家庭智能網關應用技術方案

鄧 波

（作者單位：四川九州電子科技股份有限公司）

家庭智能網關應用技術方案

鄧 波

（作者單位：四川九州電子科技股份有限公司）

本文介紹了家庭智能網關應用技術方案，核心為通過智能傳輸協議將Wi-Fi AP的SSID名稱和密碼自動同步到各Wi-FiRepeater，實現用戶在各點的平滑無縫連接

家庭智能網關；Wi-Fi智能延伸；Wi-FiRepeater；智能傳輸協議

1　概述

2015年3月，國家新聞出版廣電總局提出“智慧廣電”的概念，2015年5月提出了“實施寬帶廣電戰略，建設家庭信息中心”的新戰略，因此，不管是國家政策方向還是業務發展的需求，未來廣電終端的發展必定是多業務承載，實現云、管、端一體化協同的家庭智能網關。一方面，作為面向家庭用戶的綜合接入網關，它可以向家庭提供Internet網絡連接和家庭組網功能，為用戶提供設備接入、路由和數據轉發、虛擬網絡等多種方式的通信服務。另一方面，作為多媒體終端，它又具備了較強的圖像和音、視頻處理能力，可以實現數字電視、IPTV、網絡播放（OTT功能）以及音視頻通話等多媒體功能。隨著手機與平板的普及，及互聯網、物聯網的出現，家庭智能網關集成Wi-Fi也將成為主流的家庭移動聯網方案。

2　家庭智能網關系統解決方案

2.1系統總體架構（見圖1）

家庭智能網關不僅支持現有電視的直播、點播、資訊等功能，還為開展基于智能操作系統的各種業務提供終端支持，具有以下功能特點。

1）家庭智能網關支持多路數字電視節目的實時接收、解復用、解擾和分發。

2）家庭智能網關支持基于同軸電纜EOC或者CM口數據接入方式，也支持WAN口的數據接入。網關與各終端的家庭內部組網支持LAN有線方式連接，也支持無線Wi-Fi的連接，支持路由和交換。

3）家庭智能網關作為媒體中心支持音視頻數據的存儲、共享、分發。

4）家庭智能網關作為控制中心可升級支持物聯網功能，支持家庭監控及家庭可視電話等。

a.硬件架構：主板模塊、高頻接收和解調NIM模塊、硬盤存儲模塊、DOCSIS/EOC功能模塊、Wi-Fi無線路由器模塊、音視頻采集模塊。

b.軟件架構：采用Android操作系統，各個應用業務采用多進程設計，核心業務在進程內部采用模塊化設計，從架構上分為四層，應用層、Android固件層、支撐庫層和驅動層。

2.2Wi-Fi路由模塊智能延伸系統方案

圖2　智能網關Wi-Fi家庭聯網系統

2.2.1Wi-Fi技術現狀

在Wi-Fi系統家庭應用中，目前還存在如下問題。

1）單個Wi-Fi路由器無法全面穩定地覆蓋大戶型家庭，會出現信號盲區。大功率、高增益天線的機器號稱可以解決大戶型的Wi-Fi問題，但實際上高增益天線上下樓層也會出現死角，Wi-Fi信號無法增強，只改變了信號空間分布；同時，天線的增益越高，信號的覆蓋范圍從球型，變成扁平型，上下樓層的覆蓋反而變差了，同時也增強了電磁輻射。

2）多個Wi-Fi路由器覆蓋會要求用戶在不同的SSID間切換，切換時網絡會出現中斷的現象，用戶體驗感很差，而市場上大部分的Wi-Fi放大器只有在信號差到足以斷線的情況下，才會斷線并重新尋找可用的Wi-Fi網絡，導致用戶會持續連接在不佳的網絡中。

2.2.2Wi-Fi智能延伸方案設計

為解決以上Wi-Fi家庭移動聯網的問題，基于家庭智能網關的Wi-Fi智能延伸方案徹底解決了這一難題。

家庭智能網關平臺基于CortexA9芯片架構，具有強大的處理能力，整機采用模塊化設計，集成Wi-FiAP模塊，并采用了先進的智能傳輸協議，通過主AP實現區域Wi-Fi覆蓋，對于家庭內主AP無法覆蓋的盲區，在合適的位置（主AP信號衰減到-75dbm）部署Wi-FiAP/Repeater來實現Wi-Fi信號中繼放大（見圖2），不論移動到哪，系統都會自動地連接到信號最好的Wi-FiAP/Repeater上去，無須手動切換，就可以真正的體驗到無線自在、智能延伸的移動網絡生活。

1）系統硬件。Wi-Fi AP模塊，實現不同業務VLAN解標簽，Wi-Fi主區域覆蓋。模塊采用PCI-E接口無線Wi-Fi方案，該方案支持802.11b/g/n，支持SISO，可接2根天線，最高速率150Mbps，發射功率≥15dBm，除了能進行上行的數據接收，也可以做數據的下行組網。Wi-Fi repeater，通過USB接口進行供電，實現主Wi-Fi AP信號的接收，信號中繼放大傳輸，通過指示燈，可以查看接收主Wi-Fi AP信號的強度。

2）系統軟件。智能傳輸協議，實現將主Wi-Fi AP的SSID名稱和密碼自動同步到各Wi-Fi repeater上，從而實現用戶在各點登陸信息的一致性，并實現了智能無縫切換，提供最佳地上網連線品質。

圖1　家庭智能網關應用場景

3　技術總結

新一代家庭智能網關可以實現在數字家庭核心業務上的融合，終端上多模式的融合，發揮數字家電各自優勢互聯互通，打造全方位的數字家庭，推動數字家庭產業的發展。隨著三網融合一線入戶，今后家庭各種電器都可聯網形成一個“物聯網”，本方案特別提出了家庭Wi-Fi無縫延伸的解決方案，有效地解決了Wi-Fi在家庭移動聯網中的難題，從真正意義上體現了家庭網關的智能化，大大增強了用戶的體驗感。

[1]姚鋒.基于三網融合的機頂盒原理及應用[J].電視技術,2011(6).

[2]于春生.全媒體趨勢下城市廣電的優勢重構與融合發展[J].中州學刊,2014(7).

[3]彭少熙,孫政順,杜繼宏.家庭網絡中的嵌入式Internet方案[J].電子技術應用,2001(27):47-51

[4]靳力,李慧.基于ARM的智能家庭網關[J].電子測試,2009(2).

[5]袁麓,劉丹斌,安國超.面向廣電物聯網的智能家居系統及其網關的研究[J].中國有線電視,2014(B03).