Com base em anos de experiência em pesquisa e desenvolvimento de equipamentos de internet, discutimos as tecnologias e soluções para garantia da qualidade da rede de banda larga residencial em ambientes internos. Primeiramente, analisamos a situação atual da qualidade da rede de banda larga residencial em ambientes internos e resumimos diversos fatores, como fibra óptica, gateways, roteadores, Wi-Fi e operações do usuário, que causam problemas de qualidade na rede. Em seguida, apresentaremos as novas tecnologias de cobertura de rede interna, como o Wi-Fi 6 e o FTTR (Fiber To The Room).
1. Análise de problemas de qualidade da rede doméstica de banda larga em ambientes internos
No processo deFTTH(Fibra até a casa), devido à influência da distância de transmissão óptica, divisão óptica e perda do dispositivo de conexão, e curvatura da fibra óptica, a potência óptica recebida pelo gateway pode ser baixa e a taxa de erro de bit pode ser alta, resultando em um aumento na taxa de perda de pacotes da transmissão do serviço de camada superior, a taxa cai.
No entanto, o desempenho de hardware dos gateways antigos é geralmente baixo, e problemas como alto uso de CPU e memória, além de superaquecimento, são comuns, resultando em reinicializações anormais e travamentos. Gateways antigos geralmente não suportam velocidades de rede gigabit, e alguns apresentam problemas como chips desatualizados, o que leva a uma grande discrepância entre a velocidade real da conexão de rede e o valor teórico, limitando ainda mais a possibilidade de melhorar a experiência online do usuário. Atualmente, gateways de casas inteligentes antigos, com três anos ou mais de uso na rede, ainda representam uma parcela significativa e precisam ser substituídos.
A banda de frequência de 2,4 GHz é a banda ISM (Industrial-Científica-Médica). Ela é utilizada como uma banda de frequência comum para estações de rádio, como redes locais sem fio (WLAN), sistemas de acesso sem fio (WAS), sistemas Bluetooth e sistemas de comunicação ponto a ponto ou ponto a multiponto com espectro espalhado (PSS), que possuem poucos recursos de frequência e largura de banda limitada. Atualmente, ainda existe uma certa proporção de gateways que suportam a banda de frequência Wi-Fi de 2,4 GHz nas redes existentes, e o problema de interferência de co-frequência/frequência adjacente é mais proeminente.
Devido a bugs de software e desempenho insuficiente de hardware em alguns gateways, as conexões PPPoE são frequentemente interrompidas e os gateways são reiniciados com frequência, resultando em interrupções constantes no acesso à internet para os usuários. Após a interrupção passiva da conexão PPPoE (por exemplo, a interrupção do link de transmissão de uplink), cada fabricante de gateway possui padrões de implementação inconsistentes para detecção da porta WAN e para a reconexão PPPoE. Alguns gateways detectam a conexão a cada 20 segundos e só reconectam após 30 tentativas falhas. Como resultado, o gateway leva até 10 minutos para iniciar automaticamente a reconexão PPPoE após ficar offline passivamente, o que afeta seriamente a experiência do usuário.
Cada vez mais, os gateways domésticos dos usuários são configurados com roteadores (doravante denominados "roteadores"). Entre esses roteadores, muitos suportam apenas portas WAN de 100M ou apenas Wi-Fi 4 (802.11b/g/n).
Alguns roteadores de fabricantes ainda possuem apenas uma das portas WAN ou protocolos Wi-Fi que suportam velocidades de rede Gigabit, tornando-se roteadores "pseudo-Gigabit". Além disso, o roteador é conectado ao gateway por meio de um cabo de rede, e o cabo utilizado pelos usuários é geralmente de categoria 5 ou super categoria 5, que possui vida útil curta e baixa capacidade anti-interferência, e a maioria suporta apenas velocidade de 100 Mbps. Nenhum dos roteadores e cabos de rede mencionados acima atende aos requisitos de evolução das redes Gigabit e super-Gigabit subsequentes. Alguns roteadores reiniciam frequentemente devido a problemas de qualidade do produto, afetando seriamente a experiência do usuário.
O Wi-Fi é o principal método de cobertura sem fio em ambientes internos, mas muitos roteadores domésticos são instalados em caixas de distribuição com sinal fraco próximas à porta do usuário. Devido às limitações impostas pela localização dessas caixas, pelo material da cobertura e pela complexidade da planta da casa, o sinal Wi-Fi não é suficiente para cobrir todas as áreas internas. Quanto mais distante o dispositivo estiver do ponto de acesso Wi-Fi, mais obstáculos haverá e maior será a perda de sinal, o que pode levar a conexões instáveis e perda de pacotes de dados.
No caso de redes internas com múltiplos dispositivos Wi-Fi, problemas de interferência na mesma frequência e em canais adjacentes ocorrem frequentemente devido a configurações de canal inadequadas, reduzindo ainda mais a taxa de transferência do Wi-Fi.
Quando alguns usuários conectam o roteador ao gateway, devido à falta de experiência profissional, podem conectar o roteador a uma porta de rede não gigabit do gateway ou não conectar o cabo de rede firmemente, resultando em conexões soltas. Nesses casos, mesmo que o usuário assine um plano de internet gigabit ou utilize um roteador gigabit, não conseguirá obter uma conexão estável, o que também dificulta o trabalho das operadoras na resolução de problemas.
Alguns usuários têm muitos dispositivos conectados ao Wi-Fi em suas casas (mais de 20) ou vários aplicativos baixando arquivos em alta velocidade ao mesmo tempo, o que também pode causar sérios conflitos de canal Wi-Fi e conexões Wi-Fi instáveis.
Alguns usuários utilizam terminais antigos que suportam apenas a banda de frequência Wi-Fi de 2,4 GHz ou protocolos Wi-Fi mais antigos, portanto, não conseguem obter uma experiência de internet estável e rápida.
2. Novas tecnologias para melhorar a rede internaQqualidade
Serviços de alta largura de banda e baixa latência, como vídeo de alta definição 4K/8K, realidade aumentada/virtual, educação online e home office, estão se tornando necessidades essenciais para usuários domésticos. Isso impõe requisitos mais elevados à qualidade da rede de banda larga residencial, especialmente à qualidade da rede interna. As redes de banda larga residencial existentes, baseadas na tecnologia FTTH (Fiber To The House, fibra até a casa), têm apresentado dificuldades para atender a esses requisitos. No entanto, as tecnologias Wi-Fi 6 e FTTR podem atender melhor a essas necessidades de serviço e devem ser implementadas em larga escala o mais breve possível.
Wi-Fi 6
Em 2019, a Wi-Fi Alliance denominou a tecnologia 802.11ax de Wi-Fi 6 e as tecnologias anteriores, 802.11ax e 802.11n, denominou-as Wi-Fi 5 e Wi-Fi 4, respectivamente.
Wi-Fi 6A tecnologia OFDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência Ortogonal), MU-MIMO (Tecnologia de Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas Multi-Usuário) e 1024QAM (Modulação de Amplitude em Quadratura) apresentam uma taxa de download máxima teórica de até 9,6 Gbit/s. Comparada às tecnologias Wi-Fi 4 e Wi-Fi 5, mais utilizadas no mercado, a nova tecnologia oferece maior taxa de transmissão, maior capacidade de conexão simultânea, menor latência, maior alcance e menor consumo de energia dos dispositivos.
FTTRTtecnologia
FTTR refere-se à implantação de gateways e subdispositivos totalmente ópticos em residências com base em FTTH, e à implementação da cobertura de comunicação por fibra óptica nos cômodos dos usuários.PONtecnologia.
O gateway principal FTTR é o núcleo da rede FTTR. Ele se conecta verticalmente ao OLT para fornecer fibra até a residência (FTTH) e verticalmente para fornecer portas ópticas que conectam múltiplos gateways escravos FTTR. O gateway escravo FTTR se comunica com o equipamento terminal por meio de interfaces Wi-Fi e Ethernet, fornece uma função de ponte para encaminhar os dados do equipamento terminal para o gateway principal e aceita o gerenciamento e controle do gateway principal FTTR. A rede FTTR é mostrada na figura.
Em comparação com métodos tradicionais como redes cabeadas, redes elétricas e redes sem fio, as redes FTTR apresentam as seguintes vantagens.
Primeiramente, o equipamento de rede apresenta melhor desempenho e maior largura de banda. A conexão de fibra óptica entre o gateway mestre e o gateway escravo pode realmente estender a largura de banda gigabit a todos os cômodos do usuário, melhorando a qualidade da rede doméstica em todos os aspectos. A rede FTTR possui mais vantagens em termos de largura de banda de transmissão e estabilidade.
A segunda vantagem é uma melhor cobertura Wi-Fi e maior qualidade. O Wi-Fi 6 é a configuração padrão dos gateways FTTR, e tanto o gateway mestre quanto o gateway escravo podem fornecer conexões Wi-Fi, melhorando efetivamente a estabilidade da rede Wi-Fi e a intensidade do sinal.
A qualidade da intranet de uma rede doméstica é afetada por fatores como o layout da rede, os equipamentos e os terminais dos usuários. Portanto, encontrar e localizar pontos fracos em uma rede doméstica é um problema complexo em redes em produção. Cada empresa de telecomunicações ou provedor de serviços de rede propõe sua própria solução. Por exemplo, soluções técnicas para avaliar a qualidade da intranet da rede doméstica e localizar pontos fracos; explorar continuamente a aplicação de big data e inteligência artificial para melhorar a qualidade de redes domésticas de banda larga; promover a aplicação de tecnologias como FTTR e Wi-Fi 6 para ampliar a base de qualidade da rede, entre outras.
Data da publicação: 08/05/2023