基于多通道WiFi機頂盒的家庭無線寬帶覆蓋

李建華

（廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司 技術(shù)規(guī)劃部，廣東 廣州 510000）

1 廣電網(wǎng)絡(luò)引入第三方運營商合作的背景

多業(yè)務(wù)融合已經(jīng)成為全球電信業(yè)發(fā)展的主要趨勢，全業(yè)務(wù)經(jīng)營是推動電信業(yè)走向融合的重要引擎，在新的電信環(huán)境下，國內(nèi)電信行業(yè)重組推動了全業(yè)務(wù)運營時代的到來。全業(yè)務(wù)經(jīng)營將引領(lǐng)電信業(yè)進(jìn)入一個新的發(fā)展階段。

在新的競爭格局下，為用戶提供融合、無縫的通信服務(wù)及綜合的信息服務(wù)是未來競爭的核心。未來競爭是全業(yè)務(wù)的競爭，不是單一的用戶或市場競爭，而是群組之間的競爭。如以家庭或企業(yè)為單位的全業(yè)務(wù)捆綁，必然滲透到個人市場，而在這一點上，廣電網(wǎng)絡(luò)作為覆蓋了所有家庭的運營商擁有天然的優(yōu)勢。

隨著國家政策對三網(wǎng)融合、廣電與電信業(yè)務(wù)雙向進(jìn)入的推進(jìn)，廣電網(wǎng)絡(luò)運營商與電信運營商的合作正逐步走向公開、深入、全面的階段。以中國移動為例，如何發(fā)揮自身網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)優(yōu)勢，彌補在固網(wǎng)方面的短板是全業(yè)務(wù)競爭的需求。通過與廣電企業(yè)的合作可以在視頻業(yè)務(wù)內(nèi)容、寬帶接入、增值業(yè)務(wù)等方面得到新的發(fā)展空間，同時有利于開辟家庭業(yè)務(wù)領(lǐng)域，打造新的業(yè)務(wù)組合，形成全業(yè)務(wù)競爭優(yōu)勢。

正是基于上述需求，廣東移動與廣東省廣電網(wǎng)絡(luò)公司正全力建立雙方合作運營的模式，通過廣電的終端用戶資源，提高其寬帶業(yè)務(wù)的延伸，同時也可以在視頻業(yè)務(wù)方面與廣電展開更深入的合作。

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，廣東移動與廣東省廣電是兩個完全獨立的網(wǎng)絡(luò)。對于寬帶業(yè)務(wù)的合作，廣電希望在終端上有多個通道。由于這是兩個網(wǎng)絡(luò)的對接，在整體實現(xiàn)上，除了明確具體的終端需求，技術(shù)對接的關(guān)鍵在于組網(wǎng)思路要清晰，業(yè)務(wù)實現(xiàn)流程具有可行性。只有組網(wǎng)明確，才能確定終端需求。

從廣東省廣電網(wǎng)絡(luò)公司提出與廣州移動合作的戰(zhàn)略部署后，廣東省廣電網(wǎng)絡(luò)公司技術(shù)規(guī)劃部從2011年底就開始積極與廣州移動以及廣東移動進(jìn)行技術(shù)對接，組織了與廣州移動的網(wǎng)絡(luò)對接測試，并進(jìn)行了多次技術(shù)交流，技術(shù)規(guī)劃部提出的組網(wǎng)方案得到廣東移動的認(rèn)可后，雙方終端廠商進(jìn)行最終確認(rèn)，明確方案可行[1-4]。

2 組網(wǎng)方案

采用EoC接入技術(shù)的對接，可以在EoC終端使用不同的端口分配不同的VLAN ID方式解決，較易實現(xiàn)，在用戶量達(dá)到一定規(guī)模后，需要考慮QinQ的使用模式與方法。

合作的難點在于CMTS接入技術(shù)。

第1階段，在現(xiàn)有CM或含CM環(huán)出網(wǎng)口的高清互動機頂盒后面，增加移動定制終端（含無線AP），即可實現(xiàn)移動定制終端后面所帶用戶按指定路由訪問移動的portal進(jìn)行認(rèn)證，然后走移動的出口上網(wǎng)。

第2階段，將該定制的終端集成到高清互動機頂盒，即多通道WiFi機頂盒。

2.1 組網(wǎng)架構(gòu)

合作的組網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。該組網(wǎng)架構(gòu)：橫向上，在廣電城域網(wǎng)核心與移動城域網(wǎng)核心之間用一條10 GE的鏈路連通起來，承載廣東移動的用戶流量和移動用戶訪問廣電視頻的流量；縱向上，在用戶家里，通過機頂盒的WiFi AP模塊實現(xiàn)G-Cable無線信號的覆蓋，移動用戶可以通過多通道WiFi機頂盒（或移動定制終端）訪問移動的互聯(lián)網(wǎng)資源及內(nèi)容。

2.2 通道及業(yè)務(wù)實現(xiàn)

數(shù)據(jù)流量的具體描述，通過圖2進(jìn)行說明。此場景擬通過廣電網(wǎng)絡(luò)總前端核心路由器與移動城域網(wǎng)核心及BRAS對接，并在廣電CMTS網(wǎng)絡(luò)與移動城域網(wǎng)之間建立通道承載移動寬帶業(yè)務(wù)。

廣電網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的終端用戶，包括STB、寬帶PC和新的通過G-Cable接入的寬帶用戶，通過廣電的前端系統(tǒng)CMTS最終上連到廣電的DHCP服務(wù)器上獲取IP地址及相應(yīng)的訪問權(quán)限。

移動網(wǎng)絡(luò)的終端用戶，主要是移動終端、手機或PC等，通過多通道WiFi機頂盒（或移動定制終端），該通道WAN口作為終端設(shè)備，發(fā)起DHCP的請求，通過廣電內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，在移動內(nèi)網(wǎng)的BRAS和DHCP服務(wù)器上進(jìn)行認(rèn)證、鑒權(quán)及最終的IP地址分配。

在終端類型的區(qū)分上，主要是通過DHCP請求里面的Option字段加以區(qū)分。如圖3所示。

在上述架構(gòu)中，按照RFC對于DHCP及Option的標(biāo)準(zhǔn)定義，在終端類型的區(qū)分上，通過Option 60字段進(jìn)行實現(xiàn)。在廣電DHCP服務(wù)器上，通過Option 60區(qū)分DHCP請求是STB還是PC，然后再分配不同的地址池；通過Option 60擴展字段區(qū)分是否是移動用戶的DHCP請求，如果在Option 60里面發(fā)現(xiàn)是移動用戶的DHCP請求，就轉(zhuǎn)發(fā)到移動的內(nèi)網(wǎng)上進(jìn)行BRAS認(rèn)證及DHCP地址分配。

3 多通道WiFi機頂盒

該組網(wǎng)方案中的關(guān)鍵在于多通道WiFi機頂盒的設(shè)計，其原理圖如圖4所示。

1）如圖4所示，內(nèi)置WiFi模塊釋放兩路SSID：SSID1固定為路由模式，SSID名稱默認(rèn)為“USER”，用戶可以在WiFi設(shè)置界面中修改該名稱；SSID2固定為AP透傳模式，SSID名稱默認(rèn)為“GCable”，該名稱不能在WiFi設(shè)置界面中修改，只能在WiFi模塊升級時修改。

2）STB模塊有兩條對外的物理網(wǎng)絡(luò)鏈路：

（1）A口連到CM模塊，用于高清互動業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)交換，A口的IP地址由前端DHCP服務(wù)器分配，當(dāng)A口進(jìn)行DHCP請求時，STB模塊需要在請求報文中插入Option 60字段，字段值為“OPTION1”；

（2）B口連到WiFi模塊的LAN2接口，用于三屏互動業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)交換，以及用于機頂盒訪問WiFi設(shè)置界面，B口的IP地址固定為內(nèi)網(wǎng)指定的IP地址192.168.*.*，并且由WiFi模塊的防火墻限制B口只能訪問LAN1外接的PC設(shè)備和SSID1所帶的無線設(shè)備，不能通過WiFi模塊的WAN口訪問外網(wǎng)，防火墻的該策略不能在WiFi設(shè)置界面中更改。

3）CM模塊上線且WiFi模塊啟動后，WiFi模塊的廣域網(wǎng)口WAN自動向前端發(fā)起DHCP請求，在請求報文中插入Option 60字段，字段值為“OPTION2”。

4）WiFi模塊的LAN1接口和機頂盒后面板上的以太網(wǎng)口相連，用于外接PC上網(wǎng)。LAN1設(shè)備（PC）、LAN2設(shè)備（B口）和SSID1所帶的無線設(shè)備處于同一個局域網(wǎng)中，網(wǎng)段為192.168.*.0/24，其IP地址均由WiFi模塊動態(tài)分配。LAN1設(shè)備（PC）和SSID1所帶的無線設(shè)備通過WAN口以NAT方式和外網(wǎng)交換數(shù)據(jù)。

5）SSID2所帶的無線設(shè)備的IP地址由前端DHCP服務(wù)器分配，WiFi模塊在轉(zhuǎn)發(fā)無線設(shè)備的DHCP請求時，需要在請求報文中插入Option 60字段，字段值為“OPTION3”。

6）WiFi模塊設(shè)置界面的IP地址為指定的固定IP地址，STB、后面板連接的PC、SSID1所帶的無線設(shè)備均可訪問該設(shè)置界面，SSID2所帶的無線設(shè)備不能訪問該設(shè)置界面。

7）SSID2所帶的無線設(shè)備之間，需要在二層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)隔離。

4 業(yè)務(wù)應(yīng)用場景

主要業(yè)務(wù)應(yīng)用場景包括：

1）高清互動電視業(yè)務(wù)。WiFi機頂盒網(wǎng)絡(luò)通道1將提供高清互動電視回傳業(yè)務(wù)，機頂盒A接口將通過DHCP Option 60（Vendor Class Identifier）字符串“OPTION1”從前端DHCP Server獲取IP1。

2）廣電網(wǎng)絡(luò)公司自營寬帶業(yè)務(wù)（無線+有線）及三屏互動視頻業(yè)務(wù)。WiFi機頂盒網(wǎng)絡(luò)通道2，無線路由WAN口通過DHCP Option 60（Vendor Class Identifier）字符串“OPTION2”從前端DHCP Server獲取IP2。

發(fā)布WLAN信號1，默認(rèn)服務(wù)集標(biāo)識為“USER”，且可通過機頂盒環(huán)出網(wǎng)口外接PC，用于寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)，該段CPE地址為無線路由器動態(tài)分配，地址段為192.168.*.0/24。

同時要求終端通過該無線信號可以訪問三屏播出服務(wù)器，用于測試的三屏服務(wù)器位于廣電內(nèi)部IDC前端機房，IP段為內(nèi)網(wǎng)IP地址。

IP2地址段需建立與IDC前端服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)路由。

3）用于租賃的無線信道業(yè)務(wù)。WiFi機頂盒網(wǎng)絡(luò)通道3，發(fā)布WLAN信號2，默認(rèn)服務(wù)集標(biāo)識為“G-Cable”。CPE通過該通道進(jìn)行DHCP請求時，設(shè)備自動加入DHCP Option 60（Vendor Class Identifier）字符串“OPTION3”，從前端DHCP Server獲取IP3。該通道可用于廣東移動的熱點覆蓋業(yè)務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)配置如下：

1）IP分配的規(guī)劃。WiFi設(shè)備將從DHCP Server要求分配4類IP地址：CM的IP地址；高清互動回傳地址IP1；無線路由WAN口地址IP2；租賃通道IP3。使用內(nèi)置CM的WiFi機頂盒的地區(qū)應(yīng)做好以上IP地址段的劃分及規(guī)劃。

2）路由策略。根據(jù)IP分配規(guī)劃，不同的終端需訪問不同的業(yè)務(wù)目標(biāo)，在核心路由器做好業(yè)務(wù)路由策略。IP2地址可根據(jù)地市實際情況，分配公網(wǎng)IP或全省IP地址規(guī)劃中的內(nèi)網(wǎng)IP。需要配置無線路由WAN口地址IP2與三屏應(yīng)用服務(wù)器172.16.250.224/27地址段之間的網(wǎng)絡(luò)路由。注意需與IDC前端維護(hù)團隊溝通在三屏互動前端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行回程路由配置。如果采用內(nèi)網(wǎng)IP，需在地市出口路由器做NAT實現(xiàn)寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)。

3）CM的配置文件。針對WiFi機頂盒內(nèi)置CM，需要根據(jù)IP分配規(guī)劃（數(shù)量需求）、帶寬需求提供相應(yīng)的配置文件，如表1所示。

表1 不同業(yè)務(wù)的配置需求

5 結(jié)束語

目前廣東有線與廣州移動擬采用本方案在廣州市區(qū)推出高清互動電視業(yè)務(wù)、合作品牌家庭寬帶業(yè)務(wù)、移動CMCC WLAN熱點?蓋的業(yè)務(wù)捆綁產(chǎn)品。同時，已有超過6家機頂盒廠商已開發(fā)出集成CM的多通道WiFi機頂盒產(chǎn)品。面對廣電網(wǎng)絡(luò)與第三方運營商的各種合作機會，希望本文能拋磚引玉，出現(xiàn)越來越多可操作可運營的技術(shù)對接方案。

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[1]IEEE 802.11n，Specific requirements[S].2009.

[2]李建華，徐力恒，徐冉，等.適合廣電網(wǎng)絡(luò)IPTV應(yīng)用的接入技術(shù)比較[C]//2009年第十一屆全國消費電子技術(shù)年會暨數(shù)字電視研討會論文集.西寧：北京電視電聲雜志社，2009：77-81.

[3]凌俏鋒，李建華.廣電網(wǎng)絡(luò)多業(yè)務(wù)融合安全傳輸方案及實踐[J].廣播與電視技術(shù)，2012（3）：98-101.

[4]李建華，凌俏峰，徐力恒.視頻點播在HFC CMTS網(wǎng)絡(luò)中的擁塞避免與控制策略[J].電視技術(shù)，2011，35（16）：53-56.