WLAN和移動網(wǎng)互通技術(shù)分析方案

圖3　支持GTP的S2a方式時的附著過程

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，用戶在家的時候，可以通過WLAN使用FTP業(yè)務(wù)，同時通過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，這個時候，F(xiàn)TP業(yè)務(wù)就需要切換到3GPP系統(tǒng)中。這樣對不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行路由區(qū)分，既提升了用戶的業(yè)務(wù)體驗，也緩解了運營商移動網(wǎng)絡(luò)的壓力。

在這種情況下，就要解決UE如何能夠同時通過3GPP和非3GPP接入系統(tǒng)，接入同一個PDN？運營商又如何能配置UE在不同接入系統(tǒng)間的IP流路由規(guī)則？這些不同的IP流如何實現(xiàn)在不同的接入系統(tǒng)間動態(tài)遷移？UE通過不同的接入系統(tǒng)連接到了不同的PDN時，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)的實現(xiàn)比較簡單，用戶的附著流程基本沒有改動，只需分別在兩個系統(tǒng)進(jìn)行附著。在切換流程中，如果用戶已經(jīng)在兩個系統(tǒng)都附著了，只需要把一個系統(tǒng)上要切換的業(yè)務(wù)切換到另一個系統(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HSS和AAA有所增強，主要是要實現(xiàn)PDN GW信息的動態(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PDN連接。此時兩個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，其附著類型應(yīng)該為“Handover”，用戶還會把自己的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PDN GW的連接，保證兩種接入方式下選擇的是同一個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可以實現(xiàn)WLAN和3GPP間的負(fù)荷分擔(dān)，比如，運營商自有業(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，如何保證這些IP流切換的連續(xù)性和無縫的IP流移動性。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)間移動時，也能夠保證IP流的移動性。

為了實現(xiàn)系統(tǒng)間的IP流移動性，要對S2c和H1接口的DSMIPv6移動性信令進(jìn)行擴展，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，則可以通過多個綁定消息在HA上分別將這些地址注冊為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（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)生了流的移動性，UE也會通過Binding Update消息更新路由信息，EPC系統(tǒng)收到更新的路由信息后，就會進(jìn)行相應(yīng)的承載釋放或者創(chuàng)建，實現(xiàn)IP流的無縫切換。

在實現(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)間移動性策略。該策略規(guī)定了是否允許進(jìn)行系統(tǒng)間的移動，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)和選擇信息對系統(tǒng)間的移動性策略進(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)識符（WLAN的SSID）。

●系統(tǒng)間路由策略。ANDSF可以給用戶提供一個系統(tǒng)間路由策略的列表，包括一些過濾規(guī)則，規(guī)定某個特定的業(yè)務(wù)流或者特定的APN，是否允許接入到某個接入系統(tǒng)中；并且在用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)路由時，根據(jù)路由策略定義的接入系統(tǒng)的優(yōu)先級，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接入和移動網(wǎng)絡(luò)接入間進(jìn)行業(yè)務(wù)切換時，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，這類似移動網(wǎng)絡(luò)中的軟切換的概念。

WLAN和演進(jìn)的移動分組網(wǎng)互通時，還能提供非無縫（Non-Seamless）的分流形式。這個指的是用戶在WLAN接入和移動網(wǎng)絡(luò)接入間進(jìn)行業(yè)務(wù)切換時，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，ATT，Verizon，DoCoMo，T-mobile，Orange等全球主要蜂窩運營商都積極行動起來，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，三大運營商也都將WLAN作為輔助移動網(wǎng)絡(luò)的重要手段，紛紛擴建自己的WLAN網(wǎng)絡(luò)，為家庭和企業(yè)用戶提供補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，涉及WLAN與移動網(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，下面對這些標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容進(jìn)行簡單介紹：

（1）TS 23.234，最初的WLAN與移動網(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用戶在移動時業(yè)務(wù)的連續(xù)性研究。

（2）TS 23.327，描述的是如何實現(xiàn)WLAN與GPRS之間的業(yè)務(wù)連續(xù)性。這個標(biāo)準(zhǔn)可以看成是對TS 23.234的增強。由于解決方案所采用的是DSMIPv6技術(shù)，因此被運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。其中的研究內(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)。<