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(shí)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的切實(shí)需要

“十四五”規(guī)劃中提出我國(guó)要堅(jiān)定不移地建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)，全面統(tǒng)籌新型基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)布局，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)體系優(yōu)化升級(jí)。而智慧家庭FTTR千兆全光網(wǎng)建設(shè)是網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)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(yàn)、完善數(shù)字化社會(huì)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(huì)整體建設(shè)步伐。同時(shí)，工業(yè)和信息化部在發(fā)布的關(guān)于“雙千兆”建設(shè)計(jì)劃中也指出，應(yīng)協(xié)同千兆光網(wǎng)與5G發(fā)展，實(shí)現(xiàn)兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。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(qiáng)抗干擾能力、微秒級(jí)連接、超高帶寬優(yōu)勢(shì)；并同步展現(xiàn)出5G移動(dòng)性強(qiáng)、靈活性高、連接穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)，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(yàn)，進(jìn)而全方位提高家庭全光網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)[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(jì)時(shí)代推動(dòng)社會(huì)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(yùn)營(yíng)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(guó)也致力于開(kāi)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(huì)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(jì)高質(zhì)量發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

1.3 加速二次光改進(jìn)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(jìn)一步推動(dòng)了“二次光改”，是我國(guó)全面推進(jìn)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(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，通過(guò)光纖換網(wǎng)線不僅可以為社會(huì)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(dòng)終端需求，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體驗(yàn)，從而加速各行各業(yè)智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高全社會(huì)的業(yè)務(wù)品質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生更大的商業(yè)價(jià)值[2]。因此，“二次光改”為社會(huì)轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了全新機(jī)遇，應(yīng)做好基礎(chǔ)建設(shè)、延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈、擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)空間。同時(shí)，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(shì)，也為推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展、落實(shí)碳中和戰(zhàn)略貢獻(xiàn)巨大價(jià)值。

1.4 滿足家庭網(wǎng)絡(luò)升級(jí)需求的路徑

隨著科技的進(jìn)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(shí)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(jí)家庭網(wǎng)絡(luò)的需求。具體來(lái)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(huì)對(duì)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(hào)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(shì)。同時(shí)，家庭內(nèi)部組網(wǎng)過(guò)程中要考慮具有一定厚度墻體對(duì)網(wǎng)絡(luò)的阻隔，傳統(tǒng)組網(wǎng)中干擾信號(hào)多阻礙了Wi-Fi信號(hào)穿墻，即使運(yùn)營(yíng)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(shì)的智能家庭網(wǎng)絡(luò)，能夠切實(shí)滿足家庭網(wǎng)絡(luò)升級(jí)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(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、帶寬演進(jìn)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(gè)房間內(nèi)，再配合Wi-Fi6、全光主/從網(wǎng)關(guān)設(shè)備等無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)超高帶寬的價(jià)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(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)每個(gè)房間享受千兆帶寬、低時(shí)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(lèi)型業(yè)務(wù)信號(hào)傳輸給終端，并將終端用戶信號(hào)匯集、分類(lèi)傳送給運(yùn)營(yíng)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(gè)房間內(nèi)、實(shí)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(diǎn)，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(wú)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(jìn)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(gè)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(guò)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)（PON）協(xié)議連接，下連點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采用IEEE 802.3以太網(wǎng)協(xié)議，多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(shì)如下：從優(yōu)勢(shì)角度來(lái)講，設(shè)備可以隨插隨用，家庭無(wú)須頻繁變動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，且終端通用性能極強(qiáng)，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(dòng)較大的組網(wǎng)技術(shù)方案相比，可以在低成本下實(shí)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(duì)固定，由主網(wǎng)關(guān)端口數(shù)量決定接入房間數(shù)量；擴(kuò)展過(guò)程中每個(gè)擴(kuò)展級(jí)聯(lián)節(jié)點(diǎn)以及帶寬均會(huì)受到限制；組網(wǎng)中缺少對(duì)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(jìn)行組網(wǎng)，是一種相對(duì)靈活的組網(wǎng)方案。整個(gè)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(guò)PON協(xié)議連接，下連點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接仍然基于PON協(xié)議。在該組網(wǎng)方案中僅需要1個(gè)PON光接口則可以在多級(jí)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(kuò)展至16個(gè)光路由器。

P2MP組網(wǎng)技術(shù)方案優(yōu)劣勢(shì)如下：從優(yōu)勢(shì)角度來(lái)講，其重新利用PON產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)了更靈活的ODN組網(wǎng)，方便節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展，同時(shí)可以接入更多的節(jié)點(diǎn)，也能夠通過(guò)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(chǎng)景FTTR千兆光網(wǎng)建設(shè)方案

3.1 Wi-Fi點(diǎn)位設(shè)計(jì)

Wi-Fi點(diǎn)位設(shè)計(jì)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(jì)以用戶需求為根本，需要對(duì)用戶家庭內(nèi)外部原有網(wǎng)絡(luò)布線情況進(jìn)行細(xì)致勘察，基于“能暗線不明線”的設(shè)計(jì)原則，合理利用已有網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)，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(guò)路盒內(nèi)最為適宜，并從實(shí)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(diǎn)位布設(shè)形式要根據(jù)家庭內(nèi)部空間大小進(jìn)行確定，其中中小戶型場(chǎng)景中更適宜采用集中式結(jié)合零星補(bǔ)盲方式進(jìn)行布設(shè)；大平層場(chǎng)景更適宜采用分布式方式進(jìn)行布設(shè)；別墅場(chǎng)景更適宜采用錯(cuò)層蜂窩狀形式布設(shè)，具體點(diǎn)位還要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。

3.2 不同場(chǎng)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(gè)光路由器即可，既能夠確保Wi-Fi信號(hào)僅跨一堵墻，也能夠低成本完成Wi-Fi信號(hào)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(kuò)大，需要增加光路由器的布置數(shù)量。通常需要接入2～4個(gè)光路由器才能實(shí)現(xiàn)Wi-Fi信號(hào)只跨一堵墻的全屋覆蓋模式。

3.2.3 大型錯(cuò)層別墅戶型

大型錯(cuò)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(duì)性設(shè)計(jì)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(huì)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(hào)跨越一堵墻以及家庭Wi-Fi信號(hào)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(guó)利民的大事，為全方位推動(dòng)智慧家庭建設(shè)需要優(yōu)化基礎(chǔ)建設(shè)，形成強(qiáng)有力的物質(zhì)基礎(chǔ)，要進(jìn)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(duì)服務(wù)品質(zhì)的要求來(lái)看，應(yīng)從優(yōu)化業(yè)務(wù)體驗(yàn)、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)能力兩個(gè)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(jìn)行家庭寬帶業(yè)務(wù)體驗(yàn)分級(jí)，以高端技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)家庭網(wǎng)絡(luò)承載能力，從而滿足不同級(jí)別、不同需求智慧家庭的建設(shè)需要。在此過(guò)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(gè)家庭獲取優(yōu)質(zhì)服務(wù)體驗(yàn)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(shì)，在未來(lái)應(yīng)將光纖運(yùn)用到更廣闊的領(lǐng)域中，使社會(huì)生產(chǎn)與生活領(lǐng)域能夠依靠全光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)品質(zhì)連接。基于此，應(yīng)認(rèn)識(shí)到全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)FTTR技術(shù)支持下的全光網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如千兆帶寬、全域無(wú)縫漫游、抗干擾能力強(qiáng)、無(wú)感知切換等，有更深入且全面的了解并加速推廣，使每個(gè)家庭均能利用先進(jìn)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(yàn)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)利用堅(jiān)實(shí)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(chǎng)、家庭帶寬業(yè)務(wù)服務(wù)市場(chǎng)等，使FTTR千兆全光網(wǎng)成為推動(dòng)運(yùn)營(yíng)商經(jīng)濟(jì)收益增長(zhǎng)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)，從而進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)普及，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)、智慧城市建設(shè)提供更有力的支撐。

5 結(jié)束語(yǔ)

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(shí)現(xiàn)了光纖向房間內(nèi)的延伸，對(duì)千兆光纖寬帶基礎(chǔ)進(jìn)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(lái)，底層基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，產(chǎn)生了全新的價(jià)值，創(chuàng)造了全新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，豐富應(yīng)用場(chǎng)景，為智慧家庭建設(shè)、開(kāi)啟智能生活賦能。同時(shí)，通過(guò)智慧家庭建設(shè)中展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)，各行各業(yè)也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，在FTTR千兆全光網(wǎng)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下加速數(shù)字化產(chǎn)業(yè)構(gòu)建與全新市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)，從而同步提升科技與生活水平，利用科技優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。■