1、 1 1 家庭超宽带技术白皮书家庭超宽带技术白皮书 家庭超宽带技术白皮书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 第 1 页 目录目录 1 概要概要 . 3 2 市场驱动力市场驱动力 . 4 2.1 千兆宽带加速接入千家万户 . 4 2.2 提升实时交互业务用户体验 . 4 2.3 面向互联网应用的经营转变 . 5 3 技术挑战技术挑战 . 7 3.1 千兆光接入网络平滑升级和兼容 . 7 3.2 家庭 Wi-Fi 端到端真千兆 . 7 3.3 家庭网线端到端真千兆 . 7 3.4 家庭千兆网络化全覆盖及漫游 . 7 3.5 千兆新业务应用的智能识别 . 8 3.6 千兆新业务应用质量保障 . 8

2、3.7 适应经营模式创新转型 . 8 4 家庭超宽带技术家庭超宽带技术 . 9 4.1 Combo PON 技术 . 9 4.2 1+1+X 多连接通道技术 . 9 4.3 Wi-Fi 6 技术. 10 4.4 Mesh 组网技术 . 11 4.5 HOL 全屋光纤组网技术 . 12 4.6 业务应用识别技术 . 13 4.7 Wi-Fi QoS 技术 . 14 家庭超宽带技术白皮书 第 2 页 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 图图目录目录 图 4-1 10G-EPON 系统示意图 . 9 图 4-2 Combo PON 系统示意图 . 9 图 4-3 1+1+X 多连接通道示意图 . 10

3、 图 4-4 MESH 组网示意图 . 11 图 4-5 全屋光纤组网 HOL 示意图 . 13 图 4-6 业务应用识别示意图 . 13 家庭超宽带技术白皮书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 第 3 页 1 概要概要 家庭超宽带是在现有家庭光纤宽带基础上， 进一步升级实现端到端的真千兆宽带，并提供更高的网络质量、 差异化的QoS服务质量保障， 精细化的业务部署和运营模式。满足 4K/8K 视频、云 VR 视频、云 VR 游戏、远程在线教育、远程办公、在线直播、远程在线医疗、安防看护等千兆新业务对网络提出的大带宽、低时延、高并发、强交互、高可靠等需求，提升用户业务应用体验，支撑全千兆宽带业务

4、开展和经营转型。 家庭超宽带技术主要包括 10G PON&Combo PON、1+1+X 多通道化连接、Wi-Fi 6、HOL 全屋光纤组网、家庭 Mesh 组网和智能漫游、业务智能识别、Wi-Fi QoS 等。 家庭超宽带技术白皮书 第 4 页 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 2 市场驱动力市场驱动力 2.1 千兆宽带加速接入千家万户千兆宽带加速接入千家万户 以 4K/8K 视频、云 VR 视频、云 VR 游戏等为代表的新业务开始规模试点应用。近中期每路 4K/8K IPTV 对网络的带宽需求是 50100Mbps， 每路互联网高清/4K OTT对网络的带宽需求是 2050Mbps。升级到

5、云 VR 视频对网络的带宽需求大约60180Mbps。 云 VR 游戏对网络的带宽需求大约 80540Mbps。 未来的极致 VR 体验对网络的带宽、时延、丢包还将提出更高的需求。 以短视频为代表的互联网业务应用“后浪”汹涌而来，带动各种互联网“前浪”应用中视频和直播形式使用越来越广泛和频繁。 疫情发生以来， 网上教育， 在家办公，影视娱乐、网络视频、直播带货、看老护幼、看家护院等应用的用户规模和流量显著增长，云和网改变了我们的沟通、学习、工作、生活、娱乐、消费等方式。中国宽带发展白皮书（2020 年）提供的数据显示我国固定宽带网络用户接入带宽普遍达到100Mbps 以上，发达地区达到 200

6、M1000Mbps，用户宽带实际体验方面，固定宽带网络的平均可用下载速率已达到 43.5Mbps，是 2015 年的 5.2 倍，持续保持 50%增幅增长。固定宽带用户管控网络视频的平均下载速率近 25Mbps，是 2015 年的 3.6 倍。疫情期间全国性的“停课不停学”在线教育平台的平均下载速率超 97Mbps。 可预见上述业务应用在家庭叠加和并发。家庭接入带宽需 10 倍提速，千兆宽带加速普及，携手 5G 进入双千兆新时代。 2.2 提升实时交互业务用户体验提升实时交互业务用户体验 业务带宽需求和网络流量持续增长的同时，业务特征和网络流量特征也发生了显著的变化。传统的互联网流量统计复用性

7、高，带宽汇聚收敛比较大，峰谷特征明显，并以下行流量为主。 对时延、 丢包、 抖动等质量指标要求宽松。 如 RTT 时延要求为 200500ms 级，甚至秒级。新的互联网业务应用以泛视频化为特征，具有实时持续高带宽和流量刚性等特点。新的互联网业务应用还具有更明显的交互特征。好的泛视频和交互式用户体验对时延、丢包、抖动等质量指标敏感。如 RTT 时延追求小于 20ms，降至传统的 1/10。对上行带宽和质量也有更高的要求。业务和流量特征变化对网络性能和流量环境的要求更高。网络不仅需要提升带宽，还需要综合优化时延、丢包、抖动 家庭超宽带技术白皮书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 第 5 页 等性能

8、。并更加关注上下行带宽流量变化关系。 当前所有的互联网业务应用都混合在一个上网通道中，共享总的连接通道带宽，没有独立的带宽保障。也没有对重要的权益业务应用与其他普通上网业务进行识别区分，有配置差异化的 QoS 机制。一旦用户业务的汇聚流量存在拥塞，如忙时高并发或业务流量突发等，就易发生丢包、时延、抖动加大等问题。这将对质量指标敏感的泛视频交互式的业务应用造成明显的影响，产生中断、卡顿、花屏等质差用户体验。业界进行的现网实测验证了上述情况：将 40100Mbps 不同码流的云 VR 视频混合到上网大流量中，产生从轻微、部分到严重、不可用等不同程度的卡顿。将云 VR 游戏混合到上网大流量中，延迟达

9、到 500/600ms 级。用户体验差。 2.3 面向互联网应用的经营转面向互联网应用的经营转变变 用户传统使用运营商提供的自有自营业务，如语音、IPTV 等。这些业务系统和平台相对封闭，业务和网络往往也是紧耦合的。网络及其运营维护体系也为这些业务专属服务，并给予高可靠和超保障。 使用互联网提供的业务和应用早已成为用户普遍习惯。无论是沟通、娱乐还是生活的方方面面，互联网满足人们的一切需求。但遗憾的是运营商的业务和经营模式、网络及其服务体系最初并不是面向互联网设计和提供的。不能为互联网业务应用提供专属的带宽连接通道和差异化的服务保障，需要为满足用户更高品质体验追求进行调整适配。 宽带不仅是运营商

10、提供给用户的核心业务，但其业务模式却相对简单，就是为用户提供互联网接入。因此，它是互联网“前浪”、“后浪”、网上教育、在家办公，影视娱乐、网络视频、直播带货等各种应用的基础。成为像水、电、气一样的基础设施和生产生活必需品。同时还是承载其他语音、IPTV 等各种自营业务的基础。也是4K/8K 视频、云 VR 视频、云 VR 游戏等各种新业务的基础。 传统的宽带经营模式是“连接经营”和“带宽经营”。运营商为用户提供一根光纤连接和一个带宽通道，按户收取一份固定租金。运营商尽力而为满足网络性能，承担电信级的维护和服务责任。在“提速降费”和同质化的全业务竞争加剧背景下，这种简单连接和混杂带宽模式的 AR

11、PU 持续走低，运营商通过不断提速来维持收益。但单纯的管道提速给用户带来的获得感和体验提升不足，用户并不买账。随着运营商宽带投资和降本压力不断增大，更加剧了剪刀差。 反观用户被管道里涌动的丰富多彩的互联网业务应用所吸引，并认可管道内互联网业务应用价值。互联网头部视频应用的付费会员规模已达到亿级。 家庭超宽带技术白皮书 第 6 页 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 运营商的宽带经营模式首先以连接和带宽+体验和服务为基础。 保持规模和用户黏性。继而充分展示千兆体验和服务的提升，让用户感知使用运营商新业务和互联网应用相比传统的差异，从而让用户和互联网内容服务提供商认可运营商的价值，这是运营商管道变现

12、增值的充分必要条件。 运营商的宽带经营模式进而向权益经营转变。当前运营商的权益多以自有自营业务组合，如高资费固移动融合套餐包含千兆光宽带、免费使用一定时长的视频业务等权益形式体现。后续运营商基于用户规模优势和用户画像，积极开放合作。以互联网应用为权益，如升级千兆宽带，提供互联网头部视频应用的付费会员权益，或以优惠的价值购买互联网头部应用权益，如网课课时等。运营商还可以基于用户规模优势和用户画像，发挥资源能力优势，扩大生态，开拓渠道“带货”经营模式。 我们构想将来的用户家庭宽带以基础资费价格普及一条光纤管道连接和一个基础带宽通道。然后用户按个性化需求和兴趣在上面叠加购买各种权益应用，运营商为用户

13、权益新增开通专属的带宽通道并提供质量保障。 家庭超宽带技术白皮书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 第 7 页 3 技术挑战技术挑战 家庭超宽带面临的技术挑战主要有： 3.1 千兆光接入网络平滑升级和兼容千兆光接入网络平滑升级和兼容 从业务发展、用户差异和投资等综合考虑，很多地区的千兆网络不会采取全网统一升级的方式，而是需要分区域、有重点主次、分阶段逐步升级演进，这就需要升级技术和方案需要具备平滑性。同时，原 EPON/GPON 和百兆用户可以按意愿自行按需选择向千兆升级，也也需要升级技术和方案具备现网兼容性。 3.2 家庭家庭 Wi-Fi 端到端真千兆端到端真千兆 在家庭场景下，最终的用户终

14、端和业务应用大多数是通过 Wi-Fi 接入的。目前现网部署的家庭网关以 Wi-Fi 4（IEEE 802.11n）技术为主，实测最大速率在 100Mbps左右，仅可匹配百兆宽带业务。运营商网络升级改造解决了“最后一公里”光纤带宽问题，实现光纤和千兆到户，用户家庭“最后十米”Wi-Fi 带宽就成为端到端真千兆的瓶颈。 3.3 家庭网线端到端真千兆家庭网线端到端真千兆 传统的光纤宽带业务实现光纤到户， 运营商网络和服务以家庭网关 （光猫） 为界。在用户家中往往还需要通过铜线（主要为以太网线，还包括同轴电缆等）将宽带接入房间，连接电脑、Wi-Fi 路由器等设备。现网可能 70%以上的用户家庭网线等级

15、和质量是不具备千兆带宽能力的，在解决了光纤接入网络和 Wi-Fi 的千兆后，要实现端到端真千兆，还需要解决老旧网线的带宽瓶颈问题。 3.4 家庭千兆网络化全覆盖及漫游家庭千兆网络化全覆盖及漫游 对于居住条件和环境好的大户型家庭，一方面房屋面积和活动范围大，另一方面房间多墙壁厚，Wi-Fi 信号阻挡和衰减大。因此千兆宽带仅实现单点到户和 Wi-Fi、网线的单点覆盖是远远不够的，需要实现家庭网络化，对每个楼层、每个房间无死角全家庭超宽带技术白皮书 第 8 页 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 覆盖并保证任意位置的千兆带宽能力和网络质量。 同时，还需要考虑终端设备在家庭网络的漫游和切换，确保业务应用

16、和用户体验的连续性、一致性和无感知。 3.5 千兆新业务应用的智能识别千兆新业务应用的智能识别 要为千兆新业务应用提供差异化的高质量保障，首先要能够识别和区分这些业务应用。鉴于新业务和用户使用习惯的多样化、长尾化、碎片化、个性化、复杂性和变化性。需要更加智能的技术手段。 3.6 千兆新业务应用质量保障千兆新业务应用质量保障 4K/8K 视频、云 VR 视频、云 VR 游戏、远程在线教育、远程办公、在线直播、远程在线医疗、安防看护等新业务相比传统上网业务，具有更强的实时和交互特性，不仅要求网络提供千兆级大带宽，还要求更低时延、更少丢包、更轻载、更高稳定可靠性等。需要为这些业务提供更加差异化、精细

17、化和更高的 QoS。 端到端的保障不仅包括云、城域网、接入网、家庭网络、内容网络等各个层面。还贯穿规划、部署、运营、维护等各个方面。更加复杂多样，需要更加高层次、更加智能、高效的保障技术手段。 3.7 适应经营模式创新转型适应经营模式创新转型 国内家庭宽带的用户规模增长放缓，趋于饱和和稳定。运营模式和商业价值将向品质、体验升级转型。并且开放和互联网化。这也要求宽带网络的部署和运营模式积极改变，更好适配和支撑上述需求。包括为高品质、体验增强型业务、互联网应用等提供专属的连接和通道、加速路径、优先级调度、差异化 QoS 等，也包括上述能力和效果的可视化和商业化操作。 家庭超宽带技术白皮书 中兴通讯

18、版权所有未经许可不得扩散 第 9 页 4 家庭超宽带技术家庭超宽带技术 4.1 Combo PON 技术技术 10G PON 是家庭超宽带和千兆光纤网络的核心技术之一。 包括 10G-EPON、 10G GPON两条标准技术路线。 在现网均有大规模部署应用。 10G-EPON天生具备对EPON兼容性。而 XG-PON/XGS-PON 技术标准本身并没有定义对现网 GPON 的兼容。Combo PON 技术应运而生，实现 GPON 和 XG-PON/XGS-PON 标准兼容，GPON/XG-PON/XGS-PON 芯片功能集成，GPON/XG-PON/XGS-PON/WDM1r 光模块和光器件集

19、成，从而解决对现网 ODN、ONU（家庭网关/光猫）、百兆宽带用户、业务流程等的兼容问题，确保现网升级的平滑性和用户业务选择的灵活性。Combo PON 已成为千兆光纤宽带升级的主要技术。 图 4-1 10G-EPON 系统示意图 图 4-2 Combo PON 系统示意图 4.2 1+1+X 多连接通道技术多连接通道技术 1+1+X 多连接通道化技术，为运营商 VR 云视频/云游戏等新业务和网上教育、远程办公、网络直播等互联网应用提供独立带宽配置和更高品质保障。原来只有一条混合上网连接通道，现在为不同业务应用精细化分专用“车道”，为 VR 云视频/云游戏等家庭超宽带技术白皮书 第10页 中兴

20、通讯版权所有未经许可不得扩散 新千兆自营业务增加一条新的专属连接通道，此外再按需为各种互联网应用创建更多的专属连接通道。1+1+X 多连接通道化技术可以更好地适配互联网权益经营模式，支撑 To-C 宽带 ARPU 提升和 To-B 管道创收。 在具体方案实现上，ONU 智能识别各种权益业务应用特征，创建和映射独立的WAN 接口并与 BRAS 建立独立的 PPPoE 或 IPoE 连接。 BRAS 和 OLT 为每个通道配置独立的带宽保证和差异化的优先级队列调度。在 OLT 上配置 PUPSPQ 调度。 图 4-3 1+1+X 多连接通道示意图 4.3 Wi-Fi 6 技术技术 Wi-Fi 5

21、技术（IEEE 802.11ac）能够满足 500Mbps 级的家庭无线接入带宽需求。Wi-Fi 6技术能够将Wi-Fi速率真正提升至1000Mbps， 是家庭超宽带的核心技术之一。802.11ax除了关注理论速率的提升， 更关注频谱效率的提升， 提高多终端的接入能力。相比 IEEE 802.11ac(Wi-Fi 5)技术，802.11ax 实现了峰值速率提升 37%，高密度场景下接入效率提升 4 倍，终端功耗降低 30%以上。提升密集应用场景下的网络性能和用户体验。 1. 1024QAM：由 Wi-Fi 5 的 256QAM 提升至 Wi-Fi 6 的 1024QAM，由原来每符号传输 8b

22、its 增加至 10bits，理论数据吞吐量提升了 25%。 2. 4 倍子载波： 子载波间隙可从 312.5kHz 降至 78.125kHz， 其对应的符号持续时间会相应增加 4 倍。该技术可以有效降低丢包率和重传率，尤其在中远距离或者多障碍物传输时，多径效应比较明显，可以降低载波间干扰，提升信号覆盖距离。 3. UL/DL MU-MIMO：支持多用户同时上传和下载，在 Wi-Fi 6 协议下，最多允许 8个终端共享上行、下行的带宽。适合用于大数据包的并行传输，提升了空间流的利用效率及相较于 Wi-Fi 5，成倍提升理论速率。 4. OFDMA：将无线信道划分成多个子信道，用户数据得以承载在

23、不同的频率资源传统上网应用云V R视频/游戏云上课/云办公/云直播. . .OLT1条上网PPPoE，限制最大带宽，尽力而为新增1条自营Sessi on化IPoE配置保证总带宽，最优先调度W A N 1W A N 5模式1：新增1条权益应用共享PPPoE/IPoE叠加配置保证带宽，高优先调度W A N 6模式2：新增X条权益应用独享PPPoE/IPoE独立配置保证带宽，高优先调度W A N 7BRA S专属设备& 加速路径运营商云InternetSP/C P云家庭云网关 家庭超宽带技术白皮书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 第11页 块上。避免了在 Wi-Fi 5 中，无论单个数据包大小传输

24、时都会占用整个通道的弊端，降低了网络堵塞和时延，极大地提升了数据的传输效率。 5. BBS 着色技术：通过数据包头部 6bits 标签区分是否属于终端自己的信息，而无需进行完整的解码验证，从而降低了同频干扰的可能、提升了传输效率，节约终端电力。 6. TWT 目标唤醒技术：AP 与每个终端协商设置“唤醒协议”，从而协商被唤醒或接收数据时间间隔，预计为 IoT 设备节约 30%以上的电力。 7. 6GHz 频段：开放了 6GHz 频段供非授权使用，额外增加了 7 个 160MHz 信道。用户可以很轻松地拥有属于自己的160MHz信道， 一方面使得吞吐量增加一倍 （与80MHz 相比），另一方面将

25、大大减少与另一个设备共享频谱的可能。 4.4 Mesh 组网技术组网技术 Mesh 组网技术是以家庭网关为核心，通过以太网线、Wi-Fi、同轴电缆等多介质回传家庭不同位置的其他或多个 AP 路由器/Extender 信号增强/扩展器， 构建家庭内部的有线+无线混合网络，从而实现全屋宽带/Wi-Fi 的无缝覆盖。并可智能识别用户实时交互业务应用，提供高质量的 QoS 保证。并保障 Wi-Fi 终端在全屋中多个 AP 之间的无缝漫游。 图 4-4 MESH 组网示意图 组网 AP 支持自动配置，即插即用。无线回传模式支持 WPS 一键安装和扫码快速配置。 家庭超宽带技术白皮书 第12页 中兴通讯版

26、权所有未经许可不得扩散 在全屋多个 AP 之间，用户的终端可以百毫秒级 802.11k/v/r 漫游，支持智能信道调优、动态 CCA（clear channel assessment 信道空闲评估）优化、动态发射功率优化等技术，保障实时交互业务，如视频/游戏等稳定可靠，不卡顿。 家庭 Mesh 网络具备良好的管理能力。支持家庭网络可视化管理，可以同过 APP或机顶盒和电视机大屏统一显示， 网络拓扑、 Wi-Fi 热力图、 干扰分析、 自助诊断管理、父母控制和绿色上网。 面向装维人员，支持目标家庭的电子工单对接；并可以导入目标户型，对比典型场景，给出仿真布放规划；并在用户现场进行现场 Wi-Fi

27、 打点测试、Wi-Fi 干扰扫描、家庭网络质量测试，给出放装质量报告。在接收到用户报警后，可以远程诊断，远程指导用户自助排障。 面向运营商运维人员，支持对家庭网络可视化管理和智能运维能力。通过远端运维，支持设备管理、状态信息统计、远程故障诊断。通过用户家庭网络信息收集，实现质差用户 Wi-Fi 网络分析，并能主动推送，无感知优化家庭网络。针对从家庭网络到业务头端，全网网元端到端 QoS 配置管理。支持家庭网络网元上传的干扰源噪音分析，识别噪音模式，设置 AP 进行噪音规避。与业务感知和人工智能等技术结合，与家庭网络网元配合完成家庭网络不同业务的 QoS 保证， 并能跟随业务延伸提供业务种类的迭

28、代分析。 4.5 HOL 全屋光纤组网技术全屋光纤组网技术 全屋光纤组网（HOL, Home Optical LAN）方案是一种全新的线缆组网方案。相比于传统家庭网线组网方案使用网线进行家庭内部线缆部署连接，该方案将传统的网线更替为光纤，实现全屋光纤组网。在当前阶段，通过家庭室内全光纤组网布线搭配Wi-Fi 6 技术和 MESH 功能是构建家庭网络有线/Wi-Fi 双千兆的重要选择。 HOL 全屋光纤组网技术优势非常明显：突破网线带宽能力瓶颈和距离限制，生命周期更长（25-40 年以上），并且光纤布线成本低廉（市面价格：光纤 0.26 元/米，超五类线 1.2 元/米，六类线 1.8 元/米）

29、。 HOL 采用创新的全光口的家庭网关和多个光口上联家庭 Wi-Fi 路由器混合组网。 全屋光纤组网工程灵活。1）穿暗管：如果用户家中能够利旧弱电管穿管，优先暗管施工方案。暗管布线不可见，美观度高、可靠性好。2）走明线：如果家庭内不具备穿管条件，也可以采用沿家居现有条件布线的明线方案。使用隐形光纤采用沿门框、踢脚线、明管线等布线，通过选用线槽、优化施工工艺等方式能够提升布线效果，基 家庭超宽带技术白皮书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 第13页 本不影响家居美观度。可以根据最终用户家里的实际情况选择最合适的线缆部署方式。实践验证 60 分钟即可完成一套三室两厅房屋的全光纤布线和组网。 图 4

30、-5 全屋光纤组网 HOL 示意图 4.6 业务应用识别技术业务应用识别技术 采用目的地址/域名识别、 五元组流识别、 基于 AI 的智能感知和特征学习分析等技术精准识别业务应用，并可实现云端协同进行大规模和高效的部署。 图 4-6 业务应用识别示意图 方式一：智能网关及应用管理平台下发自营业务和合作应用的识别特征，如服务家庭超宽带技术白皮书 第14页 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 器 IP 地址/细路由表等。 方式二：云网关 AI 感知识别自营业务和合作应用（如游戏服务器 IP/端口/特征码/协议交互等），云网关向云平台上报应用特征，云平台分发和配置给其他网关进行识别特征的分享。 4.7

31、 Wi-Fi QoS 技术技术 基于 WMM（Wi-Fi Multimedia）的 Wi-Fi QoS 服务。一般地，根据报文的 DSCP, IPv6 Traffic Class 等字段将报文映射到不同的优先级队列中。WMM 队列的优先级顺序从高到低为 VOVIBEBK。通常情况下，Voice over IP 以及云游戏等带宽要求不高、时延要求敏感的业务被映射到优先级最高的 VO 队列；4K/8K/VR 视频等带宽要求较高、时延要求较高的业务被映射到优先级次高的 VI 队列。 基于加权 ATF（Airtime Fairness）空口调度的 Wi-Fi QoS 服务。将需要提供特殊QoS 服务的

32、 Wi-Fi 终端 MAC 地址写入权重最高的 ATF 队列。在下行方向，该 Wi-Fi终端可以获得更多的空口时间片分配。 基于频段引导 Band Steering 的 Wi-Fi QoS 服务。双频家庭网关或路由器将某个需要提供特殊QoS服务的Wi-Fi终端引导到5GHz频段， 其他Wi-Fi终端引导到2.4GHz频段。该 Wi-Fi 终端独享 5GHz 信道，最大程度保障 QoS。 基于 Wi-Fi 6 OFDMA 调度机制的 Wi-Fi QoS 服务。在下行方向，通过动态计算，优先为承载特定业务（如 VR、游戏等）的 Wi-Fi 终端分配满足业务承载要求的 RU。在特殊情形下，可以为特定 Wi-Fi 终端预留 RU 资源，最大程度保障 QoS。