家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)對(duì)WLAN胖瘦模式的選擇

萬(wàn)幸　張宇　陸煒

摘 要：本文在對(duì)比WLAN兩種工作模式的基礎(chǔ)上，基于廣電網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有狀況，提出了2種可實(shí)現(xiàn)的家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)技術(shù)方案，并分析了可能的組網(wǎng)模式，這兩模式將是南京廣電網(wǎng)絡(luò)未來(lái)的主要技術(shù)方向。

關(guān)鍵詞：家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)；WLAN；胖瘦模式；CMTS；FTTx

1 概述

目前用于WLAN的無(wú)線接入點(diǎn)（AP，Access Point）主要有兩種模式，即胖模式AP和瘦模式AP，而未來(lái)運(yùn)營(yíng)商家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)將通過(guò)WLAN來(lái)實(shí)現(xiàn)手機(jī)、電視、pad及其他智能家庭終端的互聯(lián)互通，選擇不同的WLAN模式意味著不同的技術(shù)方案。作為廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，必須基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，構(gòu)建一個(gè)可管理、可控制、易維護(hù)的方案。

2 WLAN胖瘦模式

2.1 胖AP工作模式

胖AP又稱為自治型設(shè)備，AP設(shè)備作為單獨(dú)的個(gè)體獨(dú)立工作，通過(guò)無(wú)線方式與用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與發(fā)送。在設(shè)備運(yùn)行前需對(duì)每一個(gè)AP設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)配置。AP可單獨(dú)組網(wǎng)，也可與BRAS等接入控制設(shè)備一起組網(wǎng)，BRAS等接入控制設(shè)備對(duì)AP下的用戶進(jìn)行接入認(rèn)證，對(duì)帶寬及用戶安全等方面進(jìn)行管理。BRAS設(shè)備不限制AP接入數(shù)量，只與網(wǎng)絡(luò)下接入用戶數(shù)量有關(guān)。

目前胖AP模式在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛，它技術(shù)成熟，并且兼容性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備之間兼容，前期投資成本低。目前主要應(yīng)用包括普通個(gè)人用戶、中小企業(yè)、電信運(yùn)營(yíng)商部署的家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備等。

2.2 瘦AP工作模式

瘦AP模式，即以WLAN無(wú)線交換機(jī)為核心+簡(jiǎn)單接入點(diǎn)（瘦AP）的集中式管理架構(gòu)。在這種無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)下，無(wú)線交換機(jī)集中實(shí)現(xiàn)了射頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)流量管理、安全認(rèn)證、QoS、接入控制、負(fù)載均衡以及AP的控制管理等功能，AP只實(shí)現(xiàn)802.11的空口功能，完成無(wú)線電波的收發(fā)任務(wù)。采用瘦AP架構(gòu)，實(shí)質(zhì)就是降低了AP的復(fù)雜性，將網(wǎng)絡(luò)智能向上層控制設(shè)備轉(zhuǎn)移，從而有效地解決上述傳統(tǒng)WLAN基礎(chǔ)架構(gòu)模式下暴露出來(lái)的問(wèn)題。

瘦AP稱為集中控制型設(shè)備，需要由AC來(lái)統(tǒng)一進(jìn)行配置管理。AP本身不帶有任何軟件及配置，通過(guò)廣播、DHCP或DNS方式來(lái)獲得位于網(wǎng)絡(luò)骨干上的AC的IP地址信息，之后采用CAPWAP協(xié)議與AC取得通信，AC將AP運(yùn)行所需的相關(guān)配置數(shù)據(jù)發(fā)送給AP，AP收到這些信息后，隨即進(jìn)行系統(tǒng)啟動(dòng)并根據(jù)AC提供的配置進(jìn)行自身參數(shù)的配置。

目前瘦主要應(yīng)用在辦公樓、酒店等商業(yè)熱點(diǎn)以及校園網(wǎng)、大型場(chǎng)館乃至無(wú)線城市等。

3 家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)WLAN工作模式

3.1 家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)需求分析

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，江蘇有線南京分公司今年將推出云媒體2.0業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)三屏融合。云媒體不僅能夠在電視屏上完美實(shí)現(xiàn)，也能夠在PC、和手機(jī)等無(wú)線移動(dòng)設(shè)備上得到良好體驗(yàn)。這就要求提供一個(gè)無(wú)線家庭網(wǎng)關(guān)方便各種設(shè)備的接入和協(xié)調(diào)。

目前家庭網(wǎng)關(guān)的項(xiàng)目建設(shè)需求主要包括以下幾個(gè)方面：

⑴網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面。家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)作為家庭網(wǎng)絡(luò)物理線路上的核心結(jié)點(diǎn)，對(duì)外連接運(yùn)營(yíng)商有線、無(wú)線等寬帶網(wǎng)絡(luò)，對(duì)內(nèi)連接各種智能電子終端和家用電器，并作為家庭網(wǎng)絡(luò)的控制中心，負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)各種終端設(shè)備，提供各類家庭業(yè)務(wù)。

⑵業(yè)務(wù)方面。多業(yè)務(wù)承載，完美支持三網(wǎng)融合，支持多種增值業(yè)務(wù)，如通信類（包括IMS即時(shí)通信）、娛樂(lè)類、控制類等。

⑶管理和認(rèn)證方面。支持TR069等協(xié)議，通過(guò)遠(yuǎn)程終端管理平臺(tái)，為運(yùn)營(yíng)商提供自動(dòng)開(kāi)通、業(yè)務(wù)下發(fā)、遠(yuǎn)程升級(jí)、遠(yuǎn)程診斷等運(yùn)維管理功能。支持靈活QoS策略，安全高效承載各類業(yè)務(wù)

⑷其他方面。支持DLNA在網(wǎng)絡(luò)互連，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，媒體傳輸，設(shè)備的發(fā)現(xiàn)控制和管理，媒體格式等方面的各類技術(shù)和協(xié)議。

3.2 模式選擇

通過(guò)對(duì)胖模式和瘦模式的比較可以看出，胖瘦模式各有利弊，需要根據(jù)家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)的實(shí)際需求做出選擇。

在組網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面，瘦模式AP的優(yōu)勢(shì)重點(diǎn)體現(xiàn)在覆蓋組網(wǎng)上，由于AC可以對(duì)信道、功率、抗干擾、負(fù)載均衡方面進(jìn)行統(tǒng)一管理和優(yōu)化，提高了網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)覆蓋特性，并支持漫游切換等功能，更適合應(yīng)用在大型、連續(xù)、協(xié)調(diào)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中。但是，對(duì)于我們的家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)項(xiàng)目，應(yīng)用場(chǎng)景突出“家庭”，并不要求類似移動(dòng)通信式的全覆蓋特性，在家庭的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，一般也不存在復(fù)雜的抗干擾、無(wú)線質(zhì)量?jī)?yōu)化需求。至于未來(lái)遠(yuǎn)景規(guī)劃的城市無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，也很難接受將家中的無(wú)線網(wǎng)關(guān)提供給我們作為一個(gè)公共熱點(diǎn)來(lái)使用，瘦模式AP的諸多功能顯得無(wú)用武之地。

在網(wǎng)絡(luò)部署方面，胖模式僅包括終端和網(wǎng)管，部署簡(jiǎn)單；而瘦模式除部署終端盒網(wǎng)管外，需要在匯聚層增加AC設(shè)備，并權(quán)衡集中轉(zhuǎn)發(fā)和本地轉(zhuǎn)發(fā)等網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)變動(dòng)較大。此外，由于目前AC+瘦AP還沒(méi)有任何國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)， AP至AC隧道通信統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)尚在制定中，各廠家的設(shè)備互不兼容，也增加了選型和部署的難度。

在業(yè)務(wù)功能方面，胖瘦模式的AP都具有較好的業(yè)務(wù)承載能力，根據(jù)前期調(diào)研和測(cè)試情況，目前電信運(yùn)營(yíng)商所使用的家庭網(wǎng)關(guān)多為胖模式AP，已經(jīng)能很好的支持各類家庭業(yè)務(wù)，如寬帶、多媒體通信、IPTV、和物聯(lián)網(wǎng)等功能。而專門(mén)針對(duì)家庭業(yè)務(wù)的瘦模式AP產(chǎn)品較少，如多媒體通信等業(yè)務(wù)需要根據(jù)需求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

在安全方面，瘦模式具有較大優(yōu)勢(shì)，具有統(tǒng)一的安全防護(hù)體系，而胖模式使用存在于自身的獨(dú)立的安全策略。因?yàn)榭紤]到相比公共熱點(diǎn)的環(huán)境，家庭環(huán)境相對(duì)安全性要求較低，胖模式的安全性也基本符合要求。

在網(wǎng)絡(luò)管理方面，通過(guò)TR069協(xié)議，胖瘦模式網(wǎng)管均能較好的管理終端，由于瘦模式將管理節(jié)點(diǎn)上移后，運(yùn)維數(shù)據(jù)采集針對(duì)AC而非AP，解決了網(wǎng)管系統(tǒng)受限于AP處理能力和性能的問(wèn)題，可以在大規(guī)模組網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的網(wǎng)管功能。

對(duì)于DLNA的支持，因?yàn)榕帜Ｊ紸P支持路由模式，可以更方便的在家庭中構(gòu)建一個(gè)由個(gè)人電腦、家用電器和移動(dòng)設(shè)備組成的有線與無(wú)線互操作網(wǎng)絡(luò)，為共享和創(chuàng)建內(nèi)容服務(wù)提供一個(gè)無(wú)縫的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。而瘦模式AP僅支持橋接模式，實(shí)現(xiàn)DLNA功能難度較大。

3.3 建議方案

綜上所述，在考慮到家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)的實(shí)際需求并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，同時(shí)充分借鑒電信運(yùn)營(yíng)商的成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建議采用胖模式構(gòu)建家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括網(wǎng)管平臺(tái)和終端。

網(wǎng)管的基本要求包括：

⑴應(yīng)支持遠(yuǎn)程管理和維護(hù)操作：參數(shù)配置、軟件升級(jí)、故障診斷、家庭網(wǎng)關(guān)統(tǒng)計(jì)信息及狀態(tài)查詢等；

⑵支持TR069和其他可能的擴(kuò)展參數(shù)要求；

⑶應(yīng)保證遠(yuǎn)程管理過(guò)程中的響應(yīng)速度；

⑷支持EMS通過(guò)OAM方式對(duì)家庭無(wú)線設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。

終端入戶方面，目前江蘇有線南京分公司的接入網(wǎng)方式主要有兩種，分別是CMTS的三層接入方式和FTTx的二層接入方式。

⑴CMTS的三層接入方式（即互動(dòng)I型機(jī)頂盒用戶），利用互動(dòng)機(jī)頂盒后預(yù)留網(wǎng)口級(jí)聯(lián)家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)，向下采用五類線或無(wú)線接入CPE，如下圖1所示：

對(duì)于這類用戶，家庭無(wú)線網(wǎng)關(guān)上聯(lián)口接機(jī)頂盒，LAN和WLAN采用路由模式，在認(rèn)證方面建議不做改動(dòng)，仍由BCC和DHCP Server協(xié)作完成，由BCC系統(tǒng)負(fù)責(zé)CM的認(rèn)證并確定CPE的用戶權(quán)限，而無(wú)線設(shè)備等可以通過(guò)用戶自定義的密碼接入無(wú)線家庭網(wǎng)關(guān)。

對(duì)于這類用戶，接STB的LAN口采用橋接模式，STB終端攜帶option 60信息，根據(jù)option 60信息STB分配相應(yīng)的地址段，在ACL中為STB獲取的地址段放開(kāi)內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)權(quán)限。接其他終端的LAN口或WLAN口采用路由模式，外網(wǎng)訪問(wèn)認(rèn)證方面初期通過(guò)MAC綁定，通過(guò)ENUS系統(tǒng)配合完成認(rèn)證過(guò)程。待未來(lái)BRAS設(shè)備上線后，采用DHCP+Web方式，在BRAS配置域并且實(shí)現(xiàn)Web頁(yè)面的推送能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的控制，建立一套認(rèn)證系統(tǒng)來(lái)控制BRAS設(shè)備，通過(guò)區(qū)分認(rèn)證前后不同的地址域?qū)崿F(xiàn)訪問(wèn)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的訪問(wèn)控制。