基于廣電網(wǎng)絡的家庭Wi-Fi 解決方案

鄧海力

（江蘇有線蘇州分公司公眾客戶部，江蘇 蘇州 215031）

1 背景

隨著我國物聯(lián)網(wǎng)、信息技術不斷地發(fā)展，在國家“互聯(lián)網(wǎng)+”、光纖到戶（Fibre To The Home，F(xiàn)TTH）網(wǎng)絡的普及推動下，視頻成為運營商網(wǎng)絡基本業(yè)務帶寬的重要組成部分[1]。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和5G 的快速發(fā)展，人們對于寬帶速度的需求越來越迫切。未來的寬帶技術將更加注重提高網(wǎng)絡的傳輸速度，以滿足人們對高清視頻、虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）/增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）以及智能家居等高帶寬應用的需求。廣電有線網(wǎng)絡積極引入數(shù)字技術，不斷提升視頻、音頻質(zhì)量，也引入OTT（Over The Top）、交互式網(wǎng)絡電視（Internet Protocol Television，IPTV）等互聯(lián)網(wǎng)技術，成為廣電運營商鞏固基礎用戶的重要抓手[2]。

當前5G 時代，千兆光網(wǎng)建設和部署進入快速發(fā)展階段，家庭固定寬帶和移動寬帶雙雙邁入千兆時代，千兆光網(wǎng)已開始具備覆蓋超過5 億戶家庭的能力，100 Mb·s-1及以上寬帶用戶比例已提升至80%。然而，寬帶提速后，用戶入戶的帶寬雖然增加了，但是千兆接入不等于千兆體驗，許多家庭仍面臨著無線網(wǎng)絡覆蓋不全的問題，大大限制了用戶的線上活動。雖然升級了千兆寬帶，網(wǎng)速卻并沒有得到顯著提升；不同房間的網(wǎng)速不盡相同，陽臺、衛(wèi)生間等位置甚至還經(jīng)常聯(lián)不上網(wǎng)[3]。因此，家庭Wi-Fi 網(wǎng)絡的優(yōu)化已經(jīng)迫在眉睫。

1.1 家庭Wi-Fi 急需解決的問題

在實際的用戶環(huán)境，用戶使用的Wi-Fi 速率無法達到開通的寬帶套餐簽約速率，嚴重影響到用戶的實際業(yè)務體驗，導致投訴變多。同時，家庭Wi-Fi出現(xiàn)問題，沒有有效的定位、處理手段，導致用戶投訴無法及時解決。在現(xiàn)代社會中，很多家庭在使用Wi-Fi 時遇到的普遍問題，主要原因在4 個方面。

首先，路由器安裝位置不當。如果路由器被放置在房子的一側(cè)或較遠的角落，那么它的信號覆蓋范圍就會受到限制。一般路由器為全向天線，即在水平方向上360°均勻輻射。當路由器的天線與地面垂直90°擺放，水平方向的無線信號最強，無線覆蓋范圍最廣，而天線的上方或下方為信號覆蓋的薄弱點，接收效果會受到影響[4]。

其次，信號受阻。一些物體比如混凝土墻壁、家具和金屬等會阻礙Wi-Fi 信號的傳播，導致信號覆蓋不到一些區(qū)域。混凝土和金屬等材料通常是Wi-Fi 信號的非常有效的阻礙，很多用戶認為買貴的設備可以解決Wi-Fi 信號覆蓋問題，并沒有意識到全屋Wi-Fi 對于大戶型Wi-Fi 覆蓋的必要性。大戶型多居室沒有使用全屋Wi-Fi 加強無線覆蓋。事實上，一般家庭內(nèi)部有很多障礙物可能會影響Wi-Fi 網(wǎng)絡的速度，比如房屋本身、家用電器以及其他一些藍牙設備等。家庭內(nèi)部常見因素對Wi-Fi 信號造成的衰減，如表1 所示。

表1 常見家庭障礙物對Wi-Fi 信號造成的衰減

再次，無線頻道干擾。家庭附近的其他無線設備如鄰居家的Wi-Fi 路由器、藍牙設備等可能占用相同的無線頻道，從而干擾Wi-Fi 信號。

最后，Wi-Fi 產(chǎn)品的選擇。用戶購買的Wi-Fi產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，也會造成家庭Wi-Fi 帶寬不足，可移動性能或體驗較差。

1.2 家庭Wi-Fi 的目標

家庭無線網(wǎng)絡的目標是建立一個穩(wěn)定、高效、安全的無線網(wǎng)絡環(huán)境，滿足用戶對無線網(wǎng)絡的需求，提供強大的網(wǎng)絡覆蓋和可靠的網(wǎng)絡性能。家庭Wi-Fi 應具備高品質(zhì)全覆蓋能力、多終端業(yè)務承載能力、高可靠安全保障能力以及維護管理和故障診斷能力。

1.2.1 高品質(zhì)全覆蓋能力

家庭無線網(wǎng)絡要實現(xiàn)全面的網(wǎng)絡覆蓋，無線網(wǎng)絡要覆蓋到臥室、客廳、陽臺及衛(wèi)生間等各個區(qū)域，確保用戶在任何位置都能夠接入網(wǎng)絡，還需要考慮網(wǎng)絡容量的需求，根據(jù)用戶數(shù)量和設備密度合理規(guī)劃網(wǎng)絡設備的部署，以保障網(wǎng)絡的穩(wěn)定與可用性[5]。

1.2.2 提供穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡性能

家庭無線網(wǎng)絡要能夠提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和低延遲的數(shù)據(jù)傳輸，以滿足用戶對網(wǎng)絡速度和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆Ｍㄟ^優(yōu)化網(wǎng)絡拓撲結構、合理分配網(wǎng)絡資源和采用先進的網(wǎng)絡技術，提升網(wǎng)絡性能，降低丟包率和網(wǎng)絡延遲，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

1.2.3 提供安全的網(wǎng)絡環(huán)境

Wi-Fi 作為一個開放性網(wǎng)絡，應該具備強大的安全機制，以防范不法分子的侵入和網(wǎng)絡攻擊，確保用戶隱私和數(shù)據(jù)安全。通過合理配置網(wǎng)絡加密和訪問控制策略，確保網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的保密性和完整性，防止未經(jīng)授權的用戶接入網(wǎng)絡，降低網(wǎng)絡風險。

1.2.4 靈活的網(wǎng)絡管理與維護

無線網(wǎng)絡應該具備靈活的網(wǎng)絡管理和維護功能，方便系統(tǒng)管理員對網(wǎng)絡進行配置、監(jiān)控和管理。通過網(wǎng)絡管理工具和遠程管理技術，實現(xiàn)網(wǎng)絡設備集中管理和自動化運維，提升管理效率和可靠性。

2 家庭Wi-Fi 網(wǎng)絡總體架構

2.1 家庭Wi-Fi 網(wǎng)絡架構

家庭Wi-Fi 網(wǎng)絡架構如圖1 所示。

圖1 家庭Wi-Fi 網(wǎng)絡架構圖

隨著運營商業(yè)務不斷發(fā)展，家庭網(wǎng)絡從計算機網(wǎng)線直連光貓上網(wǎng)的點對點網(wǎng)絡結構，逐漸演變?yōu)榉沼嬎銠C、手機、掌上設備、機頂盒、智能音箱及智能攝像頭等終端。目前，家庭常用的Wi-Fi 終端設備包括Wi-Fi 路由器、電力線通信（Power Line Communication，PLC）終端、以太網(wǎng)供電（Power Over Ethernet，POE）交換機+接入點（Access Point，AP）面板。

2.2 家庭Wi-Fi 終端

終端的硬件配置對家庭網(wǎng)絡的性能和質(zhì)量至關重要，如網(wǎng)絡端口速率、中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、內(nèi)存以及Wi-Fi 的規(guī)格對Wi-Fi 網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)發(fā)能力和吞吐量有很大影響；防雷、節(jié)能對終端的安全和穩(wěn)定性也很重要。對此，提出家庭網(wǎng)絡終端的規(guī)格建議如下。

2.2.1 Wi-Fi 路由器

Wi-Fi 路由器設備的技術規(guī)格建議與目前零售市場產(chǎn)品基本保持一致，在現(xiàn)有設備的基礎上增加了針對IPTV 業(yè)務、Link 協(xié)議的功能要求。

基于現(xiàn)有用戶百兆、千兆帶寬接入，建議直接采用全千兆雙頻Wi-Fi 路由器。Wi-Fi 路由器不僅可以為用戶提供質(zhì)量較高的Wi-Fi 覆蓋，還可以為用戶提供局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）口用于有線接入。路由器還可以提供無線網(wǎng)絡的安全防護功能，如無線加密、訪問控制，保護無線網(wǎng)絡的安全。

2.2.2 主路由+PLC 電力貓

PLC 電力貓的最大優(yōu)勢就是不用布線，利用墻體內(nèi)的電力線進行互聯(lián)，只要房間有插頭的地方就能安裝電力貓，最多可以支持1 轉(zhuǎn)7 個，滿足大多戶型的Wi-Fi 需求。

PLC 電力貓分為近端設備和遠端設備。配對成功后，近端設備將原有路由器的信號通過電力線傳輸?shù)竭h端設備，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)在電力線上傳輸。

在入戶光貓旁的插座上安裝上近端設備，上行可提個兩個快速以太網(wǎng)/千兆以太網(wǎng) （Fast Ethernet/Gigabit Ethernet，F(xiàn)E/GE）接口，將近端設備分別連接到對應光貓的LAN 口上，通過電力線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。近端設備也支持路由模式，此時可以完成以太網(wǎng)上的點對點協(xié)議（Point-to-Point Protocol Over Ethernet，PPPOE）撥號和動態(tài)主機配置（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）功能，提供單頻Wi-Fi 或雙頻Wi-Fi。

遠端設備安裝在用戶Wi-Fi 弱覆蓋區(qū)域，用戶側(cè)可提供單頻或雙頻Wi-Fi，具有雙網(wǎng)口、雙服務集標識（Service Set Identifier，SSID），可以同時開展寬帶與互動業(yè)務。

用戶可通過連接遠端設備的Wi-Fi 實現(xiàn)無線上網(wǎng)，通過有線網(wǎng)口連接，無線多SSID 實現(xiàn)用戶副機互動點播業(yè)務，一個主端下最大支持連接7 個從端設備。

對于老舊小區(qū)，當一個區(qū)域無法鋪設網(wǎng)線，無線網(wǎng)絡無法拓展到該區(qū)域，此時PLC 設備將是Wi-Fi 網(wǎng)絡補充覆蓋的可行選擇。

2.2.3 POE 交換機+AP 面板

POE 交換機既可以給AP 面板通過網(wǎng)線傳輸數(shù)據(jù)信號，還可以在同一根網(wǎng)線為AP 面板進行直流供電，一般有效傳輸距離可以達到100 m。其主要特點有：外表采用白色高光亮面，標準86 面板入墻式設計，效果更美觀；更高的帶寬、更低的時延；支持遠程管理，通過網(wǎng)線供電，無須外接電源適配器；同時提供有線接口與無線覆蓋，適用于大戶型全屋覆蓋。

3 家庭Wi-Fi 覆蓋方案

針對不同的家庭網(wǎng)絡環(huán)境和需求，提供4 種無線網(wǎng)絡組網(wǎng)方案，如表2 所示。用戶可根據(jù)實際情況選擇適合的方案。

表2 不同家庭網(wǎng)絡環(huán)境和需求的無線網(wǎng)絡組網(wǎng)方案

3.1 單臺千兆雙頻路由器方案

單臺千兆雙頻路由器方案針對的用戶需求是小戶型或無線全覆蓋要求不高，用戶偏好性價比高的方案，對價格相對敏感。

對于覆蓋面積小或者無線需求不高的場景，單臺千兆雙頻無線路由器基本可以滿足覆蓋所有區(qū)域，滿足用戶需求。路由器通過網(wǎng)線連接入戶光貓后，建議放置在戶型中心區(qū)域，離地1.2 m 安裝部署。

選擇雙頻無線路由器，主要因為2.4 GHz 頻段受干擾較大，除環(huán)境中其他無線路由器的干擾外，無線鼠標、無線鍵盤、無繩電話、微波爐等設備也都工作在2.4 GHz，影響較大。5G 頻段支持更多的信道選擇，無線環(huán)境比較純凈，干擾小，網(wǎng)速穩(wěn)定。

無線終端在2.4 GHz 頻段支持的無線速率一般只有65 ～150 Mb·s-1；而在5G 頻段支持的無線速率大都在433 Mb·s-1甚至更高。5G 頻段支持較高的無線傳輸速率，無線上網(wǎng)速度更快。目前市面上越來越多的無線終端支持5G 頻段，單頻無線路由器已經(jīng)無法滿足需求。目前市場上千兆雙頻路由器和百兆路由器售價已經(jīng)相差極小。

3.2 MESH 路由器方案

MESH 路由器方案解決的用戶需求是：需要實現(xiàn)全屋無線覆蓋，并不是每個區(qū)域均具備網(wǎng)線，需要全屋統(tǒng)一SSID 以及無縫漫游；用戶對新技術新方案有一定認可度，偏好性價比高的方案，對價格相對敏感。

對于別墅、復式以及大戶型的住宅，由于室內(nèi)墻體、障礙物、家用電器使用會導致無線信號衰減，降低無線傳輸速率，直接導致單臺無線路由器無法完整地覆蓋整個住宅。使用一臺MESH 主路由器通過網(wǎng)線連接光貓之后，拓展區(qū)域子路由，根據(jù)實際情況選擇使用網(wǎng)線連接或者無線進行MESH 擴展。

3.3 路由器+POE 交換機+面板AP 方案

若用戶對低輻射有較高的感觀要求，對于室內(nèi)網(wǎng)絡設備美觀性有較高要求，對全屋網(wǎng)絡有穩(wěn)定高速傳輸要求，可采用路由器+POE 交換機+面板AP方案，全屋各區(qū)域均應提前做好網(wǎng)絡布線。

此方案專門針對大戶型、復式、別墅等環(huán)境，絕大多數(shù)家庭基本均已經(jīng)具備一臺路由器，但單臺路由器覆蓋能力有限，再使用POE 交換機放在多媒體信息箱通過網(wǎng)線連接入戶光貓，并使用POE 網(wǎng)口同時傳輸數(shù)據(jù)和供電，通過家里預鋪設的網(wǎng)線傳輸信號給拓展區(qū)（臥室、陽臺、書房、多樓層等）的面板AP。

3.4 路由器+電力線適配器方案

路由器+電力線適配器方案針對的用戶需求是：需要實現(xiàn)全屋無線覆蓋，室內(nèi)只有一根網(wǎng)線，且為了室內(nèi)美觀又不愿意拉明線；對室內(nèi)各區(qū)域網(wǎng)絡有即插即用需求。

實際網(wǎng)絡布設中經(jīng)常碰到單臺路由器覆蓋能力有限，而室內(nèi)又沒有鋪設多余的網(wǎng)線采用MESH或者AP 面板做延伸覆蓋，同時又有遠端高質(zhì)量傳輸要求（如第二臺IPTV 盒子或無線家用智能設備），那么可以直接在路由器后接電力線適配器套裝。路由器通常部署在客廳使用，PLC 電力貓近端連接網(wǎng)關或路由器，通過App 智能選點確定一個或多個子端的電力線適配器的最佳安裝點位，從而構建全屋無線覆蓋方案。

圖1 MESH 路由器方案

4 結語

寬帶及智慧家庭業(yè)務是廣電大連接戰(zhàn)略業(yè)務的重要組成部分。廣電要把握家庭Wi-Fi 網(wǎng)絡升級機遇，全面打造寬帶精品網(wǎng)，建設大帶寬、超低時延、先進可靠的新型家庭寬帶承載Wi-Fi 網(wǎng)絡，為智慧家庭打造最佳的網(wǎng)絡承載平臺，以支撐智慧家庭應用的豐富性和多樣化。