Dựa trên nhiều năm kinh nghiệm nghiên cứu và phát triển thiết bị Internet, chúng tôi đã thảo luận về các công nghệ và giải pháp đảm bảo chất lượng mạng băng thông rộng trong nhà. Trước tiên, bài viết phân tích tình hình hiện tại về chất lượng mạng băng thông rộng trong nhà và tổng kết các yếu tố như cáp quang, thiết bị đầu cuối, bộ định tuyến, Wi-Fi và thao tác của người dùng gây ra các vấn đề về chất lượng mạng băng thông rộng trong nhà. Thứ hai, các công nghệ phủ sóng mạng trong nhà mới như Wi-Fi 6 và FTTR (Fiber To The Room) sẽ được giới thiệu.
1. Phân tích các vấn đề về chất lượng mạng băng thông rộng trong nhà
Trong quá trìnhFTTH(Cáp quang đến tận nhà), do ảnh hưởng của khoảng cách truyền dẫn quang, sự phân tách quang và tổn hao thiết bị kết nối, cũng như việc uốn cong sợi quang, công suất quang mà cổng nhận được có thể thấp và tỷ lệ lỗi bit có thể cao, dẫn đến tăng tỷ lệ mất gói trong quá trình truyền dịch vụ lớp trên, và tốc độ giảm.
Tuy nhiên, hiệu năng phần cứng của các thiết bị gateway cũ thường thấp, dễ xảy ra các vấn đề như sử dụng CPU và bộ nhớ cao, quá nhiệt, dẫn đến khởi động lại bất thường và treo máy. Các thiết bị gateway cũ thường không hỗ trợ tốc độ mạng gigabit, và một số thiết bị còn gặp vấn đề như chip lỗi thời, dẫn đến sự chênh lệch lớn giữa tốc độ kết nối mạng thực tế và tốc độ lý thuyết, từ đó càng hạn chế khả năng cải thiện trải nghiệm trực tuyến của người dùng. Hiện nay, các thiết bị gateway nhà thông minh cũ đã sử dụng từ 3 năm trở lên vẫn chiếm một tỷ lệ nhất định và cần được thay thế.
Băng tần 2.4GHz là băng tần ISM (Công nghiệp-Khoa học-Y tế). Nó được sử dụng làm băng tần phổ biến cho các trạm vô tuyến như mạng cục bộ không dây, hệ thống truy cập không dây, hệ thống Bluetooth, hệ thống truyền thông trải phổ điểm-điểm hoặc điểm-đa điểm, với nguồn tài nguyên tần số hạn chế và băng thông có giới hạn. Hiện nay, vẫn còn một tỷ lệ nhất định các thiết bị cổng hỗ trợ băng tần Wi-Fi 2.4GHz trong mạng hiện có, và vấn đề nhiễu tần số đồng tần/tần số liền kề ngày càng trở nên nghiêm trọng.
Do lỗi phần mềm và hiệu năng phần cứng không đủ của một số thiết bị gateway, kết nối PPPoE thường xuyên bị ngắt và các thiết bị gateway thường xuyên phải khởi động lại, dẫn đến việc truy cập Internet của người dùng bị gián đoạn thường xuyên. Sau khi kết nối PPPoE bị gián đoạn thụ động (ví dụ: đường truyền tải lên bị gián đoạn), mỗi nhà sản xuất gateway lại có các tiêu chuẩn triển khai không nhất quán đối với việc phát hiện cổng WAN và thực hiện lại quá trình quay số PPPoE. Một số gateway của các nhà sản xuất này chỉ phát hiện mỗi 20 giây một lần và chỉ quay số lại sau 30 lần phát hiện không thành công. Kết quả là, gateway mất 10 phút để tự động bắt đầu lại quá trình quay số PPPoE sau khi bị mất kết nối thụ động, ảnh hưởng nghiêm trọng đến trải nghiệm người dùng.
Ngày càng nhiều thiết bị đầu cuối tại nhà của người dùng được cấu hình với bộ định tuyến (sau đây gọi chung là “bộ định tuyến”). Trong số các bộ định tuyến này, khá nhiều chỉ hỗ trợ cổng WAN 100M, hoặc (và) chỉ hỗ trợ Wi-Fi 4 (802.11b/g/n).
Một số bộ định tuyến của các nhà sản xuất vẫn chỉ có một trong các cổng WAN hoặc giao thức Wi-Fi hỗ trợ tốc độ mạng Gigabit, và trở thành các bộ định tuyến “giả Gigabit”. Ngoài ra, bộ định tuyến được kết nối với cổng mạng thông qua cáp mạng, và cáp mạng mà người dùng sử dụng về cơ bản là cáp loại 5 hoặc siêu loại 5, có tuổi thọ ngắn và khả năng chống nhiễu yếu, và hầu hết chỉ hỗ trợ tốc độ 100M. Không có bộ định tuyến và cáp mạng nào được đề cập ở trên có thể đáp ứng được yêu cầu phát triển của các mạng Gigabit và siêu Gigabit trong tương lai. Một số bộ định tuyến thường xuyên khởi động lại do vấn đề chất lượng sản phẩm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến trải nghiệm người dùng.
Wi-Fi là phương pháp phủ sóng không dây chính trong nhà, nhưng nhiều thiết bị đầu cuối (gateway) tại nhà lại được đặt trong các hộp có dòng điện yếu ở cửa nhà người dùng. Do vị trí của hộp có dòng điện yếu, chất liệu của vỏ hộp và kiểu nhà phức tạp, tín hiệu Wi-Fi không đủ mạnh để phủ sóng toàn bộ khu vực trong nhà. Thiết bị đầu cuối càng ở xa điểm truy cập Wi-Fi, càng có nhiều vật cản, và cường độ tín hiệu càng suy giảm, dẫn đến kết nối không ổn định và mất gói dữ liệu.
Trong trường hợp kết nối mạng trong nhà với nhiều thiết bị Wi-Fi, các vấn đề nhiễu cùng tần số và nhiễu kênh liền kề thường xảy ra do cài đặt kênh không hợp lý, làm giảm tốc độ Wi-Fi hơn nữa.
Khi người dùng kết nối bộ định tuyến với cổng mạng, do thiếu kinh nghiệm chuyên môn, họ có thể kết nối bộ định tuyến với cổng mạng không phải gigabit của cổng mạng, hoặc họ có thể không kết nối chặt cáp mạng, dẫn đến các cổng mạng bị lỏng. Trong những trường hợp này, ngay cả khi người dùng đăng ký dịch vụ gigabit hoặc sử dụng bộ định tuyến gigabit, họ cũng không thể có được dịch vụ gigabit ổn định, điều này cũng gây khó khăn cho các nhà mạng trong việc xử lý sự cố.
Một số người dùng kết nối quá nhiều thiết bị vào Wi-Fi tại nhà (hơn 20 thiết bị) hoặc nhiều ứng dụng tải xuống tập tin với tốc độ cao cùng lúc, điều này cũng sẽ gây ra xung đột kênh Wi-Fi nghiêm trọng và kết nối Wi-Fi không ổn định.
Một số người dùng sử dụng các thiết bị đầu cuối cũ chỉ hỗ trợ băng tần Wi-Fi đơn tần 2.4GHz hoặc các giao thức Wi-Fi cũ hơn, do đó họ không thể có được trải nghiệm Internet ổn định và nhanh chóng.
2. Các công nghệ mới nhằm cải thiện mạng trong nhàQchất lượng
Các dịch vụ băng thông cao, độ trễ thấp như video độ phân giải cao 4K/8K, AR/VR, giáo dục trực tuyến và làm việc tại nhà đang dần trở thành nhu cầu thiết yếu của người dùng gia đình. Điều này đặt ra yêu cầu cao hơn về chất lượng mạng băng thông rộng tại nhà, đặc biệt là chất lượng mạng băng thông rộng trong nhà. Mạng băng thông rộng trong nhà hiện có dựa trên công nghệ FTTH (Fiber To The House, cáp quang đến tận nhà) khó đáp ứng được các yêu cầu trên. Tuy nhiên, công nghệ Wi-Fi 6 và FTTH có thể đáp ứng tốt hơn các yêu cầu dịch vụ trên và nên được triển khai trên quy mô lớn càng sớm càng tốt.
Wi-Fi 6
Vào năm 2019, Liên minh Wi-Fi đã đặt tên cho công nghệ 802.11ax là Wi-Fi 6, và đặt tên cho các công nghệ 802.11ax và 802.11n trước đó lần lượt là Wi-Fi 5 và Wi-Fi 4.
Wi-Fi 6Với việc tích hợp các công nghệ mới như OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input Multiple-Output), 1024QAM (Quadrature Amplitude Modulation), tốc độ tải xuống tối đa về mặt lý thuyết có thể đạt tới 9,6 Gbit/s. So với các công nghệ Wi-Fi 4 và Wi-Fi 5 được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành, Wi-Fi 5 có tốc độ truyền tải cao hơn, khả năng xử lý đồng thời tốt hơn, độ trễ dịch vụ thấp hơn, phạm vi phủ sóng rộng hơn và tiêu thụ điện năng thiết bị đầu cuối nhỏ hơn.
FTTRTcông nghệ
FTTR đề cập đến việc triển khai các thiết bị đầu cuối và thiết bị phụ hoàn toàn bằng quang học trong nhà dựa trên nền tảng FTTH, và việc hiện thực hóa vùng phủ sóng truyền thông cáp quang đến các phòng của người dùng thông quaPONcông nghệ.
Thiết bị đầu cuối chính FTTR là cốt lõi của mạng FTTR. Nó được kết nối lên phía trên với OLT để cung cấp dịch vụ cáp quang đến tận nhà (fiber-to-the-home), và xuống phía dưới để cung cấp các cổng quang kết nối với nhiều thiết bị đầu cuối phụ FTTR (FTTR slave gateway). Thiết bị đầu cuối phụ FTTR giao tiếp với thiết bị đầu cuối thông qua giao diện Wi-Fi và Ethernet, cung cấp chức năng cầu nối để chuyển tiếp dữ liệu của thiết bị đầu cuối đến thiết bị đầu cuối chính, và nhận quản lý và điều khiển từ thiết bị đầu cuối chính FTTR. Sơ đồ mạng FTTR được thể hiện trong hình vẽ.
So với các phương pháp truyền thống như mạng cáp, mạng đường dây điện và mạng không dây, mạng FTTR có những ưu điểm sau.
Thứ nhất, thiết bị mạng có hiệu năng tốt hơn và băng thông cao hơn. Kết nối cáp quang giữa cổng chính và cổng phụ thực sự có thể mở rộng băng thông gigabit đến mọi phòng của người dùng và cải thiện chất lượng mạng gia đình của người dùng trên mọi khía cạnh. Mạng FTTR có nhiều ưu điểm hơn về băng thông truyền dẫn và độ ổn định.
Thứ hai là vùng phủ sóng Wi-Fi tốt hơn và chất lượng cao hơn. Wi-Fi 6 là cấu hình tiêu chuẩn của các thiết bị cổng FTTR, và cả thiết bị cổng chính lẫn thiết bị cổng phụ đều có thể cung cấp kết nối Wi-Fi, giúp cải thiện hiệu quả độ ổn định của mạng Wi-Fi và cường độ tín hiệu.
Chất lượng mạng nội bộ gia đình bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như bố cục mạng gia đình, thiết bị người dùng và thiết bị đầu cuối của người dùng. Do đó, việc tìm kiếm và xác định các điểm có chất lượng mạng gia đình kém là một vấn đề khó khăn trên mạng thực tế. Mỗi công ty viễn thông hoặc nhà cung cấp dịch vụ mạng đều đưa ra giải pháp riêng của mình. Ví dụ: các giải pháp kỹ thuật để đánh giá chất lượng mạng nội bộ gia đình và xác định các điểm có chất lượng kém; tiếp tục nghiên cứu ứng dụng công nghệ dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo trong lĩnh vực nâng cao chất lượng mạng băng thông rộng trong nhà; thúc đẩy ứng dụng công nghệ FTTR và Wi-Fi 6 trên nền tảng chất lượng mạng rộng hơn, v.v.
Thời gian đăng bài: 08/05/2023