基于三网融合的W iFi覆盖研究

胡晓东

（湖北荆州视信网络公司，湖北 荆州 434000）

基于三网融合的W iFi覆盖研究

胡晓东

（湖北荆州视信网络公司，湖北 荆州 434000）

从数字电视和三网融合出发，在阐述WoC这种跨网进行“宽带”和“广电数字电视”混合覆盖的基本原理后，对此（混合）覆盖工程上的可操作性、信号强度指标和传输业务的共存性进行了探讨，并以北京闹市区某大型酒店为例介绍了这种混合覆盖改造工程的具体案例，最后得出WoC混合覆盖的可行性结论，并就此种覆盖应用谈了笔者的观点。

WoC；数字电视；EoC

三网融合自“十二五”期间开始实质性推动以来，发展速度一直较为缓慢。近两年，以iPhone和iPad为代表的中小屏智能终端的迅猛发展，给电信和广电网络运营商以启示：以数字家庭为基本点、以“广电有线+通信无线”相结合的互联网接入应用可能成为三网融合实现“破冰”的有力举措。目前我国数字家庭还处于概念性的阶段，分散的数字终端（大屏电视、PC、Pad、手机等）接受不同运营商的服务“各自为政”，未充分发挥它们的作用。由于无线互联网传输的WiFi标准[1]采用的2.4 GHz（或5 GHz）频段不受无线电监管，加之目前我国智能手机、平板电脑等智能终端一般将WiFi模块作为标配，而（广电）有线电视同轴电缆具有6 Gbit/s的传输带宽，故研究基于跨行业的WiFi覆盖（业界称WoC，WiFi over CATV或WLAN over CATV）是一个重要课题[1-2]。

1 WoC覆盖的可行性

WoC覆盖即将通过广电有线电视分配网接入的宽带信号在家庭（或宾馆客房等）端采用WiFi无线传输方式供用户使用，同时保证原数字电视信号正常使用，互不影响。如果是原EoC[2]（宽带与有线数字电视的纯电缆覆盖）的改造，则还要满足工程改造维护方便、性价比高的特点。

1.1 典型的EoC覆盖方案

图1中的混合信号包括有线电视和以太网两种，WDM为波分复用器，OUN为光网络单元，将以太网（电）信号从光载波中分离出来。EoC局端对以太网电信号进行调制并与光接收机输出的有线电视RF信号进行混合，EoC终端完成EoC局端的逆过程。

图1 典型的EoC覆盖示意图

1.2 WoC覆盖方案

图2是WoC覆盖方案。从图中可知，本方案与EoC覆盖有着基本一致的结构。从ONU输出的以太网电信号经无线路由器调制成2.4 GHzWiFi信号，与光接收机输出的有线电视信号在超G用户分配网络中混合分配后，经各个WoC终端输出。WoC终端有2个接口：1）无线接口。接上（杆）天线向室内覆盖WiFi无线信号，供手机、Pad和笔记本电脑上网用；2）有线电视接口，供STB（机顶盒）接收播放有线数字电视节目用。

图2 WoC覆盖示意图

1.3 W oC覆盖工程探讨

图2的无线路由器与市面的通用无线路由器原理一样，所不同的是其不设天线及天线接口，并改“天线接口”为“F座”；超G用户分配网络所用的分支分配器（无源）与有线电视的分支分配器原理一样，只是其工作频率扩展为3 GHz；WoC终端为无源面板形式，只进行信号分离、不进行信号处理。鉴于此，如果欲将EoC改造为WoC，只需如图2所示，用无线路由器替代EoC局端，用超G用户分配网络（由无源分支、分配器组合而成）代替用户分配网络（超G用户分配网络的输入端有两个用于信号混合的接口），用WoC终端代替EoC终端。就改造成本而言，市售几十元一台的无线路由器应当比EoC局端便宜，超G用户分配网络比图1的（有线电视）用户分配网络价格略高，WoC终端由于无源，应该比有源的EoC终端价格便宜。综上所述，将EoC改造为WoC设备成本降低，人力成本增加不多，维护更方便（WoC终端面板无源是主要原因）。

1.4 W oC覆盖的品质

如果要在“设计”的每个居室都实现宽带的WiFi覆盖，最简洁的办法是每户安装一台（WiFi）无线路由器。但相邻或相近家庭（或住所）的无线信号重叠干扰不可避免，影响了宽带信号传输的稳定性。采用如图2所示的一台无线路由器通过有线电视分配网络入户（与有线电视信号混合），衰减后的信号对相邻家庭（或住所）的干扰理论上可大大降低，只要户内的边界信号强度不小于-75 dBm，即可基本保证WoC的覆盖。

一般地，一台普及型（发射功率）100mW（Pt=40 dBm）的无线路由器，其覆盖距离与周围的环境密切关联。实验表明，其每“穿越”一堵墙，信号强度要衰减15～25 dB。WiFi信号（属于微波频段）的无障碍传输损耗与距离密切相关，其符合微波在自由空间传播的损耗规律。一般地，微波信号的视距传播损耗L空可表示为

式中：F为WiFi信号的发送频率，单位MHz；D为无线路由器至接收点的距离，单位km。

对于WiFi信号，其G=2.4 GHz（5 GHz频率太高，暂不考虑），故其无障碍传输的损耗为

实验表明，当WiFi接收信号的强度超过-60 dBm时，相应的连接速率、吞吐量和延时等指标与通过网线接入相差无几，故笔者将其（-60 dBm）作为WoC高品质覆盖的信号强度临界点。

假设工程用无线路由器安装于楼道（或走廊），距离终端设备的（直线）距离为40m，无线路由器距离房间的终端隔两堵墙（两堵墙对WiFi信号的衰减L墙取40 dB），则终端接收的信号强度为

式中：Pa为无线路由器天线的增益值，取3 dB。

这个值仅能与网络连接，由于远低于-60 dBm高品质临界值，故相关传输性能指标下降较为严重。

如果无线路由器安装的位置与其距离房间终端设备的直线距离均同上，采用SY(W)V-75-5同轴电缆将无线路由器的输出通过如图2所示连至房间的WoC面板，在该面板的WiFi输出口安装与通用无线路由器相仿的杆天线（仍设Pa=3 dB），则相同位置终端接收的信号强度为

式中：Lc为无线路由器至房间面板的电缆损耗；L分为超G分配网络的损耗

假定Lc=50 m（2.4 GHz信号经100 m SY(W)V-75-5同轴电缆后的损耗为50 dB），面板至终端的距离为10 m（很显然（50 m+10 m）＞40 m直线距离），超G分配网络采用8分配，其对WiFi信号的损耗L分=15 dB，则由式（4）得

此计算结果满足高品质覆盖的要求，故相同直线距离（隔二堵墙）采用WoC不仅可行，而且指标较高。

1.5 WoC传输业务的共存研究

WoC覆盖由于用户分配网络进行了改动（换用了更高带宽的分支分配器），故其对同时传送的有线电视信号确有影响。但有线电视信号强度下降在10 dBμV以内（低频段可下降1 0dB）。由于广电有线数字电视终端的门限电平一律大于40 dBμV，而采用光纤到小区、光纤到楼技术后，有线电视入户电平一般在55～65 dBμV之间（广电行业标准：40～80 dBμV）。改为WoC后，有线电视用户端信号仍大于45 dBμV，不影响数字电视的解码；另外频率在110～750 MHz的（广电有线）数字电视对承载互联网信号的WiFi 2.4 GHz载波也无干扰。由此观之，采用频分复用方式传输的WoC各业务无相互影响的情况。

2 WoC覆盖的应用

既然WoC具有上述技术（含运维）和经济方面的可行性，故其投入运营是没有障碍的，目前其主要应用在有线数字电视“入驻”的宾馆、酒店、学生宿舍等。一般一台100 mW无线路由器覆盖8个房间，一台200 mW（46 dBm）覆盖16个房间（因为16分配器比8分配器要增加约6 dB损耗），旅客在房间可实现看数字电视、上网。这种情况有线电视运营商与宾馆/饭店/学校等可实现双赢，有一定的市场空间和可持续增值空间。如位于北京王府井的五星级君悦酒店，原本在走廊大规模集中安装WiFi设备给客房提供互联网无线覆盖。结果房间信号弱、不稳定，同频干扰大，网速很低，随着用户的增加，投诉越来越多。为解决此问题，后将WiFi设备移至客房。虽然这样信号强度增加了，但客户终端可同时接收到附近10个以上的WiFi信号，同频干扰依旧严重，客户投诉不减。为迎接北京奥运会，该酒店按照本文的方案采用WoC技术进行系统改造，两周内完成400多个客房的WiFi覆盖改造，确保了奥运期间在高入住率和高流动人群情况下客房的高信号强度、高稳定连接和大网速，无一投诉。再如采用中空型设计的上海锦汇汤臣洲际大酒店、有3 000个WiFi接入点的四川大学锦城学院学生宿舍以及南京信息职业学院和内蒙古某电业大楼等。

对于个人用户，笔者建议在高档公寓作为有线通宽带的补充，提高宽带用户的粘性。

3 结论与体会

WoC覆盖工程具有施工简单（无需现场勘测和新增布线）/快捷、信号强（覆盖均匀，没有死角）、网速高、管理简易（拓补结构逻辑清晰）、房间辐射低（WoC面板输出的WiFi信号强度衰减了“25+15=40 dB”：设从无线路由器至WoC面板终端的电缆路由为50 m，采用8分配器）、系统基本无干扰（避免了楼上、楼下和同层无线路由器的干扰）等优势，而且不用另外穿墙打洞，充分做到了“一根线入户，电视、宽带都搞定；大中小终端齐上阵”，真正实现了多屏、多网的融合，具有较大的推广价值和应用前景。

[1]周刚.湖北广电与奇虎360无线WiFi运营思路[J].电视技术，2014，38（10）：1-3.

[2] 胡晓东.广电有线电视应对移动4G网方略探讨[J].电视技术，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

【本文献信息】胡晓东.基于三网融合的WiFi覆盖研究[J].电视技术，2014，38（21）.

胡晓东，高级工程师，荆州视信网络公司副经理，中国电子学会高级会员，长江大学文理学院客座教授，全国广播电视技术能手，湖北省广播电视技术竞赛第一名，湖北荆州市广播电视十大名人之一。