胡曉東

（湖北荊州視信網(wǎng)絡(luò)公司，湖北 荊州 434000）

基于三網(wǎng)融合的W iFi覆蓋研究

胡曉東

（湖北荊州視信網(wǎng)絡(luò)公司，湖北 荊州 434000）

從數(shù)字電視和三網(wǎng)融合出發(fā)，在闡述WoC這種跨網(wǎng)進(jìn)行“寬帶”和“廣電數(shù)字電視”混合覆蓋的基本原理后，對(duì)此（混合）覆蓋工程上的可操作性、信號(hào)強(qiáng)度指標(biāo)和傳輸業(yè)務(wù)的共存性進(jìn)行了探討，并以北京鬧市區(qū)某大型酒店為例介紹了這種混合覆蓋改造工程的具體案例，最后得出WoC混合覆蓋的可行性結(jié)論，并就此種覆蓋應(yīng)用談了筆者的觀點(diǎn)。

WoC；數(shù)字電視；EoC

三網(wǎng)融合自“十二五”期間開始實(shí)質(zhì)性推動(dòng)以來，發(fā)展速度一直較為緩慢。近兩年，以iPhone和iPad為代表的中小屏智能終端的迅猛發(fā)展，給電信和廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商以啟示：以數(shù)字家庭為基本點(diǎn)、以“廣電有線+通信無線”相結(jié)合的互聯(lián)網(wǎng)接入應(yīng)用可能成為三網(wǎng)融合實(shí)現(xiàn)“破冰”的有力舉措。目前我國(guó)數(shù)字家庭還處于概念性的階段，分散的數(shù)字終端（大屏電視、PC、Pad、手機(jī)等）接受不同運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)“各自為政”，未充分發(fā)揮它們的作用。由于無線互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)腤iFi標(biāo)準(zhǔn)[1]采用的2.4 GHz（或5 GHz）頻段不受無線電監(jiān)管，加之目前我國(guó)智能手機(jī)、平板電腦等智能終端一般將WiFi模塊作為標(biāo)配，而（廣電）有線電視同軸電纜具有6 Gbit/s的傳輸帶寬，故研究基于跨行業(yè)的WiFi覆蓋（業(yè)界稱WoC，WiFi over CATV或WLAN over CATV）是一個(gè)重要課題[1-2]。

1 WoC覆蓋的可行性

WoC覆蓋即將通過廣電有線電視分配網(wǎng)接入的寬帶信號(hào)在家庭（或賓館客房等）端采用WiFi無線傳輸方式供用戶使用，同時(shí)保證原數(shù)字電視信號(hào)正常使用，互不影響。如果是原EoC[2]（寬帶與有線數(shù)字電視的純電纜覆蓋）的改造，則還要滿足工程改造維護(hù)方便、性價(jià)比高的特點(diǎn)。

1.1 典型的EoC覆蓋方案

圖1中的混合信號(hào)包括有線電視和以太網(wǎng)兩種，WDM為波分復(fù)用器，OUN為光網(wǎng)絡(luò)單元，將以太網(wǎng)（電）信號(hào)從光載波中分離出來。EoC局端對(duì)以太網(wǎng)電信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并與光接收機(jī)輸出的有線電視RF信號(hào)進(jìn)行混合，EoC終端完成EoC局端的逆過程。

圖1 典型的EoC覆蓋示意圖

1.2 WoC覆蓋方案

圖2是WoC覆蓋方案。從圖中可知，本方案與EoC覆蓋有著基本一致的結(jié)構(gòu)。從ONU輸出的以太網(wǎng)電信號(hào)經(jīng)無線路由器調(diào)制成2.4 GHzWiFi信號(hào)，與光接收機(jī)輸出的有線電視信號(hào)在超G用戶分配網(wǎng)絡(luò)中混合分配后，經(jīng)各個(gè)WoC終端輸出。WoC終端有2個(gè)接口：1）無線接口。接上（桿）天線向室內(nèi)覆蓋WiFi無線信號(hào)，供手機(jī)、Pad和筆記本電腦上網(wǎng)用；2）有線電視接口，供STB（機(jī)頂盒）接收播放有線數(shù)字電視節(jié)目用。

圖2 WoC覆蓋示意圖

1.3 W oC覆蓋工程探討

圖2的無線路由器與市面的通用無線路由器原理一樣，所不同的是其不設(shè)天線及天線接口，并改“天線接口”為“F座”；超G用戶分配網(wǎng)絡(luò)所用的分支分配器（無源）與有線電視的分支分配器原理一樣，只是其工作頻率擴(kuò)展為3 GHz；WoC終端為無源面板形式，只進(jìn)行信號(hào)分離、不進(jìn)行信號(hào)處理。鑒于此，如果欲將EoC改造為WoC，只需如圖2所示，用無線路由器替代EoC局端，用超G用戶分配網(wǎng)絡(luò)（由無源分支、分配器組合而成）代替用戶分配網(wǎng)絡(luò)（超G用戶分配網(wǎng)絡(luò)的輸入端有兩個(gè)用于信號(hào)混合的接口），用WoC終端代替EoC終端。就改造成本而言，市售幾十元一臺(tái)的無線路由器應(yīng)當(dāng)比EoC局端便宜，超G用戶分配網(wǎng)絡(luò)比圖1的（有線電視）用戶分配網(wǎng)絡(luò)價(jià)格略高，WoC終端由于無源，應(yīng)該比有源的EoC終端價(jià)格便宜。綜上所述，將EoC改造為WoC設(shè)備成本降低，人力成本增加不多，維護(hù)更方便（WoC終端面板無源是主要原因）。

1.4 W oC覆蓋的品質(zhì)

如果要在“設(shè)計(jì)”的每個(gè)居室都實(shí)現(xiàn)寬帶的WiFi覆蓋，最簡(jiǎn)潔的辦法是每戶安裝一臺(tái)（WiFi）無線路由器。但相鄰或相近家庭（或住所）的無線信號(hào)重疊干擾不可避免，影響了寬帶信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。采用如圖2所示的一臺(tái)無線路由器通過有線電視分配網(wǎng)絡(luò)入戶（與有線電視信號(hào)混合），衰減后的信號(hào)對(duì)相鄰家庭（或住所）的干擾理論上可大大降低，只要戶內(nèi)的邊界信號(hào)強(qiáng)度不小于-75 dBm，即可基本保證WoC的覆蓋。

一般地，一臺(tái)普及型（發(fā)射功率）100mW（Pt=40 dBm）的無線路由器，其覆蓋距離與周圍的環(huán)境密切關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)表明，其每“穿越”一堵墻，信號(hào)強(qiáng)度要衰減15～25 dB。WiFi信號(hào)（屬于微波頻段）的無障礙傳輸損耗與距離密切相關(guān)，其符合微波在自由空間傳播的損耗規(guī)律。一般地，微波信號(hào)的視距傳播損耗L空可表示為

式中：F為WiFi信號(hào)的發(fā)送頻率，單位MHz；D為無線路由器至接收點(diǎn)的距離，單位km。

對(duì)于WiFi信號(hào)，其G=2.4 GHz（5 GHz頻率太高，暫不考慮），故其無障礙傳輸?shù)膿p耗為

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)WiFi接收信號(hào)的強(qiáng)度超過-60 dBm時(shí)，相應(yīng)的連接速率、吞吐量和延時(shí)等指標(biāo)與通過網(wǎng)線接入相差無幾，故筆者將其（-60 dBm）作為WoC高品質(zhì)覆蓋的信號(hào)強(qiáng)度臨界點(diǎn)。

假設(shè)工程用無線路由器安裝于樓道（或走廊），距離終端設(shè)備的（直線）距離為40m，無線路由器距離房間的終端隔兩堵墻（兩堵墻對(duì)WiFi信號(hào)的衰減L墻取40 dB），則終端接收的信號(hào)強(qiáng)度為

式中：Pa為無線路由器天線的增益值，取3 dB。

這個(gè)值僅能與網(wǎng)絡(luò)連接，由于遠(yuǎn)低于-60 dBm高品質(zhì)臨界值，故相關(guān)傳輸性能指標(biāo)下降較為嚴(yán)重。

如果無線路由器安裝的位置與其距離房間終端設(shè)備的直線距離均同上，采用SY(W)V-75-5同軸電纜將無線路由器的輸出通過如圖2所示連至房間的WoC面板，在該面板的WiFi輸出口安裝與通用無線路由器相仿的桿天線（仍設(shè)Pa=3 dB），則相同位置終端接收的信號(hào)強(qiáng)度為

式中：Lc為無線路由器至房間面板的電纜損耗；L分為超G分配網(wǎng)絡(luò)的損耗

假定Lc=50 m（2.4 GHz信號(hào)經(jīng)100 m SY(W)V-75-5同軸電纜后的損耗為50 dB），面板至終端的距離為10 m（很顯然（50 m+10 m）＞40 m直線距離），超G分配網(wǎng)絡(luò)采用8分配，其對(duì)WiFi信號(hào)的損耗L分=15 dB，則由式（4）得

此計(jì)算結(jié)果滿足高品質(zhì)覆蓋的要求，故相同直線距離（隔二堵墻）采用WoC不僅可行，而且指標(biāo)較高。

1.5 WoC傳輸業(yè)務(wù)的共存研究

WoC覆蓋由于用戶分配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了改動(dòng)（換用了更高帶寬的分支分配器），故其對(duì)同時(shí)傳送的有線電視信號(hào)確有影響。但有線電視信號(hào)強(qiáng)度下降在10 dBμV以內(nèi)（低頻段可下降1 0dB）。由于廣電有線數(shù)字電視終端的門限電平一律大于40 dBμV，而采用光纖到小區(qū)、光纖到樓技術(shù)后，有線電視入戶電平一般在55～65 dBμV之間（廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：40～80 dBμV）。改為WoC后，有線電視用戶端信號(hào)仍大于45 dBμV，不影響數(shù)字電視的解碼；另外頻率在110～750 MHz的（廣電有線）數(shù)字電視對(duì)承載互聯(lián)網(wǎng)信號(hào)的WiFi 2.4 GHz載波也無干擾。由此觀之，采用頻分復(fù)用方式傳輸?shù)腤oC各業(yè)務(wù)無相互影響的情況。

2 WoC覆蓋的應(yīng)用

既然WoC具有上述技術(shù)（含運(yùn)維）和經(jīng)濟(jì)方面的可行性，故其投入運(yùn)營(yíng)是沒有障礙的，目前其主要應(yīng)用在有線數(shù)字電視“入駐”的賓館、酒店、學(xué)生宿舍等。一般一臺(tái)100 mW無線路由器覆蓋8個(gè)房間，一臺(tái)200 mW（46 dBm）覆蓋16個(gè)房間（因?yàn)?6分配器比8分配器要增加約6 dB損耗），旅客在房間可實(shí)現(xiàn)看數(shù)字電視、上網(wǎng)。這種情況有線電視運(yùn)營(yíng)商與賓館/飯店/學(xué)校等可實(shí)現(xiàn)雙贏，有一定的市場(chǎng)空間和可持續(xù)增值空間。如位于北京王府井的五星級(jí)君悅酒店，原本在走廊大規(guī)模集中安裝WiFi設(shè)備給客房提供互聯(lián)網(wǎng)無線覆蓋。結(jié)果房間信號(hào)弱、不穩(wěn)定，同頻干擾大，網(wǎng)速很低，隨著用戶的增加，投訴越來越多。為解決此問題，后將WiFi設(shè)備移至客房。雖然這樣信號(hào)強(qiáng)度增加了，但客戶終端可同時(shí)接收到附近10個(gè)以上的WiFi信號(hào)，同頻干擾依舊嚴(yán)重，客戶投訴不減。為迎接北京奧運(yùn)會(huì)，該酒店按照本文的方案采用WoC技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)改造，兩周內(nèi)完成400多個(gè)客房的WiFi覆蓋改造，確保了奧運(yùn)期間在高入住率和高流動(dòng)人群情況下客房的高信號(hào)強(qiáng)度、高穩(wěn)定連接和大網(wǎng)速，無一投訴。再如采用中空型設(shè)計(jì)的上海錦匯湯臣洲際大酒店、有3 000個(gè)WiFi接入點(diǎn)的四川大學(xué)錦城學(xué)院學(xué)生宿舍以及南京信息職業(yè)學(xué)院和內(nèi)蒙古某電業(yè)大樓等。

對(duì)于個(gè)人用戶，筆者建議在高檔公寓作為有線通寬帶的補(bǔ)充，提高寬帶用戶的粘性。

3 結(jié)論與體會(huì)

WoC覆蓋工程具有施工簡(jiǎn)單（無需現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和新增布線）/快捷、信號(hào)強(qiáng)（覆蓋均勻，沒有死角）、網(wǎng)速高、管理簡(jiǎn)易（拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)邏輯清晰）、房間輻射低（WoC面板輸出的WiFi信號(hào)強(qiáng)度衰減了“25+15=40 dB”：設(shè)從無線路由器至WoC面板終端的電纜路由為50 m，采用8分配器）、系統(tǒng)基本無干擾（避免了樓上、樓下和同層無線路由器的干擾）等優(yōu)勢(shì)，而且不用另外穿墻打洞，充分做到了“一根線入戶，電視、寬帶都搞定；大中小終端齊上陣”，真正實(shí)現(xiàn)了多屏、多網(wǎng)的融合，具有較大的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

[1]周剛.湖北廣電與奇虎360無線WiFi運(yùn)營(yíng)思路[J].電視技術(shù)，2014，38（10）：1-3.

[2] 胡曉東.廣電有線電視應(yīng)對(duì)移動(dòng)4G網(wǎng)方略探討[J].電視技術(shù)，2014，38（10）：4-6.

Research on W iFi Coverage Based on Triple Play

HU Xiaodong
（Hubei Jingzhou Cable TV Network Company,Hubei Jingzhou 434000,China）

From the digital TV and triple play,the basic principle of WoC which can cross network for"broadband"and "broadcasting digital TV"is introduced.Then the operability,signal strength indicator and transmission services coexistence of this project are discussed.A large hotel in downtown Beijing as an example is introduced.Finally,the conclusion that the feasibility of WoC mixed coverage is got,and the views of author are metioned.

WoC；digital TV；EoC

TN915

A

?? 京

2014-09-11

【本文獻(xiàn)信息】胡曉東.基于三網(wǎng)融合的WiFi覆蓋研究[J].電視技術(shù)，2014，38（21）.

胡曉東，高級(jí)工程師，荊州視信網(wǎng)絡(luò)公司副經(jīng)理，中國(guó)電子學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，長(zhǎng)江大學(xué)文理學(xué)院客座教授，全國(guó)廣播電視技術(shù)能手，湖北省廣播電視技術(shù)競(jìng)賽第一名，湖北荊州市廣播電視十大名人之一。