馬延暉

（中移鐵通有限公司青海分公司，青海 西寧 810000）

1 智慧家庭FTTR千兆全光網(wǎng)建設(shè)背景

1.1 落實網(wǎng)絡(luò)強國戰(zhàn)略的切實需要

“十四五”規(guī)劃中提出我國要堅定不移地建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國，全面統(tǒng)籌新型基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)布局，推動經(jīng)濟體系優(yōu)化升級。而智慧家庭FTTR千兆全光網(wǎng)建設(shè)是網(wǎng)絡(luò)強國建設(shè)戰(zhàn)略中的關(guān)鍵任務(wù)，其在優(yōu)化用戶數(shù)字生活體驗、完善數(shù)字化社會建設(shè)方面發(fā)揮著不可替代的作用，可以加速智慧數(shù)字家庭建設(shè)與數(shù)字社會整體建設(shè)步伐。同時，工業(yè)和信息化部在發(fā)布的關(guān)于“雙千兆”建設(shè)計劃中也指出，應(yīng)協(xié)同千兆光網(wǎng)與5G發(fā)展，實現(xiàn)兩者優(yōu)勢互補。即應(yīng)展現(xiàn)出室內(nèi)或復(fù)雜環(huán)境下千兆光網(wǎng)的極強抗干擾能力、微秒級連接、超高帶寬優(yōu)勢；并同步展現(xiàn)出5G移動性強、靈活性高、連接穩(wěn)定優(yōu)勢，從而適度超前統(tǒng)籌“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)部署，優(yōu)化端到端的業(yè)務(wù)體驗，進而全方位提高家庭全光網(wǎng)絡(luò)體驗[1]。

1.2 新基建、千兆光網(wǎng)建設(shè)的需求

千兆光網(wǎng)是“十四五”新基建范疇內(nèi)的重要建設(shè)任務(wù)，也是數(shù)字經(jīng)濟時代推動社會生產(chǎn)生活智能化、數(shù)字化、信息化發(fā)展的新基座。當(dāng)前，在全球各大運營商加速提升寬帶品質(zhì)、加大光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入背景下，我國也致力于開發(fā)FTTR、光傳送網(wǎng)（OTN）等業(yè)務(wù)，增加固網(wǎng)收入。全光網(wǎng)絡(luò)作為打造智慧城市基石的重要地位已得到社會廣泛認(rèn)可，在新基建背景下，加速千兆寬帶全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，增加智慧家庭數(shù)量，能夠助力數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，為國民經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點。

1.3 加速二次光改進程的有效手段

基于FTTR技術(shù)打造智慧家庭全光網(wǎng)絡(luò)進一步推動了“二次光改”，是我國全面推進家庭數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要環(huán)節(jié)?！岸喂飧摹笔菙?shù)字家庭、智慧城市、數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，通過光纖換網(wǎng)線不僅可以為社會發(fā)展建設(shè)綠色、節(jié)能、環(huán)保的超高速固定網(wǎng)絡(luò)，也可以滿足不同群體在室內(nèi)應(yīng)用移動終端需求，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體驗，從而加速各行各業(yè)智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高全社會的業(yè)務(wù)品質(zhì)，進而產(chǎn)生更大的商業(yè)價值[2]。因此，“二次光改”為社會轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了全新機遇，應(yīng)做好基礎(chǔ)建設(shè)、延長產(chǎn)業(yè)鏈、擴大產(chǎn)業(yè)空間。同時，與電纜相比，光纖在質(zhì)量、體積、成本、使用壽命方面均具有明顯優(yōu)勢，也為推動可持續(xù)發(fā)展、落實碳中和戰(zhàn)略貢獻(xiàn)巨大價值。

1.4 滿足家庭網(wǎng)絡(luò)升級需求的路徑

隨著科技的進步，數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加迅猛，而光纖是建設(shè)智慧家庭、實現(xiàn)家庭數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)媒介，千兆光網(wǎng)的出現(xiàn)滿足了家庭迫切升級家庭網(wǎng)絡(luò)的需求。具體來講，網(wǎng)線的帶寬有限，家庭組網(wǎng)中使用的網(wǎng)線質(zhì)量也參差不齊，均會對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量與效率產(chǎn)生影響，而千兆光網(wǎng)擁有超高帶寬，其在信號傳輸效率與質(zhì)量方面均有著傳統(tǒng)網(wǎng)線不具備的優(yōu)勢。同時，家庭內(nèi)部組網(wǎng)過程中要考慮具有一定厚度墻體對網(wǎng)絡(luò)的阻隔，傳統(tǒng)組網(wǎng)中干擾信號多阻礙了Wi-Fi信號穿墻，即使運營商提高帶寬和服務(wù)能力也難以改善服務(wù)效果，而全光網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)后，將在家庭內(nèi)部建設(shè)安全、可靠并具有諸多技術(shù)優(yōu)勢的智能家庭網(wǎng)絡(luò)，能夠切實滿足家庭網(wǎng)絡(luò)升級需求。

2 智慧家庭FTTR千兆全光網(wǎng)組網(wǎng)方案

FTTR千兆全光網(wǎng)利用具有體積小、質(zhì)量輕、使用壽命長、抗干擾能力強、帶寬演進的光纖，豐富了智慧家庭組網(wǎng)選擇。在FTTR技術(shù)的支持下，光纖可以延伸到每個房間內(nèi)，再配合Wi-Fi6、全光主/從網(wǎng)關(guān)設(shè)備等無線技術(shù)實現(xiàn)超高帶寬的價值，有效避免傳統(tǒng)房間內(nèi)組網(wǎng)穿墻連接中出現(xiàn)的承載質(zhì)量下降、最后一段帶寬瓶頸問題，真正實現(xiàn)每個房間享受千兆帶寬、低時延承載[3]。

2.1 FTTR千兆全光網(wǎng)主體結(jié)構(gòu)

FTTR千兆全光網(wǎng)的核心結(jié)構(gòu)由主網(wǎng)關(guān)設(shè)備、從網(wǎng)關(guān)設(shè)備、室內(nèi)光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）組成。其中主網(wǎng)關(guān)設(shè)備位于光線路終端（OLT）與從網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間，其匯總家庭內(nèi)部各類型業(yè)務(wù)信號傳輸給終端，并將終端用戶信號匯集、分類傳送給運營商網(wǎng)絡(luò)；在FTTR組網(wǎng)中主網(wǎng)關(guān)設(shè)備具有兩種連接方式，即有線連接與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)覆蓋。從網(wǎng)關(guān)設(shè)備是分布在家庭各個房間內(nèi)、實現(xiàn)家庭提供Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的重要載體，其本質(zhì)上屬于光分配網(wǎng)絡(luò)分布式終結(jié)端點，也可以以有線形式連接，滿足家庭的多種需求。室內(nèi)ODN是一種光光傳輸網(wǎng)絡(luò)，位于主/從網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間，其主要由無源器件組成，如光纜、光分離器、光纜連接器等。

2.2 FTTR千兆全光網(wǎng)組網(wǎng)方案

2.2.1 P2P

P2P方案以局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)為載體進行組網(wǎng)，是目前智慧家庭應(yīng)用中采用最多的組網(wǎng)技術(shù)方案。整個網(wǎng)絡(luò)中核心的兩部分為光路由器與全光網(wǎng)關(guān)，其中主網(wǎng)關(guān)即10G PON，與OLT設(shè)備通過無源光纖網(wǎng)絡(luò)（PON）協(xié)議連接，下連點對點采用IEEE 802.3以太網(wǎng)協(xié)議，多個點對點則采用房間內(nèi)光路由器設(shè)備連接光纖接口形式。該模式在物理層完成了光電轉(zhuǎn)換，并利用以太網(wǎng)光接口取代了以太網(wǎng)電接口[4]。

P2P組網(wǎng)技術(shù)方案優(yōu)劣勢如下：從優(yōu)勢角度來講，設(shè)備可以隨插隨用，家庭無須頻繁變動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，且終端通用性能極強，不改變管理方式，仍然沿用傳統(tǒng)PON網(wǎng)關(guān)結(jié)合路由器方案，與變動較大的組網(wǎng)技術(shù)方案相比，可以在低成本下實現(xiàn)全屋“真千兆”。但P2P組網(wǎng)也有技術(shù)缺陷，其組網(wǎng)方式相對固定，由主網(wǎng)關(guān)端口數(shù)量決定接入房間數(shù)量；擴展過程中每個擴展級聯(lián)節(jié)點以及帶寬均會受到限制；組網(wǎng)中缺少對子網(wǎng)關(guān)的管理認(rèn)證。

2.2.2 P2MP

P2MP方案采用PON技術(shù)進行組網(wǎng)，是一種相對靈活的組網(wǎng)方案。整個網(wǎng)絡(luò)中核心部分為全光網(wǎng)關(guān)、光路由器、分光器，其主網(wǎng)關(guān)未發(fā)生變化，與10G PON OLT設(shè)備通過PON協(xié)議連接，下連點對多點連接仍然基于PON協(xié)議。在該組網(wǎng)方案中僅需要1個PON光接口則可以在多級分管器的支持下與不同房間的從網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接[5]。其中，PON光接口相當(dāng)于傳統(tǒng)組網(wǎng)方案中主網(wǎng)關(guān)用戶側(cè)再下掛一路OLT PON光接口，但在P2MP組網(wǎng)中支持從網(wǎng)關(guān)PON上連，從而可以為智慧家庭提供按需拓展服務(wù)，最多情況下可以擴展至16個光路由器。

P2MP組網(wǎng)技術(shù)方案優(yōu)劣勢如下：從優(yōu)勢角度來講，其重新利用PON產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)了更靈活的ODN組網(wǎng)，方便節(jié)點擴展，同時可以接入更多的節(jié)點，也能夠通過子網(wǎng)關(guān)支持設(shè)備認(rèn)證，提高了組網(wǎng)管控能力。但與P2P組網(wǎng)方案相比，其部署成本較高、主網(wǎng)關(guān)的部署更為復(fù)雜。

3 智慧家庭各場景FTTR千兆光網(wǎng)建設(shè)方案

3.1 Wi-Fi點位設(shè)計

Wi-Fi點位設(shè)計是智慧家庭建設(shè)FTTR千兆全光網(wǎng)的首要環(huán)節(jié)，設(shè)計以用戶需求為根本，需要對用戶家庭內(nèi)外部原有網(wǎng)絡(luò)布線情況進行細(xì)致勘察，基于“能暗線不明線”的設(shè)計原則，合理利用已有網(wǎng)絡(luò)信息點，盡可能地隱藏布線，保持室內(nèi)裝修的美觀性。其中主網(wǎng)關(guān)布設(shè)在室內(nèi)使用位置最為適宜，分光器布設(shè)在智能箱、弱電箱、過路盒內(nèi)最為適宜，并從實現(xiàn)Wi-Fi全屋覆蓋角度、就近取電角度考慮主/從網(wǎng)關(guān)的位置。而Wi-Fi覆蓋點位布設(shè)形式要根據(jù)家庭內(nèi)部空間大小進行確定，其中中小戶型場景中更適宜采用集中式結(jié)合零星補盲方式進行布設(shè)；大平層場景更適宜采用分布式方式進行布設(shè)；別墅場景更適宜采用錯層蜂窩狀形式布設(shè)，具體點位還要結(jié)合現(xiàn)場實際情況確定。

3.2 不同場景組網(wǎng)接入方式選擇

3.2.1 中小戶型

中小戶型內(nèi)建議選擇P2P FTTR組網(wǎng)技術(shù)方案，主網(wǎng)關(guān)采用10G PON Wi-Fi6網(wǎng)關(guān)，搭配光路由器。其中網(wǎng)關(guān)直接在客廳布置，光路由器需要布置在房間內(nèi)。通常采用1～2個光路由器即可，既能夠確保Wi-Fi信號僅跨一堵墻，也能夠低成本完成Wi-Fi信號全屋覆蓋。

3.2.2 大平層戶型

大平層戶型內(nèi)建議選擇P2MP FTTR組網(wǎng)技術(shù)方案，組網(wǎng)核心部分仍為10G PON Wi-Fi6主網(wǎng)關(guān)與光路由器，設(shè)備的布設(shè)位置不變，但根據(jù)空間體積的擴大，需要增加光路由器的布置數(shù)量。通常需要接入2～4個光路由器才能實現(xiàn)Wi-Fi信號只跨一堵墻的全屋覆蓋模式。

3.2.3 大型錯層別墅戶型

大型錯層別墅戶型內(nèi)建議選擇P2MP FTTR組網(wǎng)技術(shù)方案，且應(yīng)采用有針對性設(shè)計方案，保障主網(wǎng)關(guān)布設(shè)位置、光路由器設(shè)置數(shù)量與住宅面積、房間數(shù)量、樓層數(shù)量相匹配。通常情況下會在一層部署主網(wǎng)關(guān)與分光器，并在每層根據(jù)房間數(shù)量、帶寬需要部署光路由器，保證光路由器充足才能夠?qū)崿F(xiàn)Wi-Fi信號跨越一堵墻以及家庭Wi-Fi信號全屋覆蓋。

4 智慧家庭FTTR千兆全光網(wǎng)發(fā)展前景展望

“千兆城市”、智慧家庭建設(shè)均是利國利民的大事，為全方位推動智慧家庭建設(shè)需要優(yōu)化基礎(chǔ)建設(shè)，形成強有力的物質(zhì)基礎(chǔ)，要進一步明確智慧家庭的服務(wù)功能、工程建設(shè)方案、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)等。從“千兆城市”建設(shè)任務(wù)中對服務(wù)品質(zhì)的要求來看，應(yīng)從優(yōu)化業(yè)務(wù)體驗、增強網(wǎng)絡(luò)能力兩個方面為智慧家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)提供支持，因此，需要進行家庭寬帶業(yè)務(wù)體驗分級，以高端技術(shù)實現(xiàn)對應(yīng)家庭網(wǎng)絡(luò)承載能力，從而滿足不同級別、不同需求智慧家庭的建設(shè)需要。在此過程中，Wi-Fi技術(shù)與FTTR千兆全光網(wǎng)技術(shù)始終是保障每個家庭獲取優(yōu)質(zhì)服務(wù)體驗的網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵使能技術(shù)。

全光家庭組網(wǎng)可以加速家庭數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為家庭乃至城市打造高效率、高安全性、高可靠性的全光底座，打造家庭、城市網(wǎng)絡(luò)新基建。鑒于全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，在未來應(yīng)將光纖運用到更廣闊的領(lǐng)域中，使社會生產(chǎn)與生活領(lǐng)域能夠依靠全光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)品質(zhì)連接?；诖耍瑧?yīng)認(rèn)識到全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，對FTTR技術(shù)支持下的全光網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢，如千兆帶寬、全域無縫漫游、抗干擾能力強、無感知切換等，有更深入且全面的了解并加速推廣，使每個家庭均能利用先進技術(shù)搭建高端信息基礎(chǔ)，從而在云游戲、8K視頻、云VR中獲取極致體驗。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)利用堅實的信息承載底座繼續(xù)創(chuàng)新業(yè)務(wù)，如家庭組網(wǎng)服務(wù)市場、家庭帶寬業(yè)務(wù)服務(wù)市場等，使FTTR千兆全光網(wǎng)成為推動運營商經(jīng)濟收益增長的關(guān)鍵業(yè)務(wù)，從而進一步推動技術(shù)普及，為數(shù)字經(jīng)濟、智慧城市建設(shè)提供更有力的支撐。

5 結(jié)束語

綜上所述，F(xiàn)TTR千兆全光網(wǎng)技術(shù)在光纖到戶基礎(chǔ)上實現(xiàn)了光纖向房間內(nèi)的延伸，對千兆光纖寬帶基礎(chǔ)進行了完善與優(yōu)化。自FTTR千兆全光網(wǎng)技術(shù)研發(fā)與推廣以來，底層基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，產(chǎn)生了全新的價值，創(chuàng)造了全新的挑戰(zhàn)與機遇，豐富應(yīng)用場景，為智慧家庭建設(shè)、開啟智能生活賦能。同時，通過智慧家庭建設(shè)中展現(xiàn)出的優(yōu)勢，各行各業(yè)也應(yīng)順應(yīng)時代發(fā)展，在FTTR千兆全光網(wǎng)技術(shù)的驅(qū)動下加速數(shù)字化產(chǎn)業(yè)構(gòu)建與全新市場的開發(fā)，從而同步提升科技與生活水平，利用科技優(yōu)勢創(chuàng)造社會經(jīng)濟效益?！?/p>