《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > WLAN和移動(dòng)網(wǎng)互通技術(shù)分析
WLAN和移動(dòng)網(wǎng)互通技術(shù)分析
來源:電信網(wǎng)技術(shù)
許慕鴻
摘要: WLAN以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),,比如,熱點(diǎn)覆蓋,、低移動(dòng)性和高數(shù)據(jù)傳輸速率,,與移動(dòng)網(wǎng)形成了很好的互補(bǔ),因而在移動(dòng)網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛,。從國外運(yùn)營商到國內(nèi)運(yùn)營商,,都在不斷擴(kuò)展、完善移動(dòng)網(wǎng)和WLAN的互通技術(shù),,目的是快速,、經(jīng)濟(jì)地部署WLAN網(wǎng)絡(luò),做到在對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改動(dòng)最小的情況,,以簡(jiǎn)單實(shí)用的技術(shù)吸引用戶,,分流目前快速增長的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),緩解移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的資源在忙時(shí)忙區(qū)嚴(yán)重不足的壓力,,提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,,提高網(wǎng)絡(luò)的用戶黏度。
Abstract:
Key words :

1  引言

 WLAN以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),,比如,,熱點(diǎn)覆蓋、低移動(dòng)性和高數(shù)據(jù)傳輸速率,,與移動(dòng)網(wǎng)形成了很好的互補(bǔ),,因而在移動(dòng)網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛。從國外運(yùn)營商到國內(nèi)運(yùn)營商,,都在不斷擴(kuò)展,、完善移動(dòng)網(wǎng)和WLAN的互通技術(shù),目的是快速,、經(jīng)濟(jì)地部署WLAN網(wǎng)絡(luò),,做到在對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改動(dòng)最小的情況,以簡(jiǎn)單實(shí)用的技術(shù)吸引用戶,分流目前快速增長的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),,緩解移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的資源在忙時(shí)忙區(qū)嚴(yán)重不足的壓力,,提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,提高網(wǎng)絡(luò)的用戶黏度,。

WLAN和移動(dòng)網(wǎng)互通時(shí),,根據(jù)互通技術(shù)實(shí)施的難易程度,可以有多種互通場(chǎng)景,。

最基礎(chǔ),、最簡(jiǎn)單的一種模式,是在互通的初期,,兩個(gè)系統(tǒng)基本是獨(dú)立運(yùn)營的,,兩個(gè)系統(tǒng)的安全機(jī)制也完全分開,WLAN用戶通過WLAN接入網(wǎng)之后就直接接入Internet業(yè)務(wù),,不會(huì)接入移動(dòng)核心網(wǎng),。WLAN和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)間只有簡(jiǎn)單的賬單信息關(guān)聯(lián),也就是說,,這個(gè)階段WLAN和移動(dòng)的互通僅體現(xiàn)在通過BOSS系統(tǒng),,實(shí)現(xiàn)用戶的賬單里同時(shí)包括移動(dòng)網(wǎng)和WLAN的費(fèi)用。

這種互通模式雖然簡(jiǎn)單,,但是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和WLAN無法共享統(tǒng)一的認(rèn)證方式和鑒權(quán)信息,。用戶使用不同的接入方式時(shí),需要分別鑒權(quán),。對(duì)用戶來說,,這樣的操作復(fù)雜,與網(wǎng)絡(luò)間的消息交互時(shí)延長,,因而影響了用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn),。所以,在基礎(chǔ)模式的基礎(chǔ)上,,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能逐步實(shí)現(xiàn)給通過WLAN接入的用戶提供統(tǒng)一的鑒權(quán)方式,,簡(jiǎn)化鑒權(quán)流程,縮短用戶接入時(shí)延,。

隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)自營的分組域業(yè)務(wù)(如IMS業(yè)務(wù),、即時(shí)消息業(yè)務(wù),、MBMS業(yè)務(wù)等)發(fā)展更加成熟,,對(duì)用戶更具吸引力時(shí),互通技術(shù)還能滿足用戶通過移動(dòng)核心網(wǎng),,接入那些移動(dòng)網(wǎng)獨(dú)有的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),。

上面討論的只是用戶如何通過WLAN使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),不涉及到用戶的業(yè)務(wù)在WLAN和移動(dòng)網(wǎng)間的移動(dòng)和切換,。但是,,隨著業(yè)務(wù)模式和技術(shù)的發(fā)展,,用戶希望能夠自如地在不同的接入系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)切換。因此,,更進(jìn)一步的互通技術(shù)需要解決的問題是,,用戶在移動(dòng)網(wǎng)和WLAN之間切換時(shí),如何實(shí)現(xiàn)無縫的業(yè)務(wù)連續(xù)性,,也就是說,,在切換過程中幾乎沒有數(shù)據(jù)的丟失和中斷情況發(fā)生,甚至能夠?qū)崿F(xiàn)類似IP" title="VoIP">VoIP業(yè)務(wù)的切換,。

本文將介紹WLAN和移動(dòng)網(wǎng)互通的基本架構(gòu),,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)連續(xù)性所采用的新技術(shù),以及互通技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),。

2 WLAN與GPRS互通架構(gòu)

通過上面的場(chǎng)景分析,,我們可以看出,WLAN與移動(dòng)網(wǎng)互通時(shí)的業(yè)務(wù)形式有兩種:一種是WLAN直接接入IP業(yè)務(wù),,另一種是WLAN通過3GPP" title="3GPP" target="_blank">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP" title="3GPP">3GPP網(wǎng)絡(luò)接入IP業(yè)務(wù),。圖1表示了WLAN用戶的兩種業(yè)務(wù)模式。

圖1 WLAN與GPRS網(wǎng)絡(luò)互通的架構(gòu)圖

當(dāng)用戶通過WLAN直接接入IP業(yè)務(wù)時(shí),,用戶可以使用Internet業(yè)務(wù),。圖中的3GPP AAA Server是為WLAN業(yè)務(wù)新增的網(wǎng)元,它將配合移動(dòng)網(wǎng)中的HLR完成用戶的鑒權(quán)和接入認(rèn)證功能,。3GPP AAA Server還將配合BOSS系統(tǒng)或者計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)(CG)完成用戶的計(jì)費(fèi),。這種接入方式能夠保持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和WLAN的獨(dú)立性。對(duì)于運(yùn)營商來說,,這種架構(gòu)非常簡(jiǎn)單,,易于部署。

當(dāng)用戶通過3GPP網(wǎng)絡(luò)接入IP業(yè)務(wù)時(shí),,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)除了提供鑒權(quán)和接入認(rèn)證外,,還需要提供接入3GPP網(wǎng)絡(luò)的隧道管理、基于隧道的計(jì)費(fèi)功能,、接入策略控制等功能,。這種接入方式下的技術(shù)要點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)用戶的統(tǒng)一認(rèn)證和用戶使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的IP業(yè)務(wù)。

用戶如要通過WLAN訪問運(yùn)營商的分組域業(yè)務(wù),,需要對(duì)核心網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)或改造,,通常有TTG和PDG兩種建設(shè)模式可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

TTG模式是在不改變現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的前提下,,通過引入TTG,,使得終端能夠通過WLAN接入網(wǎng)、TTG和GGSN訪問數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。TTG的功能,,包括TTG到GGSN之間的GTP隧道管理功能,、W-APN解析、提供位置信息,、支持漫游限制,、NSAPI分配等。

PDG模式則是把TTG功能加上GGSN原有功能和增強(qiáng)功能,,共同完成PDG的功能,。相比TTG模式,PDG能夠直接分流WLAN業(yè)務(wù),,減少了對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)分組域的影響,。但是PDG功能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜,需要和現(xiàn)網(wǎng)的計(jì)費(fèi)設(shè)備進(jìn)行集成,,實(shí)現(xiàn)起來比較困難些,。

3 WLAN與EPC互通架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)

支持多種無線接入技術(shù),是演進(jìn)的移動(dòng)分組網(wǎng)(EPC)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之初就定義的基本目標(biāo)之一,。WLAN接入EPC的互通架構(gòu)按照WLAN與EPC核心網(wǎng)之間的信任關(guān)系以及采用的移動(dòng)性管理協(xié)議(GTP,,PMIP和DSMIP),可以分為S2a,,S2b和S2c三種場(chǎng)景,。圖2為WLAN與EPC互通架構(gòu)圖。

圖2 WLAN與EPC互通架構(gòu)圖

如果EPC網(wǎng)絡(luò)將WLAN接入視為可信任接入,,比如,,WLAN網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)運(yùn)營商自建的網(wǎng)絡(luò),那么UE不需要建立終端與網(wǎng)絡(luò)間的IPSec,,直接通過PDN GW就能接入到移動(dòng)核心網(wǎng),;如果EPC網(wǎng)絡(luò)將WLAN接入視為不可信任接入,則必須通過ePDG接入EPC,,UE和ePDG之間采用IPSec隧道承載數(shù)據(jù),,使得不可信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元無法感知數(shù)據(jù)傳輸,從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。WLAN接入網(wǎng)是否可信是與其本身的特性無關(guān),,是HPLMN綜合各種安全因素來決定的。

在此,,我們可以比較一下三種WLAN接入方式的特點(diǎn):

(1)S2a接口應(yīng)用于可信固定網(wǎng)絡(luò)和EPC互通,,采用GTP/PMIP協(xié)議。為了支持互通,,需要對(duì)現(xiàn)有固網(wǎng)進(jìn)行較大的改動(dòng),,例如,,需要對(duì)固網(wǎng)設(shè)備(BRAS/BNG)進(jìn)行增強(qiáng)改造,,使之支持移動(dòng)性要求,。但這種接入方式符合國內(nèi)運(yùn)營商的運(yùn)營環(huán)境,對(duì)終端影響小,,能避開高通大量的專利,,因此運(yùn)營商研究意愿還是很強(qiáng)烈的,特別是采用GTP協(xié)議的S2a接口,。

(2)S2b接口應(yīng)用于非信任固定網(wǎng)絡(luò)和EPC互通,,采用GTP/PMIP協(xié)議。固網(wǎng)通過ePDG接入PDN GW,,通過增強(qiáng)ePDG以實(shí)現(xiàn)非信任固網(wǎng)和EPC的互通,,對(duì)固網(wǎng)改造較小。但S2b方式要求終端和ePDG之間建立IPSec,,額外開銷比較大,。

(3)S2c接口采用DSMIPv6協(xié)議,提供UE和PDN GW之間的DSMIP隧道連接,,這樣UE和EPC網(wǎng)絡(luò)交互的數(shù)據(jù)在固網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)透?jìng)?,因此采用S2c方式對(duì)固網(wǎng)的影響也較小。應(yīng)該說有關(guān)S2c的技術(shù)方案得力于高通的推動(dòng),,技術(shù)完善,、成熟,但該技術(shù)要求終端支持DSMIPv6,,這樣運(yùn)營商會(huì)受制于高通專利,。

相對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備完備的用戶鑒權(quán)、數(shù)據(jù)加密機(jī)制,,WLAN在安全性方面很薄弱,,因此移動(dòng)運(yùn)營商在實(shí)現(xiàn)與WLAN互通時(shí),增加了IKEv2用于終端的認(rèn)證和授權(quán),,并增加了IPSec用于終端和ePDG間的數(shù)據(jù)安全,,以提高互通時(shí)的業(yè)務(wù)安全性。

如果單是考慮用戶通過WLAN接入核心網(wǎng),,不涉及用戶在WLAN和移動(dòng)網(wǎng)間的業(yè)務(wù)切換,,其處理流程并不復(fù)雜,與移動(dòng)網(wǎng)接入下的流程區(qū)別不大,。以支持GTP協(xié)議的S2a接口方式下的附著過程為例來看(見圖3),,同樣是包括用戶的鑒權(quán)、授權(quán)過程和承載的創(chuàng)建過程,。與移動(dòng)網(wǎng)接入有所不同的是,,在WLAN接入情況下,,除了建立核心網(wǎng)的承載之外,還需要建立WLAN接入網(wǎng)和PDN GW之間的GTP隧道,。

圖3 支持GTP的S2a方式時(shí)的附著過程

現(xiàn)在具有多種接口(如3GPP,,WLAN,WiMAX等)的終端設(shè)備越來越多,,終端上的業(yè)務(wù)形式也越來越多樣化,,有些業(yè)務(wù)適合在3GPP接入系統(tǒng)上使用,而另一些業(yè)務(wù)則適合在其他接入系統(tǒng)上使用,。例如,,用戶在家的時(shí)候,可以通過WLAN使用FTP業(yè)務(wù),,同時(shí)通過LTE使用VoIP業(yè)務(wù),。但一旦用戶離開家,很可能與WLAN的連接就中斷了,,這個(gè)時(shí)候,,F(xiàn)TP業(yè)務(wù)就需要切換到3GPP系統(tǒng)中。這樣對(duì)不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行路由區(qū)分,,既提升了用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn),,也緩解了運(yùn)營商移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的壓力。

在這種情況下,,就要解決UE如何能夠同時(shí)通過3GPP和非3GPP接入系統(tǒng),,接入同一個(gè)PDN?運(yùn)營商又如何能配置UE在不同接入系統(tǒng)間的IP流路由規(guī)則,?這些不同的IP流如何實(shí)現(xiàn)在不同的接入系統(tǒng)間動(dòng)態(tài)遷移,?UE通過不同的接入系統(tǒng)連接到了不同的PDN時(shí),又如何能完成3GPP和非3GPP間的切換等問題,。

基于以上問題的提出,,業(yè)界提出了兩種解決方案:基于PDN的粒度進(jìn)行切換的MAPCON (Mutiple Access PDN Connetion)技術(shù)和基于流粒度進(jìn)行的IFOM(IP Flow Mobility)技術(shù)。

MAPCON是指用戶在不同的接入系統(tǒng)中建立的是不同的PDN連接,,即不同的接入系統(tǒng)中的PDN連接必須使用不同的APN,。

MAPCON技術(shù)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單,用戶的附著流程基本沒有改動(dòng),,只需分別在兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行附著,。在切換流程中,如果用戶已經(jīng)在兩個(gè)系統(tǒng)都附著了,,只需要把一個(gè)系統(tǒng)上要切換的業(yè)務(wù)切換到另一個(gè)系統(tǒng)上,,在目標(biāo)消息中為其建立相應(yīng)的PDN連接,并釋放源系統(tǒng)中相應(yīng)的承載即可,;如果用戶只在源系統(tǒng)進(jìn)行了附著,,那么在切換前,,用戶需要先在目標(biāo)系統(tǒng)執(zhí)行附著流程,并能夠提供要切換的PDN連接的APN,。此外,,MAPCON對(duì)HSS和AAA有所增強(qiáng),主要是要實(shí)現(xiàn)PDN GW信息的動(dòng)態(tài)推送,,PDN GW信息原來是在切換流程中通過接入認(rèn)證過程獲得的,。

需要注意的是,,實(shí)現(xiàn)MAPCON技術(shù)的關(guān)鍵是用戶通過Dual Radio的方式建立了兩個(gè)PDN連接,。此時(shí)兩個(gè)PDN連接的PDN GW必須是一樣的。用戶如果因切換而建立PDN連接時(shí),,其附著類型應(yīng)該為“Handover”,,用戶還會(huì)把自己的IP地址或者PDN GW信息傳遞給MME,這樣MME就知道要建立到哪個(gè)PDN GW的連接,,保證兩種接入方式下選擇的是同一個(gè)PDN GW,。

采用了MAPCON技術(shù),不同業(yè)務(wù)可經(jīng)由不同接入系統(tǒng)進(jìn)行傳輸,,不同業(yè)務(wù)優(yōu)先在哪個(gè)接入系統(tǒng)進(jìn)行接入的選擇策略可通過ANDSF發(fā)送給UE,。MAPCON可以實(shí)現(xiàn)WLAN和3GPP間的負(fù)荷分擔(dān),比如,,運(yùn)營商自有業(yè)務(wù)(IMS)通過HSPA(或LTE)接入,,而視頻(優(yōu)酷)/FTP下載經(jīng)過WLAN接入。此外,,MAPCON還可以支持WLAN和3GPP接入間的切換,,當(dāng)WLAN覆蓋不好時(shí)可將經(jīng)由WLAN傳輸?shù)膽?yīng)用切換到3GPP接入。

相比MAPCON技術(shù),,IFOM技術(shù)更為復(fù)雜一些,。IFOM研究的是UE同一個(gè)PDN連接下的不同的IP流如何路由到不同的接入系統(tǒng),并且用戶在3GPP系統(tǒng)和WLAN之間切換時(shí),,如何保證這些IP流切換的連續(xù)性和無縫的IP流移動(dòng)性,。目前比較成熟的IFOM方案是基于DSMIPv6的S2c接入方式,系統(tǒng)能夠保留用戶的IP地址,,用戶在接入系統(tǒng)間移動(dòng)時(shí),,也能夠保證IP流的移動(dòng)性。

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的IP流移動(dòng)性,,要對(duì)S2c和H1接口的DSMIPv6移動(dòng)性信令進(jìn)行擴(kuò)展,,以攜帶路由過濾器信息。如果UE在不同的接入系統(tǒng)上配置的是不同的IP地址,,則可以通過多個(gè)綁定消息在HA上分別將這些地址注冊(cè)為CoA,。此外,,為了將IP流路由到特定的接入,UE需要在Binding Update消息中包含流標(biāo)識(shí)(FID)參數(shù),。FID定義了路由規(guī)則,,包含路由過濾器和路由地址。根據(jù)這些路由信息,,系統(tǒng)就知道哪些業(yè)務(wù)是從3GPP系統(tǒng)接入的,,哪些業(yè)務(wù)是從WLAN系統(tǒng)接入的。一旦發(fā)生了流的移動(dòng)性,,UE也會(huì)通過Binding Update消息更新路由信息,,EPC系統(tǒng)收到更新的路由信息后,就會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的承載釋放或者創(chuàng)建,,實(shí)現(xiàn)IP流的無縫切換,。

在實(shí)現(xiàn)WLAN和3GPP系統(tǒng)間業(yè)務(wù)連續(xù)性和無縫分流方面,一個(gè)新的網(wǎng)元功能模塊ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function)起了舉足輕重的作用,。ANDSF具有數(shù)據(jù)管理和控制功能,,能夠響應(yīng)UE進(jìn)行接入網(wǎng)絡(luò)選擇的請(qǐng)求,提供發(fā)現(xiàn)用戶接入網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)行接入網(wǎng)絡(luò)選擇所需的輔助數(shù)據(jù),。用戶根據(jù)ANDSF提供的這些信息,,就能結(jié)合當(dāng)前業(yè)務(wù)的特征,選擇最合適的接入網(wǎng)絡(luò),,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有效分流,。

ANDSF能夠提供以下3類信息用于用戶選擇合適的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入:

●系統(tǒng)間移動(dòng)性策略。該策略規(guī)定了是否允許進(jìn)行系統(tǒng)間的移動(dòng),,并為用戶接入到EPC系統(tǒng)選擇最合適的接入系統(tǒng),。該策略可以提供給UE,ANDSF也可以基于運(yùn)營商策略或者基于UE發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)和選擇信息對(duì)系統(tǒng)間的移動(dòng)性策略進(jìn)行修改,。

●接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)信息,。根據(jù)UE的請(qǐng)求,ANDSF可以提供UE鄰近區(qū)域的所有接入系統(tǒng)的接入網(wǎng)絡(luò)列表,。接入網(wǎng)絡(luò)信息可以包括接入技術(shù)類型(如WLAN或WiMAX),,無線接入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符(WLAN的SSID)。

●系統(tǒng)間路由策略,。ANDSF可以給用戶提供一個(gè)系統(tǒng)間路由策略的列表,,包括一些過濾規(guī)則,規(guī)定某個(gè)特定的業(yè)務(wù)流或者特定的APN,,是否允許接入到某個(gè)接入系統(tǒng)中,;并且在用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)路由時(shí),根據(jù)路由策略定義的接入系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí),,為業(yè)務(wù)選擇最合適的接入技術(shù)或者APN,。

以上我們提到的MAPCON和IFOM都屬于無縫分流,,也就是說,用戶在WLAN接入和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入間進(jìn)行業(yè)務(wù)切換時(shí),,能夠保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性,,用戶感覺不到業(yè)務(wù)的中斷,這類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的軟切換的概念,。

WLAN和演進(jìn)的移動(dòng)分組網(wǎng)互通時(shí),,還能提供非無縫(Non-Seamless)的分流形式。這個(gè)指的是用戶在WLAN接入和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入間進(jìn)行業(yè)務(wù)切換時(shí),,無須保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性,,業(yè)務(wù)允許中斷,這類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的硬切換的概念,。在非無縫分流方式下,,用戶在接入到WLAN網(wǎng)絡(luò)后,,能將特定的IP流通過WLAN接入直接進(jìn)行分流,,而無須穿越EPC網(wǎng)絡(luò)。非無縫分流方式適合在LTE/EPC網(wǎng)絡(luò)部署的初期使用,。

4 結(jié)束語

現(xiàn)在,,WLAN網(wǎng)絡(luò)已在全球迅速得以推廣,AT&T,,Verizon,,DoCoMo,T-mobile,,Orange等全球主要蜂窩運(yùn)營商都積極行動(dòng)起來,,為無線局域網(wǎng)與蜂窩網(wǎng)在全球范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)融合創(chuàng)造了良好基礎(chǔ)。在我國,,三大運(yùn)營商也都將WLAN作為輔助移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的重要手段,,紛紛擴(kuò)建自己的WLAN網(wǎng)絡(luò),為家庭和企業(yè)用戶提供補(bǔ)充的寬帶無線接入手段,。

在標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究方面,,WLAN分流技術(shù)在3GPP是討論的重點(diǎn),涉及WLAN與移動(dòng)網(wǎng)互通的標(biāo)準(zhǔn)比較多,,為方便讀者深入了解相關(guān)知識(shí),,下面對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹:

(1)TS 23.234,最初的WLAN與移動(dòng)網(wǎng)互通的標(biāo)準(zhǔn),,描述的是WLAN和GPRS互通技術(shù),,包括WLAN用戶如何使用2G/3G的安全認(rèn)證,直接通過Wi接口訪問3GPP的PDN網(wǎng)絡(luò),。該標(biāo)準(zhǔn)不涉及WLAN用戶在移動(dòng)時(shí)業(yè)務(wù)的連續(xù)性研究,。

(2)TS 23.327,,描述的是如何實(shí)現(xiàn)WLAN與GPRS之間的業(yè)務(wù)連續(xù)性。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以看成是對(duì)TS 23.234的增強(qiáng),。由于解決方案所采用的是DSMIPv6技術(shù),,因此被運(yùn)營商采用的可能性并不大。

(3)TS 23.402,,WLAN接入EPC網(wǎng)絡(luò)的基本標(biāo)準(zhǔn),。描述了互通的基本架構(gòu)以及MAPCON技術(shù)。

(4)TR 23.861,,是關(guān)于MAPCON和IFOM研究的最初的研究課題,。在這個(gè)課題中MAPCON和IFOM被合稱為MAPIM。進(jìn)入正式標(biāo)準(zhǔn)階段之后,,才分別使用MAPCON和IFOM的稱謂,。其中的研究?jī)?nèi)容分別納入TS23.40(MAPCON)和TS23.261(IFOM)。

(5)TS 23.261,,基于S2c DSMIPv6的IFOM正式的標(biāo)準(zhǔn),。

(6)TR 23.852,SaMOG(GTP-S2a and WLAN Access to EPC)課題的研究報(bào)告,。該課題研究的是基于S2a GTP協(xié)議的接入方式,,國內(nèi)運(yùn)營商對(duì)該課題有很高的研究熱情。因?yàn)樵趪鴥?nèi),,WLAN是運(yùn)營商自己部署的,,完全可以作為信任域接入,一方面不要求終端支持DSMIPv6,,產(chǎn)品容易實(shí)現(xiàn),,另一方面,核心設(shè)備因?yàn)橹С諫TP協(xié)議,,沒有革命性的變化,,利于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)。目前該課題已完成了對(duì)終端沒有影響的方案研究,,對(duì)終端有影響的方案將在3GPP R12進(jìn)行研究,。

(7)TR 23.855,DIDA(Data identification in ANDSF)研究課題,。研究的是如何對(duì)ANDSF功能進(jìn)行增強(qiáng),,使得運(yùn)營商對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)應(yīng)用或IP流的使用都能進(jìn)行資源控制。

(8)TR 23.853,,OPPIIS(Operator Policies for IP Interface Selection)課題,。基于APN的粒度,對(duì)ANDSF功能進(jìn)行增強(qiáng),。

(9)LOBSTER(LOcation-Based Selection of gaTEways for WLAN)課題,,目前尚未分配報(bào)告號(hào)。研究的是在S2b和S2c的WLAN接入的情況下,,如何基于UE的位置,,選擇合適的ePDG和PDN GW,以保證數(shù)據(jù)路由的最優(yōu)化,。

國際標(biāo)準(zhǔn)方面對(duì)WLAN和演進(jìn)的移動(dòng)分組網(wǎng)互通的研究情況如表1所示,。

表1 WLAN與EPC互通場(chǎng)景列表及研究進(jìn)展

從目前的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署來看,WLAN和移動(dòng)GPRS網(wǎng)互通的應(yīng)用方式還是比較簡(jiǎn)單,,WLAN用戶只是通過直接接入方式接入Internet業(yè)務(wù),,實(shí)現(xiàn)兩種接入方式下的賬單關(guān)聯(lián),但不能使用移動(dòng)網(wǎng)自營業(yè)務(wù),,也不能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)切換,。運(yùn)營商當(dāng)前的主要工作是改造、擴(kuò)容網(wǎng)絡(luò),,進(jìn)行鑒權(quán)方式的改進(jìn),,通過統(tǒng)一的、簡(jiǎn)化的WLAN用戶的鑒權(quán)流程,,吸引更多用戶使用WLAN接入,,充分利用WLAN網(wǎng)絡(luò)的資源進(jìn)行移動(dòng)網(wǎng)分流。

隨著LTE/EPC網(wǎng)絡(luò)的逐漸商用,,相信新型的終端和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品對(duì)WLAN互通技術(shù)的支持力度會(huì)更大,因此,,WLAN和移動(dòng)網(wǎng)預(yù)計(jì)將有更深入的互通和融合可能性,,WLAN用戶分享移動(dòng)分組域業(yè)務(wù)以及不同接入系統(tǒng)間的業(yè)務(wù)切換都將有可能實(shí)施,靈活的業(yè)務(wù)形式將會(huì)吸引更多移動(dòng)用戶使用WLAN業(yè)務(wù),。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),,未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。