מחקר על בעיות איכות של רשת פס רחב ביתית פנימית

בהתבסס על שנים של ניסיון במחקר ופיתוח בתחום ציוד אינטרנט, דנו בטכנולוגיות ובפתרונות לאבטחת איכות רשתות פס רחב ביתיות פנימיות. ראשית, המחקר מנתח את המצב הנוכחי של איכות רשתות פס רחב ביתיות פנימיות, ומסכם גורמים שונים כגון סיבים אופטיים, שערים, נתבים, Wi-Fi ופעולות משתמש הגורמים לבעיות באיכות רשתות פס רחב ביתיות פנימיות. שנית, יוצגו טכנולוגיות כיסוי רשתות פנימיות חדשות המסומנות על ידי Wi-Fi 6 ו-FTTR (Fiber To The Room).

1. ניתוח בעיות איכות רשת פס רחב ביתית פנימית

בתהליך FTTH (סיבים לבית), עקב השפעת מרחק השידור האופטי, פיצול אופטי ואובדן התקן חיבור, וכיפוף סיבים אופטיים, ההספק האופטי המתקבל על ידי השער עשוי להיות נמוך ושיעור שגיאות הסיביות עשוי להיות גבוה, וכתוצאה מכך עלייה בשיעור אובדן החבילות של שידור שירות בשכבה העליונה, הקצב יורד.

עם זאת, ביצועי החומרה של שערים ישנים נמוכים בדרך כלל, ובעיות כמו שימוש גבוה במעבד ובזיכרון והתחממות יתר של הציוד נוטות להתרחש, מה שמוביל להפעלה מחדש חריגה ולקריסות של שערים. שערים ישנים בדרך כלל אינם תומכים במהירויות רשת ג'יגה-ביט, ולחלק מהשערים הישנים יש גם בעיות כמו שבבים מיושנים, מה שמוביל לפער גדול בין ערך המהירות בפועל של חיבור הרשת לערך התיאורטי, מה שמגביל עוד יותר את האפשרות לשפר את חוויית המשתמש באינטרנט. נכון לעכשיו, שערים ישנים לבית חכם שהיו בשימוש במשך 3 שנים או יותר ברשת החיה עדיין תופסים חלק מסוים ויש להחליפם.

פס התדרים 2.4GHz הוא פס התדרים ISM (תעשייתי-מדעי-רפואי). הוא משמש כפס תדרים נפוץ עבור תחנות רדיו כגון רשתות מקומיות אלחוטיות, מערכות גישה אלחוטיות, מערכות Bluetooth, מערכות תקשורת ספקטרום מנקודה לנקודה או מנקודה למספר נקודות, עם משאבי תדר מועטים ורוחב פס מוגבל. כיום, עדיין קיים שיעור מסוים של שערים התומכים בפס תדר ה-Wi-Fi של 2.4GHz ברשת הקיימת, ובעיית ההפרעות בתדר משותף/תדר סמוך בולטת יותר.

עקב באגים בתוכנה וביצועי חומרה לא מספקים של חלק מהשערים, חיבורי PPPoE מנותקים לעתים קרובות ושערים מופעלים מחדש לעתים קרובות, מה שמביא להפרעות תכופות בגישה לאינטרנט עבור משתמשים. לאחר שחיבור ה-PPPoE מופסק באופן פסיבי (לדוגמה, קישור השידור במעלה הקישור מופסק), לכל יצרן שערים יש סטנדרטים לא עקביים ליישום לגילוי יציאות WAN ולביצוע חוזר של חיוג PPPoE. שערים של חלק מהיצרנים מזהים פעם ב-20 שניות, ומחייגים שוב רק לאחר 30 גילויים כושלים. כתוצאה מכך, לוקח לשער 10 דקות להתחיל באופן אוטומטי את הפעלה מחדש של PPPoE לאחר מעבר פסיבי למצב לא מקוון, דבר שמשפיע קשות על חוויית המשתמש.

יותר ויותר שערי אינטרנט ביתיים של משתמשים מוגדרים עם נתבים (להלן "נתבים"). מבין הנתבים הללו, לא מעטים תומכים רק ב-100M יציאות WAN, או (וגם) תומכים רק ב-Wi-Fi 4 (802.11b/g/n).

נתבים של חלק מהיצרנים עדיין כוללים רק יציאת WAN אחת או פרוטוקולי Wi-Fi שתומכים במהירויות רשת ג'יגה-ביט, והופכים לנתבים "פסאודו-ג'יגה-ביט". בנוסף, הנתב מחובר לשער באמצעות כבל רשת, וכבל הרשת בו משתמשים המשתמשים הוא בעצם כבל מקטגוריה 5 או סופר-קטגוריה 5, בעל אורך חיים קצר ויכולת נגד הפרעות חלשה, ורובם תומכים במהירות של 100 מגה-בייט בלבד. אף אחד מהנתבים וכבלי הרשת שהוזכרו לעיל אינו יכול לעמוד בדרישות האבולוציה של רשתות ג'יגה-ביט וסופר-ג'יגה-ביט עוקבות. נתבים מסוימים מופעלים מחדש לעתים קרובות עקב בעיות באיכות המוצר, דבר המשפיע קשות על חוויית המשתמש.

Wi-Fi היא שיטת הכיסוי האלחוטי העיקרית בתוך הבית, אך שערים ביתיים רבים ממוקמים בתיבות זרם חלש ליד דלת המשתמש. מוגבל על ידי מיקום תיבת הזרם החלש, חומר הכיסוי וסוג הבית המורכב, אות ה-Wi-Fi אינו מספיק כדי לכסות את כל האזורים הפנימיים. ככל שהמכשיר רחוק יותר מנקודת הגישה של ה-Wi-Fi, כך ישנם יותר מכשולים, וכך גדל אובדן עוצמת האות, מה שעלול להוביל לחיבור לא יציב ולאובדן חבילות נתונים.

במקרה של חיבור רשת פנימית של מספר התקני Wi-Fi, בעיות הפרעות באותו תדר וערוצים סמוכים מתרחשות לעיתים קרובות עקב הגדרות ערוצים לא סבירות, מה שמפחית עוד יותר את קצב ה-Wi-Fi.

כאשר משתמשים מסוימים מחברים את הנתב לשער, עקב חוסר ניסיון מקצועי, הם עלולים לחבר את הנתב לפורט הרשת שאינו ג'יגה-ביט של השער, או שהם עלולים לא לחבר את כבל הרשת בצורה הדוק, וכתוצאה מכך פורטי רשת רופפים. במקרים אלה, גם אם המשתמש מנוי לשירות הג'יגה-ביט או משתמש בנתב ג'יגה-ביט, הוא לא יכול לקבל שירותי ג'יגה-ביט יציבים, מה שמקשה גם על מפעילים להתמודד עם תקלות.

לחלק מהמשתמשים יש יותר מדי מכשירים המחוברים ל-Wi-Fi בבתיהם (יותר מ-20) או שאפליקציות מרובות מורידות קבצים במהירות גבוהה בו זמנית, מה שיגרום גם להתנגשויות חמורות בין ערוצי Wi-Fi ולחיבורי Wi-Fi לא יציבים.

חלק מהמשתמשים משתמשים במסופים ישנים שתומכים רק ב-Wi-Fi בתדר יחיד של 2.4GHz או בפרוטוקולי Wi-Fi ישנים יותר, כך שהם לא יכולים לקבל חוויית אינטרנט יציבה ומהירה.

2. טכנולוגיות חדשות לשיפור איכות הרשת הפנימית

שירותים בעלי רוחב פס גבוה וזמן השהייה נמוך, כגון וידאו באיכות HD 4K/8K, מציאות רבודה/מציאות מדומה, חינוך מקוון ומשרד ביתי, הופכים בהדרגה לצרכים נוקשים של משתמשים ביתיים. עובדה זו מציבה דרישות גבוהות יותר לאיכות רשת הפס הרחב הביתית, ובמיוחד לאיכות רשת הפס הרחב הביתית הפנימית. רשת הפס הרחב הביתית הקיימת המבוססת על טכנולוגיית FTTH (סיבים אופטיים לבית) התקשתה לעמוד בדרישות הנ"ל. עם זאת, טכנולוגיות Wi-Fi 6 ו-FTTR יכולות לעמוד טוב יותר בדרישות השירות הנ"ל ויש לפרוס אותן בקנה מידה גדול בהקדם האפשרי.

Wi-Fi 6

בשנת 2019, ארגון Wi-Fi Alliance כינה את טכנולוגיית 802.11ax Wi-Fi 6, ואת טכנולוגיות 802.11ax ו-802.11n הקודמות כינו Wi-Fi 5 ו-Wi-Fi 4 בהתאמה.

Wi-Fi 6 מציג OFDMA (גישה מרובה באמצעות חלוקת תדרים אורתוגונלית, גישה מרובה באמצעות חלוקת תדרים אורתוגונלית), MU-MIMO (טכנולוגיית קלט מרובה-פלט מרובת משתמשים, קלט מרובה-פלט מרובת משתמשים), 1024QAM (אפנון משרעת ריבועי, אפנון משרעת ריבועי) וטכנולוגיות חדשות אחרות, כאשר קצב ההורדה המרבי התיאורטי יכול להגיע ל-9.6 ג'יגה-ביט לשנייה. בהשוואה לטכנולוגיות Wi-Fi 4 ו-Wi-Fi 5 הנפוצות ביותר בתעשייה, יש לה קצב העברה גבוה יותר, יכולת מקביליות גדולה יותר, עיכוב שירות נמוך יותר, כיסוי רחב יותר וצריכת חשמל קטנה יותר של הטרמינל.

טכנולוגיית FTTR

FTTR מתייחס לפריסה של שערים אופטיים ותתי-התקנים בבתים על בסיס FTTH, ומימוש כיסוי תקשורת סיבים אופטיים לחדרי משתמשים באמצעות טכנולוגיית PON.

שער ה-FTTR הראשי הוא ליבת רשת ה-FTTR. הוא מחובר כלפי מעלה ל-OLT כדי לספק סיבים אופטיים לבית, וכלפי מטה כדי לספק יציאות אופטיות לחיבור מספר שערי FTTR עבדים. שער ה-FTTR העבד מתקשר עם ציוד הקצה דרך ממשקי Wi-Fi ו-Ethernet, מספק פונקציית גישור להעברת נתוני ציוד הקצה לשער הראשי, ומקבל את הניהול והבקרה של שער ה-FTTR הראשי. רשת ה-FTTR מוצגת באיור.

בהשוואה לשיטות מסורתיות כגון רשת כבלי רשת, רשת קווי חשמל ורשת אלחוטית, לרשתות FTTR יש את היתרונות הבאים.

ראשית, לציוד הרשת יש ביצועים טובים יותר ורוחב פס גבוה יותר. חיבור הסיבים האופטיים בין שער הגישה הראשי לשער הגישה העבד יכול להרחיב את רוחב הפס של הגיגה-ביט לכל חדר של המשתמש, ולשפר את איכות הרשת הביתית של המשתמש בכל ההיבטים. לרשת FTTR יתרונות רבים יותר ברוחב הפס והיציבות של השידור.

השני הוא כיסוי Wi-Fi טוב יותר ואיכות גבוהה יותר. Wi-Fi 6 הוא התצורה הסטנדרטית של שערי FTTR, וגם שער ה-master וגם שער ה-slave יכולים לספק חיבורי Wi-Fi, ובכך לשפר ביעילות את יציבות רשת ה-Wi-Fi ואת עוצמת כיסוי האות.

איכות האינטראנט של רשת הבית מושפעת מגורמים כגון פריסת הרשת הביתית, ציוד המשתמש ומסופים של משתמשים. לכן, איתור ואיתור של רשת ביתית באיכות ירודה היא בעיה קשה ברשת פעילה. כל חברת תקשורת או ספק שירותי רשת מציעה פתרון משלה. לדוגמה, פתרונות טכניים להערכת איכות האינטראנט של רשת הבית ואיתור איכות ירודה; המשך לחקור את היישום של ביג דאטה וטכנולוגיית בינה מלאכותית בתחום שיפור איכות רשתות פס רחב ביתיות פנימיות; קידום יישום של טכנולוגיית FTTR ו-Wi-Fi 6, בסיס איכות רשת רחב ועוד.