基于多通道WiFi机顶盒的家庭无线宽带覆盖

李建华

（广东省广播电视网络股份有限公司 技术规划部，广东 广州 510000）

1 广电网络引入第三方运营商合作的背景

多业务融合已经成为全球电信业发展的主要趋势，全业务经营是推动电信业走向融合的重要引擎，在新的电信环境下，国内电信行业重组推动了全业务运营时代的到来。全业务经营将引领电信业进入一个新的发展阶段。

在新的竞争格局下，为用户提供融合、无缝的通信服务及综合的信息服务是未来竞争的核心。未来竞争是全业务的竞争，不是单一的用户或市场竞争，而是群组之间的竞争。如以家庭或企业为单位的全业务捆绑，必然渗透到个人市场，而在这一点上，广电网络作为覆盖了所有家庭的运营商拥有天然的优势。

随着国家政策对三网融合、广电与电信业务双向进入的推进，广电网络运营商与电信运营商的合作正逐步走向公开、深入、全面的阶段。以中国移动为例，如何发挥自身网络与业务优势，弥补在固网方面的短板是全业务竞争的需求。通过与广电企业的合作可以在视频业务内容、宽带接入、增值业务等方面得到新的发展空间，同时有利于开辟家庭业务领域，打造新的业务组合，形成全业务竞争优势。

正是基于上述需求，广东移动与广东省广电网络公司正全力建立双方合作运营的模式，通过广电的终端用户资源，提高其宽带业务的延伸，同时也可以在视频业务方面与广电展开更深入的合作。

在网络架构上，广东移动与广东省广电是两个完全独立的网络。对于宽带业务的合作，广电希望在终端上有多个通道。由于这是两个网络的对接，在整体实现上，除了明确具体的终端需求，技术对接的关键在于组网思路要清晰，业务实现流程具有可行性。只有组网明确，才能确定终端需求。

从广东省广电网络公司提出与广州移动合作的战略部署后，广东省广电网络公司技术规划部从2011年底就开始积极与广州移动以及广东移动进行技术对接，组织了与广州移动的网络对接测试，并进行了多次技术交流，技术规划部提出的组网方案得到广东移动的认可后，双方终端厂商进行最终确认，明确方案可行[1-4]。

2 组网方案

采用EoC接入技术的对接，可以在EoC终端使用不同的端口分配不同的VLAN ID方式解决，较易实现，在用户量达到一定规模后，需要考虑QinQ的使用模式与方法。

合作的难点在于CMTS接入技术。

第1阶段，在现有CM或含CM环出网口的高清互动机顶盒后面，增加移动定制终端（含无线AP），即可实现移动定制终端后面所带用户按指定路由访问移动的portal进行认证，然后走移动的出口上网。

第2阶段，将该定制的终端集成到高清互动机顶盒，即多通道WiFi机顶盒。

2.1 组网架构

合作的组网架构如图1所示。该组网架构：横向上，在广电城域网核心与移动城域网核心之间用一条10 GE的链路连通起来，承载广东移动的用户流量和移动用户访问广电视频的流量；纵向上，在用户家里，通过机顶盒的WiFi AP模块实现G-Cable无线信号的覆盖，移动用户可以通过多通道WiFi机顶盒（或移动定制终端）访问移动的互联网资源及内容。

2.2 通道及业务实现

数据流量的具体描述，通过图2进行说明。此场景拟通过广电网络总前端核心路由器与移动城域网核心及BRAS对接，并在广电CMTS网络与移动城域网之间建立通道承载移动宽带业务。

广电网络传统的终端用户，包括STB、宽带PC和新的通过G-Cable接入的宽带用户，通过广电的前端系统CMTS最终上连到广电的DHCP服务器上获取IP地址及相应的访问权限。

移动网络的终端用户，主要是移动终端、手机或PC等，通过多通道WiFi机顶盒（或移动定制终端），该通道WAN口作为终端设备，发起DHCP的请求，通过广电内网进行转发，在移动内网的BRAS和DHCP服务器上进行认证、鉴权及最终的IP地址分配。

在终端类型的区分上，主要是通过DHCP请求里面的Option字段加以区分。如图3所示。

在上述架构中，按照RFC对于DHCP及Option的标准定义，在终端类型的区分上，通过Option 60字段进行实现。在广电DHCP服务器上，通过Option 60区分DHCP请求是STB还是PC，然后再分配不同的地址池；通过Option 60扩展字段区分是否是移动用户的DHCP请求，如果在Option 60里面发现是移动用户的DHCP请求，就转发到移动的内网上进行BRAS认证及DHCP地址分配。

3 多通道WiFi机顶盒

该组网方案中的关键在于多通道WiFi机顶盒的设计，其原理图如图4所示。

1）如图4所示，内置WiFi模块释放两路SSID：SSID1固定为路由模式，SSID名称默认为“USER”，用户可以在WiFi设置界面中修改该名称；SSID2固定为AP透传模式，SSID名称默认为“GCable”，该名称不能在WiFi设置界面中修改，只能在WiFi模块升级时修改。

2）STB模块有两条对外的物理网络链路：

（1）A口连到CM模块，用于高清互动业务的数据交换，A口的IP地址由前端DHCP服务器分配，当A口进行DHCP请求时，STB模块需要在请求报文中插入Option 60字段，字段值为“OPTION1”；

（2）B口连到WiFi模块的LAN2接口，用于三屏互动业务的数据交换，以及用于机顶盒访问WiFi设置界面，B口的IP地址固定为内网指定的IP地址192.168.*.*，并且由WiFi模块的防火墙限制B口只能访问LAN1外接的PC设备和SSID1所带的无线设备，不能通过WiFi模块的WAN口访问外网，防火墙的该策略不能在WiFi设置界面中更改。

3）CM模块上线且WiFi模块启动后，WiFi模块的广域网口WAN自动向前端发起DHCP请求，在请求报文中插入Option 60字段，字段值为“OPTION2”。

4）WiFi模块的LAN1接口和机顶盒后面板上的以太网口相连，用于外接PC上网。LAN1设备（PC）、LAN2设备（B口）和SSID1所带的无线设备处于同一个局域网中，网段为192.168.*.0/24，其IP地址均由WiFi模块动态分配。LAN1设备（PC）和SSID1所带的无线设备通过WAN口以NAT方式和外网交换数据。

5）SSID2所带的无线设备的IP地址由前端DHCP服务器分配，WiFi模块在转发无线设备的DHCP请求时，需要在请求报文中插入Option 60字段，字段值为“OPTION3”。

6）WiFi模块设置界面的IP地址为指定的固定IP地址，STB、后面板连接的PC、SSID1所带的无线设备均可访问该设置界面，SSID2所带的无线设备不能访问该设置界面。

7）SSID2所带的无线设备之间，需要在二层网络进行数据隔离。

4 业务应用场景

主要业务应用场景包括：

1）高清互动电视业务。WiFi机顶盒网络通道1将提供高清互动电视回传业务，机顶盒A接口将通过DHCP Option 60（Vendor Class Identifier）字符串“OPTION1”从前端DHCP Server获取IP1。

2）广电网络公司自营宽带业务（无线+有线）及三屏互动视频业务。WiFi机顶盒网络通道2，无线路由WAN口通过DHCP Option 60（Vendor Class Identifier）字符串“OPTION2”从前端DHCP Server获取IP2。

发布WLAN信号1，默认服务集标识为“USER”，且可通过机顶盒环出网口外接PC，用于宽带上网业务，该段CPE地址为无线路由器动态分配，地址段为192.168.*.0/24。

同时要求终端通过该无线信号可以访问三屏播出服务器，用于测试的三屏服务器位于广电内部IDC前端机房，IP段为内网IP地址。

IP2地址段需建立与IDC前端服务器之间的网络路由。

3）用于租赁的无线信道业务。WiFi机顶盒网络通道3，发布WLAN信号2，默认服务集标识为“G-Cable”。CPE通过该通道进行DHCP请求时，设备自动加入DHCP Option 60（Vendor Class Identifier）字符串“OPTION3”，从前端DHCP Server获取IP3。该通道可用于广东移动的热点覆盖业务。

网络配置如下：

1）IP分配的规划。WiFi设备将从DHCP Server要求分配4类IP地址：CM的IP地址；高清互动回传地址IP1；无线路由WAN口地址IP2；租赁通道IP3。使用内置CM的WiFi机顶盒的地区应做好以上IP地址段的划分及规划。

2）路由策略。根据IP分配规划，不同的终端需访问不同的业务目标，在核心路由器做好业务路由策略。IP2地址可根据地市实际情况，分配公网IP或全省IP地址规划中的内网IP。需要配置无线路由WAN口地址IP2与三屏应用服务器172.16.250.224/27地址段之间的网络路由。注意需与IDC前端维护团队沟通在三屏互动前端网络进行回程路由配置。如果采用内网IP，需在地市出口路由器做NAT实现宽带上网业务。

3）CM的配置文件。针对WiFi机顶盒内置CM，需要根据IP分配规划（数量需求）、带宽需求提供相应的配置文件，如表1所示。

表1 不同业务的配置需求

5 结束语

目前广东有线与广州移动拟采用本方案在广州市区推出高清互动电视业务、合作品牌家庭宽带业务、移动CMCC WLAN热点䨱盖的业务捆绑产品。同时，已有超过6家机顶盒厂商已开发出集成CM的多通道WiFi机顶盒产品。面对广电网络与第三方运营商的各种合作机会，希望本文能抛砖引玉，出现越来越多可操作可运营的技术对接方案。

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

[2]李建华，徐力恒，徐冉，等.适合广电网络IPTV应用的接入技术比较[C]//2009年第十一届全国消费电子技术年会暨数字电视研讨会论文集.西宁：北京电视电声杂志社，2009：77-81.

[3]凌俏锋，李建华.广电网络多业务融合安全传输方案及实践[J].广播与电视技术，2012（3）：98-101.

[4]李建华，凌俏峰，徐力恒.视频点播在HFC CMTS网络中的拥塞避免与控制策略[J].电视技术，2011，35（16）：53-56.