استنادًا إلى سنوات من الخبرة في البحث والتطوير في مجال معدات الإنترنت، ناقشنا التقنيات والحلول لضمان جودة شبكة النطاق العريض المنزلية الداخلية. أولًا، حللنا الوضع الراهن لجودة شبكة النطاق العريض المنزلية الداخلية، ولخصنا العوامل المختلفة التي تُسبب مشاكل في جودة الشبكة، مثل الألياف الضوئية، والبوابات، وأجهزة التوجيه، وشبكة الواي فاي، وعمليات المستخدم. ثانيًا، سنستعرض تقنيات تغطية الشبكة الداخلية الجديدة، مثل واي فاي 6 وتقنية FTTR (الألياف إلى الغرفة).
1. تحليل مشاكل جودة شبكة النطاق العريض المنزلي الداخلية
في إطار عمليةالألياف الضوئية إلى المنزل(الألياف إلى المنزل)، بسبب تأثير مسافة الإرسال الضوئي، وانقسام الإشارة الضوئية، وفقدان الإشارة في 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 الحزم في نقل خدمة الطبقة العليا، وبالتالي انخفاض المعدل.
مع ذلك، فإن أداء الأجهزة في البوابات القديمة منخفض عمومًا، وتكثر فيها مشاكل مثل ارتفاع استهلاك وحدة المعالجة المركزية والذاكرة، وارتفاع درجة حرارة الأجهزة، مما يؤدي إلى إعادة تشغيل غير طبيعية وتعطل البوابات. ولا تدعم البوابات القديمة عادةً سرعات شبكة جيجابت، كما أن بعضها يعاني من مشاكل أخرى مثل استخدام رقائق قديمة، مما يؤدي إلى فجوة كبيرة بين السرعة الفعلية للاتصال بالشبكة والسرعة النظرية، الأمر الذي يحدّ من إمكانية تحسين تجربة المستخدم على الإنترنت. في الوقت الحالي، لا تزال بوابات المنازل الذكية القديمة، التي استُخدمت لمدة ثلاث سنوات أو أكثر في الشبكة، تشغل نسبة كبيرة من الشبكات، وتحتاج إلى الاستبدال.
يُعد نطاق التردد 2.4 جيجاهرتز نطاق التردد ISM (الصناعي-العلمي-الطبي). ويُستخدم كنطاق تردد شائع لمحطات الراديو مثل الشبكات المحلية اللاسلكية، وأنظمة الوصول اللاسلكي، وأنظمة البلوتوث، وأنظمة الاتصالات الطيفية المنتشرة من نقطة إلى نقطة أو من نقطة إلى عدة نقاط، وذلك نظرًا لمحدودية موارد التردد وعرض النطاق الترددي. ولا تزال نسبة معينة من البوابات تدعم نطاق تردد Wi-Fi 2.4 جيجاهرتز في الشبكات الحالية، مما يُبرز مشكلة تداخل الترددات المتجاورة.
بسبب أخطاء برمجية وضعف أداء بعض البوابات، تنقطع اتصالات PPPoE بشكل متكرر، وتُعاد تشغيل البوابات باستمرار، مما يؤدي إلى انقطاع متكرر في خدمة الإنترنت للمستخدمين. بعد انقطاع اتصال PPPoE بشكل تلقائي (مثل انقطاع وصلة الإرسال)، تختلف معايير تنفيذ اكتشاف منفذ WAN وإعادة الاتصال عبر PPPoE بين الشركات المصنعة للبوابات. فبعض البوابات تكتشف المنفذ مرة كل 20 ثانية، ولا تعيد الاتصال إلا بعد 30 محاولة فاشلة. ونتيجة لذلك، يستغرق الأمر 10 دقائق حتى تبدأ البوابة تلقائيًا إعادة الاتصال عبر PPPoE بعد انقطاع الاتصال التلقائي، مما يؤثر سلبًا على تجربة المستخدم.
يتم تجهيز بوابات الإنترنت المنزلية للمستخدمين بشكل متزايد بأجهزة توجيه (يشار إليها فيما يلي باسم "أجهزة التوجيه"). ومن بين هذه الأجهزة، يدعم عدد لا بأس به منافذ WAN بسرعة 100 ميجابت في الثانية فقط، أو يدعم فقط تقنية Wi-Fi 4 (802.11b/g/n).
لا تزال بعض أجهزة التوجيه من بعض الشركات المصنعة تحتوي على منفذ WAN واحد فقط أو بروتوكول Wi-Fi واحد يدعم سرعات شبكة جيجابت، مما يجعلها أجهزة توجيه "شبه جيجابت". إضافةً إلى ذلك، يتم توصيل جهاز التوجيه بالبوابة عبر كابل شبكة، وغالبًا ما يكون هذا الكابل من الفئة 5 أو الفئة 5 الفائقة، وهو ذو عمر قصير وقدرة ضعيفة على مقاومة التداخل، ومعظمها يدعم سرعة 100 ميجابت فقط. لا يفي أي من أجهزة التوجيه وكابلات الشبكة المذكورة أعلاه بمتطلبات التطور لشبكات الجيجابت والجيجابت الفائقة اللاحقة. كما أن بعض أجهزة التوجيه تُعيد التشغيل بشكل متكرر بسبب مشاكل في جودة المنتج، مما يؤثر سلبًا على تجربة المستخدم.
تُعدّ شبكة الواي فاي الطريقة الرئيسية لتغطية الشبكات اللاسلكية داخل المنازل، إلا أن العديد من أجهزة التوجيه المنزلية تُوضع في صناديق ضعيفة الإشارة عند أبواب المستخدمين. وبسبب محدودية موقع هذه الصناديق، ونوعية مواد غطائها، وتصميم المنازل المعقد، لا تكفي إشارة الواي فاي لتغطية جميع المساحات الداخلية. وكلما ابتعد الجهاز عن نقطة الوصول، زادت العوائق، وضعفت الإشارة، مما قد يؤدي إلى عدم استقرار الاتصال وفقدان حزم البيانات.
في حالة الربط الشبكي الداخلي لأجهزة واي فاي متعددة، غالباً ما تحدث مشاكل التداخل في نفس التردد والقناة المجاورة بسبب إعدادات القناة غير المعقولة، مما يؤدي إلى تقليل معدل الواي فاي بشكل أكبر.
عندما يقوم بعض المستخدمين بتوصيل جهاز التوجيه (الراوتر) بالبوابة، قد يقومون، لقلة خبرتهم، بتوصيل جهاز التوجيه بمنفذ الشبكة غير المخصص للجيجابت في البوابة، أو قد لا يوصلون كابل الشبكة بإحكام، مما يؤدي إلى ارتخاء منافذ الشبكة. في هذه الحالات، حتى لو اشترك المستخدم في خدمة الجيجابت أو استخدم جهاز توجيه يدعم الجيجابت، فلن يتمكن من الحصول على خدمة جيجابت مستقرة، مما يُشكل تحديًا لمشغلي الشبكات في التعامل مع الأعطال.
بعض المستخدمين لديهم عدد كبير جدًا من الأجهزة المتصلة بشبكة Wi-Fi في منازلهم (أكثر من 20) أو تقوم تطبيقات متعددة بتنزيل الملفات بسرعة عالية في نفس الوقت، مما سيؤدي أيضًا إلى حدوث تعارضات خطيرة في قنوات Wi-Fi وعدم استقرار اتصالات Wi-Fi.
يستخدم بعض المستخدمين أجهزة طرفية قديمة تدعم فقط نطاق تردد Wi-Fi أحادي التردد 2.4 جيجاهرتز أو بروتوكولات Wi-Fi قديمة، لذلك لا يمكنهم الحصول على تجربة إنترنت مستقرة وسريعة.
2. تقنيات جديدة لتحسين الشبكة الداخليةQالجودة
أصبحت الخدمات ذات النطاق الترددي العالي وزمن الاستجابة المنخفض، مثل الفيديو عالي الوضوح 4K/8K، والواقع المعزز/الواقع الافتراضي، والتعليم عبر الإنترنت، والعمل من المنزل، من الاحتياجات الأساسية لمستخدمي المنازل. وهذا يفرض متطلبات أعلى على جودة شبكة النطاق العريض المنزلية، وخاصةً جودة الشبكة الداخلية. وقد واجهت الشبكات الداخلية الحالية القائمة على تقنية FTTH (الألياف إلى المنزل) صعوبة في تلبية هذه المتطلبات. ومع ذلك، فإن تقنيتي Wi-Fi 6 وFTTR قادرتان على تلبية متطلبات الخدمة المذكورة بشكل أفضل، وينبغي نشرهما على نطاق واسع في أقرب وقت ممكن.
واي فاي 6
في عام 2019، أطلق تحالف Wi-Fi على تقنية 802.11ax اسم Wi-Fi 6، وأطلق على التقنيات السابقة 802.11ax و 802.11n اسم Wi-Fi 5 و Wi-Fi 4 على التوالي.
واي فاي 6بفضل تقنيات OFDMA (الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد)، وMU-MIMO (تقنية الإدخال والإخراج المتعدد للمستخدمين)، و1024QAM (تعديل السعة التربيعية)، وغيرها من التقنيات الحديثة، تصل سرعة التنزيل القصوى النظرية إلى 9.6 جيجابت/ثانية. وبالمقارنة مع تقنيات Wi-Fi 4 وWi-Fi 5 الأكثر استخدامًا في هذا المجال، تتميز هذه التقنية بسرعة نقل بيانات أعلى، وقدرة أكبر على التزامن، وتأخير خدمة أقل، وتغطية أوسع، واستهلاك أقل للطاقة.
FTTRTالتكنولوجيا
يشير مصطلح FTTR إلى نشر بوابات وأجهزة فرعية ضوئية بالكامل في المنازل على أساس FTTH، وتحقيق تغطية اتصالات الألياف الضوئية لغرف المستخدمين من خلالبونتكنولوجيا.
تُعدّ البوابة الرئيسية لشبكة FTTR جوهر هذه الشبكة. وهي متصلة تصاعديًا بوحدة OLT لتوفير خدمة الألياف الضوئية للمنازل، وتنازليًا لتوفير منافذ ضوئية لربط بوابات FTTR الفرعية المتعددة. تتواصل بوابة FTTR الفرعية مع الأجهزة الطرفية عبر واجهات Wi-Fi وEthernet، وتوفر وظيفة الربط لإعادة توجيه بيانات الأجهزة الطرفية إلى البوابة الرئيسية، كما تتولى إدارة ومراقبة البوابة الرئيسية لشبكة FTTR. يوضح الشكل المرفق بنية شبكة FTTR.
بالمقارنة مع الطرق التقليدية مثل شبكات الكابلات وشبكات خطوط الطاقة والشبكات اللاسلكية، تتمتع شبكات FTTR بالمزايا التالية.
أولاً، تتميز معدات الشبكة بأداء أفضل ونطاق ترددي أعلى. يتيح اتصال الألياف الضوئية بين البوابة الرئيسية والبوابة الفرعية توسيع نطاق التردد إلى جيجابت ليشمل جميع غرف المستخدم، مما يحسن جودة شبكة منزله من جميع النواحي. تتمتع شبكة FTTR بمزايا عديدة من حيث عرض النطاق الترددي للإرسال والاستقرار.
ثانيًا، توفر تغطية أفضل لشبكة الواي فاي وجودة أعلى. يُعدّ معيار واي فاي 6 التكوين القياسي لبوابات FTTR، حيث يمكن لكل من البوابة الرئيسية والبوابة التابعة توفير اتصالات واي فاي، مما يُحسّن بشكل فعّال استقرار شبكة الواي فاي وقوة تغطية الإشارة.
تتأثر جودة شبكة الإنترنت المنزلية الداخلية بعوامل عديدة، منها تصميم الشبكة، ومعدات المستخدمين، وأجهزتهم الطرفية. لذا، يُعدّ تحديد مواقع ضعف جودة الشبكة المنزلية تحديًا كبيرًا في الشبكات العاملة. وتقدم كل شركة اتصالات أو مزود خدمة شبكة حلولًا خاصة بها، منها على سبيل المثال: حلول تقنية لتقييم جودة شبكة الإنترنت المنزلية الداخلية وتحديد مواقع ضعفها؛ ومواصلة استكشاف تطبيقات البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي لتحسين جودة شبكات النطاق العريض المنزلية الداخلية؛ وتعزيز استخدام تقنيات مثل FTTR وWi-Fi 6 لتحسين جودة الشبكة، وغيرها.
تاريخ النشر: 8 مايو 2023