長年にわたるインターネット機器の研究開発経験に基づき、家庭用ブロードバンド屋内ネットワークの品質保証のための技術とソリューションについて議論しました。まず、家庭用ブロードバンド屋内ネットワークの品質の現状を分析し、光ファイバー、ゲートウェイ、ルーター、Wi-Fi、ユーザー操作など、家庭用ブロードバンド屋内ネットワークの品質問題を引き起こす様々な要因をまとめます。次に、Wi-Fi 6とFTTR（Fiber To The Room）に代表される新しい屋内ネットワークカバレッジ技術について紹介します。
1. 家庭用ブロードバンド屋内ネットワークの品質問題の分析
その過程でFTTH（ファイバー・ツー・ホーム）では、光伝送距離、光分岐・接続機器の損失、光ファイバの曲げなどの影響により、ゲートウェイで受信する光パワーが低くなり、ビットエラー率が高くなる場合があり、その結果、上位層サービス伝送のパケット損失率が上昇し、速度が低下します。
しかし、古いゲートウェイのハードウェア性能は一般的に低く、CPUやメモリの使用率が高くなり、機器が過熱するなどの問題が発生しやすく、ゲートウェイの異常な再起動やクラッシュにつながります。古いゲートウェイは一般的にギガビットネットワーク速度をサポートしておらず、一部の古いゲートウェイではチップが時代遅れなどの問題があり、ネットワーク接続の実際の速度値と理論値の間に大きなギャップが生じ、ユーザーのオンラインエクスペリエンスを向上させる可能性がさらに制限されます。現在、ライブネットワークで3年以上使用されている古いスマートホームゲートウェイは依然として一定の割合を占めており、交換が必要です。
2.4GHz帯はISM（産業・科学・医療）周波数帯です。無線LAN、無線アクセスシステム、Bluetoothシステム、ポイントツーポイントまたはポイントツーマルチポイントのスペクトラム拡散通信システムなどの無線局の共通周波数帯として利用されており、周波数資源が少なく帯域幅も限られています。現在、既存のネットワークには2.4GHz Wi-Fi周波数帯をサポートするゲートウェイが一定数存在しており、同一周波数／隣接周波数干渉の問題がより顕著になっています。
一部のゲートウェイのソフトウェアバグやハードウェア性能不足により、PPPoE接続が頻繁に切断され、ゲートウェイが頻繁に再起動されるため、ユーザーのインターネットアクセスが頻繁に中断されます。PPPoE接続がパッシブに中断された場合（例えば、アップリンク伝送リンクが中断された場合）、ゲートウェイメーカーごとにWANポートの検出とPPPoE再ダイヤルの実装基準が異なります。一部のメーカーのゲートウェイは20秒ごとに1回の検出を行い、30回の検出失敗後にのみリダイヤルします。その結果、ゲートウェイがパッシブにオフラインになった後、PPPoEリプレイを自動的に開始するまでに10分かかり、ユーザーエクスペリエンスに深刻な影響を与えます。
ますます多くのユーザーのホームゲートウェイがルーター（以下、「ルーター」）で構成されているようになっています。これらのルーターの中には、100MbpsのWANポートしかサポートしていないものや、Wi-Fi 4（802.11b/g/n）しかサポートしていないものも少なくありません。
一部のメーカーのルーターは、依然としてギガビットネットワーク速度をサポートするWANポートまたはWi-Fiプロトコルを1つしか搭載しておらず、「疑似ギガビット」ルーターとなっています。さらに、ルーターはネットワークケーブルを介してゲートウェイに接続されますが、ユーザーが使用するネットワークケーブルは基本的にカテゴリ5またはスーパーカテゴリ5ケーブルであり、寿命が短く耐干渉性が弱いため、ほとんどが100Mbpsの速度しかサポートしていません。上記のルーターとネットワークケーブルはどれも、その後のギガビットおよびスーパーギガビットネットワークの進化の要件を満たすことができません。一部のルーターは製品の品質問題により頻繁に再起動し、ユーザーエクスペリエンスに深刻な影響を与えています。
Wi-Fiは屋内での無線カバレッジの主流ですが、多くのホームゲートウェイはユーザーの玄関先の弱電ボックスに設置されています。弱電ボックスの設置場所、カバーの材質、複雑な住宅構造などにより、Wi-Fi信号は屋内全域をカバーするのに十分ではありません。端末機器がWi-Fiアクセスポイントから遠いほど、障害物が増え、信号強度の低下が大きくなり、接続が不安定になったり、データパケットが失われたりする可能性があります。
複数の Wi-Fi デバイスを屋内でネットワーク接続する場合、不適切なチャネル設定により同一周波数および隣接チャネル干渉の問題が発生し、Wi-Fi 速度がさらに低下することがあります。
一部のユーザーは、ルーターをゲートウェイに接続する際に、専門知識の不足により、ルーターをゲートウェイのギガビット非対応ネットワークポートに接続したり、ネットワークケーブルをしっかりと接続しなかったりして、ネットワークポートが緩んでしまうことがあります。このような場合、ユーザーがギガビットサービスに加入していたり、ギガビットルーターを使用していても、安定したギガビットサービスを利用できず、事業者にとって障害対応の課題となります。
ユーザーによっては、自宅で Wi-Fi に接続されているデバイスの数が多すぎる (20 台以上) か、複数のアプリケーションが同時に高速でファイルをダウンロードしており、これによって深刻な Wi-Fi チャネルの競合が発生し、Wi-Fi 接続が不安定になることもあります。
一部のユーザーは、単一周波数の Wi-Fi 2.4GHz 周波数帯域または古い Wi-Fi プロトコルのみをサポートする古い端末を使用しているため、安定した高速なインターネット体験を得ることができません。
2. 屋内ネットワークを改善する新技術Q品質
4K/8K高精細動画、AR/VR、オンライン教育、ホームオフィスといった高帯域幅・低遅延サービスは、家庭ユーザーのニーズとしてますます定着しつつあり、家庭用ブロードバンドネットワーク、特に屋内ブロードバンドネットワークの品質に対する要求はますます高まっています。既存のFTTH（Fiber To The House、光ファイバー・トゥ・ザ・ホーム）技術をベースとした屋内ブロードバンドネットワークでは、これらの要件を満たすことが困難でした。しかし、Wi-Fi 6とFTTH技術は、これらのサービス要件をより適切に満たすことができるため、早期に大規模導入が期待されています。
Wi-Fi 6
2019 年、Wi-Fi Alliance は 802.11ax テクノロジーを Wi-Fi 6 と名付け、それ以前の 802.11ax テクノロジーと 802.11n テクノロジーをそれぞれ Wi-Fi 5 と Wi-Fi 4 と名付けました。
Wi-Fi 6OFDMA（直交周波数分割多元接続、Orthogonal Frequency Division Multiple Access）、MU-MIMO（Multi-User Multiple-Input Multiple-Output、マルチユーザー多入力多出力技術）、1024QAM（Quadrature Amplitude Modulation、直交振幅変調）などの新技術を導入し、理論上の最大ダウンロード速度は9.6Gbit/sに達します。業界で最も広く使用されているWi-Fi 4およびWi-Fi 5技術と比較して、より高い伝送速度、より優れた同時実行能力、より低いサービス遅延、より広いカバレッジ、そしてより少ない端末消費電力を特徴としています。
FTTRTテクノロジー
FTTRとは、FTTHを基盤として家庭内に全光ゲートウェイやサブデバイスを導入し、光ファイバー回線を通じてユーザールームまで光ファイバー通信を実現することを指します。ポンテクノロジー。
FTTRメインゲートウェイはFTTRネットワークの中核であり、上位ではOLTに接続してFTTH（Fiber To The Home）を提供し、下位では複数のFTTRスレーブゲートウェイを接続するための光ポートを提供します。FTTRスレーブゲートウェイは、Wi-Fiおよびイーサネットインターフェースを介して端末機器と通信し、端末機器のデータをメインゲートウェイに転送するブリッジ機能を提供し、FTTRメインゲートウェイの管理と制御を受け入れます。FTTRネットワークは図に示されています。
ネットワークケーブルネットワーク、電力線ネットワーク、無線ネットワークなどの従来の方法と比較して、FTTR ネットワークには次の利点があります。
まず、ネットワーク機器の性能が向上し、帯域幅が広くなります。マスターゲートウェイとスレーブゲートウェイ間の光ファイバー接続により、ギガビット帯域幅をユーザーの各部屋に拡張し、ホームネットワークのあらゆる面で品質を向上させることができます。FTTRネットワークは、伝送帯域幅と安定性においてより多くの利点を備えています。
2つ目は、Wi-Fiカバレッジの向上と品質の向上です。Wi-Fi 6はFTTRゲートウェイの標準構成であり、マスターゲートウェイとスレーブゲートウェイの両方がWi-Fi接続を提供できるため、Wi-Fiネットワークの安定性と信号カバレッジ強度が効果的に向上します。
ホームネットワークのイントラネット品質は、ホームネットワークのレイアウト、ユーザー機器、ユーザー端末などの要因によって影響を受けます。そのため、ライブネットワークにおいてホームネットワークの品質低下箇所を特定し、その位置を特定することは困難な問題です。各通信会社やネットワークサービスプロバイダーは、それぞれ独自の解決策を提案しています。例えば、ホームネットワークのイントラネット品質を評価し、品質低下箇所を特定するための技術的ソリューション、家庭用ブロードバンド屋内ネットワークの品質向上分野におけるビッグデータおよび人工知能技術の応用の継続的な探求、FTTRおよびWi-Fi 6技術の適用促進、幅広いネットワーク品質基盤の構築などです。
投稿日時: 2023年5月8日