การวิจัยเกี่ยวกับปัญหาคุณภาพของเครือข่ายบรอดแบนด์ภายในบ้าน

จากประสบการณ์การวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์อินเทอร์เน็ตหลายปี เราได้หารือเกี่ยวกับเทคโนโลยีและโซลูชันสำหรับการรับประกันคุณภาพเครือข่ายบรอดแบนด์ภายในบ้าน ขั้นแรก เราจะวิเคราะห์สถานการณ์ปัจจุบันของคุณภาพเครือข่ายบรอดแบนด์ภายในบ้านภายในอาคาร และสรุปปัจจัยต่างๆ เช่น ไฟเบอร์ออปติก เกตเวย์ เราเตอร์ Wi-Fi และการทำงานของผู้ใช้ที่ทำให้เกิดปัญหาคุณภาพเครือข่ายบรอดแบนด์ภายในบ้านภายในอาคาร ประการที่สอง เราจะแนะนำเทคโนโลยีการครอบคลุมเครือข่ายภายในอาคารใหม่ที่โดดเด่นด้วย Wi-Fi 6 และ FTTR (Fiber To The Room)

1. การวิเคราะห์ปัญหาคุณภาพเครือข่ายบรอดแบนด์ภายในบ้าน

ในกระบวนการ FTTH (ไฟเบอร์ถึงบ้าน) เนื่องมาจากอิทธิพลของระยะทางในการส่งสัญญาณแสง การแยกแสงและการสูญเสียอุปกรณ์เชื่อมต่อ และการโค้งงอของไฟเบอร์ออปติก พลังงานแสงที่เกตเวย์ได้รับอาจต่ำและอัตราข้อผิดพลาดของบิตอาจสูง ส่งผลให้อัตราการสูญหายของแพ็กเก็ตในการส่งสัญญาณบริการชั้นบนเพิ่มสูงขึ้น อัตราดังกล่าวจึงลดลง

อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์ของเกตเวย์รุ่นเก่าโดยทั่วไปจะต่ำ และปัญหาต่างๆ เช่น การใช้งาน CPU และหน่วยความจำสูง และอุปกรณ์ร้อนเกินไป มักเกิดขึ้น ส่งผลให้เกตเวย์รีสตาร์ทผิดปกติและเกิดการขัดข้อง เกตเวย์รุ่นเก่าโดยทั่วไปไม่รองรับความเร็วเครือข่ายกิกะบิต และเกตเวย์รุ่นเก่าบางรุ่นก็มีปัญหา เช่น ชิปล้าสมัย ซึ่งนำไปสู่ช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างค่าความเร็วจริงของการเชื่อมต่อเครือข่ายและค่าทางทฤษฎี ซึ่งจำกัดความเป็นไปได้ในการปรับปรุงประสบการณ์ออนไลน์ของผู้ใช้ ในปัจจุบัน เกตเวย์สมาร์ทโฮมรุ่นเก่าที่ใช้งานบนเครือข่ายสดมา 3 ปีขึ้นไปยังคงครอบครองสัดส่วนบางส่วนและจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่

ย่านความถี่ 2.4GHz คือย่านความถี่ ISM (Industrial-Scientific-Medical) ใช้เป็นย่านความถี่ทั่วไปสำหรับสถานีวิทยุ เช่น เครือข่ายไร้สายในพื้นที่ ระบบการเข้าถึงไร้สาย ระบบบลูทูธ ระบบสื่อสารแบบกระจายสเปกตรัมแบบจุดต่อจุดหรือจุดต่อหลายจุด ซึ่งมีทรัพยากรความถี่น้อยและแบนด์วิดท์จำกัด ในปัจจุบันยังมีเกตเวย์บางส่วนที่รองรับย่านความถี่ Wi-Fi 2.4GHz ในเครือข่ายที่มีอยู่ และปัญหาการรบกวนความถี่ร่วม/ความถี่ที่อยู่ติดกันก็เด่นชัดมากขึ้น

เนื่องจากข้อบกพร่องของซอฟต์แวร์และประสิทธิภาพฮาร์ดแวร์ที่ไม่เพียงพอของเกตเวย์บางตัว การเชื่อมต่อ PPPoE จึงหลุดบ่อยครั้งและเกตเวย์ก็รีสตาร์ทบ่อยครั้ง ส่งผลให้การเข้าถึงอินเทอร์เน็ตของผู้ใช้หยุดชะงักบ่อยครั้ง หลังจากการเชื่อมต่อ PPPoE ถูกขัดจังหวะแบบพาสซีฟ (เช่น ลิงก์การส่งอัพลิงก์ถูกขัดจังหวะ) ผู้ผลิตเกตเวย์แต่ละรายจะมีมาตรฐานการใช้งานที่ไม่สอดคล้องกันสำหรับการตรวจจับพอร์ต WAN และการโทร PPPoE อีกครั้ง เกตเวย์ของผู้ผลิตบางรายตรวจจับได้หนึ่งครั้งทุก 20 วินาที และโทรซ้ำอีกครั้งหลังจากตรวจจับล้มเหลว 30 ครั้งเท่านั้น ส่งผลให้เกตเวย์ใช้เวลา 10 นาทีในการเริ่มเล่น PPPoE ซ้ำโดยอัตโนมัติหลังจากออฟไลน์แบบพาสซีฟ ซึ่งส่งผลกระทบต่อประสบการณ์ของผู้ใช้อย่างมาก

เกตเวย์ภายในบ้านของผู้ใช้จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ได้รับการกำหนดค่าด้วยเราเตอร์ (ต่อไปนี้จะเรียกว่า "เราเตอร์") ในบรรดาเราเตอร์เหล่านี้ มีไม่กี่ตัวที่รองรับเฉพาะพอร์ต WAN 100M หรือ (และ) รองรับเฉพาะ Wi-Fi 4 (802.11b/g/n) เท่านั้น

เราเตอร์ของผู้ผลิตบางรายยังคงมีพอร์ต WAN หรือโปรโตคอล Wi-Fi เพียงพอร์ตเดียวที่รองรับความเร็วเครือข่ายกิกะบิตและกลายเป็นเราเตอร์ "กิกะบิตเทียม" นอกจากนี้เราเตอร์ยังเชื่อมต่อกับเกตเวย์ผ่านสายเคเบิลเครือข่ายและสายเคเบิลเครือข่ายที่ผู้ใช้ใช้โดยทั่วไปคือสายเคเบิลประเภท 5 หรือซูเปอร์ประเภท 5 ซึ่งมีอายุการใช้งานสั้นและความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่อ่อนแอและส่วนใหญ่รองรับความเร็ว 100M เท่านั้นเราเตอร์และสายเคเบิลเครือข่ายที่กล่าวถึงข้างต้นไม่สามารถตอบสนองความต้องการวิวัฒนาการของเครือข่ายกิกะบิตและซูเปอร์กิกะบิตที่ตามมาได้ เราเตอร์บางตัวรีสตาร์ทบ่อยครั้งเนื่องจากปัญหาด้านคุณภาพของผลิตภัณฑ์ซึ่งส่งผลกระทบต่อประสบการณ์ของผู้ใช้อย่างร้ายแรง

Wi-Fi เป็นวิธีหลักในการครอบคลุมสัญญาณไร้สายภายในอาคาร แต่เกตเวย์บ้านจำนวนมากถูกวางไว้ในกล่องกระแสไฟอ่อนที่ประตูบ้านของผู้ใช้ เนื่องจากตำแหน่งของกล่องกระแสไฟอ่อน วัสดุของฝาครอบ และประเภทของบ้านที่ซับซ้อน สัญญาณ Wi-Fi จึงไม่เพียงพอที่จะครอบคลุมพื้นที่ภายในทั้งหมด ยิ่งอุปกรณ์ปลายทางอยู่ห่างจากจุดเชื่อมต่อ Wi-Fi มากเท่าไร ก็ยิ่งมีสิ่งกีดขวางมากขึ้นเท่านั้น และความแรงของสัญญาณก็จะยิ่งลดลง ซึ่งอาจนำไปสู่การเชื่อมต่อที่ไม่เสถียรและการสูญเสียแพ็กเก็ตข้อมูล

ในกรณีของการเชื่อมต่อเครือข่ายในอาคารที่มีอุปกรณ์ Wi-Fi หลายเครื่อง ปัญหาการรบกวนความถี่เดียวกันและช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันมักเกิดขึ้นเนื่องจากการตั้งค่าช่องสัญญาณที่ไม่เหมาะสม ทำให้ความเร็ว Wi-Fi ลดลงไปอีก

เมื่อผู้ใช้บางคนเชื่อมต่อเราเตอร์เข้ากับเกตเวย์ เนื่องจากขาดประสบการณ์ระดับมืออาชีพ พวกเขาอาจเชื่อมต่อเราเตอร์เข้ากับพอร์ตเครือข่ายที่ไม่ใช่แบบกิกะบิตของเกตเวย์ หรืออาจเชื่อมต่อสายเคเบิลเครือข่ายไม่แน่นหนา ส่งผลให้พอร์ตเครือข่ายหลวม ในกรณีดังกล่าว แม้ว่าผู้ใช้จะสมัครใช้บริการแบบกิกะบิตหรือใช้เราเตอร์แบบกิกะบิตก็ตาม เขาก็ไม่สามารถรับบริการแบบกิกะบิตที่เสถียรได้ ซึ่งยังสร้างความท้าทายให้กับผู้ให้บริการในการจัดการกับข้อผิดพลาดอีกด้วย

ผู้ใช้บางรายมีอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ Wi-Fi ในบ้านมากเกินไป (มากกว่า 20 เครื่อง) หรือมีแอปพลิเคชันหลายตัวดาวน์โหลดไฟล์ด้วยความเร็วสูงในเวลาเดียวกัน ซึ่งจะทำให้เกิดข้อขัดแย้งของช่องสัญญาณ Wi-Fi อย่างร้ายแรงและการเชื่อมต่อ Wi-Fi ที่ไม่เสถียรได้

ผู้ใช้บางรายใช้เทอร์มินัลเก่าที่รองรับเฉพาะแบนด์ความถี่ Wi-Fi ความถี่เดียว 2.4GHz หรือโปรโตคอล Wi-Fi รุ่นเก่าเท่านั้น ดังนั้นพวกเขาจึงไม่สามารถรับประสบการณ์อินเทอร์เน็ตที่เสถียรและรวดเร็วได้

2. เทคโนโลยีใหม่เพื่อปรับปรุงคุณภาพเครือข่ายภายในอาคาร

บริการแบนด์วิดท์สูง ความหน่วงต่ำ เช่น วิดีโอความละเอียดสูง 4K/8K, AR/VR, การศึกษาออนไลน์ และสำนักงานที่บ้าน กำลังกลายเป็นความต้องการที่เข้มงวดของผู้ใช้ตามบ้านทีละน้อย ซึ่งทำให้มีข้อกำหนดด้านคุณภาพของเครือข่ายบรอดแบนด์ภายในบ้านที่สูงขึ้น โดยเฉพาะคุณภาพของเครือข่ายบรอดแบนด์ภายในบ้านในร่ม เครือข่ายบรอดแบนด์ภายในบ้านในร่มที่ใช้เทคโนโลยี FTTH (Fiber To The House, fiber to the home) ที่มีอยู่นั้นยากที่จะตอบสนองข้อกำหนดข้างต้นได้ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยี Wi-Fi 6 และ FTTR สามารถตอบสนองข้อกำหนดด้านบริการข้างต้นได้ดีกว่า และควรปรับใช้ในระดับใหญ่โดยเร็วที่สุด

ไวไฟ 6

ในปี 2019 Wi-Fi Alliance ตั้งชื่อเทคโนโลยี 802.11ax ว่า ​​Wi-Fi 6 และตั้งชื่อเทคโนโลยี 802.11ax และ 802.11n ก่อนหน้านี้ว่า Wi-Fi 5 และ Wi-Fi 4 ตามลำดับ

Wi-Fi 6 นำเสนอ OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access, Orthogonal Frequency Division Multiple Access), MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input Multiple-Output, multi-user multiple-input multiple-output technology), 1024QAM (Quadrature Amplitude Modulation, quadrature amplitude modulation) และเทคโนโลยีใหม่ๆ อื่นๆ อัตราการดาวน์โหลดสูงสุดทางทฤษฎีสามารถไปถึง 9.6Gbit/s เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยี Wi-Fi 4 และ Wi-Fi 5 ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรมแล้ว เทคโนโลยีนี้จะมีอัตราการส่งข้อมูลที่สูงกว่า ความสามารถในการทำงานพร้อมกันที่มากขึ้น ความล่าช้าในการให้บริการที่น้อยลง การครอบคลุมที่กว้างขึ้น และการใช้พลังงานของเทอร์มินัลที่น้อยลง

เทคโนโลยี FTTR

FTTR หมายถึงการปรับใช้เกตเวย์ออปติคัลทั้งหมดและอุปกรณ์ย่อยในบ้านบนพื้นฐานของ FTTH และการทำให้การสื่อสารผ่านไฟเบอร์ออปติกครอบคลุมไปยังห้องผู้ใช้ผ่านเทคโนโลยี PON

เกตเวย์หลัก FTTR เป็นแกนหลักของเครือข่าย FTTR โดยเชื่อมต่อจากด้านบนไปยัง OLT เพื่อให้บริการไฟเบอร์ถึงบ้าน และเชื่อมต่อจากด้านล่างไปยังพอร์ตออปติคัลเพื่อเชื่อมต่อเกตเวย์สเลฟ FTTR หลายตัว เกตเวย์สเลฟ FTTR สื่อสารกับอุปกรณ์ปลายทางผ่านอินเทอร์เฟซ Wi-Fi และอีเทอร์เน็ต ให้ฟังก์ชันบริดจ์เพื่อส่งต่อข้อมูลของอุปกรณ์ปลายทางไปยังเกตเวย์หลัก และยอมรับการจัดการและควบคุมเกตเวย์หลัก FTTR การเชื่อมต่อเครือข่าย FTTR จะแสดงไว้ในรูปภาพ

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการดั้งเดิม เช่น เครือข่ายสายเคเบิลเครือข่าย เครือข่ายสายไฟ และเครือข่ายไร้สาย เครือข่าย FTTR จะมีข้อดีดังต่อไปนี้

ประการแรก อุปกรณ์เครือข่ายมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและมีแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้น การเชื่อมต่อด้วยใยแก้วนำแสงระหว่างเกตเวย์หลักและเกตเวย์รองสามารถขยายแบนด์วิดท์กิกะบิตไปยังทุกห้องของผู้ใช้ได้อย่างแท้จริง และปรับปรุงคุณภาพของเครือข่ายภายในบ้านของผู้ใช้ในทุกด้าน เครือข่าย FTTR มีข้อได้เปรียบมากกว่าในด้านแบนด์วิดท์และความเสถียรในการส่งข้อมูล

ประการที่สองคือการครอบคลุม Wi-Fi ที่ดีขึ้นและคุณภาพที่สูงขึ้น Wi-Fi 6 คือการกำหนดค่ามาตรฐานของเกตเวย์ FTTR และทั้งเกตเวย์หลักและเกตเวย์รองสามารถให้การเชื่อมต่อ Wi-Fi ได้ ช่วยปรับปรุงเสถียรภาพของเครือข่าย Wi-Fi และความแรงของการครอบคลุมสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ

คุณภาพของอินทราเน็ตเครือข่ายภายในบ้านได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น เค้าโครงเครือข่ายภายในบ้าน อุปกรณ์ของผู้ใช้ และเทอร์มินัลของผู้ใช้ ดังนั้น การค้นหาและระบุตำแหน่งคุณภาพที่ไม่ดีของเครือข่ายภายในบ้านจึงเป็นปัญหาที่ยากในเครือข่ายสด บริษัทสื่อสารแต่ละแห่งหรือผู้ให้บริการเครือข่ายเสนอโซลูชันของตนเองตามลำดับ ตัวอย่างเช่น โซลูชันทางเทคนิคสำหรับการประเมินคุณภาพอินทราเน็ตเครือข่ายภายในบ้านและการค้นหาคุณภาพที่ไม่ดี สำรวจการใช้งานข้อมูลขนาดใหญ่และเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ในสาขาการปรับปรุงคุณภาพเครือข่ายบรอดแบนด์ภายในบ้านอย่างต่อเนื่อง ส่งเสริมการใช้งานเทคโนโลยี FTTR และ Wi-Fi 6 ฐานคุณภาพเครือข่ายกว้างและอื่น ๆ