羅偉 2007/05/31

1、網(wǎng)絡(luò)融合的背景和需求
　　目前，中國的電信網(wǎng)絡(luò)已形成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，包括固定電話網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、H.323網(wǎng)、Internet網(wǎng)等，這些網(wǎng)絡(luò)格局縱向獨(dú)立，每種不同網(wǎng)絡(luò)有其特定的網(wǎng)絡(luò)資源組成方式，并基于這些網(wǎng)絡(luò)資源提供特定的功能和業(yè)務(wù)。這種“一種業(yè)務(wù)，一種網(wǎng)絡(luò)”的網(wǎng)絡(luò)格局已逐漸暴露其固有的弊端：多種復(fù)雜的協(xié)議、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)共存；網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)成本很高；不利于網(wǎng)絡(luò)資源尤其是傳輸資源的共享；不便于跨網(wǎng)絡(luò)多功能綜合業(yè)務(wù)的提供。
　　從業(yè)務(wù)需求角度看，固定話音業(yè)務(wù)逐漸萎縮，移動(dòng)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)快速增長，用戶對(duì)個(gè)性化、多樣化業(yè)務(wù)需求不斷增強(qiáng)。從未來發(fā)展角度看，多種網(wǎng)絡(luò)融合后，用戶可使用任一終端(移動(dòng)臺(tái)、PDA、PC等)通過任一方式接入網(wǎng)絡(luò)(WLAN、DSL、GPRS等)，而且號(hào)碼可唯一、帳單可唯一，非常方便靈活；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商或業(yè)務(wù)提供商來說，可以提供豐富、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)，便于市場(chǎng)細(xì)分，擴(kuò)大客戶群和提高客戶忠誠度，降低建設(shè)和運(yùn)維成本；對(duì)于設(shè)備提供商來說，優(yōu)化其研發(fā)進(jìn)程、便于軟、硬件的重用，能夠提供更好、更豐富的通用的產(chǎn)品。
2、網(wǎng)絡(luò)融合的趨勢(shì)
目前網(wǎng)絡(luò)融合有3種趨勢(shì)：
　　a)支持高速移動(dòng)的第三代移動(dòng)通信網(wǎng)與寬帶無線局域網(wǎng)技術(shù)(UWB、WiMax)的融合；
　　b)IP網(wǎng)絡(luò)與有限電視網(wǎng)的融合；
　　c)有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)的融合。
3、融合方案
　　以3G與WLAN互通融合方案為例：3GPP對(duì)3G與WLAN的互通可行性進(jìn)行了研究，提出了從簡(jiǎn)單互通到完全無縫的系統(tǒng)間操作共6種解決方案，以下是對(duì)這6種方案的簡(jiǎn)要介紹。
　　a)統(tǒng)一計(jì)費(fèi)和用戶管理
　　這是最簡(jiǎn)單的互連方案，WLAN與3G之間的連接是單一的客戶關(guān)系。對(duì)于3G和WLAN接入服務(wù)，用戶只需從移動(dòng)運(yùn)營商那里收到一張?jiān)拞�。WLAN和3G系統(tǒng)的安全級(jí)別相互獨(dú)立，對(duì)3GPP規(guī)范不會(huì)有任何新的要求。
　　b)WLAN接入控制和計(jì)費(fèi)
　　這種方案由3G系統(tǒng)提供認(rèn)證、鑒權(quán)和計(jì)費(fèi)(AAA)，確保用戶在接入時(shí)感覺不到較大的差別。
　　c)WLAN接入3G網(wǎng)絡(luò)分組域業(yè)務(wù)
　　該方案允許通過WLAN接入方式接入到3GPP系統(tǒng)的分組交換(PS)業(yè)務(wù)，例如IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)業(yè)務(wù)、基于位置服務(wù)(LABS)業(yè)務(wù)、即時(shí)消息、多媒體廣播/多播業(yè)務(wù)(MBMS)以及以上幾種業(yè)務(wù)的組合業(yè)務(wù)。但是，對(duì)于3G系統(tǒng)和WLAN之間的業(yè)務(wù)連續(xù)性不做要求。
　　d)業(yè)務(wù)一致性和連續(xù)性
　　在處理WLAN與3G兩種接入技術(shù)切換時(shí)，能夠保持3G分組交換域所支持的業(yè)務(wù)。該方案不僅提供WLAN與3G之間的切換，而且提供WLAN子網(wǎng)之間切換時(shí)的業(yè)務(wù)連續(xù)性。
　　e)無縫的分組域業(yè)務(wù)切換
　　在兩種接入技術(shù)之間提供無縫連續(xù)業(yè)務(wù)，即在不同接入技術(shù)之間切換時(shí)，使數(shù)據(jù)丟失和中斷時(shí)長最小。
　　f)WLAN接入3G網(wǎng)絡(luò)電路域業(yè)務(wù)
　　通過電路交換(CS)型WLAN接入方式，允許接入到3G電路交換業(yè)務(wù)，同時(shí)提供無縫的電路交換移動(dòng)性管理。
4、方案分析和互通模型
　　分析以上6種互通方案，目前看來只有方案a、b、c是切實(shí)可行的。其中方案b將是最常見的，目前3GPP R6也主要集中在方案b和方案c。
4.1　方案a
　　此種情況下，3GPP規(guī)范無需任何改動(dòng)，只需客戶使用同一套客戶服務(wù)和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，計(jì)費(fèi)時(shí)統(tǒng)一把WLAN的費(fèi)用記在3G賬戶中，對(duì)客戶管理系統(tǒng)和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)稍加修改，就可支持這種互通方案。
4.2　方案b
　　此種方案在業(yè)務(wù)、接入、安全、漫游、命名地址規(guī)劃和計(jì)費(fèi)方面對(duì)3G系統(tǒng)提出了要求。
　　3G歸屬公用陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)既支持典型的UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)(UTRAN)接入用戶設(shè)備，同時(shí)也支持WLAN的用戶設(shè)備。由于用戶數(shù)據(jù)在UTRAN和WLAN中的路由方式是截然不同的，WLAN用戶設(shè)備通過WLAN自身固有的裝置連入Internet，而UTRAN用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)路由則通過3G核心網(wǎng)的分組交換，經(jīng)由服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(CGSN)來實(shí)現(xiàn)到Internet的接入，并獲得3G分組交換的用戶服務(wù)，例如無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)、多媒體短消息服務(wù)(MMS)等。因此在方案b的實(shí)現(xiàn)中，只需要AAA信號(hào)在WLAN和3G歸屬PLMN中通過3G訪問PLMN來進(jìn)行兩者之間的互通。在WLAN側(cè)需支持的互通功能包括WLAN接入控制、接入鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)、移動(dòng)性管理，而在3GPP系統(tǒng)側(cè)需支持的互通功能則包括接入鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)、加密、移動(dòng)性管理。
　　方案b中一個(gè)新增的關(guān)鍵設(shè)備就是3G AAA服務(wù)器，它是專門為3G與WLAN互通而設(shè)置的。3G AAA服務(wù)器終結(jié)所有從WLAN傳來的信息，同時(shí)它還與其他3G設(shè)備進(jìn)行交互，例如歸屬用戶服務(wù)器(HSS)、歸屬位置寄存器(HLR)、計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)/呼叫控制功能(CGW/CCF)和在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(OCS)等。HSS和HLR是本地注冊(cè)用戶信息的數(shù)據(jù)庫，3G AAA服務(wù)器用來查詢已注冊(cè)了這種互通服務(wù)的WLAN用戶信息。一般情況下，如果HSS可用，則無需使用HLR。而CGW/CCF和OCS則分別用來進(jìn)行離線計(jì)費(fèi)和在線計(jì)費(fèi)。
　　3G AAA服務(wù)器同時(shí)可作為路由裝置接收或發(fā)送AAA信號(hào)到另一個(gè)3G PLMN，起著一個(gè)代理的角色。3G訪問PLMN中的AAA服務(wù)器相當(dāng)于一個(gè)3G AAA代理，為發(fā)送到或來自3G歸屬服務(wù)器的AAA信號(hào)提供路由。3G AAA代理利用移動(dòng)臺(tái)(MS)發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)識(shí)(NAI)來識(shí)別3G AAA服務(wù)器的IP地址。在WLAN側(cè)同樣也有WLAN AAA代理，根據(jù)MS發(fā)送的NAI來對(duì)3G AAA服務(wù)器或代理發(fā)送的AAA信號(hào)提供相應(yīng)的路由。
　　4.3　方案c
　　為了較好地滿足方案c的特征需求(例如使WLAN用戶獲得3G系統(tǒng)分組交換域的相關(guān)服務(wù))，用戶數(shù)據(jù)必須能夠路由到3G歸屬/訪問PLMN。通過與方案b中的架構(gòu)相比較可以看到，盡管AAA路由仍然不變，但用戶數(shù)據(jù)是在經(jīng)過歸屬PLMN后到達(dá)一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)單元——分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)(PDG)，此外，當(dāng)用戶處于漫游情況下時(shí)數(shù)據(jù)同時(shí)也經(jīng)過另一個(gè)網(wǎng)關(guān)——無線接入網(wǎng)關(guān)(WAG)，WAG一般置于訪問PLMN內(nèi)。在3GPP會(huì)議中，已經(jīng)明確PDG所起的作用類似于在3G核心網(wǎng)分組交換域中的網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)，它負(fù)責(zé)在WLAN用戶設(shè)備與提供3G服務(wù)的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)的路由選擇。WLAN用戶通過AAA信令中的WLAN接入名(APN)來識(shí)別3G系統(tǒng)所提供的不同業(yè)務(wù)。此外，PDG還具有地址翻譯、記錄收費(fèi)信息等功能。WAG主要具有路由選擇決策的功能，負(fù)責(zé)將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送到合適的PDG上，功能類似于3G核心網(wǎng)分組交換域中的服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)。
5、方案比較
　　從上述組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的分析可以看出，在方案b中WLAN用戶與3G網(wǎng)絡(luò)的互通僅在AAA信令的交互方面需要與3G網(wǎng)絡(luò)共同完成，即通過3G網(wǎng)絡(luò)使用的加密算法來獲得更安全可靠的用戶信息保護(hù)，并進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)費(fèi)，但在用戶數(shù)據(jù)傳輸方面仍然各自通過自身網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)接入Internet，在業(yè)務(wù)層面，沒有對(duì)WLAN用戶提出更高要求，因此在WLAN與3G網(wǎng)絡(luò)之間只需使用AAA服務(wù)器來完成所有的AAA信令交互。在方案c中，由于涉及到在WLAN環(huán)境下獲得3G網(wǎng)絡(luò)中的分組交換服務(wù)，所以除AAA服務(wù)器外，還增加了PDG和WAG等裝置以在兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)之間傳輸數(shù)據(jù)。相比而言，方案c比方案b具有更加廣泛意義上的網(wǎng)絡(luò)互通，它可以使WLAN用戶在進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時(shí)獲得3G網(wǎng)絡(luò)分組交換域的相關(guān)服務(wù)，例如IMS業(yè)務(wù)、定位業(yè)務(wù)、即時(shí)消息等。
　　通過對(duì)兩種架構(gòu)的分析和比較我們可以看出，這些結(jié)構(gòu)滿足WLAN與3G網(wǎng)絡(luò)互通的基本需求，并且極具市場(chǎng)前景，它們能使3G用戶通過IP技術(shù)在人口密集區(qū)域獲得數(shù)據(jù)高傳輸率的同時(shí)，通過若干無線接入技術(shù)獲得3G網(wǎng)絡(luò)分組交換域的服務(wù)，這種集不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的服務(wù)必定會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用，并延伸至每一個(gè)普通用戶。當(dāng)然在具體的互通技術(shù)方面還有許多問題有待研究，例如如何在3G與WLAN網(wǎng)絡(luò)之間切換時(shí)保持業(yè)務(wù)的連續(xù)性，切換后如何保持業(yè)務(wù)的QoS等，都還有待進(jìn)一步研究。

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