家庭网络革命 ： Wi - Fi 创新、下一代接入技术和软件定义的 Wi - Fi 网关

家庭网络革命：Wi-Fi创新、下一代接入技术和软件定义的Wi-Fi网关 安德鲁·斯皮维,高级分析师 CONTENTS 家庭的主要趋势联网2 面临的挑战宽带运营商4 ...........................................................5 转换的 连接的主页7 越来越重要的 增值服务9 了解下一波Wi-Fi 网关创新10 INTRODUCTION 未来5年，家庭Wi-Fi网络将在多个关键领域发生重大变革。Wi-Fi7和6千兆赫（GHz）操作将变得根深蒂固 ，从而获得巨大的性能收益，大大提高的体验质量（QoE）以及为最终用户带来的大量新的潜在体验。有线和数字用户线（DSL）的传统接入技术将在很大程度上让位给新兴的光纤和5G固定无线接入（FWA）技术，提供多千兆连接，这将支持家庭网络性能的这种增长。软件定义网关的灵活性和效率还将允许宽带运营商为其客户提供改进的QoE和更多的增值服务选择，从而刺激进一步的家庭网络创新。结合起来，这将代表一场家庭网络革命，希望保持强大的价值主张，提高客户忠诚度并在竞争日益激烈的市场中开辟新的收入来源的运营商将需要站在下一波家庭网络创新的最前沿。 本白皮书探讨了这场家庭网络革命的催化剂，包括转移消费者的习惯，对新鲜体验的需求，快速的技术创新，宽带运营商目前面临的挑战以及运营商开拓额外收入来源的需求。然后，我们将探讨最新的Wi-Fi创新，领先的接入技术和软件定义的Wi-Fi网关将在这一过渡中发挥的重要作用，概述它们将如何帮助运营商解决当前面临的许多挑战，增加他们对消费者的价值主张，并开辟新的利润丰厚的收入机会。 家庭网络演进 家庭网络的主要趋势 在几个关键趋势的推动下，最近见证了家庭网络的快速大规模转型。首先是家庭中连接设备的数量不断增加。十年前，典型的家庭可能只需要少量设备的互联网连接-可能是PC或笔记本电脑，游戏机和几款智能手机-如今的家庭网络正在与越来越多的设备作斗争，根据德勤的2022年连接性和移动趋势调查，现在平均家庭总共包含22个连接设备。第二个主要趋势是现代应用程序的吞吐量要求的增加。这是由OTT（OTT）媒体流的爆炸式增长驱动的（过渡到。 未来的4K和8K只会增加负担），以及高分辨率视频通话，直播平台，高清（HD）音频，在线和云游戏以及虚拟现实（VR）的增长，其中一个耳机可能需要超过2千兆位每秒（Gbps）的4K流媒体。第三个趋势是消费者习惯的转变，其中最重要的是向混合工作模式和远程学习的转变，这是由COVID-19大流行加速的。这增加了对协作工作空间平台的依赖，人们期望高质量、可靠和低延迟的视频通话，以及实时协作工具。在整个家庭中无缝，一致的连接，没有盲点或薄弱的覆盖区域，已成为消费者和企业在混合工作时代的重点关注。综合起来，这些趋势已经并将继续对家庭网络提出额外的要求。 不太明显，但同样重要的是连接家庭与外部互联网的访问技术的发展。光纤电缆的加速部署，以及依赖传统电缆和DSL技术的家庭的同时下降，大大提高了家庭环境的潜在速度。目前，整个经济合作与发展组织（OECD）平均有35.9％的家庭通过光纤连接，而DSL为 25.4％，电缆为32.7％。然而，这些百分比因国家而异。光纤普及率最高的国家之一是中国，目前88.7%的宽带用户由光纤服务。到2028年，这一比例将提高到93.2%。西欧在纤维渗透率方面落后于中国，仅为24.2%，但到2028年将跃升至37.5%。在北美，有线电视仍然占主导地位，2023年有56.3%的用户依赖它，而19.7%的用户依赖光纤。然而，与其他市场一样，光纤渗透率将迅速扩大，到2028年，在424.5亿美元的宽带股权接入和部署(BEAD)计划的刺激下，光纤渗透率将达到32.7%。通过图表1和图表2中的2023年和2027年之间的对比，可以清楚地看到全球向光纤的迁移，这将导致无源光网络（PON）成为未来的主要宽带接入技术。这种PON的采用将使消费者能够享受为下一代家庭连接提供动力所需的高吞吐量，低延迟连接。 图表1和2：2023年和2027年按技术划分的家庭固定宽带订阅 （来源：ABIResearch） 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 电缆 DSL 光纤 FWA 北美西欧APAC北美西欧APAC 单单PON并不是宽带接入技术的唯一革命。5GFWA是一种相对较新但快速扩展的Wi-Fi网关形式。与依靠电缆，DSL或光纤的传统固定接入技术进行连接相反，5GFWA利用运营商维护的现有5G网络为消费者提供家庭中的多千兆连接。与现有的有线接入技术相比，5GFWA有几个显著的优势，包括它能够为消费者提供一种快速和容易实现的方式来接收多千兆连接，并且它不需要昂贵的电缆/光纤安装或刷新。这些属性将帮助5GFWA发展成为现任者的引人注目的替代方案，在许多情况下，取代传统选项。 除了与现有的接入技术竞争外，5GFWA还可以作为其他接入技术的备用选项。例如，如果电缆或光纤接入失败，混合接入网关可以转向5G连接。通过利用5GFWA作为备份，运营商将能够大大提高其互联网套餐的可靠性和QoE，从而增加其对消费者的价值。运营商还可以利用5GFWA来扩大宽带消费者的潜在市场，因为这将使他们能够连接那些缺乏传统固定宽带接入或质量不合格的用户。5G在连接未连接者方面的作用将在农村和偏远地区尤其关键。运营商还将继续推动5GFWA的推出，因为它使他们能够快速将5G网络上的多余容量货币化，并开辟新的利润丰厚的服务模式，为消费者提供服务。 家庭中连接设备数量的增长，性能要求的提高，消费者习惯的转变以及宽带接入技术的革命，都加速了向新的Wi-Fi标准的迁移。相对于Wi-Fi4和Wi-Fi5之间的过渡，消费者已经非常迅速地接受了Wi-Fi6，因为他们一直渴望获得标准提供的性能收益。运营商市场竞争力的提高也导致运营商热衷于将下一代Wi-Fi推向消费者。因此，到2022年，Wi-Fi6网关，路由器，扩展器，中继器和网状节点（统称为Wi-Fi客户端设备（CPE））的出货量已经超过了Wi-Fi。 5设备出货量。2023年开始投放市场的Wi-Fi7将进一步增强Wi-Fi性能。如图表3所示，预计Wi-Fi7也将快速发展，到2028年 ，Wi-Fi7CPE的宽带运营商出货量将取代Wi-Fi6CPE。 图表3：2020年至2028年按支持协议划分的宽带运营商Wi-FiCPE出货量 （来源：ABIResearch） 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 Wi-Fi4Wi-Fi5Wi-Fi6Wi-Fi6E Wi-Fi7 350 300 250 (百万) 200 150 100 50 - 家庭网络革命的另一个关键方面是物联网（IoT）连接的智能家居设备的快速增长，涵盖从支持Matter的灯泡到蓝牙控制的烤箱的所有领域。消费者出于各种原因采用这些设备,包括提供家庭自动化、提高安全性、推动成本和节能以及简化家庭管理。智能家居设备的普及。 预计在未来5年将大幅增加。在2023年至2028年之间，支持蓝牙的家庭自动化设备的出货量预计将增长303%，从1.02亿增加到 3.093亿，而支持802.15.4的家庭自动化设备出货量预计同期将增长311%，从1.366亿增加到4.24亿。 这种智能家居设备的激增将大大增加家庭网络中的复杂性和拥塞,使得它们更难以管理和控制。事实证明，Wi-Fi网关至关重要，因为它们可以通过承担智能家居集线器的角色来克服这一挑战。将智能家居物联网技术嵌入到Wi-Fi网关中，可以集中控制和管理分散在整个家庭中的各种物联网设备，随着智能家居设备逐渐发展成为不可或缺的设备，预计这将变得越来越重要。物联网的这种扩展作用也使得6GHz频谱的采用和向Wi-Fi7的迁移变得更加重要，因为Wi-Fi客户端向6GHz频段的迁移将有助于缓解2.4GHz频段的拥塞，而蓝牙和主要的802.15.4技术，如Matter。 450 400 350 300 (百万) 250 200 150 100 50 0 图表4：2023年至2028年蓝牙和802.15.4使能家庭自动化设备的全球出货量 （来源：ABIResearch） 蓝牙802.15. 4 202320242025202620272028 宽带运营商面临的挑战 宽带运营商，尤其是西方成熟市场的运营商，正面临着越来越具有挑战性的繁忙环境。主要原因包括在饱和的市场中竞争加剧，以及由于捆绑服务的损失而导致的传统收入来源减少（i。Procedres.、电话、电视和宽带)和流媒体/OTT收入。加剧这种斗争的是他们无法满足现代家庭的多千兆网络需求。尽管联邦通信委员会(FCC)的数据报告显示，超过88%的美国S.家庭可以使用千兆Iteret速度，这是Cable对超过70万个唯一的Iteret协议（IP）地址的分析。co.英国透露，美国的平均下载速度仅为每秒136.5兆位（Mbps），尽管全球排名第12位，但远低于千兆位。尽管消费者显然渴望提高互联网速度，正如德勤的2022年连接和移动趋势调查所强调的那样，发现15％的家庭互联网用户升级了宽带套餐以达到更高的速度。 在2021年，44%的人还购买了“信号增强器”，如Wi-Fi扩展器和Wi-Fi网状设备，以扩大家庭覆盖范围。显然，如果宽带运营商无法提供多千兆位连接，那么消费者将被剥夺为下一代应用供电所需的速度，并且缺乏支持扩展数量的同时连接Wi-Fi设备、网格网络的众多节点或高级增值服务的能力。 为了从竞争中脱颖而出，减少客户流失并提高每用户平均收入（ARPU），宽带运营商正在越来越多地部署更先进的Wi-FiCPE。这推动了Wi-Fi6的加速采用，并且如图表3所示，将刺激向Wi-Fi7的移动。这些更高的速度通过向PON技术的过渡得到了支持，在未来5年内，固定接入Wi-FiCPE的大部分出货量增长将由PONCPE引领，如图表4所示。运营商提高其价值主张并扩大其潜在市场的另一种方法是引入5GFWACPE，而不是使用电缆，DSL或光纤等固定接入技术，而是利用5G信号将互联网连接到互联网。这种类型的产品将经历最高的相对增长，全球出货量在2022年至2027年间增长四倍，从560万增加到2860万。解锁Wi-Fi7和宽带接入演进所带来的增强吞吐量和延迟对于实现下一代体验和支持网状网络对网络的高要求至关重要。 这一战略转变的第二个核心支柱是实现更多的增值服务，这些服务可以涵盖从Wi-Fi管理和家长控制到Wi-Fi传感等新兴服务的所有领域。部署这些增值服务不仅是运营商将其产品与竞争对手区分开来的方法，也是开辟新业务和服务模式的途径。运营商可以选择通过纳入增值服务来修饰其高级等级的价值主张，或者他们可以允许客户单独购买个人或一揽子增值服务以及其标准宽带套餐。为了成功实施这些新的增值服务,运营商将需要确保其操作所需的QoE的保证水平,这将需要针对网络和应用性能的特定服务水平协议(SLA)。这将需要额外的带宽，以确保家庭网络有足够的容量来运行-再次加强6GHz频谱在下一波家庭网络演进中的中心性。 Wi-Fi在家庭中的作用 如今，家庭中绝大多数的互联网流量都是由Wi-Fi处理的。虽然以太网在过去发挥了核心作用，但Wi-Fi性能现在与这种传统技术相当 ，并且成本更低，能够更好地为家庭中越来越多的无线设备提供连接。蜂窝在家庭连接中只扮演次要角色，大多数蜂窝流量（主要依赖于移动连接）在家中时被卸载到Wi-Fi。与此同时，随着Wi-Fi连接扩展到更广泛的设备，如智能电视和冰箱等家用电子产品，消费者对Wi-Fi的依赖也在增加。 根据自适应频谱和信号对齐公司（ASSAI）进行的2021年研究，整个家庭中Wi-Fi的日益普及导致Wi-Fi流量大约每3年翻