WCDMA+WLAN融合有效分流3G流量技術(shù)研究

摘要：本文主要介紹了WCDMA+WLAN融合的背景，對涉及的3GPP技術(shù)等進行了研究，介紹了當前的WLAN標準，從而論證了WCDMA+WLAN融合的必要性和優(yōu)勢；詳細闡述了WCDMA+WLAN融合的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、接口、認證結(jié)構(gòu)等；論述了對3G流量的有效分離。

關(guān)鍵詞：WCDMA+WLAN；融合；流量；認證；3GPP

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 20-0000-03

1 背景

未來三年無線數(shù)據(jù)用戶將加速增長，對數(shù)據(jù)用戶的爭奪，將成為戰(zhàn)略重點，影響運營商的未來發(fā)展。全球WCDMA網(wǎng)絡超過347，全球主流TOP100運營商都已部署3G網(wǎng)絡，2012年， 3G用戶將達15億，2014年3G用戶會超過25億。Infonetics Research調(diào)查顯示：在所有的受訪服務供應商中，有82%計劃跟進從WCDMA發(fā)展到LTE的部署方案，其中又有53%的公司計劃在部署LTE之前先部署HSPA+網(wǎng)絡。

智能終端和應用平臺使流量爆炸式增長，終端的種類不斷豐富，智能手機（Symbian、Android、RIM、WM），上網(wǎng)本、無線路由器、USB Modem等；瀏覽量發(fā)展迅猛。根據(jù)Gartner的分析95%的移動數(shù)據(jù)流量都來自互聯(lián)網(wǎng)；2010年中國Wi-Fi手機的總出貨量超過2800萬部。目前所有的智能終端，都帶有WiFi功能，只要支持WAPI，即可在國內(nèi)使用，潛在的數(shù)據(jù)流量會在未來短時間內(nèi)爆發(fā)出來。

如此大的數(shù)據(jù)流量需求，運營商如何應對？無限的擴帶寬，將大大增加投資，降低收益。如何有效分流網(wǎng)絡3G流量？

因此，WCDMA+WLAN融合技術(shù)的提出解決了以上矛盾。

2 WCDMA+WLAN融合的優(yōu)勢

2.1 WLAN相對2G/3G移動網(wǎng)絡的優(yōu)勢

過去：WLAN是固定寬帶網(wǎng)絡的補充；屬于最后一公里接入技術(shù)。

現(xiàn)在：WLAN成為智能終端的標準功能，提供高速數(shù)據(jù)通道；運營商實現(xiàn)全業(yè)務運營的戰(zhàn)略保障。

表1 多種無線接入方式比較

WLANEVDOHSPATDSCDMA

標準基本完善完善完善完善

頻率開放頻段限制頻段限制頻段限制頻段

安全性WAPI較好好好好

覆蓋范圍50～200m 1km（城區(qū)）1km（城區(qū)）1km（城區(qū)）

移動性支持差好好好

數(shù)據(jù)速率150M3.1M 14.4M2.8M

QOS 較弱高高高

可以看到WLAN網(wǎng)絡有充分的優(yōu)勢：

低成本，高帶寬；終端普及率高；熱點覆蓋快速簡單，充分利用承載網(wǎng)絡資源3G無線網(wǎng)絡的有效分流網(wǎng)絡；WLAN基于IEEE802.11系列技術(shù)，更適合提供區(qū)域化靜止高速寬帶接入，而3G/HSPA/EVDO網(wǎng)絡更適合提供大范圍游牧環(huán)境下的移動服務。

各大運營商已認識到WLAN已成為2G/3G網(wǎng)絡的重要分流手段。

2.2 WCDMA的優(yōu)勢

比較三大運營商網(wǎng)絡優(yōu)劣如下：

1）中國移動：

優(yōu)勢：2G時代網(wǎng)絡覆蓋，質(zhì)量與服務遠超中國聯(lián)通和中國電信，2G移動用戶數(shù)>70%，占絕對優(yōu)勢。

劣勢：TD產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，中移獨家運營，缺乏可借鑒的商用經(jīng)驗，TD網(wǎng)絡用戶體驗較差；

目前策略：通過WLAN融合接入來鞏固和保持數(shù)據(jù)用戶。

2）中國電信：

優(yōu)勢：EVDO結(jié)合固網(wǎng)寬帶，利用較多的WLAN的熱點，吸引數(shù)據(jù)用戶

劣勢：原有2G網(wǎng)絡中CDMA用戶數(shù)非常少，移動業(yè)務的服務經(jīng)驗有欠缺

目前策略：利用CDMA 1X和EVDO網(wǎng)絡覆蓋好，速度快的優(yōu)勢，結(jié)合目前WLAN的熱點覆蓋優(yōu)勢，大力倡導三模三通道移動互聯(lián)網(wǎng)手機，意圖占據(jù)3G數(shù)據(jù)業(yè)務制高點。

3）中國聯(lián)通：

優(yōu)勢：WCDMA的制式是其最大的優(yōu)勢，網(wǎng)絡技術(shù)的成熟，商用終端種類豐富且價格低廉，使聯(lián)通不需為產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)愁。

劣勢：2G網(wǎng)絡覆蓋一般，新建3G，其整體覆蓋還需要進一步完善。

目前策略：利用終端優(yōu)勢，通過iWLAN分流，保持和吸引中端用戶；集中精力發(fā)展3G網(wǎng)絡，爭搶高端用戶。

可以看到WCDMA擁有技術(shù)和終端的雙重優(yōu)勢，聯(lián)通3G用戶的發(fā)展增速明顯。

3 WCDMA+WLAN融合當前技術(shù)標準

3.1 WLAN與WCDMA網(wǎng)絡的融合主要技術(shù)

WLAN與WCDMA網(wǎng)絡的融合主要分為IWLAN（mobility）和EPS兩個技術(shù)方案。

1）IWLAN（mobility）方案

IWLAN是3GPP R7完成的特性，IWLAN Mobility是3GPP R8的特性，在之后的版本中未作更新。主要標準包括TS23.234，TS23.327。主要標準推動者中，運營商主要是法國電信（Orange），德國電信（T-Mobile），意大利電信和TeliaSonera。廠家有高通、愛立信、諾基亞西門子和中興。其中高通是IWLAN Mobility采用DSMIPv6方案的主導者。

2）EPS方案

主要標準包括TS23.402，主要標準推動者除了上述運營商和廠家以外，運營商還有Verizon和ATT，廠家還有Cisco（原Starent），英特爾，諾基亞，華為，摩托羅拉，NEC和松下等。其中PMIPv6方案的主導者是Cisco。EPS方案是R8及以后的3GPP特性。

在WLAN與WCDMA網(wǎng)絡融合方面，CCSA主要遵循3GPP 標準。

3.2 3GPP R6定義的六種融合場景

場景一：公用計費和客戶關(guān)系。單一的客戶關(guān)系。用戶從運營商處收一張話單。兩系統(tǒng)的安全相互獨立。

場景二：基于3GPP系統(tǒng)的接入控制和計費。認證、鑒權(quán)和計費由3GPP系統(tǒng)提供，確保用戶在接入時看不到較大差別

場景三：接入3GPP 的PS 業(yè)務。WLAN用戶接入到3GPP 系統(tǒng)PS 業(yè)務，如IMS業(yè)務，LBS業(yè)務等。無業(yè)務連續(xù)性要求。

場景四：業(yè)務連續(xù)。WLAN和3GPP兩種接入技術(shù)切換時，接入3GPP PS所支持的業(yè)務能夠保持。

場景五：無縫業(yè)務。在兩種接入技術(shù)之間，對接入3GPP PS 支持的業(yè)務，提供無縫連續(xù)業(yè)務

場景六：接入3GPP CS業(yè)務。允許接入到3GPP CS業(yè)務， 同時提供CS業(yè)務無縫的移動性管理。

主要介紹下場景二、場景三。

場景二：基于3GPP接入控制和計費

（1）基于3GPP網(wǎng)絡接入認證系統(tǒng)實現(xiàn)對I-WLAN網(wǎng)絡的接入控制和計費

（2）I-WLAN用戶集中在WCDMA核心網(wǎng)開戶計費

（3）I-WLAN用戶不能訪問使用WCDMA核心網(wǎng)業(yè)務，只能使用WLAN本地提供的Internet或其他VPDN業(yè)務。

（4）用戶對業(yè)務的選擇可以通過SSID專用接入

場景三：接入3GPP PS 業(yè)務

（1）通過WLAN接入可以訪問WCDMA核心網(wǎng)分組業(yè)務，包括IMS、MMS、流媒體等分組業(yè)務。

（2）接入認證機制基于場景2實現(xiàn)，即接入WCDMA移動核心業(yè)務網(wǎng)絡需要經(jīng)過3GPP接入網(wǎng)絡認證。

（3）用戶通過專用隧道接入到PDG， 用戶數(shù)據(jù)流通過PDG連接到制定的業(yè)務網(wǎng)絡。

（4）用戶計費信息通過PDG進行收集，發(fā)送給CG。

4 WCDMA+WLAN融合方案架構(gòu)

圖1 WCDMA+WLAN融合方案總體架構(gòu)圖

應用場景：統(tǒng)一認證

引入3GPP AAA，實現(xiàn)移動用戶在HSPA和WLAN下接入的統(tǒng)一認證

HSPA用戶可以直接享用WLAN業(yè)務，簡化認證操作，提升用戶業(yè)務使用體驗

統(tǒng)一用戶管理，降低管理成本

應用場景：接入PS域：

引入PDG并增強3GPP AAA，為WCDMA+WLAN接入用戶提供PS核心網(wǎng)業(yè)務，MMS、IMS等等

利用WLAN寬帶網(wǎng)絡，有效分流WCDMA網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量，提升用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務體驗

4.1 移動用戶通過WLAN分流接入INTERNET接口

終端架構(gòu)要求：是雙模終端，支持802.1X+ EAP-SIM/AKA雙向鑒權(quán)認證，支持自動、手工選擇網(wǎng)絡。

WLAN AN 系統(tǒng)構(gòu)成：主要包括AP/AC/BAS/ WLAN AAA等；接入控制為Authenticator為配合3GPP AAA完成WCDMA+WLAN接入認證；計費機制提供在線、離線計費機制；提供接入Internet。

統(tǒng)一認證系統(tǒng)包括：

3GPP AAA設(shè)備：通過D‘/Gr接口與HLR互通，獲取用戶鑒權(quán)向量和簽約數(shù)據(jù)；支持EAP-AKA/SIM鑒權(quán)；配合完成計費，生成話單。

HLR設(shè)備：統(tǒng)一管理WCDMA+WLAN用戶簽約，向AAA提供用戶鑒權(quán)向量和簽約信息，對HLR無改造需求。

4.2 移動用戶通過WLAN訪問移動互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

（1）終端：

在統(tǒng)一認證客戶端軟件基礎(chǔ)上，升級支持隧道管理模塊，接入PS業(yè)務；支持自動、用戶選擇等靈活接入配置模式。

（2）WLAN AN：

1）WLAN AN為自營網(wǎng)絡：在WLAN覆蓋下先完成統(tǒng)一認證接入，可根據(jù)終端配置，決定是否自動發(fā)起接入PS域。WLAN AN的接入認證、計費和PS核心網(wǎng)的計費相對立。

2）WLAN AN為第三方網(wǎng)絡：應用場景包括用戶自設(shè)AP、國際漫游第三方AP接入等；WLAN AN接入認證和計費由第三方控制。

（3）移動核心網(wǎng)需求

PDG設(shè)備：主要配合AAA/HLR完成用戶接入PS核心網(wǎng)業(yè)務鑒權(quán)和計費，和終端之間隧道管理，作為用戶接入PS域業(yè)務網(wǎng)關(guān)。

AAA/HLR設(shè)備：配合PDG完成統(tǒng)一認證；HLR增加WCDMA+WLAN接入簽約；AAA向HLR獲取鑒權(quán)向量，認證用戶，并授權(quán)隧道參數(shù)。

4.3 Portal認證和I-WLAN的關(guān)系

1）Portal 認證

用戶對象：包括非持有2/3G+WLAN的融合終端（包括手持類和上網(wǎng)卡）的用戶，可通過現(xiàn)有的Portal方式進行用戶認證，采用動態(tài)或者靜態(tài)密碼；

認證方案：終端附著到AP之后，即獲取到IP地址，AC/BAS對用戶的HTTP請求進行Web 重定向；用戶在Portal頁面上手工輸入靜態(tài)或者動態(tài)密碼，完成認證；

2）I-WLAN用戶

用戶對象：包括持有2/3G+WLAN的融合終端用戶和持有2/3G+WLAN融合的上網(wǎng)卡類用戶。

認證方案：用戶向AP附著時，先發(fā)起802.1X+EAP認證，由3GPP AAA+HLR協(xié)同完成對用戶SIM卡的認證。認證通過之后，WLAN AN為用戶分配IP地址

5 結(jié)束語

目前WCDMA+WLAN融合正分階段執(zhí)行，首先實現(xiàn)統(tǒng)一認證，業(yè)務分流，部署了WLAN AC、3GPP AAA，實現(xiàn)了基于2G/3G網(wǎng)絡的接入控制和認證實現(xiàn)統(tǒng)一認證功能，用戶的Internet業(yè)務流從WLAN分流。然后進行接入核心網(wǎng)分組域，訪問移動互聯(lián)網(wǎng)，新部署PDG，實現(xiàn)用戶通過WLAN接入核心網(wǎng)分組域，訪問聯(lián)通自營的郵件，WAP等業(yè)務。WLAN目前已成為智能終端的標準功能，提供高速數(shù)據(jù)通道，WCDMA+WLAN融合在目前數(shù)據(jù)流量爆炸式增長的時代是有效分流3G的流量的最好解決方式，達到了部署快、節(jié)省投資的效果，成為運營商實現(xiàn)全業(yè)務運營的戰(zhàn)略保障。

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