三網合一后的家庭無線路由器設計

李林峰，李林峻

1.河南工業貿易職業學院，河南 鄭州 451191

2.河南工程學院，河南 鄭州 451191

所謂“三網融合”，就是指電信網、廣播電視網和計算機通信網的相互滲透、互相兼容、并逐步整合成為全世界統一的信息通信網絡。“三網融合”是為了實現網絡資源的共享，避免低水平的重復建設，形成適應性廣、容易維護、費用低的高速帶寬的多媒體基礎平臺。

三網合一(或者叫多網合一，移動等網絡 )，是一個將網絡單元化的過程，各式各樣的網絡形態將被統一在IP的大旗之下。對于已經建成的網絡，比如入戶的有線電視，意味著能夠擴展出電話、接入互聯網功能，對于未建成的情況，意味著未來只需要引入三個網絡中的一個，就能實現電視、互聯網、電話的功能，網絡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，它主要應用于用戶上網和無線覆蓋。現在的筆記本電腦基本都支持Wlan，也就是無線網絡功能，不必扯著網線到處跑，只要在無線覆蓋的范圍中就可以高速上網。如果家庭中的電視、電話等等都具備無線模塊，那么不必改造現有的線路就可以實現電腦、電視、電話共用一根線上網了。現有的電視只要加裝一個機頂盒既可以解決上網問題，而電話必須換新，換成支持無線網絡的IP電話。

IP電話又名網絡電話，即通過因特網來傳送語音的一種新興通信方式，是把語音經壓縮后（如壓縮為8kbps）形成IP包，然后通過因特網傳送到特定的服務器上，再由服務器傳送到對方進行解壓，還原成聲音，從而實現語音的傳送。另外，它也具備提供增值業務的能力，可以實現單一的網絡同時處理話音、圖像和數據信息。

1995年11月，經過較長時間的研究，ITU –T（國際電信聯盟）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，話音質量清晰，可以達到長話級話音效果。

當網絡發生擁塞時，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量更差）。網絡傳輸中，語音壓縮編碼技術使用的算法以幀為單位傳送，也會造成數據包丟失，若丟包嚴重，合成語音質量明顯下降，造成語音的斷續或丟失，當丟包率控制在3%以下基本感覺不到語音質量的下降。為了徹底解決丟包的問題，保障通話質量不受網絡擁擠狀況的影響，需要專門為IP電話預留一定的帶寬。

而現有的無線路由器大多不具備此功能，此外，為了保證數字電視的正常播出也應該預留一定的帶寬。 數字電視的數字信號的傳播速率是每秒19.39兆字節。要求的帶寬和實時性更高。因此，無線路由器應具備以下一些功能：1）智能的帶寬分配。由于現在的家庭電腦、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。多臺設備同時使用應該具有優先級的功能，使重要的對實時性要求高的數據優先通過；3）安全性要高，現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卡，蹭帶寬、侵入用戶的設備，造成損失；4）可靠性。現有的無線路由器在長時間使用的過程中會發生死機現象，是由于元器件質量不高造成；5）穩定性。無線路由器的軟件由于生產過程中的問題，有一些BUG，應該能夠在線升級，不需要用戶繁瑣而專業的操作就可以實現；6）易操作。三網合一后大多數的家庭都要使用無線路由器，因此應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備配合因此兼容性要強，具備的協議要能夠支持多種業務類型；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、防靜電設計也是非常重要。

由于三網合一的無線路由器帶寬高，性能要求高，因此在硬件設計上應使用高速處理器或多處理器。ARM處理器是大多數無線路由器的首選。ARM公司是專門從事基于RISC技術芯片設計開發的公司，作為知識產權供應商，本身不直接從事芯片生產，靠轉讓設計許可由合作公司生產各具特色的芯片，世界各大半導體生產商從ARM公司購買其設計的ARM微處理器核，根據各自不同的應用領域，加入適當的外圍電路，從而形成自己的ARM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。它們共同構成了當今嵌入式領域的主流微處理器。在軟件設計上可以采用Linux。傳統的路由器都是使用專用的RTOS開發的，在開發TCP/IP、防火墻協議以及Web Sever 協議時都只能自己去實現，產品上市的周期非常長，對新協議、新接口的支持以及設備升級的周期也很長，因此專用的RTOS有關內容都要自己開發。而對于Linux來說，這些都可以直接從網上獲得代碼，針對應用系統的要求作必要的改動即可，對新協議、新接口的支持也是如此，無需從頭開發。Linux操作系統作為一種多任務、穩定可靠、內核可裁減的系統，是開發嵌入式軟硬件產品的優秀軟件平臺。嵌入式linux是一種開放源代碼、軟實時、多任務的嵌入式操作系統，通常它是在標準的Linux的基礎上針對嵌入式操作系統進行裁減和優化后形成的。裁減和優化后的Linux體積更小，性能更加穩定，而且源代碼本身是免費的，可減少開發成本。

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