三網(wǎng)合一后的家庭無線路由器設(shè)計

李林峰，李林峻

1.河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 451191

2.河南工程學(xué)院，河南 鄭州 451191

所謂“三網(wǎng)融合”，就是指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)的相互滲透、互相兼容、并逐步整合成為全世界統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)?！叭W(wǎng)融合”是為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，避免低水平的重復(fù)建設(shè)，形成適應(yīng)性廣、容易維護、費用低的高速帶寬的多媒體基礎(chǔ)平臺。

三網(wǎng)合一(或者叫多網(wǎng)合一，移動等網(wǎng)絡(luò) )，是一個將網(wǎng)絡(luò)單元化的過程，各式各樣的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)將被統(tǒng)一在IP的大旗之下。對于已經(jīng)建成的網(wǎng)絡(luò)，比如入戶的有線電視，意味著能夠擴展出電話、接入互聯(lián)網(wǎng)功能，對于未建成的情況，意味著未來只需要引入三個網(wǎng)絡(luò)中的一個，就能實現(xiàn)電視、互聯(lián)網(wǎng)、電話的功能，網(wǎng)絡(luò)資源將得到充分的利用。

也就是說以后進入用戶家庭的只有一根線路就可以解決現(xiàn)在3根線的問題，減少了線路，但是，入戶以后，即使是一根線也要不斷的繞行才能連接進電話、電視、電腦。家中的線路又亂又麻煩，而且你還不能隨時更改家庭中這些物品的位置，因為預(yù)留的插孔不可能隨便移動。如何才能解決這個問題呢？

無線路由器是帶有無線覆蓋功能的路由器，它主要應(yīng)用于用戶上網(wǎng)和無線覆蓋?，F(xiàn)在的筆記本電腦基本都支持Wlan，也就是無線網(wǎng)絡(luò)功能，不必扯著網(wǎng)線到處跑，只要在無線覆蓋的范圍中就可以高速上網(wǎng)。如果家庭中的電視、電話等等都具備無線模塊，那么不必改造現(xiàn)有的線路就可以實現(xiàn)電腦、電視、電話共用一根線上網(wǎng)了?，F(xiàn)有的電視只要加裝一個機頂盒既可以解決上網(wǎng)問題，而電話必須換新，換成支持無線網(wǎng)絡(luò)的IP電話。

IP電話又名網(wǎng)絡(luò)電話，即通過因特網(wǎng)來傳送語音的一種新興通信方式，是把語音經(jīng)壓縮后（如壓縮為8kbps）形成IP包，然后通過因特網(wǎng)傳送到特定的服務(wù)器上，再由服務(wù)器傳送到對方進行解壓，還原成聲音，從而實現(xiàn)語音的傳送。另外，它也具備提供增值業(yè)務(wù)的能力，可以實現(xiàn)單一的網(wǎng)絡(luò)同時處理話音、圖像和數(shù)據(jù)信息。

1995年11月，經(jīng)過較長時間的研究，ITU –T（國際電信聯(lián)盟）批準了一個被稱為G..729的新的話音壓縮標準G..729標準采用的算法，可以僅用8kbps的帶寬傳輸話音，話音質(zhì)量清晰，可以達到長話級話音效果。

當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，話音分組就會丟失，由于IP電話是實時通信，因此丟失的話音分組不能重傳（重傳造成的時延會使還原后的話音質(zhì)量更差）。網(wǎng)絡(luò)傳輸中，語音壓縮編碼技術(shù)使用的算法以幀為單位傳送，也會造成數(shù)據(jù)包丟失，若丟包嚴重，合成語音質(zhì)量明顯下降，造成語音的斷續(xù)或丟失，當丟包率控制在3%以下基本感覺不到語音質(zhì)量的下降。為了徹底解決丟包的問題，保障通話質(zhì)量不受網(wǎng)絡(luò)擁擠狀況的影響，需要專門為IP電話預(yù)留一定的帶寬。

而現(xiàn)有的無線路由器大多不具備此功能，此外，為了保證數(shù)字電視的正常播出也應(yīng)該預(yù)留一定的帶寬。 數(shù)字電視的數(shù)字信號的傳播速率是每秒19.39兆字節(jié)。要求的帶寬和實時性更高。因此，無線路由器應(yīng)具備以下一些功能：1）智能的帶寬分配。由于現(xiàn)在的家庭電腦、電視、電話并不是一臺，因此合理分配帶寬尤為重要；2）QoS功能。多臺設(shè)備同時使用應(yīng)該具有優(yōu)先級的功能，使重要的對實時性要求高的數(shù)據(jù)優(yōu)先通過；3）安全性要高，現(xiàn)有的無線路由器使用的無線傳輸完全標準WPA與WEP都有安全漏洞使用戶附近的一些別有用心的人使用蹭網(wǎng)卡，蹭帶寬、侵入用戶的設(shè)備，造成損失；4）可靠性?，F(xiàn)有的無線路由器在長時間使用的過程中會發(fā)生死機現(xiàn)象，是由于元器件質(zhì)量不高造成；5）穩(wěn)定性。無線路由器的軟件由于生產(chǎn)過程中的問題，有一些BUG，應(yīng)該能夠在線升級，不需要用戶繁瑣而專業(yè)的操作就可以實現(xiàn)；6）易操作。三網(wǎng)合一后大多數(shù)的家庭都要使用無線路由器，因此應(yīng)該考慮到使用的人群。在操作和使用上用該簡單明了；7）兼容性強。由于要與不同廠家的設(shè)備配合因此兼容性要強，具備的協(xié)議要能夠支持多種業(yè)務(wù)類型；8）接口豐富擴展性強。用戶要求是多樣化的因此要具備較強的擴展性；9）外形設(shè)計。由于家家戶戶都使用，擺在家中成為一個家電因此外形美觀、散熱性好、防灰、防靜電設(shè)計也是非常重要。

由于三網(wǎng)合一的無線路由器帶寬高，性能要求高，因此在硬件設(shè)計上應(yīng)使用高速處理器或多處理器。ARM處理器是大多數(shù)無線路由器的首選。ARM公司是專門從事基于RISC技術(shù)芯片設(shè)計開發(fā)的公司，作為知識產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購買其設(shè)計的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱腁RM微處理器芯片進入市場。ARM微處理器目前包括下面幾個系列， ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10E系列、SecurCore系列、Intel 的Xscale以及Strongarm。它們共同構(gòu)成了當今嵌入式領(lǐng)域的主流微處理器。在軟件設(shè)計上可以采用Linux。傳統(tǒng)的路由器都是使用專用的RTOS開發(fā)的，在開發(fā)TCP/IP、防火墻協(xié)議以及Web Sever 協(xié)議時都只能自己去實現(xiàn)，產(chǎn)品上市的周期非常長，對新協(xié)議、新接口的支持以及設(shè)備升級的周期也很長，因此專用的RTOS有關(guān)內(nèi)容都要自己開發(fā)。而對于Linux來說，這些都可以直接從網(wǎng)上獲得代碼，針對應(yīng)用系統(tǒng)的要求作必要的改動即可，對新協(xié)議、新接口的支持也是如此，無需從頭開發(fā)。Linux操作系統(tǒng)作為一種多任務(wù)、穩(wěn)定可靠、內(nèi)核可裁減的系統(tǒng)，是開發(fā)嵌入式軟硬件產(chǎn)品的優(yōu)秀軟件平臺。嵌入式linux是一種開放源代碼、軟實時、多任務(wù)的嵌入式操作系統(tǒng)，通常它是在標準的Linux的基礎(chǔ)上針對嵌入式操作系統(tǒng)進行裁減和優(yōu)化后形成的。裁減和優(yōu)化后的Linux體積更小，性能更加穩(wěn)定，而且源代碼本身是免費的，可減少開發(fā)成本。

由于現(xiàn)有的用戶網(wǎng)絡(luò)大多是ADSL，帶寬為下行4Mbps，上行512kbps，這是不能夠滿足三網(wǎng)合一后的帶寬需求。而光纖到戶的成本以及必要性不大，現(xiàn)在的光纖到樓、百兆到桌面的寬帶網(wǎng)是我們以后的推廣方向。