インターネット機器における長年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に関する技術とソリューションについて解説します。まず、家庭用ブロードバンド屋内ネットワークの品質現状を分析し、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やFTTR（Fiber To The Room）といった、屋内ネットワークの新たなカバレッジ技術を紹介します。
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(光ファイバーによる家庭向け) では、光伝送距離、光分岐および接続デバイスの損失、光ファイバーの曲がりなどの影響により、ゲートウェイで受信される光パワーが低くなり、ビット誤り率が高くなる可能性があり、その結果、上位レイヤサービス伝送のパケット損失率が増加し、レートが低下します。
しかしながら、旧型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ったり、機器が過熱したりといった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る可能性があります。旧型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、一部の旧型ゲートウェイには旧式のチップなどの問題もあり、ネットワーク接続の実際の速度値と理論値との間に大きなギャップが生じ、ユーザーのオンライン体験を向上させる可能性をさらに制限しています。現在、稼働中のネットワークで3年以上使用されている旧型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、周波数リソースが少なく帯域幅が限られている無線局の共通周波数帯として使用されています。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。
ソフトウェアのバグや一部のゲートウェイの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接続が受動的に中断された場合（例えば、アップリンク伝送リンクが中断された場合）、各ゲートウェイメーカーはWANポートの検出とPPPoEダイヤルの再実行に関する実装基準が統一されていません。一部のメーカーのゲートウェイは20秒ごとに検出を行い、30回の検出失敗後にのみ再ダイヤルします。その結果、ゲートウェイが受動的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。
ユーザーの自宅のゲートウェイには、ルーター（以下「ルーター」という）が設置されるケースが増えている。しかし、これらのルーターの中には、100M 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が少なくない。
一部のメーカーのルーターは、WANポートまたはWi-Fiプロトコルのうち1つしかギガビットネットワーク速度に対応しておらず、「擬似ギガビット」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も弱く、ほとんどが100M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いずれも、将来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ます。
Wi-Fiは屋内無線通信の主要な手段ですが、多くの家庭用ゲートウェイは、ユーザーの玄関にある微弱電流ボックス内に設置されています。微弱電流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って、Wi-Fi信号は屋内のあらゆる場所を十分にカバーできない場合があります。端末機器がWi-Fiアクセスポイントから遠ざかるほど、障害物が増え、信号強度の低下が大きくなるため、接続の不安定化やデータパケットの損失につながる可能性があります。
複数のWi-Fi機器を屋内ネットワークで接続する場合、不適切なチャネル設定が原因で同一周波数干渉や隣接チャネル干渉の問題が頻繁に発生し、Wi-Fi速度がさらに低下する。
専門的な知識が不足しているユーザーがルーターをゲートウェイに接続する際、ゲートウェイのギガビット非対応の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せずに緩めてしまったりすることがあります。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たりしても、安定したギガビットサービスを受けることができず、通信事業者にとっても障害対応が困難になります。
一部のユーザーは、自宅のWi-Fiに多数のデバイス（20台以上）を接続していたり、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たりしているため、深刻なWi-Fiチャネルの競合やWi-Fi接続の不安定化を引き起こす可能性があります。
一部のユーザーは、単一周波数のWi-Fi 2.4GHz帯のみをサポートする古い端末や、古いWi-Fiプロトコルを使用しているため、安定した高速インターネット接続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ための新技術Q品質
4K/8K高解像度ビデオ、AR/VR、オンライン教育、在宅勤務といった高帯域幅・低遅延サービスは、家庭ユーザーにとって徐々に不可欠なニーズになりつつあります。そのため、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、光ファイバーを家庭まで引き込む）技術に基づく屋内ブロードバンドネットワークでは、上記の要求を満たすことが困難でした。しかし、Wi-Fi 6やFTTR技術は、上記のサービス要件をより適切に満たすことができ、できるだけ早く大規模に展開されるべきです。
Wi-Fi 6
2019年、Wi-Fi Allianceは802.11ax技術をWi-Fi 6と命名し、それ以前の802.11axと802.11n技術をそれぞれWi-Fi 5とWi-Fi 4と命名した。
Wi-Fi 6OFDMA（直交周波数分割多重アクセス）、MU-MIMO（マルチユーザー多入力多出力）、1024QAM（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、伝送速度が高く、同時接続能力が高く、サービス遅延が低く、カバレッジが広く、端末の消費電力が小さいという特長があります。
FTTRTテクノロジー
FTTRとは、FTTHに基づいて家庭内に全光ゲートウェイとサブデバイスを展開し、光ファイバー通信カバレッジをユーザー室まで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となる機器です。上位レベルではOLTに接続され、光ファイバーを家庭まで届けます。下位レベルでは、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ング機能を提供するとともに、FTTRメインゲートウェイの管理および制御を受け入れます。FTTRネットワークの構成を図に示します。
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ような利点があります。
まず、ネットワーク機器の性能と帯域幅が向上しています。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まで拡張でき、ユーザーのホームネットワークの品質をあらゆる面で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があります。
2つ目は、Wi-Fiの通信範囲の拡大と品質の向上です。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で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強度を効果的に向上させることができます。
家庭内ネットワークの品質は、家庭内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左右されます。そのため、稼働中のネットワークにおいて、家庭内ネットワークの品質不良箇所を特定することは困難な課題です。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、家庭内ネットワークの品質評価や品質不良箇所の特定に関する技術的解決策、家庭内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や人工知能技術の応用の継続的な探求、FTTRやWi-Fi 6技術のネットワーク品質基盤の拡大などです。
投稿日時：2023年5月8日