WLAN網(wǎng)絡(luò)AP數(shù)據(jù)回傳與廣電網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)研究

李賽

摘要：WLAN是運營商無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)承載移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的重要補充，是支撐無線寬帶接入的有效手段，在運營商的發(fā)展戰(zhàn)略中具有重要地位。當(dāng)前WLAN建設(shè)面臨著傳輸進(jìn)場困難、現(xiàn)網(wǎng)施工困難的挑戰(zhàn)，制約了WLAN的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模發(fā)展。本文提出的技術(shù)方案是基于廣電網(wǎng)絡(luò)回傳WLAN AP數(shù)據(jù)至移動網(wǎng)內(nèi)，替代當(dāng)前一般建設(shè)方案中的自建傳輸回傳，從而解決了傳輸難以進(jìn)場、因業(yè)主裝修無法走線兩類影響WLAN建設(shè)的突出問題，從而實現(xiàn)了WLAN網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)。

Abstract： WLAN is an important part of carrier wireless broadband network. It is an important supplement to wireless cellular network carrying mobile data services. It is an effective means to support wireless broadband access and plays an important role in the development strategy of operators. At present， WLAN construction faces the challenge of difficulty in transmission and the difficulty in construction of existing networks， which restricts the development of WLAN network scale. The technical solution proposed in this paper is based on the radio and television network to transmit WLAN AP data to the mobile network， which replaces the self-built transmission backhaul in the current general construction scheme， thus solving the problem that the transmission is difficult to enter， and the WLAN is affected by the owner's decoration. The outstanding problems of construction have enabled the rapid construction of WLAN networks.

關(guān)鍵詞：WLAN;AP;廣電網(wǎng)絡(luò);數(shù)據(jù)回傳

Key words： WLAN;AP;radio and television network;data return

中圖分類號：TN929.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）23-0253-02

1 ?技術(shù)方案

參考圖1，本文提出的方案基于廣電網(wǎng)絡(luò)回傳WLAN AP數(shù)據(jù)至移動網(wǎng)內(nèi)，替代當(dāng)前一般建設(shè)方案中的自建傳輸回傳，從而解決了傳輸難以進(jìn)場、因業(yè)主裝修無法走線兩類影響WLAN建設(shè)的突出問題，從而實現(xiàn)了WLAN網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)。

1.1 廣電網(wǎng)絡(luò)簡介

參考圖2，廣電網(wǎng)絡(luò)底層基于有線電視同軸電纜，一般情況下在同軸電纜網(wǎng)絡(luò)兩端部署高清數(shù)字電視機(jī)頂盒（即CABLE MODEM，簡稱CM）與融合網(wǎng)關(guān)（CMTS，CM的統(tǒng)一接入設(shè)備），通過CM為客戶提供數(shù)據(jù)電視接入、高清電視點播、有線寬帶業(yè)務(wù)接入（提供FE接口）。

協(xié)議棧的組成為：在CM以下、CMTS以上為標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)/IP接口，CM與CMTS之間為廣電網(wǎng)絡(luò)，底層基于DOCSIS協(xié)議，與典型的以太網(wǎng)不同，物理層下行采用同軸電纜內(nèi)的頻分復(fù)用，數(shù)據(jù)鏈路層CM與CMTS之間數(shù)據(jù)封裝的MPEG-TS幀。

1.2 廣電網(wǎng)絡(luò)回傳WLAN數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)1：廣電網(wǎng)絡(luò)的有線寬帶業(yè)務(wù)接入底層基于DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)，與普通的以太網(wǎng)或MSTP等傳輸網(wǎng)絡(luò)不同，在IP層AP將與CM以及CM下其他模塊共享同一網(wǎng)關(guān)，無法直接將AP數(shù)據(jù)從視頻點播等其他數(shù)據(jù)中篩選并轉(zhuǎn)發(fā)至AC。

挑戰(zhàn)2：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模上升后，同廠家AP需注冊至不同AC，需解決針對同一廠家AP下發(fā)不同的注冊AC IP地址的問題。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

穿透廣電網(wǎng)絡(luò)的AP注冊方案：

常規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，AP注冊流程為AP發(fā)送DHCP DISCOVER及REQUEST報文，通過二層隔離等方法限定其對應(yīng)AC，AC回應(yīng)下發(fā)IP地址，AP獲取IP地址后向AC注冊，從而實現(xiàn)AP獲取地址并與AC注冊，如圖3所示。

參考圖4，基于DOCSIS協(xié)議，在廣電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，CM及CM連接網(wǎng)元的網(wǎng)關(guān)都設(shè)定在CMTS，地址申請需由廣電網(wǎng)絡(luò)完成，為解決上述問題，本成果的創(chuàng)新點為解決AP在廣電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獲取IP地址并注冊至AC的技術(shù)方法：通過廣電網(wǎng)絡(luò)的MAC地址綁定，在CMTS側(cè)DHCP sever上為AP劃分單獨IP地址池，從而解決AP數(shù)據(jù)對應(yīng)路由區(qū)分的問題;另一方面，通過AP DHCP DISCOVER報文中要求上報option60注明自身廠商信息（VCI），網(wǎng)絡(luò)側(cè)對其判斷后下發(fā)IP地址同時以O(shè)PTION43下發(fā)AC IP地址。該方案的優(yōu)點為實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)的同時，不需對雙方網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做功能修改，僅需落實配置即可實現(xiàn)，實現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的最小化修改。

具體的信令流程如下：

①DHCP discover/VCI：AP上電后自動發(fā)起DHCP discover，攜帶option60標(biāo)明自己的廠商識別代碼VCI;

②DHCP offer/AC IP：作為CM以下所有網(wǎng)元的統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)，CMTS回復(fù)DHCP OFFER，根據(jù)AP的VCI回復(fù)option60，AP的注冊AC IP地址;

③DHCP request/VCI：AP發(fā)起地址請求，攜帶option60標(biāo)明自己的廠商識別代碼VCI;

④DHCP ACK/AC IP：CMTS根據(jù)預(yù)先配置的AP分配相應(yīng)的AP IP地址，同時攜帶option60，告知AP的注冊AC IP地址;

⑤CAPWAP join request：AP向AC IP地址發(fā)起CAPWAP注冊請求;

⑥CAPWAP join response：AC回復(fù)CAPWAP注冊回復(fù)報文;AP/AC建立CAPWAP連接，注冊成功;

⑦完成AP注冊，下發(fā)配置，廣播信號：與常規(guī)AP注冊后工作方式相同，AC下發(fā)SSID等配置參數(shù)，AP廣播無線信號;

⑧用戶無線連接、認(rèn)證、接入網(wǎng)絡(luò)：用戶接入網(wǎng)絡(luò)，與常規(guī)環(huán)境下使用WLAN網(wǎng)絡(luò)感知相同;

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大后，同廠家同型號AP可能根據(jù)地理分布等因素規(guī)劃至不同的AC。實現(xiàn)方案為以CMTS為單位配置相應(yīng)的option43值，實現(xiàn)同廠商AP注冊至不同AC的需求。

2 ?解決AP網(wǎng)絡(luò)安全問題

由于AP至AC穿透了廣電網(wǎng)絡(luò)，同時廣電網(wǎng)絡(luò)已對所有私網(wǎng)地址做了應(yīng)用規(guī)劃，已無法為AP分配私網(wǎng)地址。為解決AP、AC地址與廣電IP網(wǎng)絡(luò)無地址沖突問題，決定為AP分配公網(wǎng)IP地址。如此，則AP面臨來自廣電骨干IP網(wǎng)、廣電出口互聯(lián)網(wǎng)、移動出口互聯(lián)網(wǎng)的安全攻擊風(fēng)險。創(chuàng)新點2為多網(wǎng)絡(luò)出口安全策略，解決AP安全攻擊風(fēng)險：在CMTS設(shè)定安全策略僅允許來自移動WLAN網(wǎng)段的地址訪問，實現(xiàn)對廣電骨干IP網(wǎng)、廣電出口互聯(lián)網(wǎng)的安全風(fēng)險隔離，而在移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)AC設(shè)備上限制AP設(shè)備地址段的對外訪問以及外部對此地址段的訪問，實現(xiàn)對移動出口互聯(lián)網(wǎng)的安全風(fēng)險隔離。這樣，雖然AP配置了公網(wǎng)IP地址，但通過多網(wǎng)絡(luò)出口安全策略限定，限定了AP IP地址的有效范圍，將其限制在“CM-CMTS-AC”的范圍之內(nèi)，解決了AP網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。

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