家庭智能网关应用技术方案

邓 波

（作者单位：四川九州电子科技股份有限公司）

家庭智能网关应用技术方案

邓 波

（作者单位：四川九州电子科技股份有限公司）

本文介绍了家庭智能网关应用技术方案，核心为通过智能传输协议将Wi-Fi AP的SSID名称和密码自动同步到各Wi-FiRepeater，实现用户在各点的平滑无缝连接

家庭智能网关；Wi-Fi智能延伸；Wi-FiRepeater；智能传输协议

1　概述

2015年3月，国家新闻出版广电总局提出“智慧广电”的概念，2015年5月提出了“实施宽带广电战略，建设家庭信息中心”的新战略，因此，不管是国家政策方向还是业务发展的需求，未来广电终端的发展必定是多业务承载，实现云、管、端一体化协同的家庭智能网关。一方面，作为面向家庭用户的综合接入网关，它可以向家庭提供Internet网络连接和家庭组网功能，为用户提供设备接入、路由和数据转发、虚拟网络等多种方式的通信服务。另一方面，作为多媒体终端，它又具备了较强的图像和音、视频处理能力，可以实现数字电视、IPTV、网络播放（OTT功能）以及音视频通话等多媒体功能。随着手机与平板的普及，及互联网、物联网的出现，家庭智能网关集成Wi-Fi也将成为主流的家庭移动联网方案。

2　家庭智能网关系统解决方案

2.1系统总体架构（见图1）

家庭智能网关不仅支持现有电视的直播、点播、资讯等功能，还为开展基于智能操作系统的各种业务提供终端支持，具有以下功能特点。

1）家庭智能网关支持多路数字电视节目的实时接收、解复用、解扰和分发。

2）家庭智能网关支持基于同轴电缆EOC或者CM口数据接入方式，也支持WAN口的数据接入。网关与各终端的家庭内部组网支持LAN有线方式连接，也支持无线Wi-Fi的连接，支持路由和交换。

3）家庭智能网关作为媒体中心支持音视频数据的存储、共享、分发。

4）家庭智能网关作为控制中心可升级支持物联网功能，支持家庭监控及家庭可视电话等。

a.硬件架构：主板模块、高频接收和解调NIM模块、硬盘存储模块、DOCSIS/EOC功能模块、Wi-Fi无线路由器模块、音视频采集模块。

b.软件架构：采用Android操作系统，各个应用业务采用多进程设计，核心业务在进程内部采用模块化设计，从架构上分为四层，应用层、Android固件层、支撑库层和驱动层。

2.2Wi-Fi路由模块智能延伸系统方案

图2　智能网关Wi-Fi家庭联网系统

2.2.1Wi-Fi技术现状

在Wi-Fi系统家庭应用中，目前还存在如下问题。

1）单个Wi-Fi路由器无法全面稳定地覆盖大户型家庭，会出现信号盲区。大功率、高增益天线的机器号称可以解决大户型的Wi-Fi问题，但实际上高增益天线上下楼层也会出现死角，Wi-Fi信号无法增强，只改变了信号空间分布；同时，天线的增益越高，信号的覆盖范围从球型，变成扁平型，上下楼层的覆盖反而变差了，同时也增强了电磁辐射。

2）多个Wi-Fi路由器覆盖会要求用户在不同的SSID间切换，切换时网络会出现中断的现象，用户体验感很差，而市场上大部分的Wi-Fi放大器只有在信号差到足以断线的情况下，才会断线并重新寻找可用的Wi-Fi网络，导致用户会持续连接在不佳的网络中。

2.2.2Wi-Fi智能延伸方案设计

为解决以上Wi-Fi家庭移动联网的问题，基于家庭智能网关的Wi-Fi智能延伸方案彻底解决了这一难题。

家庭智能网关平台基于CortexA9芯片架构，具有强大的处理能力，整机采用模块化设计，集成Wi-FiAP模块，并采用了先进的智能传输协议，通过主AP实现区域Wi-Fi覆盖，对于家庭内主AP无法覆盖的盲区，在合适的位置（主AP信号衰减到-75dbm）部署Wi-FiAP/Repeater来实现Wi-Fi信号中继放大（见图2），不论移动到哪，系统都会自动地连接到信号最好的Wi-FiAP/Repeater上去，无须手动切换，就可以真正的体验到无线自在、智能延伸的移动网络生活。

1）系统硬件。Wi-Fi AP模块，实现不同业务VLAN解标签，Wi-Fi主区域覆盖。模块采用PCI-E接口无线Wi-Fi方案，该方案支持802.11b/g/n，支持SISO，可接2根天线，最高速率150Mbps，发射功率≥15dBm，除了能进行上行的数据接收，也可以做数据的下行组网。Wi-Fi repeater，通过USB接口进行供电，实现主Wi-Fi AP信号的接收，信号中继放大传输，通过指示灯，可以查看接收主Wi-Fi AP信号的强度。

2）系统软件。智能传输协议，实现将主Wi-Fi AP的SSID名称和密码自动同步到各Wi-Fi repeater上，从而实现用户在各点登陆信息的一致性，并实现了智能无缝切换，提供最佳地上网连线品质。

图1　家庭智能网关应用场景

3　技术总结

新一代家庭智能网关可以实现在数字家庭核心业务上的融合，终端上多模式的融合，发挥数字家电各自优势互联互通，打造全方位的数字家庭，推动数字家庭产业的发展。随着三网融合一线入户，今后家庭各种电器都可联网形成一个“物联网”，本方案特别提出了家庭Wi-Fi无缝延伸的解决方案，有效地解决了Wi-Fi在家庭移动联网中的难题，从真正意义上体现了家庭网关的智能化，大大增强了用户的体验感。

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