WLAN与3G的融合 - 文章

WLAN与3G的融合

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在本文中，我们简要描述了WLAN的发展历程和现状，指出世界范围内WLAN的广泛应用促使WLAN要与3G相融合，以便发展出不同的应用网络乃至4G，以提供热点地区的高速数据传输和其它不同业务应用，并给出了几种互连方案。

1、WLAN的发展历史及现状

无线网络的起源可以追溯到50多年前，当时美国军队中首先开始采用无线信号传输资料，并且采用相当高强度的加密技术。这些技术让许多学者得到了一些灵感，1971年夏威夷大学的研究员开创了第一个基于封包式技术的被称作ALOHNET的无线电通信网络，这可以看作是早期的无线局域网WLAN。这最早的WLAN包括了7台计算机，横跨四座夏威夷的岛屿。从那时开始，无线局域网可说是正式诞生了。

目前的无线电网络主要是指无线局域网WLAN，由于WLAN产品不需要铺设通信电缆或通信光缆，可以灵活机动地应付各种网络环境的设置变化。随着网络环境的设置变化。随着网络的普及和网络技术的进步，WLAN在许多领域得到了充分的应用。从家庭应用、企业应用、到公众网络运营都有了无线局域网的身影。

WLAN采用射频技术构成局域网络，是一种便利的数据传输系统。由于WLAN技术的日趋成熟，以及在接入速率和适应环境上与3G的互补性，使得WLAN的应用已经从单纯有线网络的延伸拓展开来，成为室内微微小区尤其是热点地区重要的高速无线数据接入手段之一，应用潜力巨大。

无线局域网的应用非常广泛，如果将其硬划分为室内和室外的话，室内应用包括大型办公室、车间、智能仓库、临时办公室、会议室、证券市场、体育馆、会展中心、酒店、飞机场、医院、酒吧、咔啡屋等；室外应用包括城市建筑群间通信、学校校园网络、工矿企业厂区自动化控制与管理网络、银行金融证券城区网、税务、矿山、水利、油田、港口、码头、江河湖坝区、野外勘测实验、军事流动网、公安流动网等。

2、WLAN与3G融合的需求

世界范围内WLANs(Wireless Local Area Networks)在最近的演化和成功展开产生了要把它们与3G移动网络，如GSM/GPRS，UMTS，CDMA2000，等融合在一起的需求。这种融合的主要目的是发展出在热点地区能以非常高数据速率支持普遍存在的数据业务的不同种类的移动数据网络。发展这些不同种类的网络(或者说4G移动网络)牵扯到许多技术上的挑战，如穿越WLAN和3G的无缝垂直转移的无线技术，安全通用认证，联合记帐&计费，WLAN共享(依靠一些3G网络)，连续的QoS和业务提供等。

WLAN与3G融合的另一原因还有原来基于其之上的通信终端需要更多地获得和分享当今移动通信技术发展所带来的好处。也就是说，除了WLAN移动台(MS，Mobile Station)外，还有WLAN手机想和3G手机一样。WLAN手机具有可行动、易配置及部署成本相对较低的特点。今天，WLAN手机主要部署在一些垂直细分市场，如医院、大型商场及校园等。WLAN手机(又称Wi-Fi手机)市场发展前景还是很看好的。据In-Stat MDR预计，全球WiFi手机的出货量将从2003年的6万部成长到2007年的350万部，到2008年将达550万部。当然和3G手机相比较，WLAN手机在设计上也存在着相同或相近的问题，主要在于三个方面，首先是功耗问题，目前市场上大多数IEEE802.11组件并不能满足手机的长待机时间要求；安全是另一个需要关切的问题，尽管目前WLAN领域中已有多种安全方案，但并不是全部都能支持；最后一个重要问题是QoS，尽管已有众多的标准及产业规格，但它仍是一个需要特别关注的棘手问题。

3、WLAN与3G之间的关系

WLAN与3G之间的关系见表1。

4、WLAN与3G的互连

高层WLAN/3G的互连模型见图1。

图1 高层WLAN/3G的互连模型

4.1互连模型和要求

在图1中说明了假定的通用WLAN/3G互连环境，为了避免使用抽象的例子以及强化它的简洁性，我们进一步假定每个3G PLMN(Public Land Mobile Network)基于UMTS技术以及每个WLAN基于IEEE802.11技术。然而，下面所描述的大多数技巧和结构同样地可应用于任何其它种类的3G和WLAN技术。每个WLAN都在广播一个业务组标识SSID(Service Set Identifier)，这本质上是一个WLAN的标识。注意多类SSIDs可以被一个IEEE802.11 WLAN所支持，但仅有一个是广播的。

图1中的箭头表示漫游协议。例如，WLAN-2与3G PLMN-1和3G PLMN-2有一个直接的漫游协议，同时WLAN-3仅与3G PLMN-3有一个直接的漫游协议。附带着说，3G PLMN-1和3G PLMN-2彼此之间有直接的漫游协议。另外，不过，也可以说，它与WLAN-2之间有一个间接的漫游协定。

在图1中说明的移动台MS是一个WLAN设备。它与3G PLMN之间有一个预约，以作为它的归属PLMN。因此，该MS被装备有一个接口卡(一般地称作用户业务标识模块USIM)，该卡主要用于安全密钥的证实和产生，在图例中，MS同时从各个WLANs接收信号，即WLAN-1，WLAN-2，WLAN-3和WLAN-4。密钥需求是MS将要使用WLAN以获得无线IP连接以及通过使用USIM证书和算法被3G归属PLMN所证实。为了满足这样的需求，需要处理一些挑战。例如，MS需要选择一个能够与3G互连的WLAN并且另外与3G归属PLMN有直接或间接的漫游协议。假定图1中MS的3G归属PLMN是3G PLMN-1。很清楚MS必须选择WLAN-2，因为它是唯一的一个与3G PLMN-1有漫游协议的WLAN。从另一方面，如果MS的归属PLMN是3G PLMN-3，那么WLAN-4应该被选择。最后，如果MS的归属PLMN是3G PLMN-4，那么必须选择WLAN-2，因为它通过3G PLMN-2与3G PLMN-4提供了一个间接的互连。在图1中的WLANs可以被下列运营商或实体所拥有：

●一个3G PLMN运营商；

●一个公众网络运营商(即一个公众WLAN运营商)但非3G PLMN运营商；

●一个在局域提供WLAN的商业组织并希望允许互连，及供可能的来访者使用。

一个WLAN可能支持几种接入控制，例如开放接入，通用接入机制(UAM)，IEEE802.1x等。开放接入对一些种类的免费业务的接入是有用的。例如广告，本地信息等开放接入使用IEEE802.11开放证实，而这个证实基本上是个无用证实。今天大多数IEEE802.11WLANs在802.11MAC(Medium Access Control)层支持开放证实以允许接入免费业务。接入收费业务被一个所谓的IEEE802.11的“0n-Top”控制流程所控制，例如UAM，利用UAM，MS与AP(Access Point)联系起来并通过DHCP被分配一个IP地址。接入收费业务被一个网关所阻隔，该网关被称作公众接入控制(PAC，Public Access Control)网关。

一个能够与3G系统互连的WLAN必须支持802.1X接入控制。

4.2网络选择

在图1显示的环境中，MS必须采取下列选择程式：

●选择一个支持与3G PLMNs互连的WLAN，并且该WLAN至少与一个这样的PLMN有一个直接的漫游协议。例如，图1中的MS并不能选择WLAN-1，因为它不支持与3G网络的互连。

●除选择一个合适的WLAN，MS不得不选择与WLAN互连的PLMNs中的一个。例如，若MS在图1中喜欢选择的PLMN是3G PLMN-2，接着在与WLAN-2连接上后，该MS必须说明它更喜欢使用3G PLMN-1。这里假定MS在其接口卡中保存着一个喜好的PLMNs列表。

为了处理上面网络中的选择问题，一些解决方案应当被考虑进来。例如，与3G PLMNs互连的WLANs能够以适当的格式广播SSID。从这个SSID，MS知道该WLAN在这一区域用移动区域码(MCC，Mobile Country Code)提供了与3G PLMNs的互连。

一个两者择一的和较有希望的解决方法有可能是MS用发出搜索请求，该请求包括一个预定义的“Well-Known”(3G特有的)SSID，来确认是否一个WLAN是可以与3G互连的，而SSID将可能被所有支持与3G PLMNs互连的所有WLANs所支持。当一个MS证实一个WLAN支持这一3G特有的SSID，它与这个SSID展开连接，这导致一个802.1x接入控制程序被启动。

5、融合方案

从图1出发，可以形成以下几种3G/WLAN融合方案。

方案一通用计费和客户关心：

这是一种最简单的融合方案，它仅给用户提供了通用计费和客户关心。但在WLAN和3G PLMN之间另外的互连(或融合)则未真正实现。

方案二基于3G的接入控制和收费：

这一方案牵涉到三个概念：证实(Authentication)，授权(Authorization)和统计(Accounting)，称为AAA。在一个WLAN中的3G用户的AAA需要由它们的3G归属PLMN来做。例如，在一个WLAN中的用户可以使用他的USIM来证实，就像他在3G环境中正式做的那样。同样，授权由基于3G签约用户的3G归属PLMN来提供。这一方案基本上使得3G签约用户“通过WLAN的IP连接”成为可能。用另外的话说，用户仅仅通过WLAN被提供与Internet或一个Intranet的IP连接，断开这种IP连接不需要特定种类的业务组。

方案三接入3G包交换业务：

这一方案的目的是拓展接入基于3G包交换的业务给在一个WLAN环境里的签约用户。例如，如果一个运营商保持无线应用协议(WAP，Wireless Application Protocol)网关以便为他的签约用户提供WAP和MMS业务，在融合方案3之下，这些WAP和MMS业务对在WLAN环境下的签约用户同样也是可接入的。就像后面的例子，为了增加对基于3G PS业务的接入，在WLAN和3G PLMN之间的用户数据流动就像开了条隧道一样。另外，使用了IP业务选择流程以选择PS域业务连接。总的来说，通过方案3，用户能够接入像IP多媒体，位置定位业务，立即消息，基于出现的业务，MMS等。然而，尽管用户被提供了几种接入技术接入同一基于PS域的业务(即3G和WLAN的无线接入)，通过这些接入网络的业务并不需要连贯性。

方案四以业务连贯性接入3G基于包交换的业务：

这一方案的目标是允许方案中要求的基于PS域的业务接入并另外保持通过3G和WLAN的业务连贯性的无线接入技术。例如，一个从3G无线接入技术开始一个WAP会议的用户在移到WLAN上后应当能够继续这次会议，反过来也一样。尽管要求业务连贯性，但并非很严格，这意味着一些业务可能不必经受到达/来自WLAN的垂直转移，也即是说，基于接入的性能和特点的变化。

方案五以无缝业务连贯性接入基于3G包交换的业务：

这一方案是在方案4的基础上又进了一步。其目标是在3G和WLAN无线接入技术上提供无缝业务连贯性。这就是，基于PS域的业务应当以无缝穿越3G和WLAN的无线接入技术的方式来实现，即，用户应感觉不到任何明显的不同。

方案六以无缝移动性接入基于3G电路交换的业务：

这一方案的目标是允许从WLAN系统接入基于3G电路交换业务(即，一般的语音呼叫)。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/14/2006)


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