千兆網絡發展背景下FTTR技術發展與應用研究

陳平聶，趙之健，王修雄

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

0 引 言

基于5G技術和ICT基礎設施的信息網絡是ICT基礎設施的關鍵支撐，固定通信的網絡連接主要由光纖網絡進行提供，光纖網絡同時也是數據中心、5G通信技術以及物聯網技術信息通信的基礎。在我國“寬帶中國”和“光進銅退”戰略的推動下，我國不斷加強并完善光改工作，目前已經圓滿完成第一次光改工作，千兆光網作為第二次光改工作的核心也正在穩步推進。2021年成功召開“中國光網絡研討會”，千兆光網再次成為人們關注的重要發展方向[1]。

1 千兆光網發展需求及發展趨勢

就光纖建設情況而言，我國光纖業務的滲透率和普及率與歐美等發達國家相比更高，同樣大幅領先于世界平均水平。傳統的家庭內部組網一般由用戶或者是裝修工作者進行設計實施，專業性不足引起WiFi設備安裝位置不合理和預埋網線質量差等問題，在家庭網絡承載能力方面的直接體現就是其承載能力不足，導致用戶使用的網絡速率和簽約寬帶的速率相差甚遠，家庭內部寬帶體驗較差[2]。研究者和工作者指出目前家庭網絡建設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

光纖到戶的建設中往往只能到用戶的客廳或者弱電箱，這樣就導致最終規劃的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致性能下降，出現時延較長與連接不穩定的情形。

1.2 傳統布線不可靠、升級難

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

2 千兆網絡背景下FTTR技術的發展

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

2.1 全屋超千兆覆蓋

華為FTTR技術充分利用了160 MHz超頻寬技術，有效保障了WiFi的輻射和覆蓋，實現千兆WiFi在每個房間的全覆蓋。能夠實現全屋超千兆覆蓋的FTTR技術還具有可升級性，在技術更新迭代的背景下，能夠充分利用新技術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WiFi網絡在不同房間中傳輸時，可能會出現傳輸速率減弱等問題。而華為FTTR技術支持的WiFi連接能夠實現房間全覆蓋，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時不會出現網絡波動衰減的情況。例如，視頻會議、微信電話以及游戲切換時，使用傳統WiFi可能會因網絡波動出現網絡中斷的情況，但基于FTTR技術支持的WiFi完全規避了這種情況[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，能夠實現2～3 h完成室內布線，簡單、節省人力和成本。芯片技術在FTTR方案中的應用提升了FTTR組網的智能化，為智慧家庭構建提供了可能，另外智能休眠機制在FTTR中的應用還極大地提升了FTTR全光房間組網的節能性。

3 FTTR技術對千兆網絡發展的意義

3.1 千兆光網和5G互相補充，互相促進

我國千兆光網建設和5G建設均在如火如荼地進行，兩者相互協同，相互促進，積極影響并潛移默化地改變著人們的生活。在5G通信網絡和千兆光網快速發展的高速期，兩大技術也不斷成熟，如何實現兩者協同發展，也成為人們以及業界共同關注的問題。5G通信網絡和千兆光網均具備千兆接入能力，并且兩大技術均具有超低時延、超大帶寬、可靠穩定、先進的特征，但又具備其自身的專有屬性。千兆光網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，在復雜環境和室內均具有很好的應用性。5G通信網絡不斷完善，逐漸由商用拓展到其他領域，具備方便易用、靈活性高等優勢。如果將兩種技術相互協同、補充和促進，對于各行業、各領域發展均有裨益[6]。

5G網絡的發展也推動千兆網絡不斷升級改造。兩大技術協同，共享基礎設施，充分發揮各自優勢，優勢互補，能夠滿足不同場景、不同行業對網絡的不同需求[7]。同時，千兆光網和5G技術各自的發展還能夠推動另一技術的革新，同時相互協同融合，希望最終能夠實現固定網絡和移動網絡深度融合的新局面，形成以建促用、建用并舉的良好發展循環[8]。

3.2 FTTR加速智能化和數字化轉型

在FTTR技術創新和政策利好推動下，未來一段時間內我國超過50%的家庭和用戶將接受并應用FTTR，這也必將帶來千億級甚至萬億級智能家居和數字應用市場。從家庭的智能應用到企業園區的辦公網絡，若采用FTTR技術，將能夠真正實現網絡全覆蓋，使網絡覆蓋到每個辦公室、每個房間、每個宿舍，構建高品質寬帶體驗，為新一代數字家庭、數字企業提供可能[9]。

4 千兆網絡發展背景下FTTR全光網絡建設方案

基于千兆網絡和FTTR構建“城市大腦-社區小腦-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一體化、物聯網一體化、數據一體化以及管理一體化的實現提供支持。通過FTTR組網方案能夠解決傳統網絡建設中存在的很多問題和不足，實現網絡的全方位提升[10]。

當前通信網絡建設中的關鍵信息載體是光纖，光纖的應用保證了通信網絡具備傳輸距離遠、容量大以及抗干擾能力強等優勢。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議和傳輸介質，因此其最終的穩定性及帶寬也具有差異。

圖1 FTTR全光網絡技術方案

WiFi中繼組網方式的建設基于802.11協議，該種組網方式極易受到環境的影響，網絡傳輸速率衰減迅速，穩定性也相對較差。電力線組網方式是在G.hn協議基礎上構建的，該種組網方式中引入鏈路共享機制，因此可能引發多設備組網性能劣化，在大帶寬數據傳輸中適用性較差。網線組網方式是在以太網協議的基礎上構建的，該種組網方式對網線品質要求較高，目前室內預埋網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。全光組網方式是在PON協議基礎上構建的，其傳輸介質采用光纖，因此具有可靠性高和運維協議成熟的特征，在未來家庭、社區等場景中具備很好應用性。

FTTR全光網絡架構如圖2所示，其包括邊緣ONT、FTTR光網關、配套光纖組件。

圖2 FTTR全光網絡架構

邊緣ONT主要用于連接用戶設備，家庭千兆光網用于連接邊緣ONT和FTTR光網關。基于匹配業務發展需求和功能需求，邊緣ONT能夠提供高質量保障與便捷接入方式。FTTR光網關作為新的網絡設備類型，應用于邊緣ONT和運營商網絡、家庭網絡管理平臺之間的連接，為保證網絡傳輸效率，該連接同樣需要千兆網絡支持。FTTR光網關在組網中的應用，保障了組網方式的靈活性。配套光纖組件包含光插座、蝶形光纜、預制小微連接頭的線纜、光擴展器（分光器）以及室內終端盒（Access Terminal Box，ATB）等。

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

5 結 論

FTTR全光室內網絡部署方案是在FTTR技術、通信技術以及互聯網技術基礎上發展起來的，具備典型優勢，在未來家庭和工業中均具有很好的應用性，但其應用和發展需要多方的協同努力，包括裝修公司、房企、運營商等。