بناءً على سنوات من الخبرة في البحث والتطوير في مجال معدات الإنترنت، ناقشنا التقنيات والحلول لضمان جودة شبكات الإنترنت المنزلية الداخلية. أولًا، حللنا الوضع الراهن لجودة شبكات الإنترنت المنزلية الداخلية، ولخصنا العوامل المختلفة التي تُسبب مشاكل في جودة شبكات الإنترنت المنزلية الداخلية، مثل الألياف الضوئية، والبوابات، وأجهزة التوجيه، وشبكات الواي فاي، وعمليات المستخدم. ثانيًا، سيتم طرح تقنيات تغطية الشبكات الداخلية الجديدة، وهي Wi-Fi 6 وFTTR (الألياف إلى الغرفة).
1. تحليل مشاكل جودة شبكة النطاق العريض المنزلية الداخلية
في عمليةالألياف الضوئية إلى المنازل(من الألياف إلى المنزل)، بسبب تأثير مسافة النقل الضوئي، والانقسام الضوئي وفقدان جهاز الاتصال، وانحناء الألياف الضوئية، قد تكون الطاقة الضوئية التي تستقبلها البوابة منخفضة وقد يكون معدل خطأ البت مرتفعًا، مما يؤدي إلى زيادة معدل فقدان الحزمة في نقل الخدمة في الطبقة العليا. ، ينخفض المعدل.
ومع ذلك، فإن أداء عتاد البوابات القديمة منخفض بشكل عام، ومن المرجح حدوث مشاكل مثل الاستخدام المفرط لوحدة المعالجة المركزية والذاكرة وارتفاع درجة حرارة الأجهزة، مما يؤدي إلى إعادة تشغيل غير طبيعية وتعطل البوابات. لا تدعم البوابات القديمة عمومًا سرعات شبكة جيجابت، كما تعاني بعضها من مشاكل مثل الرقائق القديمة، مما يؤدي إلى فجوة كبيرة بين قيمة السرعة الفعلية لاتصال الشبكة والقيمة النظرية، مما يحد من إمكانية تحسين تجربة المستخدم عبر الإنترنت. حاليًا، لا تزال بوابات المنازل الذكية القديمة، التي استُخدمت لمدة 3 سنوات أو أكثر على الشبكة المباشرة، تشغل نسبة معينة وتحتاج إلى استبدال.
نطاق التردد 2.4 جيجاهرتز هو نطاق التردد الصناعي-العلمي-الطبي (ISM). ويُستخدم كنطاق تردد شائع لمحطات الراديو، مثل الشبكات المحلية اللاسلكية، وأنظمة الوصول اللاسلكي، وأنظمة البلوتوث، وأنظمة الاتصالات ذات الطيف المنتشر من نقطة إلى نقطة أو من نقطة إلى عدة نقاط، مع موارد ترددية محدودة وعرض نطاق محدود. حاليًا، لا تزال نسبة معينة من البوابات تدعم نطاق تردد واي فاي 2.4 جيجاهرتز في الشبكة الحالية، وتُعد مشكلة تداخل الترددات المشتركة/المجاورة أكثر شيوعًا.
بسبب أخطاء برمجية وضعف أداء بعض بوابات الإنترنت، تنقطع اتصالات PPPoE بشكل متكرر، وتُعاد تشغيلها بشكل متكرر، مما يؤدي إلى انقطاع متكرر في اتصال الإنترنت للمستخدمين. بعد انقطاع اتصال PPPoE بشكل سلبي (مثل انقطاع رابط الإرسال الصاعد)، يتفاوت تطبيق معايير التنفيذ لدى كل شركة مصنعة للبوابات فيما يتعلق بكشف منافذ WAN وإعادة إجراء اتصال PPPoE. تكتشف بوابات بعض الشركات المصنعة الاتصال مرة واحدة كل 20 ثانية، ولا تعيد الاتصال إلا بعد 30 محاولة فاشلة. ونتيجة لذلك، تستغرق البوابة 10 دقائق لبدء إعادة تشغيل PPPoE تلقائيًا بعد انقطاع الاتصال السلبي، مما يؤثر بشكل كبير على تجربة المستخدم.
يزداد عدد أجهزة التوجيه المنزلية المُجهزة بأجهزة توجيه (يُشار إليها فيما يلي باسم "أجهزة التوجيه"). من بين هذه الأجهزة، يدعم العديد منها منافذ WAN بسعة 100 ميجابايت فقط، أو يدعم Wi-Fi 4 (802.11b/g/n) فقط.
لا تزال بعض أجهزة التوجيه من الشركات المصنعة تدعم منفذ شبكة واسعة (WAN) واحدًا فقط أو بروتوكولات واي فاي تدعم سرعات شبكة جيجابت، وتُصبح أجهزة توجيه "شبه جيجابت". بالإضافة إلى ذلك، يتصل جهاز التوجيه بالبوابة عبر كابل شبكة، وكابل الشبكة الذي يستخدمه المستخدمون هو في الأساس كابل من الفئة 5 أو الفئة 5 الفائقة، وهو قصير العمر وذو قدرة ضعيفة على مقاومة التداخل، ومعظمها يدعم سرعة 100 ميجابت فقط. لا يلبي أي من أجهزة التوجيه وكابلات الشبكة المذكورة أعلاه متطلبات التطور لشبكات جيجابت وفائقة الجيجابت اللاحقة. بعض أجهزة التوجيه تُعاد تشغيلها بشكل متكرر بسبب مشاكل في جودة المنتج، مما يؤثر بشكل خطير على تجربة المستخدم.
يُعد الواي فاي الوسيلة الرئيسية لتغطية الشبكات اللاسلكية الداخلية، إلا أن العديد من بوابات الإنترنت المنزلية تُوضع في صناديق تيار ضعيف عند باب المستخدم. ونظرًا لموقع صندوق التيار الضعيف، ومادة الغطاء، وتعقيد تصميم المنزل، فإن إشارة الواي فاي لا تكفي لتغطية جميع المناطق الداخلية. كلما ابتعد الجهاز الطرفي عن نقطة وصول الواي فاي، زادت العوائق، وزاد فقدان قوة الإشارة، مما قد يؤدي إلى عدم استقرار الاتصال وفقدان حزم البيانات.
في حالة الشبكات الداخلية لأجهزة Wi-Fi المتعددة، غالبًا ما تحدث مشكلات التداخل بين التردد نفسه والقنوات المجاورة بسبب إعدادات القناة غير المعقولة، مما يؤدي إلى تقليل معدل Wi-Fi بشكل أكبر.
عند توصيل بعض المستخدمين لجهاز التوجيه بالبوابة، قد يقومون، بسبب نقص الخبرة المهنية، بتوصيله بمنفذ الشبكة غير الجيجابت الخاص بالبوابة، أو قد لا يربطون كابل الشبكة بإحكام، مما يؤدي إلى ضعف منافذ الشبكة. في هذه الحالات، حتى مع اشتراك المستخدم في خدمة الجيجابت أو استخدام جهاز توجيه الجيجابت، لا يمكنه الحصول على خدمات جيجابت مستقرة، مما يُشكل أيضًا تحديات للمشغلين في التعامل مع الأعطال.
لدى بعض المستخدمين عدد كبير جدًا من الأجهزة المتصلة بشبكة Wi-Fi في منازلهم (أكثر من 20 جهازًا) أو تقوم تطبيقات متعددة بتنزيل الملفات بسرعة عالية في نفس الوقت، مما سيؤدي أيضًا إلى حدوث تعارضات خطيرة في قنوات Wi-Fi واتصالات Wi-Fi غير مستقرة.
يستخدم بعض المستخدمين أجهزة طرفية قديمة تدعم فقط نطاق تردد Wi-Fi 2.4GHz أحادي التردد أو بروتوكولات Wi-Fi القديمة، وبالتالي لا يمكنهم الحصول على تجربة إنترنت مستقرة وسريعة.
2. تقنيات جديدة لتحسين الشبكة الداخليةQالجودة
أصبحت خدمات النطاق الترددي العالي وزمن الوصول المنخفض، مثل الفيديو عالي الدقة 4K/8K، والواقع المعزز/الافتراضي، والتعليم عبر الإنترنت، والمكاتب المنزلية، احتياجات أساسية لمستخدمي المنازل. وهذا يفرض متطلبات أعلى على جودة شبكة الإنترنت المنزلي، وخاصةً جودة شبكة الإنترنت المنزلي الداخلية. وقد واجهت شبكة الإنترنت المنزلي الداخلية الحالية، القائمة على تقنية FTTH (الألياف الضوئية إلى المنزل)، صعوبة في تلبية المتطلبات المذكورة أعلاه. ومع ذلك، يمكن لتقنيتي Wi-Fi 6 وFTTR تلبية متطلبات الخدمة المذكورة أعلاه بشكل أفضل، وينبغي نشرهما على نطاق واسع في أقرب وقت ممكن.
واي فاي 6
في عام 2019، أطلقت Wi-Fi Alliance على تقنية 802.11ax اسم Wi-Fi 6، وأطلقت على تقنيات 802.11ax و802.11n السابقة اسم Wi-Fi 5 وWi-Fi 4 على التوالي.
واي فاي 6مع إدخال تقنيات OFDMA (الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد)، وMU-MIMO (تقنية متعددة المستخدمين، مدخلات متعددة، مخرجات متعددة)، و1024QAM (تعديل السعة التربيعية)، وغيرها من التقنيات الجديدة، يصل معدل التنزيل النظري الأقصى إلى 9.6 جيجابت/ثانية. وبالمقارنة مع تقنيتي Wi-Fi 4 وWi-Fi 5 الأكثر استخدامًا في هذا المجال، تتميز هذه التقنية بمعدل نقل أعلى، وقدرة أكبر على التزامن، وتأخير خدمة أقل، وتغطية أوسع، واستهلاك طاقة طرفي أقل.
FTTRTالتكنولوجيا
يشير FTTR إلى نشر بوابات وأجهزة فرعية بصرية بالكامل في المنازل على أساس FTTH، وتحقيق تغطية اتصالات الألياف الضوئية لغرف المستخدمين من خلالبونتكنولوجيا.
بوابة FTTR الرئيسية هي جوهر شبكة FTTR. تتصل تصاعديًا بجهاز OLT لتوفير الألياف الضوئية إلى المنازل، وتنازليًا لتوفير منافذ بصرية لتوصيل عدة بوابات FTTR تابعة. تتواصل بوابة FTTR التابعة مع الجهاز الطرفي عبر واجهات Wi-Fi و Ethernet، وتوفر وظيفة جسرية لإرسال بيانات الجهاز الطرفي إلى البوابة الرئيسية، وتتولى إدارة البوابة الرئيسية والتحكم فيها. يوضح الشكل شبكة FTTR.
بالمقارنة مع الطرق التقليدية مثل شبكات كابلات الشبكة، وشبكات خطوط الطاقة، والشبكات اللاسلكية، تتمتع شبكات FTTR بالمزايا التالية.
أولاً، تتميز معدات الشبكات بأداء أفضل ونطاق ترددي أعلى. يمكن لوصلة الألياف الضوئية بين البوابة الرئيسية والبوابة الفرعية أن تزيد نطاق تردد الجيجابت بشكل كبير ليشمل جميع غرف المستخدم، ويحسّن جودة شبكة المستخدم المنزلية من جميع النواحي. تتميز شبكة FTTR بمزايا أكبر من حيث نطاق تردد الإرسال والاستقرار.
الميزة الثانية هي تغطية واي فاي أفضل وجودة أعلى. يُعدّ Wi-Fi 6 التكوين القياسي لبوابات FTTR، حيث توفر كلٌّ من البوابة الرئيسية والبوابة الفرعية اتصالات واي فاي، مما يُحسّن بشكل فعّال استقرار شبكة واي فاي وقوة تغطية الإشارة.
تتأثر جودة شبكة الإنترانت المنزلية بعوامل مثل تصميم الشبكة المنزلية، ومعدات المستخدم، ومحطاته. لذلك، يُعدّ تحديد جودة الشبكة المنزلية وتحديدها مشكلةً صعبةً على الشبكة الحية. يطرح كل مزود خدمة شبكة حلوله الخاصة. على سبيل المثال، الحلول التقنية لتقييم جودة شبكة الإنترانت المنزلية وتحديد الجودة الرديئة؛ ومواصلة استكشاف تطبيقات البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي في مجال تحسين جودة شبكات النطاق العريض المنزلية الداخلية؛ وتعزيز تطبيق تقنيات FTTR وWi-Fi 6؛ وقاعدة بيانات واسعة لجودة الشبكة، وغيرها.
وقت النشر: ٨ مايو ٢٠٢٣