鄧 波

（作者單位：四川九州電子科技股份有限公司）

家庭智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)用技術(shù)方案

鄧 波

（作者單位：四川九州電子科技股份有限公司）

本文介紹了家庭智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)用技術(shù)方案，核心為通過(guò)智能傳輸協(xié)議將Wi-Fi AP的SSID名稱(chēng)和密碼自動(dòng)同步到各Wi-FiRepeater，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)在各點(diǎn)的平滑無(wú)縫連接

家庭智能網(wǎng)關(guān)；Wi-Fi智能延伸；Wi-FiRepeater；智能傳輸協(xié)議

1　概述

2015年3月，國(guó)家新聞出版廣電總局提出“智慧廣電”的概念，2015年5月提出了“實(shí)施寬帶廣電戰(zhàn)略，建設(shè)家庭信息中心”的新戰(zhàn)略，因此，不管是國(guó)家政策方向還是業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，未來(lái)廣電終端的發(fā)展必定是多業(yè)務(wù)承載，實(shí)現(xiàn)云、管、端一體化協(xié)同的家庭智能網(wǎng)關(guān)。一方面，作為面向家庭用戶(hù)的綜合接入網(wǎng)關(guān)，它可以向家庭提供Internet網(wǎng)絡(luò)連接和家庭組網(wǎng)功能，為用戶(hù)提供設(shè)備接入、路由和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、虛擬網(wǎng)絡(luò)等多種方式的通信服務(wù)。另一方面，作為多媒體終端，它又具備了較強(qiáng)的圖像和音、視頻處理能力，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視、IPTV、網(wǎng)絡(luò)播放（OTT功能）以及音視頻通話(huà)等多媒體功能。隨著手機(jī)與平板的普及，及互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，家庭智能網(wǎng)關(guān)集成Wi-Fi也將成為主流的家庭移動(dòng)聯(lián)網(wǎng)方案。

2　家庭智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)解決方案

2.1系統(tǒng)總體架構(gòu)（見(jiàn)圖1）

家庭智能網(wǎng)關(guān)不僅支持現(xiàn)有電視的直播、點(diǎn)播、資訊等功能，還為開(kāi)展基于智能操作系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)提供終端支持，具有以下功能特點(diǎn)。

1）家庭智能網(wǎng)關(guān)支持多路數(shù)字電視節(jié)目的實(shí)時(shí)接收、解復(fù)用、解擾和分發(fā)。

2）家庭智能網(wǎng)關(guān)支持基于同軸電纜EOC或者CM口數(shù)據(jù)接入方式，也支持WAN口的數(shù)據(jù)接入。網(wǎng)關(guān)與各終端的家庭內(nèi)部組網(wǎng)支持LAN有線(xiàn)方式連接，也支持無(wú)線(xiàn)Wi-Fi的連接，支持路由和交換。

3）家庭智能網(wǎng)關(guān)作為媒體中心支持音視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、共享、分發(fā)。

4）家庭智能網(wǎng)關(guān)作為控制中心可升級(jí)支持物聯(lián)網(wǎng)功能，支持家庭監(jiān)控及家庭可視電話(huà)等。

a.硬件架構(gòu)：主板模塊、高頻接收和解調(diào)NIM模塊、硬盤(pán)存儲(chǔ)模塊、DOCSIS/EOC功能模塊、Wi-Fi無(wú)線(xiàn)路由器模塊、音視頻采集模塊。

b.軟件架構(gòu)：采用Android操作系統(tǒng)，各個(gè)應(yīng)用業(yè)務(wù)采用多進(jìn)程設(shè)計(jì)，核心業(yè)務(wù)在進(jìn)程內(nèi)部采用模塊化設(shè)計(jì)，從架構(gòu)上分為四層，應(yīng)用層、Android固件層、支撐庫(kù)層和驅(qū)動(dòng)層。

2.2Wi-Fi路由模塊智能延伸系統(tǒng)方案

圖2　智能網(wǎng)關(guān)Wi-Fi家庭聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

2.2.1Wi-Fi技術(shù)現(xiàn)狀

在Wi-Fi系統(tǒng)家庭應(yīng)用中，目前還存在如下問(wèn)題。

1）單個(gè)Wi-Fi路由器無(wú)法全面穩(wěn)定地覆蓋大戶(hù)型家庭，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)盲區(qū)。大功率、高增益天線(xiàn)的機(jī)器號(hào)稱(chēng)可以解決大戶(hù)型的Wi-Fi問(wèn)題，但實(shí)際上高增益天線(xiàn)上下樓層也會(huì)出現(xiàn)死角，Wi-Fi信號(hào)無(wú)法增強(qiáng)，只改變了信號(hào)空間分布；同時(shí)，天線(xiàn)的增益越高，信號(hào)的覆蓋范圍從球型，變成扁平型，上下樓層的覆蓋反而變差了，同時(shí)也增強(qiáng)了電磁輻射。

2）多個(gè)Wi-Fi路由器覆蓋會(huì)要求用戶(hù)在不同的SSID間切換，切換時(shí)網(wǎng)絡(luò)會(huì)出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象，用戶(hù)體驗(yàn)感很差，而市場(chǎng)上大部分的Wi-Fi放大器只有在信號(hào)差到足以斷線(xiàn)的情況下，才會(huì)斷線(xiàn)并重新尋找可用的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致用戶(hù)會(huì)持續(xù)連接在不佳的網(wǎng)絡(luò)中。

2.2.2Wi-Fi智能延伸方案設(shè)計(jì)

為解決以上Wi-Fi家庭移動(dòng)聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題，基于家庭智能網(wǎng)關(guān)的Wi-Fi智能延伸方案徹底解決了這一難題。

家庭智能網(wǎng)關(guān)平臺(tái)基于CortexA9芯片架構(gòu)，具有強(qiáng)大的處理能力，整機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，集成Wi-FiAP模塊，并采用了先進(jìn)的智能傳輸協(xié)議，通過(guò)主AP實(shí)現(xiàn)區(qū)域Wi-Fi覆蓋，對(duì)于家庭內(nèi)主AP無(wú)法覆蓋的盲區(qū)，在合適的位置（主AP信號(hào)衰減到-75dbm）部署Wi-FiAP/Repeater來(lái)實(shí)現(xiàn)Wi-Fi信號(hào)中繼放大（見(jiàn)圖2），不論移動(dòng)到哪，系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)地連接到信號(hào)最好的Wi-FiAP/Repeater上去，無(wú)須手動(dòng)切換，就可以真正的體驗(yàn)到無(wú)線(xiàn)自在、智能延伸的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)生活。

1）系統(tǒng)硬件。Wi-Fi AP模塊，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)VLAN解標(biāo)簽，Wi-Fi主區(qū)域覆蓋。模塊采用PCI-E接口無(wú)線(xiàn)Wi-Fi方案，該方案支持802.11b/g/n，支持SISO，可接2根天線(xiàn)，最高速率150Mbps，發(fā)射功率≥15dBm，除了能進(jìn)行上行的數(shù)據(jù)接收，也可以做數(shù)據(jù)的下行組網(wǎng)。Wi-Fi repeater，通過(guò)USB接口進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)主Wi-Fi AP信號(hào)的接收，信號(hào)中繼放大傳輸，通過(guò)指示燈，可以查看接收主Wi-Fi AP信號(hào)的強(qiáng)度。

2）系統(tǒng)軟件。智能傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)將主Wi-Fi AP的SSID名稱(chēng)和密碼自動(dòng)同步到各Wi-Fi repeater上，從而實(shí)現(xiàn)用戶(hù)在各點(diǎn)登陸信息的一致性，并實(shí)現(xiàn)了智能無(wú)縫切換，提供最佳地上網(wǎng)連線(xiàn)品質(zhì)。

圖1　家庭智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景

3　技術(shù)總結(jié)

新一代家庭智能網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)在數(shù)字家庭核心業(yè)務(wù)上的融合，終端上多模式的融合，發(fā)揮數(shù)字家電各自?xún)?yōu)勢(shì)互聯(lián)互通，打造全方位的數(shù)字家庭，推動(dòng)數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著三網(wǎng)融合一線(xiàn)入戶(hù)，今后家庭各種電器都可聯(lián)網(wǎng)形成一個(gè)“物聯(lián)網(wǎng)”，本方案特別提出了家庭Wi-Fi無(wú)縫延伸的解決方案，有效地解決了Wi-Fi在家庭移動(dòng)聯(lián)網(wǎng)中的難題，從真正意義上體現(xiàn)了家庭網(wǎng)關(guān)的智能化，大大增強(qiáng)了用戶(hù)的體驗(yàn)感。

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