小区宽带+WLAN融合业务实现方案

麦欢怡，李斌

（中国移动通信集团广东有限公司珠海分公司，珠海 519015）

2010年，广东移动开始建设IP城域网，经过一年的建设，IP城域网已经初步建成，并投入运营，携带的城域网用户量也在不断增加。由于移动在IP城域网建设运维方面起步相对于国内其他网络运营商晚，许多业务的实现及组网模式都在探索当中。

IP城域网是CMNET在城域内的延伸，汇聚业务并对业务进行控制（认证、计费、资源分配等），目前主要承载IMS、集团专线、WLAN、固定宽带（移动/铁通）+WLAN延伸、地市自有业务、固定宽带业务等。其中，固定宽带+WLAN业务是中国移动重点发展的业务，而且这项业务可以同时推广小区宽带及WLAN业务，因此中国移动委托厂家生产一款能同时使用宽带和WLAN的ONU，并向客户推广此业务产品。产品正式推广之前，城域网的维护人员进行一系列的研究和现网实验，希望找到最优的组网实施方案。

1 行业内研究现状

小区宽带业务在电信、联通两家电信运营商中发展得比较早，中国移动最近两年才开始建设城域网，因此，小区宽带业务相对起步较晚。随着网络技术的发展，传统的电话拨号上网和窄带ISDN已经被淘汰，现在的小区宽带大多采用XDSL、PON等接入方式。虽然接入方式各异，但是PPPoE因为其上网方式传统，计费方便准确，可进行流量精确控制等诸多优点而成为各大运营商首选的认证方式。

WLAN作为TD网络的有利补充，主要定位于数据流量分流。国内各运营商目前使用的WLAN技术标准主要是802.11b/g/n，802.11b与802.11g均工作在2.4GHz频率下，802.11b最高速率为11Mbit/s，而802.11g最高速率可达54Mbit/s，802.11n是中国移动去年开始使用的新标准，速率范围在300～600Mbit/s。

2011年，中国移动在国内率先推行小区宽带与WLAN融合业务，经过半年的准备和测试，已经研究出比较成熟的、适用于IP城域网现网结构的融合组网方案，走在国内网络运营商的前面。

2 小区宽带业务的实现原理

小区宽带用户有两种接入方式：静态VLAN接入与动态VLAN接入方式。现网中一般使用的是动态VLAN方式，其PPPoE业务流程如下：

（1）客户端发送PADI报文发现PPPoE-Server。SR作为PPPoE-Server，收到报文后自动创建对应VLAN的SAP并回应PADO报文；

（2）客户端收到PADO报文后向PPPoE-Server发送PADR报文。PPPoE-Server收到PADR报文后回应PADS报文并建立PPPoE session（以上过程只是PPPoE的discovery阶段，接下来是PPPoE的session阶段）；

（3）PPPoE客户机与PPPoE-Server完成PPPoE session后则进入PPP协商；

（4）完成协商后则是进入验证，即平时用户在家上宽带时拔号认证的用户名及密码;

（5）SR收到用户的用户名和密码后会同客户的MAC、VLAN号、BRAS的相关信息一起封装在1号报文内发往RADIUS进行认证；

（6）RADIUS收到BRAS发来的1号报文并进行较验并返回2号报文，SR根据这个报文自动创建的SAP；

（7）完成验证后SR则与PPPoE客户机继续进行NCP协商，这个过程中包括IP地址、DNS地址分配等，至此用户已能通过PPPoE正常访问Internet。

3 WLAN业务实现原理

中国移动WLAN网络实际上是建立在IP城域网的基础上，主要由RADIUS服务器、Portal服务器、AC、AP组成。WLAN的接入认证过程如下：

（1）用户通过标准的DHCP协议，通过AC获取IP地址。用户发起HTTP请求，AC截获请求，并强制到Portal服务器。Portal服务器向WLAN用户推送Web认证页面；

（2）用户在认证页面上填入账号、密码等信息，提交到Portal服务器；

（3）Portal接收到用户信息，向RADIUS发出用户信息查询请求。RADIUS验证后向Portal返回查询结果。如查询成功，Portal服务器按照CHAP流程向AC请求Challenge。如失败，Portal直接返回提示信息给用户，流程至此结束；

（4）AC 返 回 Challenge，Portal将 密 码 和Challenge ID及Challenge-Password，和账号一起提交到AC，发起认证。AC将这些信息和账号一起送到Radius服务器，由其进行认证；

（5）AC将RADIUS返回认证的结果和相关业务属性给Portal服务器；

（6）Portal服务器根据认证结果，推送认证结果页面。此时用户可以上网。

4 小区宽带+WLAN融合业务设计与实现

小区宽带+WLAN融合业务通过定制的ONU，可以向小区宽带的家庭用户提供有线及无线的上网业务。其中有线上网使用的是小区宽带PPPoE，而无线上网可以使用私用SSID或公用SSID。私用SSID实际上是将小区宽带的有线信号转换成无线信号，通过用户自行设置的私用SSID进行识别。而公用SSID则是中国移动WLAN所使用的SSID，即CMCC。小区宽带和WLAN享用同一个带宽，例如同一时间内，小区宽带和WLAN的总带宽为10Mbit/s。由于目前WLAN和小区宽带的计费方式不一样，在设计融合业务组网方案时也要考虑这一需求。

图1 中国移动城域网网络拓扑

4.1 组网方案

设计小区宽带+WLAN融合业务技术实现方案时，必然要结合移动城域网组网结构。目前广东移动统一采用“核心层+业务控制层+业务汇聚层”的架构。其中业务控制层主要由业务路由器(SR)和宽带接入服务器（BRAS）组成，实现用户和业务的接入、控制等，另外独立部署了铁通协同BRAS实现移动城域网与铁通城域网的互通。WLAN专用交换机仅负责汇聚WLAN网络的核心网元AC。

融合组网方案采用在移动城域网的业务控制层新增一台移动专用BRAS，主要是为了在业务控制层能区分移动业务与铁通业务的管理界面。对于铁通小区宽带+WLAN融合业务，铁通城域网的汇聚交换机上联到这台BRAS，最后通过移动IP城域网到达CMNET。

改动除了发生在网络侧，在客户侧也需要作出变动。针对FTTB模式的小区用户，客户侧需要用集成WLAN功能的家庭网关替换原有铁通家庭网关；针对FTTH模式，则用集成WLAN功能的ONU替换掉原有具有家庭网关功能的铁通ONU。具体组网图如图2所示。

4.2 认证方案

虽然是融合业务，但认证还是需要分别采用不同的认证方式，小区宽带采用PPPoE认证，WLAN主要采用Portal认证。认证过程如下：

（1）用户上线后，向铁通协同BRAS（以下简称为协同BRAS）发起DHCP请求，协同BRAS做DHCP响应，为用户分配IP地址，用户默认网关设置在协同BRAS上；

（2）若用户打开任一网页，此时默认用户使用WLAN，协同BRAS进行URL转换，用户转而向Portal服务器提交URL请求，Portal服务器向用户推送Portal认证页面，用户输入账号密码信息后，由Portal服务器转送至RADIUS服务器，RADIUS验证用户信息，如果通过验证，RADIUS就会通知网关，网关再向用户返回验证通过的信息。 (如图3认证流1)；

图2 新增移动专用BRAS

（3）若用户通过私有SSID发起PPPoE认证，铁通城域网汇聚交换机向铁通协同BRAS和铁通BRAS同时广播PPPoE认证请求，但是只有铁通BRAS响应请求并配合铁通AAA完成认证。认证通过后，用户由铁通BRAS重新分配IP地址，并将默认网关设置为铁通BRAS (如图3认证流2)；

（4）用户也可通过有线方式接入，此方式只能进行PPPoE认证，同认证流2。

4.3 带宽分配

原则上小区宽带和WLAN的带宽是独立的，即在原有固定宽带带宽基础上独立叠加一定的WLAN带宽。若原小区宽带用户端口带宽无法扩容或扩容成本过高，则WLAN延伸业务与小区宽带业务共享端口与带宽。

4.4 方案测试结果

项目组通过测试验证了“新增移动专用BRAS方案”的技术可行性，在使用该方案搭建的网络中同时使用小区宽带、WLAN访问互联网互不影响。

5 总结

图3 融合业务认证流程示意图

小区宽带业务的技术实现在电信运营商中已经比较成熟，而WLAN技术大力推广及商用则是最近这一两年才开始的。中国移动为了进一步推动小区宽带和WLAN业务发展，近期在市场上推出了小区宽带+WLAN融合业务，实现了WLAN进入普通小区、用户家庭。本文正是完成了业务技术实现的相关研究工作，对于业务的正式商用具有重要意义。