3G與WLAN融合方案的應(yīng)用研究

本文在分析軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)后，闡述了UMTS Release5網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了軟交換思想在3G中的應(yīng)用，并結(jié)合無(wú)線局域組網(wǎng)模式，討論了3G與WLAN的融合方案。

近來(lái)年，軟交換技術(shù)愈來(lái)愈成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)，它將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，信息業(yè)界經(jīng)過(guò)一翻努力提出了面向下一代IP融合網(wǎng)的軟交換技術(shù)，目前正積極進(jìn)行3G核心網(wǎng)技術(shù)研究，其最終目標(biāo)也是具有融合多媒體業(yè)務(wù)能力的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)。在這方面，3GPP發(fā)揮了很大的作用，提出了軟交換技術(shù)為基礎(chǔ)的IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）結(jié)構(gòu)，另外，無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和價(jià)格的大幅下降，使由原來(lái)的企業(yè)和家庭內(nèi)部的補(bǔ)充布線方式逐漸發(fā)展為越來(lái)越重要的公眾無(wú)線互聯(lián)方式。3G與無(wú)線局域網(wǎng)的互聯(lián)充分體現(xiàn)了軟交換技術(shù)在下一代組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，本文就基于這種觀點(diǎn)展開(kāi)討論。

1、軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖1給出軟交換網(wǎng)絡(luò)的一般分層結(jié)構(gòu)。其中，接入層支持各種類型的終端，相當(dāng)于軟交換網(wǎng)絡(luò)的用戶——網(wǎng)絡(luò)接口功能，傳送層負(fù)責(zé)通信媒體信息的端到端傳遞，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的下3層功能?？刂茖迂?fù)責(zé)呼叫控制，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的會(huì)話層功能。該層的主要設(shè)備就是軟交換系統(tǒng)（SSW），其地位相當(dāng)于傳統(tǒng)通信網(wǎng)中的交換機(jī)是網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，業(yè)務(wù)層基于下層網(wǎng)絡(luò)的能力提供增值業(yè)務(wù)，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層功能。

2、3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3G網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)無(wú)線通信發(fā)展的方向，它的一個(gè)重要目標(biāo)就是以VoIP方式提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)以及多樣化的多媒體業(yè)務(wù)，并實(shí)現(xiàn)3G核心承載網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)的融合統(tǒng)一。3G網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)的融合統(tǒng)一不僅可以使運(yùn)營(yíng)提高對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，而且移動(dòng)終端也可以通過(guò)統(tǒng)一的IP網(wǎng)方便地訪問(wèn)和享受因特網(wǎng)上的信息和服務(wù)。

3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)作為NGN的一部分，其體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展演進(jìn)也受到軟交換技術(shù)的影響小由于其核心網(wǎng)采用全I(xiàn)P方式進(jìn)行承載，從而保證了3G的全I(xiàn)P核心網(wǎng)能夠與NGN核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有效的融合和互通，按照軟交換網(wǎng)絡(luò)功能分層的模型，3G網(wǎng)絡(luò)也可以分為4個(gè)層面，即接入層、傳送層、控制層和業(yè)務(wù)層。下面以3GPP制定的基于全I(xiàn)P的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)UMTS Release5為例進(jìn)行分析，其核心網(wǎng)中電路域和IP多媒體子域中各個(gè)主要功能實(shí)體在分層模型中的位置如圖2所示。由于UMTS Release5參考模型中的分組域并不是按照軟交換的思想構(gòu)造，因此，分組域中各個(gè)主要功能實(shí)體未在圖2分層模型中列出。從分層模型中可以看出MGCF（媒體網(wǎng)關(guān)控制功能），CSCF（呼叫狀態(tài)控制功能），MSC服務(wù)器（移動(dòng)交換中心服務(wù)器）是位于控制層的邏輯功能實(shí)體，主要完成呼叫控制功能，即呼叫連接的建立和釋放，以及實(shí)現(xiàn)與各種不同的網(wǎng)絡(luò)（如GSM、CDMA、PSTN、其他運(yùn)營(yíng)商的UMTS網(wǎng)絡(luò)、IP多媒體網(wǎng)絡(luò)等）的信令互通。MGW（媒體網(wǎng)關(guān)和CDMA網(wǎng)）的承載通道轉(zhuǎn)化為適合在IP網(wǎng)上傳送的功能。需要指出的是，IP多媒體子域和電路域都存在MGW功能實(shí)體，從功能實(shí)現(xiàn)上說(shuō)，IP多媒體子域中的MGW和電路域中的MGW是同一設(shè)備。為了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的清晰，可以將電路域的MGW表示為CS-MGW，IP多媒體子域中的MGW表示為IM-MGW，SGW則主要完成IP網(wǎng)側(cè)信令與電路交換網(wǎng)絡(luò)側(cè)信令協(xié)議（7號(hào)信令）的翻譯和轉(zhuǎn)換。MRFP（多媒體資源處理器）和MRFC（多媒體資源控制器）是3G核心網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)多方呼叫和多媒體業(yè)務(wù)提供和控制的邏輯功能實(shí)體。在核心網(wǎng)分層模型中，MRFP是處于接入層的邏輯功能實(shí)體，主要實(shí)現(xiàn)多媒體資源的提供和承載。MRFC則是處于控制層的邏輯功能實(shí)體，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)MRFP中多媒體資源的控制。

至此，從核心網(wǎng)的分層模型，我們可以看出3G核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了控制、承載、業(yè)務(wù)三者的分離。因此，我們可以說(shuō)UMTS Release5網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是基于軟交換技術(shù)構(gòu)造的下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

3、無(wú)線局域網(wǎng)

在目前的WLAN市場(chǎng)中，802.11b憑其成熟的技術(shù)，不同廠商設(shè)備的兼容性好以及與802.11g的兼容等特點(diǎn)，占據(jù)了主要地位，802.11b標(biāo)準(zhǔn)公眾WLAN組網(wǎng)的基本拓結(jié)構(gòu)有對(duì)等互連、AP結(jié)構(gòu)、無(wú)線網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)。下面簡(jiǎn)短介紹具有接入點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。如圖1、2所示。

WLAN的典型拓?fù)渚哂薪尤朦c(diǎn)的結(jié)構(gòu)，適合用來(lái)開(kāi)展無(wú)線接入服務(wù)，在這種結(jié)構(gòu)中，接入點(diǎn)用來(lái)執(zhí)行同步和協(xié)調(diào)工作，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，以及連接上層網(wǎng)絡(luò)。接入點(diǎn)能夠服務(wù)的用戶數(shù)與廠商提供的產(chǎn)品有關(guān)。雖然理論上可以支持較多的用戶，但實(shí)際應(yīng)用中通常只能支持15-50個(gè)用戶。這是因?yàn)橐粋€(gè)AP在同一時(shí)刻只能接入一個(gè)終端用戶，當(dāng)信道空閑時(shí)，再由其它終端爭(zhēng)用。如果一個(gè)AP支持的用戶過(guò)多，則網(wǎng)絡(luò)接入速率將會(huì)降低。

4、3G與WLAN的融合方案

在WLAN系統(tǒng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)方面，將其與具備高速移動(dòng)性能及更大覆蓋范圍的移動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，在公共接入?yún)^(qū)通過(guò)WLAN為用戶提供廉價(jià)而更高帶寬的所謂“游牧”式無(wú)線數(shù)據(jù)服務(wù)，在其它地點(diǎn)則通過(guò)2代、3代移動(dòng)通信技術(shù)提供真正“漫游”式的無(wú)線數(shù)據(jù)服務(wù)正在蓬勃發(fā)展，目前，各大移動(dòng)通信設(shè)備廠商提供了不同程度的融合方案。

按照與移動(dòng)通信融合的緊密程度，這類解決方案可以分為松耦合和緊耦合兩大類。下面介紹一下緊耦合解決方案。如圖3所示。

緊耦合方案中多采用移動(dòng)通信中的標(biāo)準(zhǔn)化接口，以強(qiáng)調(diào)在移動(dòng)性、業(yè)務(wù)和應(yīng)用層面上的全面融合，充分體現(xiàn)了3G與WLAN融合的最終目標(biāo)——業(yè)務(wù)和應(yīng)用的融合，而用戶在目前的2.5G/3G與WLAN松耦合解決方案中，只能獲得兩種模式，它們分別是統(tǒng)一計(jì)費(fèi)和用戶管理，基于3GPP系統(tǒng)的WLAN接入控制和計(jì)費(fèi)，當(dāng)然，用戶體驗(yàn)的方便性和一致性是融合成功最重要的前提條件。因此，3G與WLAN緊耦合解決方案已可支持無(wú)縫的分組域業(yè)務(wù)切換的融合程度，目前在業(yè)界處于領(lǐng)先地位。

圖3的解決方案使用集中的信令和計(jì)費(fèi)管理，分布式的流量轉(zhuǎn)發(fā)方式為WLAN接入網(wǎng)構(gòu)建出分布式的SGSN功能，網(wǎng)元通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Gr接口與歸屬位置寄存器（HLR）連接以支持上述的認(rèn)證過(guò)程和用戶管理，對(duì)2G、3G、HLR無(wú)任何特殊要求。在用戶端，SIM卡可內(nèi)置于支持SIM的WLAN網(wǎng)卡內(nèi)，也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的USB讀卡器讀取。

計(jì)費(fèi)是用戶體驗(yàn)的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是運(yùn)營(yíng)商最關(guān)心的問(wèn)題。按流量和內(nèi)容計(jì)費(fèi)是運(yùn)營(yíng)商和用戶都希望的模式。上述方案不但做到了賬單的合并，而且更重要的是將WLAN計(jì)費(fèi)納入到2.5G/3G的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，直接提供符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的CDR，使兩者的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)真正統(tǒng)一在一個(gè)平臺(tái)上。

上述方案除支持符合移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)CDR的時(shí)長(zhǎng)和流量計(jì)費(fèi)之外，還支持費(fèi)率切換。它還構(gòu)建出分布式的SGSN功能，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Gn接口與GGSN連接獲得2.5G/3G標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如無(wú)線VPN應(yīng)用，安全性和增值計(jì)費(fèi)等。

5、總結(jié)

軟交換技術(shù)成為3G的核心技術(shù)，它使3G向具有融合多媒體業(yè)務(wù)能力的全I(xiàn)P分組網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展，使WLAN與3G緊耦合成為可能，它不僅使WLAN可以方便地通過(guò)3G網(wǎng)享用Internet資源，還可使WLAN與3G網(wǎng)上其它終端互通，WLAN作為3G在企業(yè)內(nèi)的補(bǔ)充，推動(dòng)移動(dòng)商務(wù)用戶的發(fā)展，通過(guò)更好的移動(dòng)性和安全性，將WLAN企業(yè)用戶吸引到3G網(wǎng)絡(luò)中來(lái)。

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