原创以合作方式共建运营商WLAN网络的方案及运营模式探讨.doc

1 引言 中国论文网 无线WiFi网络（802.11b/g/n）因为具有带宽资源丰富、用户终端支持广泛、部署便利及成本低廉等优点，成为运营商近年无线城市概念的热点，也是运营商近期大力发展的网络接入方案，保障宽带业务、移动互联网业务的顺利发展。但是，与家用无线WiFi网络相比，运营商以无线城市理念建设的网络还是存在以下两个硬伤： （1）运营商无线WiFi热点建设成本高，单热点综合成本达到几万元，单AP覆盖面积也有限，因此只在一线二线城市的机场、酒店、CBD、商业区等重点区域实现了网络覆盖；同时网络维护成本较高，导致用户资费水平居高不下，收回投资的周期漫长。 （2）运营商WiFi热点需要自有传输链路，并且从物业方获得施工许可后才能进行安装；因此无线网络难以进入普通的居民小区，而居民区正是用户网络访问需求最大的地方，这部分网络需求难以满足。 传统的WiFi网络方案决定了其成本高昂、覆盖范围有限，那么，如何才能建设起成本和资费低廉，并且能覆盖二三四线城市乃至县城乡镇的居民社区的无线网络呢？本文涉及的建设方案和运营模式可以解决这些问题。 2 合作模式开展的前提 作为宽带链路资源的拥有者，有线宽带业主的网络一般是私有的，接入家用无线路由器，再设置WEP/WPA密码，仅供家庭内使用。如果希望宽带业主和运营商开展合作，将自己的无线网络开放出来提供给外部用户使用，那么必须明确合作开展的前提。从宽带业主的角度出发，以下4个问题是必须解决的： （1）收益共享问题：宽带业主共享了WiFi网络，必然需要获得共享之后的流量收益。怎样实现访问控制、流量计费？怎样实现计费收益的共享和分配？ （2）带宽资源分配问题：家用ADSL宽带一般是2M或者4M，提供给他人访问必然会影响到宽带业主自己的带宽。如何实现带宽资源的分配和控制，确保宽带业主私有网络访问不受影响？ （3）网络安全问题：共享的无线网络存在被他人滥用甚至用于非法行为的可能，需要进行访客的身份认证和访问控制，确保网络安全。 （4）辐射问题：家用无线路由器覆盖范围较小，要实现较大范围的覆盖，一般需要提高无线侧天线的发射功率。这时候又如何让宽带业主确信自己不会受到辐射的影响？如何解决辐射功率和覆盖范围之间的矛盾？ 本文方案能够很好地解决以上4个问题，相信宽带业主将愿意和运营商签订合同开展合作，共建共享无线 网络。 3 技术架构 本方案使用定制的无线路由器，对无线网络进行了内网和外网的分离，内网仍然由宽带业主自行使用，外网提供给普通用户访问；明确了带宽分配和控制机制，宽带业主能够对网络带宽进行合理的配置，完成无线网络带宽资源的共享；建设了一个统一的认证门户，对用户访问实现计费，并将计费收入按比例支付给宽带业主。 3.1 本方案的设备架构 本方案使用定制无线路由器，将内网和外网进行分离，其结构如图1所示： 该路由器包括3个接口模块：广域网接口（WAN）、无线内网接口（Intra-WLAN）、无线外网接口（Public-WLAN），以及2个内部的控制模块：带宽分配控制器（BDC，BandWidth Distribute Controler）、接入认证控制器（ACC，Access Certificate Controler）。 其中，WAN、BDC和Intra-WLAN三个模块均由宽带业主进行配置，宽带业主通过配置BDC，可以对分配出去的带宽进行控制，确保自己使用部分的带宽资源。而Public-WLAN和ACC模块将由运营商的认证门户服务器进行控制，Portal服务器将对public-WLAN的无线参数进行统一规范的设置，并通过ACC对用户访问进行认证和计费。 3.2 本方案的物理结构 为了在保证外网覆盖范围的前提下，不对宽带业主私有的网络产生干扰，不在室内产生射频辐射，内网和外网天线采用了不一样的物理结构。 内网天线将内置在路由器壳体内，和普通路由器类似，路由器放置位置也无特殊要求，但是建议放在离窗口较近的地方以方便引线。 而外网信号将通过SMA射频口引出，通过同轴线引到窗口外，在窗外设置具有方向性的天线。这样，外网的信号辐射将不会引入室内，可以适当地提高外网信号的发射功率，以提高信号覆盖范围。 3.3 宽带业主的配置流程 宽带业主获得该路由器后，将按照图2所示流程对路由器进行配置，其基本流程和普通路由器类似，只是多了一个配置ACC并填写业主银行账号信息的步骤。 （1）宽带业主登录无线路由器，启动设置向导，输入运营商提供的PPPOE宽带账号和密码，启动WAN连接； （2）设置无线内网（Intra-WLAN）的参数，如SSID、信道频点等，并可设置WEP、WPA等访问控制协议的密码，这些参数属于业主私有的信息； （3）设置带宽分配控制器（BDC）参数，从而将网络带宽分为两部分，即宽带业主将多少的带宽提供给外网用户； （4）配置接入认证控制器（ACC），输入宽带业主账号、真实姓名、银行账户（或支付宝）等信息，ACC将记录这些信息，并上传到全网Portal服务器； （5）全网Portal服务器将宽带业主信息（账号、姓名、银行账户）和ACC硬件进行绑定，并根据运营商的策略，自动完成无线外网（Public-WLAN）的配置脚本，返回给ACC； （6）ACC收到配置脚本，自动对Public-WLAN进行配置，使之符合统一的规范； （7）返回配置完成页面。 通过以上步骤的配置，该路由器将形成两个无线WLAN，其中内网为宽带业主的私有网络，其使用方式和普通路由器没有任何区别，业主可以随时调整其配置参数和访问密码；而外网的无线参数将按照运营商的规范进行配置，并且不设置WEP/WPA密码，用户可以像访问CMCC/Chinanet的无线网络一样进行连接。其访问控制将通过网页认证等方式来完成。 3.4 普通用户的访问流程 在宽带业主完成配置后，路由器将成为运营商WLAN网络的一个热点，用户可以通过自己的笔记本电脑或智能手机等终端设备进行网络访问，其流程如图3所示。 （1）用户通过自己的无线设备，搜索到无线网络的SSID广播，并进行连接； （2）用户启动浏览器，输入任意网址，将自动跳转到登录认证页面，用户输入自己的账号和密码，并选择带宽配置，点击登录按键； （3）ACC将用户信息（即外网用户账号和密码）以密文方式提供给全网Portal门户，Portal服务器将验证并记录用户访问信息，返回成功信号； （4）ACC向BDC申请带宽资源，如果资源可满足，则完成带宽分配，并向ACC返回成功信号； （5）ACC提供登录成功页面给用户，用户开启新的浏览器后，便可访问互联网。 以上的过程呈现给用户的体验，和目前的CMCC/Chinanet无线网络基本是一样的；稍有不同的是，在认证登录页面将提示用户选择接入的带宽数值，并采用不同的资费标准。这是因为家用ADSL等链路的带宽资源有限，需要兼顾宽带业主和普通用户的权益。 3.5 计费方案 由于本方案采用的是家用级别的传输资源，路由设备也由宽带用户自行维护，其带宽和稳定性无法和现有无线方案相比；因此建议调低资费标准，并且采用不一样的市场营销策略。计费可按照128kbps的带宽为基本单位，分为128k、256k、512k和1M等带宽级别制定资费标准。 用户访问的费用将由Portal认证服务器进行，用户每次访问和登出WLAN的时候，均需要在Portal进行认证，并将费用从用户的账户中扣除。 而宽带业主的营收情况将由路由器的ACC进行记录，ACC将记录每一个在本路由器访问的用户的时长和带宽，并与宽带业主的信息一同上报给Portal服务器，Portal服务器据此计算出某宽带业主的营收报表。 4 运营模式 为了有效地推动WLAN网络的建设，需要对普通用户、宽带业主、运营商三方的权益进行合理的分配，确保用户愿意使用WLAN，宽带业主愿意分享带宽，运营商有动力推动运营，共同推进WLAN网络的部署和运营。 根据行业发展的现状，建议采用3:7的比例进行营收的分配，即用户每1元的资费支出中，将有30%作为运营商的营业收入，70%在月底返还给宽带业主。宽带业主在签订合同安装路由器之后，将在月底获得收入的返还，或者用它来抵扣宽带费用的支出。而运营商也能从用户的访问中获得收入。 用户登录页面将存在于用户访问的全程，该页面可以作为一个广告平台，运营商可在该页面放置业务推广信息，或者外部广告，获得广告收入。 对于部分运营商来说，在居民社区建设廉价的WLAN网络可能会对现有的ADSL宽带业务产生分流的效果，影响运营商的总收入。对于该问题，可以通过定制的业务策略来解决，比如限制WLAN用户的带宽值来避免高端用户分流，通过终端识别技术仅让智能手机用户访问，设定合理的资费标准等等，实现无线WLAN和有线宽带的和谐发展。 5 网络安全和技术优化 对于该方案的系统架构，为确保其安全，尤其是核心的接入认证控制器（ACC）不被攻击或篡改，需要综合采用加密传输等安全措施。为了在发现安全漏洞后能够快速修复，需要路由器支持在线固件升级的功能，同时需要增强运营商Portal门户服务器的安全运维水平。 针对一些特定环境下的应用，比如在乡镇等地广人稀的地区，可以采用高增益的户外天线，并提高信号发射功率等，以提供更大的物理覆盖半径。 对于部分用户使用BT等下载软件，严重影响其他用户访问体验的情况，除了限制带宽外，还可针对部分区域的路由器使用特定配置，在ACC中禁用某些端口来防范。 6 结论 本文针对运营商现有的WLAN网络建设方案存在的问题，提出了