(wǎng)方案能夠解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中存在的很多問題和不足，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全方位提升[10]。

當前通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的關(guān)鍵信息載體是光纖，光纖的應(yīng)用保證了通信網(wǎng)絡(luò)具備傳輸距離遠、容量大以及抗干擾能力強等優(yōu)勢。本文在研究中一共提出了如圖1所示的4種部署方案，幾種部署方案均基于不同的傳輸協(xié)議和傳輸介質(zhì)，因此其最終的穩(wěn)定性及帶寬也具有差異。

圖1 FTTR全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案

WiFi中繼組網(wǎng)方式的建設(shè)基于802.11協(xié)議，該種組網(wǎng)方式極易受到環(huán)境的影響，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率衰減迅速，穩(wěn)定性也相對較差。電力線組網(wǎng)方式是在G.hn協(xié)議基礎(chǔ)上構(gòu)建的，該種組網(wǎng)方式中引入鏈路共享機制，因此可能引發(fā)多設(shè)備組網(wǎng)性能劣化，在大帶寬數(shù)據(jù)傳輸中適用性較差。網(wǎng)線組網(wǎng)方式是在以太網(wǎng)協(xié)議的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，該種組網(wǎng)方式對網(wǎng)線品質(zhì)要求較高，目前室內(nèi)預(yù)埋網(wǎng)線的方式傳輸速率最高僅能達到100 Mb/s，無法滿足用戶對高速率和高性能的要求。全光組網(wǎng)方式是在PON協(xié)議基礎(chǔ)上構(gòu)建的，其傳輸介質(zhì)采用光纖，因此具有可靠性高和運維協(xié)議成熟的特征，在未來家庭、社區(qū)等場景中具備很好應(yīng)用性。

FTTR全光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示，其包括邊緣ONT、FTTR光網(wǎng)關(guān)、配套光纖組件。

圖2 FTTR全光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

邊緣ONT主要用于連接用戶設(shè)備，家庭千兆光網(wǎng)用于連接邊緣ONT和FTTR光網(wǎng)關(guān)。基于匹配業(yè)務(wù)發(fā)展需求和功能需求，邊緣ONT能夠提供高質(zhì)量保障與便捷接入方式。FTTR光網(wǎng)關(guān)作為新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型，應(yīng)用于邊緣ONT和運營商網(wǎng)絡(luò)、家庭網(wǎng)絡(luò)管理平臺之間的連接，為保證網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，該連接同樣需要千兆網(wǎng)絡(luò)支持。FTTR光網(wǎng)關(guān)在組網(wǎng)中的應(yīng)用，保障了組網(wǎng)方式的靈活性。配套光纖組件包含光插座、蝶形光纜、預(yù)制小微連接頭的線纜、光擴展器（分光器）以及室內(nèi)終端盒（Access Terminal Box，ATB）等。

FTTR全光網(wǎng)絡(luò)的最終目標主要集中在以下3個方面。第一希望能夠?qū)崿F(xiàn)超千兆，即WiFi在用戶房間應(yīng)用中的傳輸效率能夠超千兆；第二希望易升級，基礎(chǔ)設(shè)施能夠一步到位，在后期帶寬升級中不需要再對設(shè)備進行升級，也無需對組網(wǎng)架構(gòu)進行更改，即使是10G、100G帶寬仍具有良好應(yīng)用性；第三是希望能夠?qū)崿F(xiàn)智運維。FTTR組網(wǎng)中應(yīng)用光纖，并且將WiFi和光纖進行融合，能夠真正實現(xiàn)WiFi的無縫漫游以及整個家庭智能網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合計算機技術(shù)、智能終端技術(shù)搭建相應(yīng)的手機App，實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡(luò)的智能運維和管理。

5 結(jié) 論

FTTR全光室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)部署方案是在FTTR技術(shù)、通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具備典型優(yōu)勢，在未來家庭和工業(yè)中均具有很好的應(yīng)用性，但其應(yīng)用和發(fā)展需要多方的協(xié)同努力，包括裝修公司、房企、運營商等。