基于云管端方式的廣電公共WiFi 技術(shù)架構(gòu)研究

張 偉

(國家新聞出版廣總局廣播科學(xué)研究院，北京100866)

進(jìn)入21 世紀(jì)，中國網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用迅猛發(fā)展，廣電原有龐大客戶群逐漸被蠶食，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容資源比重逐漸加重，廣播電視節(jié)目逐漸被“年輕一代”邊緣化。伴隨移動終端普及，移動手機(jī)作為新的客戶群體增長點(diǎn)，被廣電各部門所關(guān)注。WiFi 產(chǎn)業(yè)雖然擁有相當(dāng)長的發(fā)展歷史，但是最近幾年開始真正做到無處不在，真正開始為一般民眾提供無差別的接入服務(wù)。WiFi 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈不斷增長趨勢，上網(wǎng)終端出貨量和保有量持續(xù)爆發(fā)性增長，2012 年，支持WiFi 功能的移動上網(wǎng)終端出貨量超過15 億部;通過WiFi 設(shè)備上網(wǎng)的流量首次超過有線網(wǎng)絡(luò)。到目前為止，中國擁有手機(jī)用戶數(shù)突破了12.9 億戶［1］，并且數(shù)字仍在增長，而同時(shí)，約有46%的人選擇WiFi作為首選的互聯(lián)網(wǎng)接入方式。

各地有線網(wǎng)絡(luò)公司近幾年開始將目光瞄向公共WiFi 方向，希望借此增加用戶、拓展業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容在電視和移動終端的整合。從成本和業(yè)務(wù)兩方面考慮，廣電在公共WiFi 系統(tǒng)建設(shè)上不應(yīng)遵循電信系統(tǒng)WiFi 建設(shè)大而全的套路，而應(yīng)該走小而精、智能聯(lián)合的方案，根據(jù)運(yùn)營的實(shí)際需要，結(jié)合目前WiFi 建設(shè)的最新技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計(jì)和建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的增長。

1 新一代AP 接入設(shè)備

電信WiFi 組網(wǎng)建設(shè)主要采用AC/AP 方式進(jìn)行組網(wǎng)，一方面因?yàn)殡娦沤M網(wǎng)范圍廣，設(shè)備多，另一方面，電信長期被設(shè)備運(yùn)營商進(jìn)行利益綁架，AC 設(shè)備擁有更好的利潤率。采用AC/AP 組網(wǎng)方式在進(jìn)行業(yè)務(wù)劃分方面仍舊存在一定的優(yōu)勢，但是這種優(yōu)勢隨著新一代的智能組網(wǎng)方案的成熟也在被逐漸替代。同時(shí)，因?yàn)椴捎肁C 設(shè)備造成成本大幅上升，為了控制預(yù)算必須對AP 設(shè)備進(jìn)行成本壓縮，其直接結(jié)果是廠商偷工減料，用戶接入能力受限，從而造成用戶體驗(yàn)的喪失。傳統(tǒng)的AP/AC 組網(wǎng)方式如圖1 所示。

圖1 AP/AC 組網(wǎng)

廣電運(yùn)營商在運(yùn)營能力和資金方面無法和電信運(yùn)營商相比，需要的是靈活以及成本可控的建設(shè)方案。與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的AC+AP 架構(gòu)不同，采用瘦AP 云管端的方式，可以增強(qiáng)部署靈活性的同時(shí)，大幅降低成本，更符合廣電的公共WiFi建設(shè)和業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。采用分布式的瘦AP 為用戶提供靈活的控制管理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，每個(gè)AP 間相互協(xié)作，協(xié)同控制屬于自己范圍內(nèi)的所有終端，替代AC 的集中控制。

所謂“瘦AP”是新一代的WiFi 建網(wǎng)AP 設(shè)備［2］。一般的“胖AP”只能管理自己，無法與臨近的AP 相互交互;而“瘦AP”不僅具有完整的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和控制功能，還可以實(shí)時(shí)與臨近AP 通信，分享各自的控制信息，也就是說，所有的AP 組成了一張智能的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)其中一臺AP 負(fù)載較大時(shí)，系統(tǒng)會自動采用相應(yīng)的負(fù)載均衡機(jī)制，保障用戶體驗(yàn)。而當(dāng)終端接入網(wǎng)絡(luò)后，AP 會及時(shí)與周邊AP 通信，告知終端的網(wǎng)絡(luò)連接及移動狀態(tài);當(dāng)終端移動到另一AP 范圍時(shí)，AP 可自動調(diào)節(jié)信道，提供基于L2/L3 層的無縫漫游、安全等功能，保障用戶體驗(yàn)。假如某個(gè)AP 出現(xiàn)故障，臨近的AP 會自動增大功率來優(yōu)化信號覆蓋。

采用瘦AP 的無AC 架構(gòu)無線方案，整體成本將大幅減少。同時(shí)瘦AP 與其他AP 產(chǎn)品相比，僅僅采用了性能更高的CPU，在天線技術(shù)、接入數(shù)量方面并無不同，其所有的優(yōu)勢都來源于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及其SoC 芯片上運(yùn)行的通信協(xié)議更加優(yōu)秀。

采用瘦AP 可以做到業(yè)務(wù)的靈活部署和擴(kuò)展，消除了流量瓶頸和基于AC 架構(gòu)所帶來的管理復(fù)雜性。因?yàn)榉植际睫D(zhuǎn)發(fā)無需繞道AC，不會帶來U 型轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)發(fā)路徑短，效率高。并且AP 的數(shù)量可以隨意擴(kuò)展，簡單易維護(hù)。

采用瘦AP 可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，解決了單點(diǎn)故障的難題，提高客戶關(guān)鍵任務(wù)的可靠和安全性。

2 基于云管端方式的公共WiFi 組網(wǎng)

廣電WiFi 無線組網(wǎng)示意圖如圖2 所示。

圖2 廣電WiFi 無線組網(wǎng)示意圖

2.1 廣電WiFi 組網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)

2.1.1 中心節(jié)點(diǎn)

建設(shè)網(wǎng)絡(luò)中心平臺作為中心節(jié)點(diǎn)部署，中心平臺是進(jìn)行云化節(jié)點(diǎn)管理的核心平臺［3］。其主要責(zé)任描述如下:

1)對接資源池，進(jìn)行各分節(jié)點(diǎn)間的資源調(diào)度，包括視頻資源和其他業(yè)務(wù)資源等。

2)部署第三方業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)針對不同場所所需的特色業(yè)務(wù)，如醫(yī)院排隊(duì)看病時(shí)，可以登錄WiFi熱點(diǎn)訪問掛號及排隊(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)會下沉到分節(jié)點(diǎn)部署，但是對這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)的信息匯聚和管理要由中心節(jié)點(diǎn)完成。

3)管理全部瘦AP 或智能網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化、流量和用戶統(tǒng)計(jì)、故障檢測和排除。

2.1.2 分節(jié)點(diǎn)

與中心機(jī)房對接，部署下移的業(yè)務(wù)服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和Portal 設(shè)備，業(yè)務(wù)服務(wù)設(shè)備用于為特定地點(diǎn)提供對應(yīng)業(yè)務(wù)，如餐廳點(diǎn)餐等。流媒體服務(wù)設(shè)備用于承載區(qū)域中大量用戶的訪問，請求并發(fā)和相關(guān)服務(wù)。Portal 設(shè)備用于匹配本節(jié)點(diǎn)的特色視頻及業(yè)務(wù)內(nèi)容。

對于廣電來說，全部的分節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)大內(nèi)網(wǎng)的概念，用戶通過廣電WiFi 接入便進(jìn)入了這個(gè)大內(nèi)網(wǎng)，在大內(nèi)網(wǎng)內(nèi)所提供的一切業(yè)務(wù)不需要和電信進(jìn)行流量結(jié)算，因此，會盡可能多地在分節(jié)點(diǎn)部署內(nèi)容資源，協(xié)調(diào)分節(jié)點(diǎn)交換資源，爭取把用戶留在網(wǎng)內(nèi)。在網(wǎng)內(nèi)，用戶即使長期進(jìn)行視頻資源消費(fèi)，也不會造成顯著的成本上升。

2.1.3 用戶量變更適應(yīng)

根據(jù)用戶量可將戶外分節(jié)點(diǎn)劃分為兩類:一類為人流量較大的場所如火車站、醫(yī)院等，在特定時(shí)間會出現(xiàn)人流高峰，如春運(yùn)時(shí)期人流暴漲即為典型情況;另一類為人流量較少的場所，如商場空間，節(jié)點(diǎn)劃分如圖3 所示。

圖3 節(jié)點(diǎn)劃分

針對第一類情況，可通過并發(fā)協(xié)調(diào)機(jī)制應(yīng)對用戶量的非線性增長。總中心設(shè)定支持5 000 的并發(fā)承載能力，根據(jù)1/10 的經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算共可支持5 萬用戶。第一類分節(jié)點(diǎn)設(shè)定支持2 000并發(fā)，即2 萬用戶，當(dāng)用戶流量超過2 萬時(shí)直接向總中心進(jìn)行請求，使用總中心的5 000 并發(fā)能力作為緩沖。針對第二類情況，較少的用戶量無需單獨(dú)下移并發(fā)能力設(shè)備，即光纖網(wǎng)絡(luò)直接與場所AP 熱點(diǎn)相連，場所用戶產(chǎn)生的并發(fā)直接向總中心進(jìn)行請求。

2.1.4 用戶接入Portal

支持多種Portal 驗(yàn)證模式，用戶接入WiFi 網(wǎng)絡(luò)，自動彈出“無線電視”Portal，Portal 首頁支持自定義，支持輪訓(xùn)廣告、圖片、文字等，并推薦APP 下載、視頻節(jié)目推送等。Portal 是用戶登錄WiFi 看到的第一個(gè)頁面，也是被強(qiáng)制觀看的頁面，對Portal 的管理必須專業(yè)和靈活。

2.1.5 一體化的智能分節(jié)點(diǎn)

因?yàn)閃iFi 接入設(shè)備和存儲設(shè)備的發(fā)展，現(xiàn)在可以將AP設(shè)備、Portal 服務(wù)器、存儲和數(shù)據(jù)庫集成到半個(gè)鞋盒大小的機(jī)框內(nèi)，從而提供小微接入方案以適應(yīng)過去無法進(jìn)行WiFi 熱點(diǎn)部署的環(huán)境。僅需要提供5 V 的接入電源便可以為半徑80 m內(nèi)的超過50 個(gè)用戶提供接入服務(wù)。設(shè)備可以集成互聯(lián)無線模塊依靠4G 方式接入中央機(jī)房實(shí)現(xiàn)云管，本地可以存儲超過160 Gbyte 的各種資源并實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)設(shè)備的資源交換，設(shè)備更可以集成充電寶，1 萬毫安時(shí)的電池就可以做到12 小時(shí)的連續(xù)工作，從而使眾多文物保護(hù)地區(qū)、無法布線和建筑保護(hù)地區(qū)、不具備持續(xù)供電條件的戶外地區(qū)具備WiFi 熱點(diǎn)部署的條件，同時(shí)這些智能分發(fā)設(shè)備可以通過多種方式接入互聯(lián)網(wǎng)從而實(shí)現(xiàn)云化管理，完成內(nèi)容的更新推送和調(diào)度。

2.2 主干傳輸方案

在各分節(jié)點(diǎn)的連接上，推薦基于廣電光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，廣電機(jī)房與戶外分節(jié)點(diǎn)機(jī)房之間通過光纖連接，以高質(zhì)量地支持所有的雙向互動業(yè)務(wù)的開展。在市區(qū)內(nèi)，各分節(jié)點(diǎn)之間的連接有條件的可以使用光纖網(wǎng)絡(luò)，也可以使用雙向化的Cable 方案，甚至使用基于特定頻率的無線連接方案。只要能有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通，分節(jié)點(diǎn)間的互通方式不限制網(wǎng)絡(luò)類型。對于部分有條件的地區(qū)，甚至可以采用專用頻段的無線通信方案。

2.3 組網(wǎng)覆蓋

組網(wǎng)覆蓋有兩種方式，對于新建系統(tǒng)采用云平臺+智能云AP 架構(gòu)如圖4 所示。

圖4 云平臺+瘦AP 方案

對于已有部分WiFi 現(xiàn)網(wǎng)系統(tǒng)，需要整合擴(kuò)建的，可以采用云平臺+云網(wǎng)關(guān)架構(gòu)，如圖5 所示。云網(wǎng)關(guān)下掛接已經(jīng)部署的AP 設(shè)備，對與平臺而言，將一個(gè)云網(wǎng)關(guān)設(shè)備作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，不再對其下的非瘦AP 分開單獨(dú)管理，從而整體降低運(yùn)營成本。

圖5 云平臺+智能云網(wǎng)關(guān)方案

對于小型空間如咖啡館等區(qū)域有限的場景，可采用1 ～2個(gè)AP 進(jìn)行部署，Portal 用戶認(rèn)證系統(tǒng)也置于中心節(jié)點(diǎn)，采用遠(yuǎn)程方式為所有接入用戶提供認(rèn)證服務(wù)。

對于大型空間如醫(yī)院、火車站采用較多的AP，依靠云管端的方式對這些AP 進(jìn)行分組劃分和管理，對應(yīng)一定區(qū)域內(nèi)的AP，Portal 系統(tǒng)仍可采用中心部署方式。

WiFi 架構(gòu)與IP 服務(wù)平臺對接方案兩個(gè)體系相對獨(dú)立，主要在用戶認(rèn)證體系中存在集成工作，可將WiFi 的用戶認(rèn)證體系以業(yè)務(wù)形式接入IP 服務(wù)平臺中，完成用戶認(rèn)證行為的統(tǒng)一。

2.4 既有設(shè)備整合

對于已經(jīng)部署的WiFi 設(shè)備，已經(jīng)有自己的設(shè)備管理平臺，可以通過增加部署云網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)和云管理平臺的對接，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)方面的整合。而且，直接接受云平臺管理的設(shè)備和通過云網(wǎng)關(guān)間接接受云平臺業(yè)務(wù)管理的設(shè)備可以混合組網(wǎng)。

該方案可以確保整個(gè)省網(wǎng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理的統(tǒng)一，而且設(shè)備管理方面比較靈活，以前部署的設(shè)備可以沿用以前的設(shè)備管理模式，新部署的設(shè)備可以接受云平臺的統(tǒng)一管理。

2.5 漫游服務(wù)

為了方便未來全國各地廣電組件WiFi 系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，設(shè)計(jì)廣電用戶漫游計(jì)費(fèi)方案如圖6 所示，用戶接入AP數(shù)據(jù)包攜帶本地市標(biāo)簽，計(jì)費(fèi)流程與傳統(tǒng)運(yùn)營商計(jì)費(fèi)流程相同。

圖6 漫游服務(wù)方案

3 廣電公共WiFi 的優(yōu)勢和業(yè)務(wù)

3.1 廣電的內(nèi)容服務(wù)優(yōu)勢

廣電擁有長期的內(nèi)容運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)和大量的內(nèi)容資源，在很多省份，隨著廣電運(yùn)營商寬帶業(yè)務(wù)的推廣，在廣電網(wǎng)內(nèi)部也建立了海量的內(nèi)容數(shù)據(jù)緩沖池。在構(gòu)建公共WiFi 系統(tǒng)時(shí)，將廣電內(nèi)網(wǎng)與WiFi 網(wǎng)絡(luò)相連通，為用戶提供內(nèi)網(wǎng)視聽媒體服務(wù)將會是廣電的特色服務(wù)之一。引導(dǎo)用戶在內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行視頻媒體內(nèi)容消費(fèi)，不會增加廣電網(wǎng)與電信網(wǎng)之間的互聯(lián)網(wǎng)帶寬結(jié)算費(fèi)用，同時(shí)，又能使用戶獲得與眾不同的在線視頻收看體驗(yàn)，該業(yè)務(wù)具備很大的發(fā)展空間。廣電WiFi 內(nèi)容連通方案如圖7 所示。

圖7 內(nèi)容連通方案

針對不同的運(yùn)營區(qū)域，區(qū)域內(nèi)容中心可以存儲不同的節(jié)目內(nèi)容，甚至可以為本地商戶提供包括自身宣傳視頻等在內(nèi)的定制內(nèi)網(wǎng)收看服務(wù)。

廣電的公共WiFi 系統(tǒng)想要長久生存必須盈利，盈利的最直接途徑就是進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營。商業(yè)WiFi 的運(yùn)營分3 個(gè)層次:

第1 個(gè)層次是與所部署的業(yè)主之間的業(yè)務(wù)無關(guān)系，僅僅推送商業(yè)廣告，對業(yè)主的利益關(guān)系僅僅是提供了一個(gè)WiFi 接入設(shè)備。

第2 個(gè)層次是客戶引流宣傳，為業(yè)主提供定制登錄網(wǎng)頁，網(wǎng)頁內(nèi)容多為業(yè)主的業(yè)務(wù)和服務(wù)宣傳、免費(fèi)WiFi 上網(wǎng)的第三方認(rèn)證服務(wù)。幫助業(yè)主積累粉絲及簡單推廣業(yè)務(wù)，如餐飲娛樂場所等的引流服務(wù)等。

第3 個(gè)層次的運(yùn)營能力是通過一些基于WiFi 及移動互聯(lián)技術(shù)的軟件，介入到業(yè)主的主營業(yè)務(wù)當(dāng)中，比如提供點(diǎn)餐或選美發(fā)技師等與業(yè)主業(yè)務(wù)緊密相關(guān)的移動互聯(lián)業(yè)務(wù)服務(wù)。

商業(yè)WiFi 的層次越高，就和客戶的黏合度越高，就越能通過WiFi 的商業(yè)入口加入高價(jià)值服務(wù)。廣電本身就擁有相當(dāng)數(shù)量的數(shù)字電視用戶，如果能將用戶體系打通，再依靠廣電本身具備的可信價(jià)值，會比其他商業(yè)機(jī)構(gòu)更能構(gòu)建起完整的商業(yè)WiFi 運(yùn)營體系。

3.2 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析

對海量上網(wǎng)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析是極具商業(yè)價(jià)值的價(jià)值積累，蘊(yùn)藏很高的商業(yè)價(jià)值。用戶就是價(jià)值，數(shù)據(jù)更是價(jià)值，用戶量和數(shù)據(jù)量直接成為和其他在線業(yè)務(wù)服務(wù)商的談判條件，WiFi 加速大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，是未來數(shù)據(jù)時(shí)代的一個(gè)重要數(shù)據(jù)來源。實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)采集，從而發(fā)覺更多的業(yè)務(wù)可能，有助于實(shí)現(xiàn)廣電大數(shù)據(jù)的價(jià)值。

4 總結(jié)

互聯(lián)網(wǎng)元素不斷向廣播電視領(lǐng)域滲入，新技術(shù)引領(lǐng)新業(yè)務(wù)的表現(xiàn)愈發(fā)明顯。公共WiFi 因?yàn)槊嫦螨嫶蟮囊苿又悄芙K端用戶群，從而擁有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ梢猿蔀閺V電拓展新用戶群的蹺板。廣電擁有不同于電信運(yùn)營商的運(yùn)營理念，更擁有獨(dú)特的內(nèi)容和用戶資源，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容服務(wù)方面擁有先天的優(yōu)勢。依托有線電視注冊用戶，發(fā)展城市公共WiFi 熱點(diǎn)服務(wù)，在提供用戶互聯(lián)網(wǎng)接入的同時(shí)，進(jìn)行內(nèi)網(wǎng)音視頻在線服務(wù)，可以大大提升廣電公共WiFi 對用戶的粘性，讓用戶意識到廣電的創(chuàng)新性和積極服務(wù)的態(tài)度。當(dāng)前的技術(shù)可以通過廣電有線電視分配網(wǎng)接入的寬帶信號，在家庭(或賓館客房等)端采用WiFi 無線傳輸方式供用戶使用，同時(shí)保證原數(shù)字電視信號正常使用，互不影響，這將大大提升廣電WiFi 覆蓋的范圍［3］。引入商業(yè)WiFi 運(yùn)營理念，依托廣電長期積累的可信口碑，開展商戶服務(wù)、引流服務(wù)、推廣服務(wù)，更可以進(jìn)一步打開廣電WiFi 業(yè)務(wù)市場，從而有效地拓展新業(yè)務(wù)。

廣電行業(yè)的發(fā)展也是一個(gè)從保守到開放，從消極到積極的發(fā)展過程，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為廣電提供了新的業(yè)務(wù)發(fā)展空間，廣電可以依托成熟的技術(shù)，進(jìn)一步擁抱網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并且可以借此機(jī)會拉攏新的用戶群。可以預(yù)見，公共WIFi 服務(wù)會為廣電帶來一次新的服務(wù)革命，為廣電的新業(yè)務(wù)帶來重大機(jī)遇。

［1］工業(yè)和信息化部.2015 年3 月通信業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況［R］.北京:工業(yè)和信息化部，2015.

［2］李四軍.無線網(wǎng)絡(luò)“胖”AP 與“瘦”AP 性能探討［J］.電腦知識與技術(shù)，2012(18):4346－4353.

［3］胡曉東.基于三網(wǎng)融合的WiFi 覆蓋研究［J］.電視技術(shù)，2014，38(21):82－84.