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3GPP牵手WLAN

时间:2006-10-14 来源: 作者: 点击:
针对WLAN同3G网络融合的研究和标准化工作已在世界范围内积极开展,其中具有代表性的主要是WLAN和3G各自的标准化组织。欧洲的ETSI最初针对HIPerLAN2提出了松耦合和紧耦合两种方案。负责GSM和UMTS维护及标准发布的3GPP也于2003年开始互联标准化工作,从其协议版本R6开始
    针对WLAN同3G网络融合的研究和标准化工作已在世界范围内积极开展,其中具有代表性的主要是WLAN和3G各自的标准化组织。欧洲的ETSI最初针对HIPerLAN2提出了松耦合和紧耦合两种方案。负责GSM和UMTS维护及标准发布的3GPP也于2003年开始互联标准化工作,从其协议版本R6开始逐步提出了网络融合的解决方案。考虑到3G网络的应用将更为广泛,以下主要从3GPP网络(GPRS/UMTS)的角度讨论其签约用户如何利用WLAN资源以更低的成本开展更加高速的数据业务。按照WLAN与3GPP网络互联位置的不同,主要可以分为三种方案。

  紧耦合

  紧耦合方案中WLAN通过Gb/Iu-ps接入SGSN。从核心网的角度看,与SGSN相连的WLAN网关相当于BSC/RNC,AP相当于BTS/NodeB。紧耦合方案采用3GPP的会话管理(SM)和移动性管理(GMM)为互联用户提供移动性支持,用户在WLAN和3GPP网络之间切换由3GPP路由区更新过程实现(WLAN采用单独的路由区标识)。

  *紧耦合方案的优点:

  重用3GPP的用户信息,核心网资源以及认证、计费和授权系统,无须对现有3GPP网络进行改造,保护了3GPP运营商的投资;基于3GPP的会话和移动性管理,使用户在WLAN和3GPP网络间的切换时延小,丢包率低;支持基于3GPP分组域的业务(短消息、定位等)访问;可以依照具体策略在3GPP小区和WLAN之间进行负载平衡;在WLAN对底层数据加密的基础上,使用3GPP的认证和加密机制,增加了WLAN的安全性。

  *紧耦合方案的缺点:

  用户设备以及WLAN网关需要实现必要的3GPP协议栈,复杂度高;由于WLAN仅作为3GPP信令和数据的承载方式,传统的WLAN设备无法通过WLAN直接访问Internet/Intranet业务;WLAN和3GPP结合得过于紧密,所有的信令和数据都由3GPP网络承载,加重了网络负担,容易形成网络瓶颈;通常要求WLAN和3GPP网络由同一运营商经营,不适宜大范围应用。

  互联网关

  网关方案中WLAN通过互联网关在Gn参考点接入GGSN。这种方式保持了3GPP网络和WLAN各自的独立性,具备单一3GPP接入能力的用户设备能够通过3GPP网络正常访问其分组域业务;传统WLAN设备也能够以标准的IP方式访问WLAN提供的Internet/Intranet业务。

  *网关方案的优点:

  保持了各自网络的独立性,传统设备均可在各自网络中正常工作;不限制WLAN的归属,应用范围广;采用基于3GPP的会话和移动性管理实现系统间切换,时延较小;支持基于3GPP分组域的业务访问;用户数据可以通过WLAN直接向通信对端发送(对于Internet业务),一定程度上减轻了3GPP网络负荷。

  *网关方案的缺点:

  互联网关需要实现Gn接口协议栈,双模终端也要在传统3GPP或WLAN终端的基础上进行改动,实现复杂度高;Inter-SGSN路由区更新信令开销大,切换时延和丢包率较之紧耦合方案有一定差距;终端和互联网关的WLAN承载需要提供必要的QoS以支持3GPP业务。

  松耦合

  松耦合方案中WLAN同3GPP网络在Gi参考点互联。WLAN和3GPP网络关系对等,彼此独立,各自具有不同的接入控制方式、数据路由方式、移动性支持、计费方式和安全机制。此方案采用移动IP方式实现对用户的移动性支持。不同于3GPP链路层上的移动性管理机制(GMM、GTP)。移动IP实现的是网络层上的移动性管理,屏蔽了网络层以下的具体实现方式,最大限度地避免了对现有WLAN和3GPP网络的改造,易于实现异构网络间的切换。

  *松耦合方案的优点:

  3GPP网络和WLAN相互独立,互不影响;不限制WLAN的归属,应用范围广;采用移动IP方式实现3GPP和WLAN之间的切换,避免了对现有网络设备的升级和改造,且实现技术成熟,易于实施。

  *松耦合方案的缺点:

  用户设备需要实现移动IP以支持网络间的切换;移动IP自身的缺陷会引起较大的切换时延,不利于实时业务的切换;WLAN环境下不支持基于3GPP分组域的业务访问(除Internet业务)。

  3GPP提议方案

  3GPP于2003年开始3GPP网络同WLAN互联的标准化工作,提出了从简单互联到无缝互联的6种方案。每种方案均在此前方案的基础上完善了服务的质量,实现需求和复杂度也随之增加。目前3GPP已基本完成了对方案4之前的标准化工作,能够实现公共计费和客户服务(方案1);3GPP用户以WLANIP直接访问Internet/Intranet业务(方案2);处于WLAN环境下的3GPP用户开展基于3GPP网络分组域的业务(方案3)。能够满足这些需求的网络架构的具体网络单元定义和功能参见[3GPPTS23.234]。3GPP提议方案本质上基于松耦合,该方案通过在3GPP网络中引入新的网络单元(WAG、PDG、AAA服务器),使网络结构更加清晰,开放性更强,业务范围和系统中的安全机制也更加完善。目前,3GPP还未标准化该互联方案的移动性管理机制(预计版本7及以后),但从目前的网络架构出发,移动IP无疑是最佳选择。实际上,针对此方案旨在实现用户无缝移动漫游的研究工作也均集中于采用移动IP方式。

  方案比较

  鉴于3GPP方案本质上基于松耦合,紧耦合、网关、松耦合三种互联方案总结见表。

  通过比较可以发现,紧耦合、网关方式和松耦合方案各具优缺点,部署工作可以针对业务种类、实现环境、成本等因素灵活选择。一般情况下,WLAN和3GPP将分属于不同的运营商。在不影响二者正常工作,不修改现有网络协议的基础上实现3GPP和WLAN的互联无疑是最佳方案。凭借对现有网络改动最小和技术相对成熟的优势,预计松耦合方案将具有更广泛的应用空间。尽管还存在着一些不足,但各种改良工作正在积极开展。当然,其他方式并不是没用应用的空间。凭借着各自特点,在一些特定场合仍然具备一定优势。总之,随着对互联方案的不断深入研究,终将实现3G业务在异构网络中的无缝切换,为用户带来切实的便利。

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