基于广电网络的家庭Wi-Fi 解决方案

邓海力

（江苏有线苏州分公司公众客户部，江苏 苏州 215031）

1 背景

随着我国物联网、信息技术不断地发展，在国家“互联网+”、光纤到户（Fibre To The Home，FTTH）网络的普及推动下，视频成为运营商网络基本业务带宽的重要组成部分[1]。随着移动互联网和5G 的快速发展，人们对于宽带速度的需求越来越迫切。未来的宽带技术将更加注重提高网络的传输速度，以满足人们对高清视频、虚拟现实（Virtual Reality，VR）/增强现实（Augmented Reality，AR）以及智能家居等高带宽应用的需求。广电有线网络积极引入数字技术，不断提升视频、音频质量，也引入OTT（Over The Top）、交互式网络电视（Internet Protocol Television，IPTV）等互联网技术，成为广电运营商巩固基础用户的重要抓手[2]。

当前5G 时代，千兆光网建设和部署进入快速发展阶段，家庭固定宽带和移动宽带双双迈入千兆时代，千兆光网已开始具备覆盖超过5 亿户家庭的能力，100 Mb·s-1及以上宽带用户比例已提升至80%。然而，宽带提速后，用户入户的带宽虽然增加了，但是千兆接入不等于千兆体验，许多家庭仍面临着无线网络覆盖不全的问题，大大限制了用户的线上活动。虽然升级了千兆宽带，网速却并没有得到显著提升；不同房间的网速不尽相同，阳台、卫生间等位置甚至还经常联不上网[3]。因此，家庭Wi-Fi 网络的优化已经迫在眉睫。

1.1 家庭Wi-Fi 急需解决的问题

在实际的用户环境，用户使用的Wi-Fi 速率无法达到开通的宽带套餐签约速率，严重影响到用户的实际业务体验，导致投诉变多。同时，家庭Wi-Fi出现问题，没有有效的定位、处理手段，导致用户投诉无法及时解决。在现代社会中，很多家庭在使用Wi-Fi 时遇到的普遍问题，主要原因在4 个方面。

首先，路由器安装位置不当。如果路由器被放置在房子的一侧或较远的角落，那么它的信号覆盖范围就会受到限制。一般路由器为全向天线，即在水平方向上360°均匀辐射。当路由器的天线与地面垂直90°摆放，水平方向的无线信号最强，无线覆盖范围最广，而天线的上方或下方为信号覆盖的薄弱点，接收效果会受到影响[4]。

其次，信号受阻。一些物体比如混凝土墙壁、家具和金属等会阻碍Wi-Fi 信号的传播，导致信号覆盖不到一些区域。混凝土和金属等材料通常是Wi-Fi 信号的非常有效的阻碍，很多用户认为买贵的设备可以解决Wi-Fi 信号覆盖问题，并没有意识到全屋Wi-Fi 对于大户型Wi-Fi 覆盖的必要性。大户型多居室没有使用全屋Wi-Fi 加强无线覆盖。事实上，一般家庭内部有很多障碍物可能会影响Wi-Fi 网络的速度，比如房屋本身、家用电器以及其他一些蓝牙设备等。家庭内部常见因素对Wi-Fi 信号造成的衰减，如表1 所示。

表1 常见家庭障碍物对Wi-Fi 信号造成的衰减

再次，无线频道干扰。家庭附近的其他无线设备如邻居家的Wi-Fi 路由器、蓝牙设备等可能占用相同的无线频道，从而干扰Wi-Fi 信号。

最后，Wi-Fi 产品的选择。用户购买的Wi-Fi产品质量参差不齐，也会造成家庭Wi-Fi 带宽不足，可移动性能或体验较差。

1.2 家庭Wi-Fi 的目标

家庭无线网络的目标是建立一个稳定、高效、安全的无线网络环境，满足用户对无线网络的需求，提供强大的网络覆盖和可靠的网络性能。家庭Wi-Fi 应具备高品质全覆盖能力、多终端业务承载能力、高可靠安全保障能力以及维护管理和故障诊断能力。

1.2.1 高品质全覆盖能力

家庭无线网络要实现全面的网络覆盖，无线网络要覆盖到卧室、客厅、阳台及卫生间等各个区域，确保用户在任何位置都能够接入网络，还需要考虑网络容量的需求，根据用户数量和设备密度合理规划网络设备的部署，以保障网络的稳定与可用性[5]。

1.2.2 提供稳定可靠的网络性能

家庭无线网络要能够提供较高的数据传输速率和低延迟的数据传输，以满足用户对网络速度和数据传输的需求。通过优化网络拓扑结构、合理分配网络资源和采用先进的网络技术，提升网络性能，降低丢包率和网络延迟，保证数据传输的稳定性和可靠性。

1.2.3 提供安全的网络环境

Wi-Fi 作为一个开放性网络，应该具备强大的安全机制，以防范不法分子的侵入和网络攻击，确保用户隐私和数据安全。通过合理配置网络加密和访问控制策略，确保网络数据的保密性和完整性，防止未经授权的用户接入网络，降低网络风险。

1.2.4 灵活的网络管理与维护

无线网络应该具备灵活的网络管理和维护功能，方便系统管理员对网络进行配置、监控和管理。通过网络管理工具和远程管理技术，实现网络设备集中管理和自动化运维，提升管理效率和可靠性。

2 家庭Wi-Fi 网络总体架构

2.1 家庭Wi-Fi 网络架构

家庭Wi-Fi 网络架构如图1 所示。

图1 家庭Wi-Fi 网络架构图

随着运营商业务不断发展，家庭网络从计算机网线直连光猫上网的点对点网络结构，逐渐演变为服务计算机、手机、掌上设备、机顶盒、智能音箱及智能摄像头等终端。目前，家庭常用的Wi-Fi 终端设备包括Wi-Fi 路由器、电力线通信（Power Line Communication，PLC）终端、以太网供电（Power Over Ethernet，POE）交换机+接入点（Access Point，AP）面板。

2.2 家庭Wi-Fi 终端

终端的硬件配置对家庭网络的性能和质量至关重要，如网络端口速率、中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、内存以及Wi-Fi 的规格对Wi-Fi 网络的转发能力和吞吐量有很大影响；防雷、节能对终端的安全和稳定性也很重要。对此，提出家庭网络终端的规格建议如下。

2.2.1 Wi-Fi 路由器

Wi-Fi 路由器设备的技术规格建议与目前零售市场产品基本保持一致，在现有设备的基础上增加了针对IPTV 业务、Link 协议的功能要求。

基于现有用户百兆、千兆带宽接入，建议直接采用全千兆双频Wi-Fi 路由器。Wi-Fi 路由器不仅可以为用户提供质量较高的Wi-Fi 覆盖，还可以为用户提供局域网（Local Area Network，LAN）口用于有线接入。路由器还可以提供无线网络的安全防护功能，如无线加密、访问控制，保护无线网络的安全。

2.2.2 主路由+PLC 电力猫

PLC 电力猫的最大优势就是不用布线，利用墙体内的电力线进行互联，只要房间有插头的地方就能安装电力猫，最多可以支持1 转7 个，满足大多户型的Wi-Fi 需求。

PLC 电力猫分为近端设备和远端设备。配对成功后，近端设备将原有路由器的信号通过电力线传输到远端设备，从而实现数据在电力线上传输。

在入户光猫旁的插座上安装上近端设备，上行可提个两个快速以太网/千兆以太网 （Fast Ethernet/Gigabit Ethernet，FE/GE）接口，将近端设备分别连接到对应光猫的LAN 口上，通过电力线实现数据的传输。近端设备也支持路由模式，此时可以完成以太网上的点对点协议（Point-to-Point Protocol Over Ethernet，PPPOE）拨号和动态主机配置（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）功能，提供单频Wi-Fi 或双频Wi-Fi。

远端设备安装在用户Wi-Fi 弱覆盖区域，用户侧可提供单频或双频Wi-Fi，具有双网口、双服务集标识（Service Set Identifier，SSID），可以同时开展宽带与互动业务。

用户可通过连接远端设备的Wi-Fi 实现无线上网，通过有线网口连接，无线多SSID 实现用户副机互动点播业务，一个主端下最大支持连接7 个从端设备。

对于老旧小区，当一个区域无法铺设网线，无线网络无法拓展到该区域，此时PLC 设备将是Wi-Fi 网络补充覆盖的可行选择。

2.2.3 POE 交换机+AP 面板

POE 交换机既可以给AP 面板通过网线传输数据信号，还可以在同一根网线为AP 面板进行直流供电，一般有效传输距离可以达到100 m。其主要特点有：外表采用白色高光亮面，标准86 面板入墙式设计，效果更美观；更高的带宽、更低的时延；支持远程管理，通过网线供电，无须外接电源适配器；同时提供有线接口与无线覆盖，适用于大户型全屋覆盖。

3 家庭Wi-Fi 覆盖方案

针对不同的家庭网络环境和需求，提供4 种无线网络组网方案，如表2 所示。用户可根据实际情况选择适合的方案。

表2 不同家庭网络环境和需求的无线网络组网方案

3.1 单台千兆双频路由器方案

单台千兆双频路由器方案针对的用户需求是小户型或无线全覆盖要求不高，用户偏好性价比高的方案，对价格相对敏感。

对于覆盖面积小或者无线需求不高的场景，单台千兆双频无线路由器基本可以满足覆盖所有区域，满足用户需求。路由器通过网线连接入户光猫后，建议放置在户型中心区域，离地1.2 m 安装部署。

选择双频无线路由器，主要因为2.4 GHz 频段受干扰较大，除环境中其他无线路由器的干扰外，无线鼠标、无线键盘、无绳电话、微波炉等设备也都工作在2.4 GHz，影响较大。5G 频段支持更多的信道选择，无线环境比较纯净，干扰小，网速稳定。

无线终端在2.4 GHz 频段支持的无线速率一般只有65 ～150 Mb·s-1；而在5G 频段支持的无线速率大都在433 Mb·s-1甚至更高。5G 频段支持较高的无线传输速率，无线上网速度更快。目前市面上越来越多的无线终端支持5G 频段，单频无线路由器已经无法满足需求。目前市场上千兆双频路由器和百兆路由器售价已经相差极小。

3.2 MESH 路由器方案

MESH 路由器方案解决的用户需求是：需要实现全屋无线覆盖，并不是每个区域均具备网线，需要全屋统一SSID 以及无缝漫游；用户对新技术新方案有一定认可度，偏好性价比高的方案，对价格相对敏感。

对于别墅、复式以及大户型的住宅，由于室内墙体、障碍物、家用电器使用会导致无线信号衰减，降低无线传输速率，直接导致单台无线路由器无法完整地覆盖整个住宅。使用一台MESH 主路由器通过网线连接光猫之后，拓展区域子路由，根据实际情况选择使用网线连接或者无线进行MESH 扩展。

3.3 路由器+POE 交换机+面板AP 方案

若用户对低辐射有较高的感观要求，对于室内网络设备美观性有较高要求，对全屋网络有稳定高速传输要求，可采用路由器+POE 交换机+面板AP方案，全屋各区域均应提前做好网络布线。

此方案专门针对大户型、复式、别墅等环境，绝大多数家庭基本均已经具备一台路由器，但单台路由器覆盖能力有限，再使用POE 交换机放在多媒体信息箱通过网线连接入户光猫，并使用POE 网口同时传输数据和供电，通过家里预铺设的网线传输信号给拓展区（卧室、阳台、书房、多楼层等）的面板AP。

3.4 路由器+电力线适配器方案

路由器+电力线适配器方案针对的用户需求是：需要实现全屋无线覆盖，室内只有一根网线，且为了室内美观又不愿意拉明线；对室内各区域网络有即插即用需求。

实际网络布设中经常碰到单台路由器覆盖能力有限，而室内又没有铺设多余的网线采用MESH或者AP 面板做延伸覆盖，同时又有远端高质量传输要求（如第二台IPTV 盒子或无线家用智能设备），那么可以直接在路由器后接电力线适配器套装。路由器通常部署在客厅使用，PLC 电力猫近端连接网关或路由器，通过App 智能选点确定一个或多个子端的电力线适配器的最佳安装点位，从而构建全屋无线覆盖方案。

图1 MESH 路由器方案

4 结语

宽带及智慧家庭业务是广电大连接战略业务的重要组成部分。广电要把握家庭Wi-Fi 网络升级机遇，全面打造宽带精品网，建设大带宽、超低时延、先进可靠的新型家庭宽带承载Wi-Fi 网络，为智慧家庭打造最佳的网络承载平台，以支撑智慧家庭应用的丰富性和多样化。