WiMAX和3GPP網(wǎng)絡(luò)融合的探討

    近年來，WiMAX是通信行業(yè)最熱門的話題之一。經(jīng)過兩年多迅速的發(fā)展，WiMAX產(chǎn)業(yè)鏈迅速地成熟起來，預(yù)計(jì)在2008、2009年規(guī)模商用。 

    由于當(dāng)前留給WiMAX的空白市場(chǎng)空間相對(duì)有限，因而研究WiMAX與現(xiàn)有的3GPP、3GPP2網(wǎng)絡(luò)的相互關(guān)系、融合方式與方法顯得非常有意義，它將極大地影響WiMAX以至于整個(gè)通信行業(yè)的發(fā)展。

　　作為WiMAXForum最初董事會(huì)成員之一的中興通訊致力于提供最優(yōu)質(zhì)的WiMAX產(chǎn)品和整體解決方案。

　  WiMAX與3GPP相比的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　WiMAX致力于提供移動(dòng)寬帶接入業(yè)務(wù)，于2004和2005年分別推出支持固定接入、移動(dòng)接入的空中接口標(biāo)準(zhǔn)—IEEE802.16d以及 IEEE802.16e。隨著終端系統(tǒng)的成熟，出現(xiàn)了越來越多的WiMAX16e試驗(yàn)局，越來越多的運(yùn)營(yíng)商認(rèn)識(shí)到WiMAX的真實(shí)特性：可媲美WiFi的高帶寬，可媲美2G、3G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和移動(dòng)性，并擁有完善的安全計(jì)費(fèi)和QoS特性。據(jù)估計(jì)3GPPLTE高帶寬特性的推出進(jìn)度相比WiMAX要推遲1～2年。

　　網(wǎng)絡(luò)融合的需求

　　比起獨(dú)立組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)融合給用戶和運(yùn)營(yíng)商都帶來更多好處。用戶希望看到同一個(gè)賬號(hào)和密碼；希望得到同一份賬單；希望看到同一個(gè)業(yè)務(wù)平臺(tái)；希望原有的業(yè)務(wù)在新系統(tǒng)中得到延續(xù)；希望不同系統(tǒng)之間業(yè)務(wù)可以無縫切換。

　　3GPP于2003年開始“3GPP網(wǎng)絡(luò)同WLAN互聯(lián)”的標(biāo)準(zhǔn)化工作，在3GPPTR22.934中定義了3GPP網(wǎng)絡(luò)和WLAN（WIMAX網(wǎng)絡(luò)可以看作是一種WLAN）互通的6種場(chǎng)景，這些場(chǎng)景很好地描述了融合的層次。

　　1．公用計(jì)費(fèi)和客戶關(guān)系：即統(tǒng)一計(jì)費(fèi)和客戶關(guān)系模式。用戶簽約兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，并能隨意接入兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，但各種費(fèi)用采用一個(gè)清單結(jié)算。

　　2．基于3GPP系統(tǒng)的接入控制和計(jì)費(fèi)：即基于3GPP網(wǎng)絡(luò)接入控制和計(jì)費(fèi)，由3GPP系統(tǒng)提供統(tǒng)一的認(rèn)證、鑒權(quán)和計(jì)費(fèi)的功能。WiMAX網(wǎng)絡(luò)與3GPP網(wǎng)絡(luò)的用戶標(biāo)識(shí)、鑒權(quán)方式、授權(quán)內(nèi)容并不相同，但可以通過維持兩網(wǎng)用戶標(biāo)識(shí)映射關(guān)系，使用相同的AKA鑒權(quán)方式，針對(duì)兩套系統(tǒng)提供有差異的授權(quán)信息來實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)在接入控制層面的融合。

　　3．接入3GPP的PS業(yè)務(wù)：共享3GPP網(wǎng)絡(luò)PS業(yè)務(wù)，用戶通過WiMAX的接入可以訪問3GPP網(wǎng)絡(luò)的PS業(yè)務(wù)，如LCS、MMS、即時(shí)消息等。其實(shí)這一階段的融合意義并不是很大。首先，WiMAX和3GPPPS域最基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)是分組數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，最基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)已經(jīng)為兩個(gè)系統(tǒng)缺省提供了。其次，WiMAXForum在致力于制定WiMAX支撐業(yè)務(wù)，如LBS、MBMS、PCC等，WiMAX可以獨(dú)立演進(jìn)一套更適合自身的支撐業(yè)務(wù)。

　　4．業(yè)務(wù)連續(xù)：用戶可以在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行業(yè)務(wù)的切換，業(yè)務(wù)能夠保持，允許停頓和丟包。例如HTTP、InstantMessage、呈現(xiàn)等類的業(yè)務(wù)允許一定的停頓和數(shù)據(jù)包的丟失。

　　5．無縫業(yè)務(wù)：用戶可以在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行業(yè)務(wù)的切換，切換過程中用戶感受不到業(yè)務(wù)的停頓和數(shù)據(jù)包的丟失。實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)業(yè)務(wù)連續(xù)性的要求很高，如 VoIP、流媒體、IPTV等。而在現(xiàn)階段，在實(shí)際應(yīng)用中，以WCDMA為代表的3G技術(shù)的帶寬還不足以普遍開展這類業(yè)務(wù)，因此，這一層次的融合需求并不迫切。

　　6．接入3GPPCS業(yè)務(wù)：共享3GPP網(wǎng)絡(luò)CS業(yè)務(wù)，通過WiMAX的接入用戶可以直接使用3GPP網(wǎng)絡(luò)的CS業(yè)務(wù)，并提供無縫的業(yè)務(wù)切換能力。這一階段的融合不適合在接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜度太高，適合在更高的網(wǎng)絡(luò)層次來實(shí)現(xiàn)，如IMS、Softswitch。

　　融合的方法和特點(diǎn)

　　松融合方案一（共計(jì)費(fèi)和營(yíng)賬）

　　本方案中WiMAX與3GPP網(wǎng)絡(luò)共用一套營(yíng)賬系統(tǒng)和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，用戶要使用WiMAX與3GPP兩種業(yè)務(wù)只需要在運(yùn)營(yíng)商處開一次戶，在使用WiMAX和3GPP服務(wù)后只需從運(yùn)營(yíng)商處接收一張?jiān)拞巍?

　　另外，本方案中WiMAX和3GPP的關(guān)系對(duì)等，彼此獨(dú)立，各自具有不同的接入控制方式、數(shù)據(jù)路由方式、移動(dòng)性支持、計(jì)費(fèi)方式和安全機(jī)制，最大限度地避免了對(duì)現(xiàn)有WiMAX和3GPP網(wǎng)絡(luò)的改造，避免了對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的升級(jí)和改造，且實(shí)現(xiàn)技術(shù)成熟，易于實(shí)施。

　　松融合方案二（共鑒權(quán)）

　　本方案中WiMAX網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)從屬網(wǎng)絡(luò)附加到3GPP網(wǎng)絡(luò)之上。WiMAX用戶的鑒權(quán)、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)過程借助于3GPP網(wǎng)絡(luò)的AAA、HLR等網(wǎng)元完成，WIMAX網(wǎng)絡(luò)用戶的計(jì)費(fèi)信息在AGW處收集并上報(bào)給3GPP網(wǎng)絡(luò)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。 

    松融合方案三（共PS業(yè)務(wù)）

　　本方案在TS23.234中有詳細(xì)說明。通過在3GPP網(wǎng)絡(luò)中引入新的網(wǎng)絡(luò)單元—WAG和PDG，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加清晰，開放性更強(qiáng)，業(yè)務(wù)范圍和系統(tǒng)中的安全機(jī)制也更加完善。 

    從標(biāo)準(zhǔn)上而言，PDG由兩部分組成—TTG和SGF（SubsetofG GSNfunction），SGF可以由GGSN的現(xiàn)有功能完成。 TTG是新增邏輯實(shí)體，相當(dāng)于SGSN信令面，需要完成鑒權(quán)功能、和WAG的接口功能以及分配NSAPI的功能。TTG分配NSAPI用于與SGF間建立 Gn'口隧道，以便和UE建立端到端的隧道，Gn'口是Gn口的子集。如果PDG通過GGSN升級(jí)，需要增加TTG的功能。 

    使Gn'口成為內(nèi)部接口的好處是：（1）加快了隧道建立速度；（2）關(guān)于POLICY和計(jì)費(fèi)規(guī)則的應(yīng)用也會(huì)更容易實(shí)現(xiàn)。  

    緊融合方案一(UMA)

　　3GPPTS44.318中詳細(xì)定義一種稱為GAN（GenericAccess Network）的架構(gòu)。從協(xié)議角度考慮，WiMAX在GAN中只是做AP用，提供IP Access Point功能。按照3GPP TSG GERAN的理解，確切地說，對(duì)于GAN來說，只有A/Gb模式。

　　對(duì)于EGAN，EnhancedUPinterfacemode是EGAN的一種思路，在GANC上增加Proxy-GSN功能，演進(jìn)成 EGANC，這種方式并不引入Gn interface，A/Gn mode就是GANC+SGSN演進(jìn)成EGANC。Iu mode就是在GANC上引入Iu interface，演進(jìn)成EGANC，以支持3G用戶。目前的現(xiàn)狀是：這3種方式的討論正處于Technical report階段，還沒有形成specfication，而且對(duì)于這3種模式的comparison還沒有完全完成，Draft具體參見 TR43.902,其中關(guān)于latency的study還沒有完成，各廠家的利益之爭(zhēng)很明顯。

　　緊融合方案二(GGSN和AGW物理合一)

　　本方案為中興通訊所特有，網(wǎng)元GGSN/AGW中集成了3GPP網(wǎng)絡(luò)GGSN功能和WiMAXAGW功能，組網(wǎng)方便，節(jié)約投資成本。但是從本質(zhì)上看，該方案只是合并了AGW和GGSN的功能，3GPP網(wǎng)絡(luò)和WIMAX網(wǎng)絡(luò)在AGW和GGSN上保持邏輯的獨(dú)立，并不支持雙模終端在WIMAX網(wǎng)絡(luò)和 3GPP網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行無縫切換。

　　通過比較可以發(fā)現(xiàn)，松耦合和緊耦合方案各具優(yōu)缺點(diǎn)，部署工作可以針對(duì)業(yè)務(wù)種類、實(shí)現(xiàn)環(huán)境、成本等因素靈活選擇。在不影響二者正常工作，不修改現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)3GPP和WIMAX的互聯(lián)無疑是最佳方案。憑借對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改動(dòng)最小和技術(shù)相對(duì)成熟的優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)松耦合方案將具有更廣泛的應(yīng)用空間。憑借著各自特點(diǎn)，在一些特定場(chǎng)合仍然具備一定優(yōu)勢(shì)。具體對(duì)照如下表所示。 

    表  各種融合方案的技術(shù)難度及實(shí)施代價(jià)對(duì)照表



　　結(jié)束語(yǔ)

　　中興通訊作為電信設(shè)備制造商，涉及固網(wǎng)、3GPP、3GPP2到WiMAX網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。而眾多系統(tǒng)的核心網(wǎng)擁有相同之處，這將成為中興通訊網(wǎng)絡(luò)融合研究的優(yōu)勢(shì)。中興通訊將利用這些優(yōu)勢(shì)強(qiáng)勢(shì)出擊，研發(fā)出更多、更好的運(yùn)營(yíng)商所需的網(wǎng)絡(luò)融合方案和產(chǎn)品。