智慧家庭FTTR千兆全光网建设方法研究

马延晖

（中移铁通有限公司青海分公司，青海 西宁 810000）

1 智慧家庭FTTR千兆全光网建设背景

1.1 落实网络强国战略的切实需要

“十四五”规划中提出我国要坚定不移地建设网络强国、数字中国，全面统筹新型基础设施的系统布局，推动经济体系优化升级。而智慧家庭FTTR千兆全光网建设是网络强国建设战略中的关键任务，其在优化用户数字生活体验、完善数字化社会建设方面发挥着不可替代的作用，可以加速智慧数字家庭建设与数字社会整体建设步伐。同时，工业和信息化部在发布的关于“双千兆”建设计划中也指出，应协同千兆光网与5G发展，实现两者优势互补。即应展现出室内或复杂环境下千兆光网的极强抗干扰能力、微秒级连接、超高带宽优势；并同步展现出5G移动性强、灵活性高、连接稳定优势，从而适度超前统筹“双千兆”网络部署，优化端到端的业务体验，进而全方位提高家庭全光网络体验[1]。

1.2 新基建、千兆光网建设的需求

千兆光网是“十四五”新基建范畴内的重要建设任务，也是数字经济时代推动社会生产生活智能化、数字化、信息化发展的新基座。当前，在全球各大运营商加速提升宽带品质、加大光纤网络建设投入背景下，我国也致力于开发FTTR、光传送网（OTN）等业务，增加固网收入。全光网络作为打造智慧城市基石的重要地位已得到社会广泛认可，在新基建背景下，加速千兆宽带全光网络建设，增加智慧家庭数量，能够助力数字经济高质量发展，为国民经济发展创造新的经济增长点。

1.3 加速二次光改进程的有效手段

基于FTTR技术打造智慧家庭全光网络进一步推动了“二次光改”，是我国全面推进家庭数字化转型的重要环节。“二次光改”是数字家庭、智慧城市、数字经济发展的基础，通过光纤换网线不仅可以为社会发展建设绿色、节能、环保的超高速固定网络，也可以满足不同群体在室内应用移动终端需求，提高网络服务体验，从而加速各行各业智能化、数字化转型，提高全社会的业务品质，进而产生更大的商业价值[2]。因此，“二次光改”为社会转型发展提供了全新机遇，应做好基础建设、延长产业链、扩大产业空间。同时，与电缆相比，光纤在质量、体积、成本、使用寿命方面均具有明显优势，也为推动可持续发展、落实碳中和战略贡献巨大价值。

1.4 满足家庭网络升级需求的路径

随着科技的进步，数字家庭产业发展更加迅猛，而光纤是建设智慧家庭、实现家庭数字化转型的基础媒介，千兆光网的出现满足了家庭迫切升级家庭网络的需求。具体来讲，网线的带宽有限，家庭组网中使用的网线质量也参差不齐，均会对网络服务质量与效率产生影响，而千兆光网拥有超高带宽，其在信号传输效率与质量方面均有着传统网线不具备的优势。同时，家庭内部组网过程中要考虑具有一定厚度墙体对网络的阻隔，传统组网中干扰信号多阻碍了Wi-Fi信号穿墙，即使运营商提高带宽和服务能力也难以改善服务效果，而全光网络出现后，将在家庭内部建设安全、可靠并具有诸多技术优势的智能家庭网络，能够切实满足家庭网络升级需求。

2 智慧家庭FTTR千兆全光网组网方案

FTTR千兆全光网利用具有体积小、质量轻、使用寿命长、抗干扰能力强、带宽演进的光纤，丰富了智慧家庭组网选择。在FTTR技术的支持下，光纤可以延伸到每个房间内，再配合Wi-Fi6、全光主/从网关设备等无线技术实现超高带宽的价值，有效避免传统房间内组网穿墙连接中出现的承载质量下降、最后一段带宽瓶颈问题，真正实现每个房间享受千兆带宽、低时延承载[3]。

2.1 FTTR千兆全光网主体结构

FTTR千兆全光网的核心结构由主网关设备、从网关设备、室内光分配网络（ODN）组成。其中主网关设备位于光线路终端（OLT）与从网关设备之间，其汇总家庭内部各类型业务信号传输给终端，并将终端用户信号汇集、分类传送给运营商网络；在FTTR组网中主网关设备具有两种连接方式，即有线连接与Wi-Fi网络覆盖。从网关设备是分布在家庭各个房间内、实现家庭提供Wi-Fi网络全覆盖的重要载体，其本质上属于光分配网络分布式终结端点，也可以以有线形式连接，满足家庭的多种需求。室内ODN是一种光光传输网络，位于主/从网关设备之间，其主要由无源器件组成，如光缆、光分离器、光缆连接器等。

2.2 FTTR千兆全光网组网方案

2.2.1 P2P

P2P方案以局域网（LAN）技术为载体进行组网，是目前智慧家庭应用中采用最多的组网技术方案。整个网络中核心的两部分为光路由器与全光网关，其中主网关即10G PON，与OLT设备通过无源光纤网络（PON）协议连接，下连点对点采用IEEE 802.3以太网协议，多个点对点则采用房间内光路由器设备连接光纤接口形式。该模式在物理层完成了光电转换，并利用以太网光接口取代了以太网电接口[4]。

P2P组网技术方案优劣势如下：从优势角度来讲，设备可以随插随用，家庭无须频繁变动网络架构，且终端通用性能极强，不改变管理方式，仍然沿用传统PON网关结合路由器方案，与变动较大的组网技术方案相比，可以在低成本下实现全屋“真千兆”。但P2P组网也有技术缺陷，其组网方式相对固定，由主网关端口数量决定接入房间数量；扩展过程中每个扩展级联节点以及带宽均会受到限制；组网中缺少对子网关的管理认证。

2.2.2 P2MP

P2MP方案采用PON技术进行组网，是一种相对灵活的组网方案。整个网络中核心部分为全光网关、光路由器、分光器，其主网关未发生变化，与10G PON OLT设备通过PON协议连接，下连点对多点连接仍然基于PON协议。在该组网方案中仅需要1个PON光接口则可以在多级分管器的支持下与不同房间的从网关设备连接[5]。其中，PON光接口相当于传统组网方案中主网关用户侧再下挂一路OLT PON光接口，但在P2MP组网中支持从网关PON上连，从而可以为智慧家庭提供按需拓展服务，最多情况下可以扩展至16个光路由器。

P2MP组网技术方案优劣势如下：从优势角度来讲，其重新利用PON产业链，实现了更灵活的ODN组网，方便节点扩展，同时可以接入更多的节点，也能够通过子网关支持设备认证，提高了组网管控能力。但与P2P组网方案相比，其部署成本较高、主网关的部署更为复杂。

3 智慧家庭各场景FTTR千兆光网建设方案

3.1 Wi-Fi点位设计

Wi-Fi点位设计是智慧家庭建设FTTR千兆全光网的首要环节，设计以用户需求为根本，需要对用户家庭内外部原有网络布线情况进行细致勘察，基于“能暗线不明线”的设计原则，合理利用已有网络信息点，尽可能地隐藏布线，保持室内装修的美观性。其中主网关布设在室内使用位置最为适宜，分光器布设在智能箱、弱电箱、过路盒内最为适宜，并从实现Wi-Fi全屋覆盖角度、就近取电角度考虑主/从网关的位置。而Wi-Fi覆盖点位布设形式要根据家庭内部空间大小进行确定，其中中小户型场景中更适宜采用集中式结合零星补盲方式进行布设；大平层场景更适宜采用分布式方式进行布设；别墅场景更适宜采用错层蜂窝状形式布设，具体点位还要结合现场实际情况确定。

3.2 不同场景组网接入方式选择

3.2.1 中小户型

中小户型内建议选择P2P FTTR组网技术方案，主网关采用10G PON Wi-Fi6网关，搭配光路由器。其中网关直接在客厅布置，光路由器需要布置在房间内。通常采用1～2个光路由器即可，既能够确保Wi-Fi信号仅跨一堵墙，也能够低成本完成Wi-Fi信号全屋覆盖。

3.2.2 大平层户型

大平层户型内建议选择P2MP FTTR组网技术方案，组网核心部分仍为10G PON Wi-Fi6主网关与光路由器，设备的布设位置不变，但根据空间体积的扩大，需要增加光路由器的布置数量。通常需要接入2～4个光路由器才能实现Wi-Fi信号只跨一堵墙的全屋覆盖模式。

3.2.3 大型错层别墅户型

大型错层别墅户型内建议选择P2MP FTTR组网技术方案，且应采用有针对性设计方案，保障主网关布设位置、光路由器设置数量与住宅面积、房间数量、楼层数量相匹配。通常情况下会在一层部署主网关与分光器，并在每层根据房间数量、带宽需要部署光路由器，保证光路由器充足才能够实现Wi-Fi信号跨越一堵墙以及家庭Wi-Fi信号全屋覆盖。

4 智慧家庭FTTR千兆全光网发展前景展望

“千兆城市”、智慧家庭建设均是利国利民的大事，为全方位推动智慧家庭建设需要优化基础建设，形成强有力的物质基础，要进一步明确智慧家庭的服务功能、工程建设方案、网络系统基本结构等。从“千兆城市”建设任务中对服务品质的要求来看，应从优化业务体验、增强网络能力两个方面为智慧家庭网络系统的建设提供支持，因此，需要进行家庭宽带业务体验分级，以高端技术实现对应家庭网络承载能力，从而满足不同级别、不同需求智慧家庭的建设需要。在此过程中，Wi-Fi技术与FTTR千兆全光网技术始终是保障每个家庭获取优质服务体验的网络关键使能技术。

全光家庭组网可以加速家庭数字化转型，为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、城市网络新基建。鉴于全光网络的优势，在未来应将光纤运用到更广阔的领域中，使社会生产与生活领域能够依靠全光网络实现品质连接。基于此，应认识到全光网络的优势，对FTTR技术支持下的全光网技术优势，如千兆带宽、全域无缝漫游、抗干扰能力强、无感知切换等，有更深入且全面的了解并加速推广，使每个家庭均能利用先进技术搭建高端信息基础，从而在云游戏、8K视频、云VR中获取极致体验。在此基础上，应利用坚实的信息承载底座继续创新业务，如家庭组网服务市场、家庭带宽业务服务市场等，使FTTR千兆全光网成为推动运营商经济收益增长的关键业务，从而进一步推动技术普及，为数字经济、智慧城市建设提供更有力的支撑。

5 结束语

综上所述，FTTR千兆全光网技术在光纤到户基础上实现了光纤向房间内的延伸，对千兆光纤宽带基础进行了完善与优化。自FTTR千兆全光网技术研发与推广以来，底层基础设施建设实现了质的飞跃，产生了全新的价值，创造了全新的挑战与机遇，丰富应用场景，为智慧家庭建设、开启智能生活赋能。同时，通过智慧家庭建设中展现出的优势，各行各业也应顺应时代发展，在FTTR千兆全光网技术的驱动下加速数字化产业构建与全新市场的开发，从而同步提升科技与生活水平，利用科技优势创造社会经济效益。■