王偉忠吳頌濤

（作者單位：1.廣州市增城區(qū)廣播電視臺；2.廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司）

?

初探有線電視網(wǎng)絡(luò)的WiFi覆蓋

王偉忠1吳頌濤2

（作者單位：1.廣州市增城區(qū)廣播電視臺；2.廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司）

摘 要：當(dāng)今通信技術(shù)發(fā)展已改變了人與人之間的溝通習(xí)慣和生活方式，無線通信技術(shù)更是這次變革中的佼佼者。在以業(yè)務(wù)服務(wù)為中心的經(jīng)營理念下，傳統(tǒng)有線固定位置的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)方式已不能滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)的要求，國內(nèi)很多有線電視運(yùn)營商利用CMTS+CM的方式積累了多年雙向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的經(jīng)驗(yàn)，在借鑒移動通信和結(jié)合有線電視雙向網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，廣播電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在自己的雙向網(wǎng)絡(luò)中組建創(chuàng)建新一代廣播電視WiFi網(wǎng)絡(luò)平臺來開拓新業(yè)務(wù)更是目前運(yùn)營商值得思考的問題。本文通過對無線技術(shù)的分析，描述廣播電視網(wǎng)絡(luò)組建WiFi網(wǎng)絡(luò)的可行性和系統(tǒng)架構(gòu)中的問題。

關(guān)鍵詞：WiFi；有線電視

1 前言

人們對移動數(shù)據(jù)通信的需求與日俱增，智能手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦數(shù)量呈爆炸式增長，毋庸置疑，移動數(shù)據(jù)義務(wù)的大幕已經(jīng)拉開，用戶攜帶能上網(wǎng)的終端在社區(qū)內(nèi)和社區(qū)周圍活動，移動數(shù)據(jù)服務(wù)成為了剛性需求。在傳統(tǒng)的廣電網(wǎng)絡(luò)中使用Cable-WiFi可以基于DOCSIS HFC網(wǎng)絡(luò)在全網(wǎng)部署，也可以靈活部署在任何HFC網(wǎng)絡(luò)和DOCSIS覆蓋的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，相對傳統(tǒng)移動運(yùn)營商的蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供無線服務(wù)，廣電運(yùn)營商可以更快并且以更少投入拓展無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在一些已實(shí)施了廣電網(wǎng)純IP改造網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)也可以直接使用AP方式提供WiFi服務(wù)。因此，有線電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商利用現(xiàn)有的雙向網(wǎng)絡(luò)實(shí)施WiFi的無線接入有很好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，升級后的網(wǎng)絡(luò)能滿足用戶對移動數(shù)據(jù)通信日益增長的需求。

中國移動和中國聯(lián)通使用的2G、3G 和4G網(wǎng)絡(luò)都是要經(jīng)過國家審批的網(wǎng)絡(luò)，而目前2.4G-WiFi和將來5G-WiFi都是不需要另外申請的無線通信網(wǎng)絡(luò)。市場上在售的移動終端產(chǎn)品都能支持WiFi功能，屬于標(biāo)準(zhǔn)配置，但移動電信手機(jī)網(wǎng)絡(luò)就不一定都支持4G業(yè)務(wù)，電信運(yùn)營商還花費(fèi)很大力度讓用戶終端升級到4G，而WiFi終端不需要。廣電運(yùn)營商在推展寬帶網(wǎng)絡(luò)時(shí)往往也把WiFi設(shè)備也布置到用戶家，一張無形的無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)存在，只是沒有把這些WiFi AP進(jìn)行統(tǒng)一管理，綜上所述，廣電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展WiFi網(wǎng)絡(luò)有很大的潛在客戶群體和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

2 有線電視WiFi網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

WiFi網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)能訪問廣電運(yùn)營商的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)外Internet資源，滿足用戶對數(shù)據(jù)的需求，獲得高速和高質(zhì)量上網(wǎng)的體驗(yàn)。

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

有線電視WiFi網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，架構(gòu)主要分為3層：用戶終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和內(nèi)容資源。網(wǎng)絡(luò)傳輸分核心路由和接入網(wǎng)傳輸，接入網(wǎng)傳輸有二種網(wǎng)絡(luò)，基于HFC網(wǎng)絡(luò)的CMTS接入技術(shù)。CM（Cable Modem）接入系統(tǒng)是基于DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)主要由前端設(shè)備CMTS和Cable Modem組成。CMTS是作為前端路由器、交換集線器與CATV網(wǎng)絡(luò)之間的連接設(shè)備，而CM是通過CMTS與廣域網(wǎng)（Internet）實(shí)現(xiàn)連接?；赑ON該模式采用以太網(wǎng)技術(shù)利用廣電域網(wǎng)豐富的光纖資源新建一張IP城域接入網(wǎng)來傳送數(shù)字電視業(yè)務(wù)和寬帶互動業(yè)務(wù)，PON OLT端設(shè)備設(shè)置于前端機(jī)房/分中心，采用下行波分/上行時(shí)分多址復(fù)用技術(shù)在單芯廣纖上傳送數(shù)字電視業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；用戶端采用PON ONU和樓道交換機(jī)直接用5類雙絞線到WiFi AP接入點(diǎn)，同時(shí)向用戶提供數(shù)字電視和數(shù)據(jù)上網(wǎng)業(yè)務(wù)。

2.2 移動終端接入WiFi區(qū)域間的漫游

用戶能自動接入到不同的CM＋WiFi。網(wǎng)內(nèi)具備有很多的AP接入，使用相同的SSID為用戶提供接入服務(wù)，此時(shí)，用戶端是有可能在移動使用WiFi，WiFi覆蓋有一定的范圍，當(dāng)超過該范圍時(shí)，移動終端會自動接入到下一個(gè)WiFi接入點(diǎn)接續(xù)使用運(yùn)營商提供的服務(wù)。

圖1 2.4GHz WiFi信道

2.3 建立CM管理系統(tǒng)

野外CM+WiFi和家庭WiFi相結(jié)合，可以利用在網(wǎng)CM降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)可控的CM+WiFi組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)可控的WiFi傳輸信道，實(shí)時(shí)調(diào)整區(qū)域內(nèi)的RF信號強(qiáng)度避免相互干擾。WiFi技術(shù)是一種低成本的無線近距離接入解決方案，WiFi的標(biāo)準(zhǔn)組織是IEEE802.11工作組，技術(shù)已經(jīng)歷了10多年的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)從早期的802.11a到現(xiàn)在一直在衍生，802.11n是目前常用的標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有的無線終端都支持該標(biāo)準(zhǔn)。常用WiFi標(biāo)準(zhǔn)之間的技術(shù)指標(biāo)，其中，包括傳輸率、工作頻段、頻道數(shù)和調(diào)制技術(shù)，應(yīng)用最廣泛的是802.11n傳輸?shù)膸?。如圖1所示，2.4 GHz WiFi傳輸信道，11個(gè)信道在2.4 GHz中的分布，通過網(wǎng)管根據(jù)動態(tài)調(diào)整AP的信道，可以避免使用相同信道。

表1 天線發(fā)射的方向性和信號衰減

表2 天線增益和輻射形狀

2.4 用戶通過統(tǒng)一的SSID登錄，完善防盜用機(jī)制

SSID是根據(jù)802.11定義的無線局域網(wǎng)名稱的標(biāo)識，同時(shí)也是運(yùn)營商為用戶提供用戶終端接入網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識。實(shí)際上，一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)可以有多個(gè)虛擬SSID接入，每個(gè)SSID也可以有不同的安全設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。因?yàn)镾SID是一個(gè)無線接入點(diǎn)，希望用戶能訪問它，所以AP發(fā)布把SSID信息廣播，為安全需要通常采用網(wǎng)絡(luò)配置方式對無線身份驗(yàn)證和數(shù)據(jù)加密。

2.5 用戶QOS的保證

在網(wǎng)內(nèi)應(yīng)支持QOS保障服務(wù)質(zhì)量，實(shí)時(shí)視頻和語音服務(wù)對網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和抖動十分敏感，目前的App應(yīng)用中大部分都采用了終端緩沖技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性依賴不明顯，可以通過下載的方式來處理這類業(yè)務(wù)。

2.6 合理選擇發(fā)射天線

無線天線發(fā)射的范圍特性，無線電波的發(fā)送是三維的，電波輻射主要使用全向天線和定向天線兩種方式，如表1所示，天線發(fā)射的方向性和信號衰減，當(dāng)使用全向天線使，信號是一個(gè)水平平均的信號載體，電波束類似一個(gè)大的環(huán)形球體，定向天線呈現(xiàn)的是一個(gè)具有方向性的扇形信號載體，具備球體形狀的氣體，電波束有點(diǎn)像苗條的氣球。信號的強(qiáng)度從中心區(qū)域最強(qiáng)到周邊不斷衰減。所有的天線在自由空間各個(gè)方向都能輻射，但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中需要考慮一定方向的輻射，同時(shí)也要考慮信號反射和其他影響電波束的因素。全向天線通常會采用14o垂直覆蓋，而定向天線則會采用60o垂直覆蓋。天線的元件可以由任何導(dǎo)電材料做成，尺寸通常和采用的頻率相關(guān)，通常是1/2或1/4波長天線。天線的改變也會影響到信號輻射方向圖形狀，表2列出了常用天線信號輻射的形狀，低增益天線有一個(gè)較短距離和更高的輻射區(qū)域，高增益天線則是比較平坦和較遠(yuǎn)距離的輻射區(qū)域。

2.7 數(shù)據(jù)安全

WiFi是通過無線來傳輸?shù)?，這樣的方式可以被惡意者捕獲，并對正常用戶造成損害，很多用戶會受到網(wǎng)絡(luò)中黑客的攻擊，所以建立安全機(jī)制管理WiFi設(shè)備的接入十分必要，惡意接入任何鏈接到AP的移動設(shè)備都需要在網(wǎng)絡(luò)管理員的管理下接入，數(shù)據(jù)傳輸必須要按照802.11協(xié)議強(qiáng)制執(zhí)行如TKIP/RC4、CCMP/AES的動態(tài)加密，認(rèn)證密碼需要采用20個(gè)或更多字符的WPA/WPA2密碼。

3 結(jié)語

移動數(shù)據(jù)通信使用方便快捷，用戶量日益增多，擁有廣大的市場和業(yè)務(wù)前景。在有線網(wǎng)絡(luò)上組建無線網(wǎng)絡(luò)既有天然優(yōu)勢，也存在一些問題。因此，在面對苛刻的復(fù)雜應(yīng)用時(shí)，要建立先進(jìn)的組播功能，優(yōu)先級用戶排隊(duì)管理、速率、聚合凝聚和延遲感知的損失補(bǔ)償?shù)确椒?，提高吞吐量，降低丟包率、時(shí)延和時(shí)延抖動，進(jìn)一步提高移動用戶體驗(yàn)，使傳統(tǒng)的廣播電視實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬宇飛,楊瑞峰,張奧揚(yáng).利用路燈桿實(shí)現(xiàn)熱區(qū)WiFi網(wǎng)絡(luò)部署的設(shè)計(jì)[M].電視技術(shù),2013（9）.

[2]叢靜.優(yōu)化WIFI網(wǎng)絡(luò)的問題研究[M].決策與信息（下旬刊）,2015（5）.

[3]胡林和.WIFI技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用安全[M].電子制作,2015（4）.