PON家庭网关与智能路由器的融合_李俊玮

核心功能
接 地址 入 QoS 功
安全 能
管理功能 本地管理 远程管理
业务功能
VoIP 业务 业务 联
业务 功能 功能 网
功能 x
y功
能
传送功能
图 １ 家 庭 网 关 功 能 图
图中，接 入 功 能 主 要 实 现 家 庭 网 络 与 电 信 网 络 的连接；联网功能主 要 实 现 家 庭 网 络 内 部 的 用 户 终 端与网络的互联；传 送 功 能 主 要 实 现 家 庭 网 络 内 部 的终端与电信网络之间ＩＰ 包的传送；业务功能主要 实现网关运营商内置的业务，如 ＶｏＩＰ 业务等。
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光通信研究
２０１５ 年 第 ５ 期 总 第 １９１ 期
庭网关接入的流量均统称为数据业务。
２ 智能路由器
２．１ 智 能 路 由 器 定 义 ［２］ ２０１３年，智 能 路 由 器 的 概 念 开 始 出 现，但 更 多
的是企业为了进行产品宣传以突出其与传统家用路 由器产品的区别而 提 出 的，因 此 本 身 并 无 明 确 定 义 和产品界定。纵观现有包括智能路由器在内的各种 家 用 路 由 器 设 备 ，其 功 能 大 致 可 以 分 为 三 个 层 次 ：首 先是最基本的网络 功 能，对 应 于 家 庭 网 关 的 联 网 功 能及核心功能，普通 家 用 路 由 器 大 多 只 提 供 这 一 层 次的功能；第二个层 次 是 在 普 通 路 由 器 上 提 供 一 些 扩展功能，例如网 络 存 储、离 线 下 载、蹭 网 检 测 和 应 用加速等；更高一层 的 第 三 层 次 是 在 路 由 器 上 提 供 应 用 平 台 ，用 户 可 以 自 行 下 载 并 安 装 所 需 要 的 应 用 ， 具有更大的灵活性和可扩展性。基于路由器的功能 分 层 ，笔 者 认 为 ：智 能 路 由 器 是 指 具 备 一 定 的 操 作 系 统 ，在 传 统 路 由 器 的 基 本 网 络 功 能 之 外 ，能 够 提 供 存 储 、安 全 和 下 载 等 更 多 扩 展 功 能 的 路 由 器 产 品 ，更 高 级的智能路 由 器 可 具 备 应 用 平 台，支 持 ＡＰＰ（应 用 程 序 ）自 由 扩 展 安 装 。
从硬 件 组 成 的 角 度 来 看，目 前 的 智 能 路 由 器 大 多采用 嵌 入 式 系 统 架 构，在 一 块 电 路 板 上 集 成 了 ＣＰＵ（中 央 处 理 器 ）、ＲＡＭ（随 机 存 储 器 ）、交 换 矩 阵 、 无 线 基 带 和 射 频 单 元 、电 源 模 组 以 及 各 种 接 口 （ＵＳＢ （通 用 串 行 总 线 ）、ＳＡＴＡ（串 行 高 级 技 术 附 件 ）、ＰＣＩｅ （ＰＣＩ－Ｅｘｐｒｅｓｓ外 设 部 件 互 连 标 准 ）等 ），其 核 心 是 ＣＰＵ 和无线部分；而 家 庭 网 关 的 ＣＰＵ、ＲＡＭ、交 换 矩阵、ＰＯＮ ＭＡＣ（媒体访问控制）都 以 ＳｏＣ（片 上 系 统）的方式集成到了 一 块 ＰＯＮ 芯 片 上。 在 ＣＰＵ 和 ＲＡＭ 等 主 要 部 件 的 性 能 上，智 能 路 由 器 通 常 会 选 择更高的配置。
要 具 备 第 二 、第 三 层 次 的 功 能 ，就 意 味 着 需 要 有 一定的操作系统支持。目前路由器上使用的操作系 统也可以分为三类：一是 ＷＬＡＮ（无线局域网）芯片 厂商提供的 ＳＤＫ（开 发 套 件），二 是 ＶｘＷｏｒｋｓ、ｅＣｏｓ 等嵌入式实时操作系统，三是 ＯｐｅｎＷＲＴ、ＤＤ－ＷＲＴ 和 Ｔｏｍａｔｏ等开源路由器操作系统。 智能路由器则 多基于第三类操作系统开发。 ２．２ 智 能 路 由 器 硬 件
２０１５ 年 第 ５ 期 总 第 １９１ 期
Байду номын сангаас光通信研究
ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ
２０１５．１０ （Ｓｕｍ．Ｎｏ．１９１）
ｄｏｉ：１０．１３７５６／ｊ．ｇｔｘｙｊ．２０１５．０５．００６
光通信系统与网络技术
ＰＯＮ 家庭网关与智能路由器的融合
李 俊 玮１ ，陆 洋１ ，赵 军２
０ 引 言
国务 院 于 ２０１３ 年 下 半 年 发 布 了 “宽 带 中 国”战 略实施方案，对未来 ８ 年 宽 带 发 展 目 标 及 路 径 进 行 了部署，宽 带 首 次 成 为 国 家 战 略 性 公 共 基 础 设 施。 在“宽带中国”战 略 的 催 化 下，ＦＴＴｘ 的 新 建 和 改 造 从以 ＦＴＴＢ（光纤到 楼）为 主 进 入 到 了 以 ＦＴＴＨ（光 纤到户）为主 的 新 阶 段，同 时 ＦＴＴＨ 终 端 也 从 只 能 对业务进行 桥 接 的 ＳＦＵ（单 家 庭 单 元）演 进 为 能 够 提 供 对 业 务 路 由 、桥 接 ，并 在 多 用 户 间 共 享 网 络 接 入 的家庭网关。家庭 网 关 的 出 现，本 意 是 希 望 通 过 家 庭网关的部署及基 于 家 庭 网 关 各 类 业 务 的 推 广，更 好地提升运营商在家庭客户领域的综合信息服务能 力，但是随着互联网企业 ＯＴＴ（“过顶”）业务的兴起 及以智能路由器为 代 表 的 相 关 硬 件 的 出 现，网 络 业 务和应用的入口之争并非之前设想的那么简单。
家庭网关多采用 ＭＩＰＳ（每 秒 百 万 次 指 令）处 理 器，主频一般 为 ２００～４００ ＭＨｚ。 而 对 于 智 能 路 由 器而言，通常会选择更高性能的 ＣＰＵ。以小米 路 由 器为例，其使用的 Ｂｒｏａｄｃｏｍ 的 ＢＣＭ４７０９芯片是一
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款基 于 ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ａ９ 的 双 核 处 理 器，主 频 达 到 １ＧＨｚ，性 能 比 家 庭 网 关 高 出 很 多。 其 他 仍 使 用 ＭＩＰＳ架构处理器的智能 路 由 器 产 品，其 ＣＰＵ 主 频 也往往 在 ５００ ＭＨｚ以 上。 另 外 家 庭 网 关 ＲＡＭ 多 在３２ ＭＢ 上下，而智能路由器为保证插件的自由扩 展运行，ＲＡＭ 至少在１２８ ＭＢ 以上。
２．ＦｉｂｅｒＨｏｍｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ ４３００７３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｈｏｍｅ Ｇａｔｅｗａｙ Ｕｎｉｔｅ（ＨＧＵ）ａｎｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｒｅ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｏｎｌｙ ｔｏ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｒｅ－ ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｏｒ ａｎｄ ａｄａｐｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅｉｒ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ，ａｎｄ ａｌｌ ｔｈｅ ｔｒａｆｆｉｃ ｆｌｏｗｓ ａｃｃｅｓｓｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｈｏｍｅ ｇａｔｅｗａｙ ａｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｃａｌｌｅｄ ｄａｔａ ｔｒａｆｆｉｃ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｉｓｅ ｏｆ ｓｍａｒｔ ｒｏｕｔｅｒｓ ａｎｄ ＯＴＴ ｓｅｒｖｉｃｅｓ，ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｎｔｒａｎｃｅ ａｒｅ ｒａｐｉｄｌｙ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｐｅｎｅｔｒａｔｅｄ ｂｙ ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｏｒｓ ｉｓ ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ．Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｓ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｈｏｍｅ ｇａｔｅｗａｙｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｍａｒｔ ｒｏｕｔｅｒｓ ｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｏｐｅｒａｔｏｒｓ ｔｏ ｐａｒｔａｋｅ ｉｎ ｅｎｔｒａｎｃｅ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎｓ ｂｙ ｓｍａｒｔ ｈｏｍｅ ｇａｔｅｗａｙｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＯＮ；ｈｏｍｅ ｇａｔｅｗａｙ；ｓｍａｒｔ ｒｏｕｔｅｒ
１ ＰＯＮ 家庭网关概述
ＰＯＮ（无源光网络）家庭网关是通过 ＰＯＮ 接 入 的 多业务网关设备 ，它能够在多个用户设备 间 通 过
有线或无线技术共 享 网 络 接 入，并 能 为 用 户 提 供 存 储、媒 体 共 享 和 ＶｏＩＰ（基 于ＩＰ 的 语 音 通 信）等 多 种 业务。一方面家庭网关是家庭网络到互联网的流量 入 口 ，另 一 方 面 家 庭 网 关 也 是 运 营 商 固 网 业 务 的 “落 地”设备。家庭网关的功能构成如图１所示 。 ［１］
智能路由器与家庭网关最大的差异表现在智能 路由器具有操作系 统，并 且 在 操 作 系 统 上 向 用 户 提 供了安装功能插件的自由选择。目前智能路由器普 遍使用 ＯｐｅｎＷＲＴ 操作系 统，它 能 提 供 的 常 用 附 加 功能 包 括：ＳＳＨ（安 全 外 壳 协 议 ）、ＶＰＮ（虚 拟 专 用 网）、ＢＴ（比特洪流）下载、ＨＴＴＰ／ＦＴＰ （超文本传输 协议／文件传输 协 议）服 务 器、影 音 共 享、ＱｏＳ、打 印 机共享和多 ＳＳＩＤ（服务集标识符）。与此同 时 Ｏｐｅ－ ｎＷＲＴ 文件本身只有 ２．８ ＭＢ。 智 能 路 由 器 厂 商 以 ＯｐｅｎＷＲＴ 为基础，开发了更容易操作的用户界面， 使得普通用户也能 对 路 由 器 进 行 各 种 配 置，使 用 各 种功能，并能够 根 据 需 要 安 装 各 种 新 的 应 用。 智 能 路 由 器 厂 商 在 提 供 路 由 器 产 品 的 同 时 ，还 通 过 论 坛 、 社 区 开 发 各 种 插 件 ，为 用 户 提 供 更 丰 富 的 应 用 选 择 。 从 这 个 意 义 上 来 说 ，智 能 路 由 器 作 为 一 个 硬 件 产 品 ， 其实在硬件方面并 没 有 大 的 变 化，而 是 在 软 件 方 面 相对家庭网关有了很大的改进。 ２．４ 智 能 路 由 器 的 主 要 应 用 场 景
（１．工业和信息化部电信研究院 通信标准研究所，北京 １００１９１； ２．烽火通信科技股份有限公司，武汉 ４３００７３）
摘要：家庭网关设备的功能和网络定位仅从运营商的 基 本 需 求 出 发，结 合 运 营 商 网 络 基 础，包 括 运 营 商 的 业 务 平 台 和 管 理 平 台，而对通过家庭网关接入的流量均统称为数据业务；同时，随着智能路由器和 ＯＴＴ（“过顶”）业务的兴起，家庭互联网 业 务 和 应用的入口被互联网企业持续渗透，运营商管道化趋势加剧。针对以上问题，文 章 从 家 庭 网 关 和 智 能 路 由 器 在 功 能 和 定 位 上 的 异 同 入 手 ，分 析 了 二 者 融 合 的 方 式 ，提 出 了 运 营 商 通 过 智 能 型 家 庭 网 关 进 行 入 口 竞 争 的 可 行 性 。 关 键 词 ：无 源 光 网 络 ；家 庭 网 关 ；智 能 路 由 器 中 图 分 类 号 ：ＴＮ９１５ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００５－８７８８（２０１５）０５－００１９－０３
Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ＰＯＮ ｈｏｍｅ ｇａｔｅｗａｙ ｕｎｉｔｓ ａｎｄ ｓｍａｒｔ ｒｏｕｔｅｒｓ
Ｌｉ Ｊｕｎｗｅｉ １，Ｌｕ Ｙａｎｇ１，Ｚｈａｏ Ｊｕｎ２
（１．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＡＴＲ ｏｆ ＭＩＩＴ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９１，Ｃｈｉｎａ；
智能 路 由 器 本 质 上 还 是 一 个 无 线 路 由 器，因 此 无线芯片 也 是 其 重 要 的 硬 件 组 成 部 分。 在 这 一 点 上 ，智 能 路 由 器 与 家 庭 网 关 并 无 太 大 区 别 ，但 智 能 路 由器普遍走的是高 性 能 低 价 格 的 路 线，因 此 大 多 直 接采用了８０２．１１ａｃ的无 线 芯 片，而 家 庭 网 关 目 前 仍 以 ８０２．１１ｎ 的 设 备 居 多 。 ２．３ 智 能 路 由 器 操 作 系 统
可以 看 出，家 庭 网 关 设 备 的 功 能 定 义 和 网 络 定 位更多是从运营商 的 需 求 出 发，结 合 运 营 商 网 络 基 础 ，包 括 运 营 商 的 业 务 平 台 和 管 理 平 台 。对 通 过 家
收 稿 日 期 ：２０１５－０５－２３ 作 者 简 介 ：李 俊 玮 （１９８２－ ），男 ，云 南 昆 明 人 。 工 程 师 ，硕 士 ，主 要 研 究 方 向 为 宽 带 网 络 和 家 庭 网 络 。