基于多通道WiFi機頂盒的家庭無線寬帶覆蓋

李建華

（廣東省廣播電視網絡股份有限公司 技術規劃部，廣東 廣州 510000）

1 廣電網絡引入第三方運營商合作的背景

多業務融合已經成為全球電信業發展的主要趨勢，全業務經營是推動電信業走向融合的重要引擎，在新的電信環境下，國內電信行業重組推動了全業務運營時代的到來。全業務經營將引領電信業進入一個新的發展階段。

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

隨著國家政策對三網融合、廣電與電信業務雙向進入的推進，廣電網絡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，如何發揮自身網絡與業務優勢，彌補在固網方面的短板是全業務競爭的需求。通過與廣電企業的合作可以在視頻業務內容、寬帶接入、增值業務等方面得到新的發展空間，同時有利于開辟家庭業務領域，打造新的業務組合，形成全業務競爭優勢。

正是基于上述需求，廣東移動與廣東省廣電網絡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，提高其寬帶業務的延伸，同時也可以在視頻業務方面與廣電展開更深入的合作。

在網絡架構上，廣東移動與廣東省廣電是兩個完全獨立的網絡。對于寬帶業務的合作，廣電希望在終端上有多個通道。由于這是兩個網絡的對接，在整體實現上，除了明確具體的終端需求，技術對接的關鍵在于組網思路要清晰，業務實現流程具有可行性。只有組網明確，才能確定終端需求。

從廣東省廣電網絡公司提出與廣州移動合作的戰略部署后，廣東省廣電網絡公司技術規劃部從2011年底就開始積極與廣州移動以及廣東移動進行技術對接，組織了與廣州移動的網絡對接測試，并進行了多次技術交流，技術規劃部提出的組網方案得到廣東移動的認可后，雙方終端廠商進行最終確認，明確方案可行[1-4]。

2 組網方案

采用EoC接入技術的對接，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，在用戶量達到一定規模后，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。

第1階段，在現有CM或含CM環出網口的高清互動機頂盒后面，增加移動定制終端（含無線AP），即可實現移動定制終端后面所帶用戶按指定路由訪問移動的portal進行認證，然后走移動的出口上網。

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 組網架構

合作的組網架構如圖1所示。該組網架構：橫向上，在廣電城域網核心與移動城域網核心之間用一條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）訪問移動的互聯網資源及內容。

2.2 通道及業務實現

數據流量的具體描述，通過圖2進行說明。此場景擬通過廣電網絡總前端核心路由器與移動城域網核心及BRAS對接，并在廣電CMTS網絡與移動城域網之間建立通道承載移動寬帶業務。

廣電網絡傳統的終端用戶，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CMTS最終上連到廣電的DHCP服務器上獲取IP地址及相應的訪問權限。

移動網絡的終端用戶，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口作為終端設備，發起DHCP的請求，通過廣電內網進行轉發，在移動內網的BRAS和DHCP服務器上進行認證、鑒權及最終的IP地址分配。

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

在上述架構中，按照RFC對于DHCP及Option的標準定義，在終端類型的區分上，通過Option 60字段進行實現。在廣電DHCP服務器上，通過Option 60區分DHCP請求是STB還是PC，然后再分配不同的地址池；通過Option 60擴展字段區分是否是移動用戶的DHCP請求，如果在Option 60里面發現是移動用戶的DHCP請求，就轉發到移動的內網上進行BRAS認證及DHCP地址分配。

3 多通道WiFi機頂盒

該組網方案中的關鍵在于多通道WiFi機頂盒的設計，其原理圖如圖4所示。

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

2）STB模塊有兩條對外的物理網絡鏈路：

（1）A口連到CM模塊，用于高清互動業務的數據交換，A口的IP地址由前端DHCP服務器分配，當A口進行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，用于三屏互動業務的數據交換，以及用于機頂盒訪問WiFi設置界面，B口的IP地址固定為內網指定的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設備和SSID1所帶的無線設備，不能通過WiFi模塊的WAN口訪問外網，防火墻的該策略不能在WiFi設置界面中更改。

3）CM模塊上線且WiFi模塊啟動后，WiFi模塊的廣域網口WAN自動向前端發起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口相連，用于外接PC上網。LAN1設備（PC）、LAN2設備（B口）和SSID1所帶的無線設備處于同一個局域網中，網段為192.168.*.0/24，其IP地址均由WiFi模塊動態分配。LAN1設備（PC）和SSID1所帶的無線設備通過WAN口以NAT方式和外網交換數據。

5）SSID2所帶的無線設備的IP地址由前端DHCP服務器分配，WiFi模塊在轉發無線設備的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所帶的無線設備均可訪問該設置界面，SSID2所帶的無線設備不能訪問該設置界面。

7）SSID2所帶的無線設備之間，需要在二層網絡進行數據隔離。

4 業務應用場景

主要業務應用場景包括：

1）高清互動電視業務。WiFi機頂盒網絡通道1將提供高清互動電視回傳業務，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）廣電網絡公司自營寬帶業務（無線+有線）及三屏互動視頻業務。WiFi機頂盒網絡通道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。

發布WLAN信號1，默認服務集標識為“USER”，且可通過機頂盒環出網口外接PC，用于寬帶上網業務，該段CPE地址為無線路由器動態分配，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器，用于測試的三屏服務器位于廣電內部IDC前端機房，IP段為內網IP地址。

IP2地址段需建立與IDC前端服務器之間的網絡路由。

3）用于租賃的無線信道業務。WiFi機頂盒網絡通道3，發布WLAN信號2，默認服務集標識為“G-Cable”。CPE通過該通道進行DHCP請求時，設備自動加入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務。

網絡配置如下：

1）IP分配的規劃。WiFi設備將從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。使用內置CM的WiFi機頂盒的地區應做好以上IP地址段的劃分及規劃。

2）路由策略。根據IP分配規劃，不同的終端需訪問不同的業務目標，在核心路由器做好業務路由策略。IP2地址可根據地市實際情況，分配公網IP或全省IP地址規劃中的內網IP。需要配置無線路由WAN口地址IP2與三屏應用服務器172.16.250.224/27地址段之間的網絡路由。注意需與IDC前端維護團隊溝通在三屏互動前端網絡進行回程路由配置。如果采用內網IP，需在地市出口路由器做NAT實現寬帶上網業務。

3）CM的配置文件。針對WiFi機頂盒內置CM，需要根據IP分配規劃（數量需求）、帶寬需求提供相應的配置文件，如表1所示。

表1 不同業務的配置需求

5 結束語

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

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

[2]李建華，徐力恒，徐冉，等.適合廣電網絡IPTV應用的接入技術比較[C]//2009年第十一屆全國消費電子技術年會暨數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.廣電網絡多業務融合安全傳輸方案及實踐[J].廣播與電視技術，2012（3）：98-101.

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