初探有线电视网络的WiFi覆盖

王伟忠吴颂涛

（作者单位：1.广州市增城区广播电视台；2.广州珠江数码集团有限公司）



初探有线电视网络的WiFi覆盖

王伟忠1吴颂涛2

（作者单位：1.广州市增城区广播电视台；2.广州珠江数码集团有限公司）

摘 要：当今通信技术发展已改变了人与人之间的沟通习惯和生活方式，无线通信技术更是这次变革中的佼佼者。在以业务服务为中心的经营理念下，传统有线固定位置的互联网络方式已不能满足用户对网络的要求，国内很多有线电视运营商利用CMTS+CM的方式积累了多年双向网络运营的经验，在借鉴移动通信和结合有线电视双向网络的特点，广播电视网络运营商在自己的双向网络中组建创建新一代广播电视WiFi网络平台来开拓新业务更是目前运营商值得思考的问题。本文通过对无线技术的分析，描述广播电视网络组建WiFi网络的可行性和系统架构中的问题。

关键词：WiFi；有线电视

1 前言

人们对移动数据通信的需求与日俱增，智能手机、平板电脑和笔记本电脑数量呈爆炸式增长，毋庸置疑，移动数据义务的大幕已经拉开，用户携带能上网的终端在社区内和社区周围活动，移动数据服务成为了刚性需求。在传统的广电网络中使用Cable-WiFi可以基于DOCSIS HFC网络在全网部署，也可以灵活部署在任何HFC网络和DOCSIS覆盖的网络范围内，相对传统移动运营商的蜂窝网络提供无线服务，广电运营商可以更快并且以更少投入拓展无线数据业务。在一些已实施了广电网纯IP改造网络的小区也可以直接使用AP方式提供WiFi服务。因此，有线电视网络运营商利用现有的双向网络实施WiFi的无线接入有很好的网络基础，升级后的网络能满足用户对移动数据通信日益增长的需求。

中国移动和中国联通使用的2G、3G 和4G网络都是要经过国家审批的网络，而目前2.4G-WiFi和将来5G-WiFi都是不需要另外申请的无线通信网络。市场上在售的移动终端产品都能支持WiFi功能，属于标准配置，但移动电信手机网络就不一定都支持4G业务，电信运营商还花费很大力度让用户终端升级到4G，而WiFi终端不需要。广电运营商在推展宽带网络时往往也把WiFi设备也布置到用户家，一张无形的无线网络已经存在，只是没有把这些WiFi AP进行统一管理，综上所述，广电网络发展WiFi网络有很大的潜在客户群体和网络基础。

2 有线电视WiFi网络建设

WiFi网络的建设应能访问广电运营商的内部网络和网外Internet资源，满足用户对数据的需求，获得高速和高质量上网的体验。

2.1 网络架构

有线电视WiFi网络架构，架构主要分为3层：用户终端、网络传输层和内容资源。网络传输分核心路由和接入网传输，接入网传输有二种网络，基于HFC网络的CMTS接入技术。CM（Cable Modem）接入系统是基于DOCSIS标准来设计的，系统主要由前端设备CMTS和Cable Modem组成。CMTS是作为前端路由器、交换集线器与CATV网络之间的连接设备，而CM是通过CMTS与广域网（Internet）实现连接。基于PON该模式采用以太网技术利用广电域网丰富的光纤资源新建一张IP城域接入网来传送数字电视业务和宽带互动业务，PON OLT端设备设置于前端机房/分中心，采用下行波分/上行时分多址复用技术在单芯广纤上传送数字电视业务和数据业务；用户端采用PON ONU和楼道交换机直接用5类双绞线到WiFi AP接入点，同时向用户提供数字电视和数据上网业务。

2.2 移动终端接入WiFi区域间的漫游

用户能自动接入到不同的CM＋WiFi。网内具备有很多的AP接入，使用相同的SSID为用户提供接入服务，此时，用户端是有可能在移动使用WiFi，WiFi覆盖有一定的范围，当超过该范围时，移动终端会自动接入到下一个WiFi接入点接续使用运营商提供的服务。

图1 2.4GHz WiFi信道

2.3 建立CM管理系统

野外CM+WiFi和家庭WiFi相结合，可以利用在网CM降低网络建设成本，实现可控的CM+WiFi组网，实现可控的WiFi传输信道，实时调整区域内的RF信号强度避免相互干扰。WiFi技术是一种低成本的无线近距离接入解决方案，WiFi的标准组织是IEEE802.11工作组，技术已经历了10多年的发展，标准从早期的802.11a到现在一直在衍生，802.11n是目前常用的标准，几乎所有的无线终端都支持该标准。常用WiFi标准之间的技术指标，其中，包括传输率、工作频段、频道数和调制技术，应用最广泛的是802.11n传输的带宽。如图1所示，2.4 GHz WiFi传输信道，11个信道在2.4 GHz中的分布，通过网管根据动态调整AP的信道，可以避免使用相同信道。

表1 天线发射的方向性和信号衰减

表2 天线增益和辐射形状

2.4 用户通过统一的SSID登录，完善防盗用机制

SSID是根据802.11定义的无线局域网名称的标识，同时也是运营商为用户提供用户终端接入网络的标识。实际上，一个物理网络可以有多个虚拟SSID接入，每个SSID也可以有不同的安全设置和网络设置。因为SSID是一个无线接入点，希望用户能访问它，所以AP发布把SSID信息广播，为安全需要通常采用网络配置方式对无线身份验证和数据加密。

2.5 用户QOS的保证

在网内应支持QOS保障服务质量，实时视频和语音服务对网络延时和抖动十分敏感，目前的App应用中大部分都采用了终端缓冲技术，对网络的实时性依赖不明显，可以通过下载的方式来处理这类业务。

2.6 合理选择发射天线

无线天线发射的范围特性，无线电波的发送是三维的，电波辐射主要使用全向天线和定向天线两种方式，如表1所示，天线发射的方向性和信号衰减，当使用全向天线使，信号是一个水平平均的信号载体，电波束类似一个大的环形球体，定向天线呈现的是一个具有方向性的扇形信号载体，具备球体形状的气体，电波束有点像苗条的气球。信号的强度从中心区域最强到周边不断衰减。所有的天线在自由空间各个方向都能辐射，但在实际网络建设中需要考虑一定方向的辐射，同时也要考虑信号反射和其他影响电波束的因素。全向天线通常会采用14o垂直覆盖，而定向天线则会采用60o垂直覆盖。天线的元件可以由任何导电材料做成，尺寸通常和采用的频率相关，通常是1/2或1/4波长天线。天线的改变也会影响到信号辐射方向图形状，表2列出了常用天线信号辐射的形状，低增益天线有一个较短距离和更高的辐射区域，高增益天线则是比较平坦和较远距离的辐射区域。

2.7 数据安全

WiFi是通过无线来传输的，这样的方式可以被恶意者捕获，并对正常用户造成损害，很多用户会受到网络中黑客的攻击，所以建立安全机制管理WiFi设备的接入十分必要，恶意接入任何链接到AP的移动设备都需要在网络管理员的管理下接入，数据传输必须要按照802.11协议强制执行如TKIP/RC4、CCMP/AES的动态加密，认证密码需要采用20个或更多字符的WPA/WPA2密码。

3 结语

移动数据通信使用方便快捷，用户量日益增多，拥有广大的市场和业务前景。在有线网络上组建无线网络既有天然优势，也存在一些问题。因此，在面对苛刻的复杂应用时，要建立先进的组播功能，优先级用户排队管理、速率、聚合凝聚和延迟感知的损失补偿等方法，提高吞吐量，降低丢包率、时延和时延抖动，进一步提高移动用户体验，使传统的广播电视实现网络化发展。

参考文献：

[1]马宇飞,杨瑞峰,张奥扬.利用路灯杆实现热区WiFi网络部署的设计[M].电视技术,2013（9）.

[2]丛静.优化WIFI网络的问题研究[M].决策与信息（下旬刊）,2015（5）.

[3]胡林和.WIFI技术的发展及应用安全[M].电子制作,2015（4）.