智慧家庭FTTR千兆全光網建設方法研究

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千兆全光網建設背景

1.1 落實網絡強國戰略的切實需要

“十四五”規劃中提出我國要堅定不移地建設網絡強國、數字中國，全面統籌新型基礎設施的系統布局，推動經濟體系優化升級。而智慧家庭FTTR千兆全光網建設是網絡強國建設戰略中的關鍵任務，其在優化用戶數字生活體驗、完善數字化社會建設方面發揮著不可替代的作用，可以加速智慧數字家庭建設與數字社會整體建設步伐。同時，工業和信息化部在發布的關于“雙千兆”建設計劃中也指出，應協同千兆光網與5G發展，實現兩者優勢互補。即應展現出室內或復雜環境下千兆光網的極強抗干擾能力、微秒級連接、超高帶寬優勢；并同步展現出5G移動性強、靈活性高、連接穩定優勢，從而適度超前統籌“雙千兆”網絡部署，優化端到端的業務體驗，進而全方位提高家庭全光網絡體驗[1]。

1.2 新基建、千兆光網建設的需求

千兆光網是“十四五”新基建范疇內的重要建設任務，也是數字經濟時代推動社會生產生活智能化、數字化、信息化發展的新基座。當前，在全球各大運營商加速提升寬帶品質、加大光纖網絡建設投入背景下，我國也致力于開發FTTR、光傳送網（OTN）等業務，增加固網收入。全光網絡作為打造智慧城市基石的重要地位已得到社會廣泛認可，在新基建背景下，加速千兆寬帶全光網絡建設，增加智慧家庭數量，能夠助力數字經濟高質量發展，為國民經濟發展創造新的經濟增長點。

1.3 加速二次光改進程的有效手段

基于FTTR技術打造智慧家庭全光網絡進一步推動了“二次光改”，是我國全面推進家庭數字化轉型的重要環節。“二次光改”是數字家庭、智慧城市、數字經濟發展的基礎，通過光纖換網線不僅可以為社會發展建設綠色、節能、環保的超高速固定網絡，也可以滿足不同群體在室內應用移動終端需求，提高網絡服務體驗，從而加速各行各業智能化、數字化轉型，提高全社會的業務品質，進而產生更大的商業價值[2]。因此，“二次光改”為社會轉型發展提供了全新機遇，應做好基礎建設、延長產業鏈、擴大產業空間。同時，與電纜相比，光纖在質量、體積、成本、使用壽命方面均具有明顯優勢，也為推動可持續發展、落實碳中和戰略貢獻巨大價值。

1.4 滿足家庭網絡升級需求的路徑

隨著科技的進步，數字家庭產業發展更加迅猛，而光纖是建設智慧家庭、實現家庭數字化轉型的基礎媒介，千兆光網的出現滿足了家庭迫切升級家庭網絡的需求。具體來講，網線的帶寬有限，家庭組網中使用的網線質量也參差不齊，均會對網絡服務質量與效率產生影響，而千兆光網擁有超高帶寬，其在信號傳輸效率與質量方面均有著傳統網線不具備的優勢。同時，家庭內部組網過程中要考慮具有一定厚度墻體對網絡的阻隔，傳統組網中干擾信號多阻礙了Wi-Fi信號穿墻，即使運營商提高帶寬和服務能力也難以改善服務效果，而全光網絡出現后，將在家庭內部建設安全、可靠并具有諸多技術優勢的智能家庭網絡，能夠切實滿足家庭網絡升級需求。

2 智慧家庭FTTR千兆全光網組網方案

FTTR千兆全光網利用具有體積小、質量輕、使用壽命長、抗干擾能力強、帶寬演進的光纖，豐富了智慧家庭組網選擇。在FTTR技術的支持下，光纖可以延伸到每個房間內，再配合Wi-Fi6、全光主/從網關設備等無線技術實現超高帶寬的價值，有效避免傳統房間內組網穿墻連接中出現的承載質量下降、最后一段帶寬瓶頸問題，真正實現每個房間享受千兆帶寬、低時延承載[3]。

2.1 FTTR千兆全光網主體結構

FTTR千兆全光網的核心結構由主網關設備、從網關設備、室內光分配網絡（ODN）組成。其中主網關設備位于光線路終端（OLT）與從網關設備之間，其匯總家庭內部各類型業務信號傳輸給終端，并將終端用戶信號匯集、分類傳送給運營商網絡；在FTTR組網中主網關設備具有兩種連接方式，即有線連接與Wi-Fi網絡覆蓋。從網關設備是分布在家庭各個房間內、實現家庭提供Wi-Fi網絡全覆蓋的重要載體，其本質上屬于光分配網絡分布式終結端點，也可以以有線形式連接，滿足家庭的多種需求。室內ODN是一種光光傳輸網絡，位于主/從網關設備之間，其主要由無源器件組成，如光纜、光分離器、光纜連接器等。

2.2 FTTR千兆全光網組網方案

2.2.1 P2P

P2P方案以局域網（LAN）技術為載體進行組網，是目前智慧家庭應用中采用最多的組網技術方案。整個網絡中核心的兩部分為光路由器與全光網關，其中主網關即10G PON，與OLT設備通過無源光纖網絡（PON）協議連接，下連點對點采用IEEE 802.3以太網協議，多個點對點則采用房間內光路由器設備連接光纖接口形式。該模式在物理層完成了光電轉換，并利用以太網光接口取代了以太網電接口[4]。

P2P組網技術方案優劣勢如下：從優勢角度來講，設備可以隨插隨用，家庭無須頻繁變動網絡架構，且終端通用性能極強，不改變管理方式，仍然沿用傳統PON網關結合路由器方案，與變動較大的組網技術方案相比，可以在低成本下實現全屋“真千兆”。但P2P組網也有技術缺陷，其組網方式相對固定，由主網關端口數量決定接入房間數量；擴展過程中每個擴展級聯節點以及帶寬均會受到限制；組網中缺少對子網關的管理認證。

2.2.2 P2MP

P2MP方案采用PON技術進行組網，是一種相對靈活的組網方案。整個網絡中核心部分為全光網關、光路由器、分光器，其主網關未發生變化，與10G PON OLT設備通過PON協議連接，下連點對多點連接仍然基于PON協議。在該組網方案中僅需要1個PON光接口則可以在多級分管器的支持下與不同房間的從網關設備連接[5]。其中，PON光接口相當于傳統組網方案中主網關用戶側再下掛一路OLT PON光接口，但在P2MP組網中支持從網關PON上連，從而可以為智慧家庭提供按需拓展服務，最多情況下可以擴展至16個光路由器。

P2MP組網技術方案優劣勢如下：從優勢角度來講，其重新利用PON產業鏈，實現了更靈活的ODN組網，方便節點擴展，同時可以接入更多的節點，也能夠通過子網關支持設備認證，提高了組網管控能力。但與P2P組網方案相比，其部署成本較高、主網關的部署更為復雜。

3 智慧家庭各場景FTTR千兆光網建設方案

3.1 Wi-Fi點位設計

Wi-Fi點位設計是智慧家庭建設FTTR千兆全光網的首要環節，設計以用戶需求為根本，需要對用戶家庭內外部原有網絡布線情況進行細致勘察，基于“能暗線不明線”的設計原則，合理利用已有網絡信息點，盡可能地隱藏布線，保持室內裝修的美觀性。其中主網關布設在室內使用位置最為適宜，分光器布設在智能箱、弱電箱、過路盒內最為適宜，并從實現Wi-Fi全屋覆蓋角度、就近取電角度考慮主/從網關的位置。而Wi-Fi覆蓋點位布設形式要根據家庭內部空間大小進行確定，其中中小戶型場景中更適宜采用集中式結合零星補盲方式進行布設；大平層場景更適宜采用分布式方式進行布設；別墅場景更適宜采用錯層蜂窩狀形式布設，具體點位還要結合現場實際情況確定。

3.2 不同場景組網接入方式選擇

3.2.1 中小戶型

中小戶型內建議選擇P2P FTTR組網技術方案，主網關采用10G PON Wi-Fi6網關，搭配光路由器。其中網關直接在客廳布置，光路由器需要布置在房間內。通常采用1～2個光路由器即可，既能夠確保Wi-Fi信號僅跨一堵墻，也能夠低成本完成Wi-Fi信號全屋覆蓋。

3.2.2 大平層戶型

大平層戶型內建議選擇P2MP FTTR組網技術方案，組網核心部分仍為10G PON Wi-Fi6主網關與光路由器，設備的布設位置不變，但根據空間體積的擴大，需要增加光路由器的布置數量。通常需要接入2～4個光路由器才能實現Wi-Fi信號只跨一堵墻的全屋覆蓋模式。

3.2.3 大型錯層別墅戶型

大型錯層別墅戶型內建議選擇P2MP FTTR組網技術方案，且應采用有針對性設計方案，保障主網關布設位置、光路由器設置數量與住宅面積、房間數量、樓層數量相匹配。通常情況下會在一層部署主網關與分光器，并在每層根據房間數量、帶寬需要部署光路由器，保證光路由器充足才能夠實現Wi-Fi信號跨越一堵墻以及家庭Wi-Fi信號全屋覆蓋。

4 智慧家庭FTTR千兆全光網發展前景展望

“千兆城市”、智慧家庭建設均是利國利民的大事，為全方位推動智慧家庭建設需要優化基礎建設，形成強有力的物質基礎，要進一步明確智慧家庭的服務功能、工程建設方案、網絡系統基本結構等。從“千兆城市”建設任務中對服務品質的要求來看，應從優化業務體驗、增強網絡能力兩個方面為智慧家庭網絡系統的建設提供支持，因此，需要進行家庭寬帶業務體驗分級，以高端技術實現對應家庭網絡承載能力，從而滿足不同級別、不同需求智慧家庭的建設需要。在此過程中，Wi-Fi技術與FTTR千兆全光網技術始終是保障每個家庭獲取優質服務體驗的網絡關鍵使能技術。

全光家庭組網可以加速家庭數字化轉型，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、城市網絡新基建。鑒于全光網絡的優勢，在未來應將光纖運用到更廣闊的領域中，使社會生產與生活領域能夠依靠全光網絡實現品質連接。基于此，應認識到全光網絡的優勢，對FTTR技術支持下的全光網技術優勢，如千兆帶寬、全域無縫漫游、抗干擾能力強、無感知切換等，有更深入且全面的了解并加速推廣，使每個家庭均能利用先進技術搭建高端信息基礎，從而在云游戲、8K視頻、云VR中獲取極致體驗。在此基礎上，應利用堅實的信息承載底座繼續創新業務，如家庭組網服務市場、家庭帶寬業務服務市場等，使FTTR千兆全光網成為推動運營商經濟收益增長的關鍵業務，從而進一步推動技術普及，為數字經濟、智慧城市建設提供更有力的支撐。

5 結束語

綜上所述，FTTR千兆全光網技術在光纖到戶基礎上實現了光纖向房間內的延伸，對千兆光纖寬帶基礎進行了完善與優化。自FTTR千兆全光網技術研發與推廣以來，底層基礎設施建設實現了質的飛躍，產生了全新的價值，創造了全新的挑戰與機遇，豐富應用場景，為智慧家庭建設、開啟智能生活賦能。同時，通過智慧家庭建設中展現出的優勢，各行各業也應順應時代發展，在FTTR千兆全光網技術的驅動下加速數字化產業構建與全新市場的開發，從而同步提升科技與生活水平，利用科技優勢創造社會經濟效益。■