小區寬帶+WLAN融合業務實現方案

麥歡怡，李斌

（中國移動通信集團廣東有限公司珠海分公司，珠海 519015）

2010年，廣東移動開始建設IP城域網，經過一年的建設，IP城域網已經初步建成，并投入運營，攜帶的城域網用戶量也在不斷增加。由于移動在IP城域網建設運維方面起步相對于國內其他網絡運營商晚，許多業務的實現及組網模式都在探索當中。

IP城域網是CMNET在城域內的延伸，匯聚業務并對業務進行控制（認證、計費、資源分配等），目前主要承載IMS、集團專線、WLAN、固定寬帶（移動/鐵通）+WLAN延伸、地市自有業務、固定寬帶業務等。其中，固定寬帶+WLAN業務是中國移動重點發展的業務，而且這項業務可以同時推廣小區寬帶及WLAN業務，因此中國移動委托廠家生產一款能同時使用寬帶和WLAN的ONU，并向客戶推廣此業務產品。產品正式推廣之前，城域網的維護人員進行一系列的研究和現網實驗，希望找到最優的組網實施方案。

1 行業內研究現狀

小區寬帶業務在電信、聯通兩家電信運營商中發展得比較早，中國移動最近兩年才開始建設城域網，因此，小區寬帶業務相對起步較晚。隨著網絡技術的發展，傳統的電話撥號上網和窄帶ISDN已經被淘汰，現在的小區寬帶大多采用XDSL、PON等接入方式。雖然接入方式各異，但是PPPoE因為其上網方式傳統，計費方便準確，可進行流量精確控制等諸多優點而成為各大運營商首選的認證方式。

WLAN作為TD網絡的有利補充，主要定位于數據流量分流。國內各運營商目前使用的WLAN技術標準主要是802.11b/g/n，802.11b與802.11g均工作在2.4GHz頻率下，802.11b最高速率為11Mbit/s，而802.11g最高速率可達54Mbit/s，802.11n是中國移動去年開始使用的新標準，速率范圍在300～600Mbit/s。

2011年，中國移動在國內率先推行小區寬帶與WLAN融合業務，經過半年的準備和測試，已經研究出比較成熟的、適用于IP城域網現網結構的融合組網方案，走在國內網絡運營商的前面。

2 小區寬帶業務的實現原理

小區寬帶用戶有兩種接入方式：靜態VLAN接入與動態VLAN接入方式。現網中一般使用的是動態VLAN方式，其PPPoE業務流程如下：

（1）客戶端發送PADI報文發現PPPoE-Server。SR作為PPPoE-Server，收到報文后自動創建對應VLAN的SAP并回應PADO報文；

（2）客戶端收到PADO報文后向PPPoE-Server發送PADR報文。PPPoE-Server收到PADR報文后回應PADS報文并建立PPPoE session（以上過程只是PPPoE的discovery階段，接下來是PPPoE的session階段）；

（3）PPPoE客戶機與PPPoE-Server完成PPPoE session后則進入PPP協商；

（4）完成協商后則是進入驗證，即平時用戶在家上寬帶時拔號認證的用戶名及密碼;

（5）SR收到用戶的用戶名和密碼后會同客戶的MAC、VLAN號、BRAS的相關信息一起封裝在1號報文內發往RADIUS進行認證；

（6）RADIUS收到BRAS發來的1號報文并進行較驗并返回2號報文，SR根據這個報文自動創建的SAP；

（7）完成驗證后SR則與PPPoE客戶機繼續進行NCP協商，這個過程中包括IP地址、DNS地址分配等，至此用戶已能通過PPPoE正常訪問Internet。

3 WLAN業務實現原理

中國移動WLAN網絡實際上是建立在IP城域網的基礎上，主要由RADIUS服務器、Portal服務器、AC、AP組成。WLAN的接入認證過程如下：

（1）用戶通過標準的DHCP協議，通過AC獲取IP地址。用戶發起HTTP請求，AC截獲請求，并強制到Portal服務器。Portal服務器向WLAN用戶推送Web認證頁面；

（2）用戶在認證頁面上填入賬號、密碼等信息，提交到Portal服務器；

（3）Portal接收到用戶信息，向RADIUS發出用戶信息查詢請求。RADIUS驗證后向Portal返回查詢結果。如查詢成功，Portal服務器按照CHAP流程向AC請求Challenge。如失敗，Portal直接返回提示信息給用戶，流程至此結束；

（4）AC 返 回 Challenge，Portal將 密 碼 和Challenge ID及Challenge-Password，和賬號一起提交到AC，發起認證。AC將這些信息和賬號一起送到Radius服務器，由其進行認證；

（5）AC將RADIUS返回認證的結果和相關業務屬性給Portal服務器；

（6）Portal服務器根據認證結果，推送認證結果頁面。此時用戶可以上網。

4 小區寬帶+WLAN融合業務設計與實現

小區寬帶+WLAN融合業務通過定制的ONU，可以向小區寬帶的家庭用戶提供有線及無線的上網業務。其中有線上網使用的是小區寬帶PPPoE，而無線上網可以使用私用SSID或公用SSID。私用SSID實際上是將小區寬帶的有線信號轉換成無線信號，通過用戶自行設置的私用SSID進行識別。而公用SSID則是中國移動WLAN所使用的SSID，即CMCC。小區寬帶和WLAN享用同一個帶寬，例如同一時間內，小區寬帶和WLAN的總帶寬為10Mbit/s。由于目前WLAN和小區寬帶的計費方式不一樣，在設計融合業務組網方案時也要考慮這一需求。

圖1 中國移動城域網網絡拓撲

4.1 組網方案

設計小區寬帶+WLAN融合業務技術實現方案時，必然要結合移動城域網組網結構。目前廣東移動統一采用“核心層+業務控制層+業務匯聚層”的架構。其中業務控制層主要由業務路由器(SR)和寬帶接入服務器（BRAS）組成，實現用戶和業務的接入、控制等，另外獨立部署了鐵通協同BRAS實現移動城域網與鐵通城域網的互通。WLAN專用交換機僅負責匯聚WLAN網絡的核心網元AC。

融合組網方案采用在移動城域網的業務控制層新增一臺移動專用BRAS，主要是為了在業務控制層能區分移動業務與鐵通業務的管理界面。對于鐵通小區寬帶+WLAN融合業務，鐵通城域網的匯聚交換機上聯到這臺BRAS，最后通過移動IP城域網到達CMNET。

改動除了發生在網絡側，在客戶側也需要作出變動。針對FTTB模式的小區用戶，客戶側需要用集成WLAN功能的家庭網關替換原有鐵通家庭網關；針對FTTH模式，則用集成WLAN功能的ONU替換掉原有具有家庭網關功能的鐵通ONU。具體組網圖如圖2所示。

4.2 認證方案

雖然是融合業務，但認證還是需要分別采用不同的認證方式，小區寬帶采用PPPoE認證，WLAN主要采用Portal認證。認證過程如下：

（1）用戶上線后，向鐵通協同BRAS（以下簡稱為協同BRAS）發起DHCP請求，協同BRAS做DHCP響應，為用戶分配IP地址，用戶默認網關設置在協同BRAS上；

（2）若用戶打開任一網頁，此時默認用戶使用WLAN，協同BRAS進行URL轉換，用戶轉而向Portal服務器提交URL請求，Portal服務器向用戶推送Portal認證頁面，用戶輸入賬號密碼信息后，由Portal服務器轉送至RADIUS服務器，RADIUS驗證用戶信息，如果通過驗證，RADIUS就會通知網關，網關再向用戶返回驗證通過的信息。 (如圖3認證流1)；

圖2 新增移動專用BRAS

（3）若用戶通過私有SSID發起PPPoE認證，鐵通城域網匯聚交換機向鐵通協同BRAS和鐵通BRAS同時廣播PPPoE認證請求，但是只有鐵通BRAS響應請求并配合鐵通AAA完成認證。認證通過后，用戶由鐵通BRAS重新分配IP地址，并將默認網關設置為鐵通BRAS (如圖3認證流2)；

（4）用戶也可通過有線方式接入，此方式只能進行PPPoE認證，同認證流2。

4.3 帶寬分配

原則上小區寬帶和WLAN的帶寬是獨立的，即在原有固定寬帶帶寬基礎上獨立疊加一定的WLAN帶寬。若原小區寬帶用戶端口帶寬無法擴容或擴容成本過高，則WLAN延伸業務與小區寬帶業務共享端口與帶寬。

4.4 方案測試結果

項目組通過測試驗證了“新增移動專用BRAS方案”的技術可行性，在使用該方案搭建的網絡中同時使用小區寬帶、WLAN訪問互聯網互不影響。

5 總結

圖3 融合業務認證流程示意圖

小區寬帶業務的技術實現在電信運營商中已經比較成熟，而WLAN技術大力推廣及商用則是最近這一兩年才開始的。中國移動為了進一步推動小區寬帶和WLAN業務發展，近期在市場上推出了小區寬帶+WLAN融合業務，實現了WLAN進入普通小區、用戶家庭。本文正是完成了業務技術實現的相關研究工作，對于業務的正式商用具有重要意義。