WLAN與3G的融合

1、WLAN與3G的融合摘要在本文中，我們簡要描述了WLAN的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，指出世界范圍內(nèi)WLAN的廣泛應(yīng)用促使WLAN要與3G相融合，以便發(fā)展出不同的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)乃至4G,以提供熱點地區(qū)的高速數(shù)據(jù)傳輸和其它不同業(yè)務(wù)應(yīng)用，并給出了幾種互連方案。關(guān)鍵詞WLAN3G融合1、WLAN的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀無線網(wǎng)絡(luò)的起源可以追溯到50多年前，當(dāng)時美國軍隊中首先開始采用無線信號傳輸資料，并且采用相當(dāng)高強度的加密技術(shù)。這些技術(shù)讓許多學(xué)者得到了一些靈感，1971年夏威夷大學(xué)的研究員開創(chuàng)了第一個基于封包式技術(shù)的被稱作ALOHNET的無線電通信網(wǎng)絡(luò)，這可以看作是早期的無線局域網(wǎng)WLAN。這最早的WLAN包括了7臺計算機，橫

2、跨四座夏威夷的島嶼。從那時開始，無線局域網(wǎng)可說是正式誕生了。目前的無線電網(wǎng)絡(luò)主要是指無線局域網(wǎng)WLAN，由于WLAN產(chǎn)品不需要鋪設(shè)通信電纜或通信光纜，可以靈活機動地應(yīng)付各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的設(shè)置變化。隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的設(shè)置變化。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步，WLAN在許多領(lǐng)域得到了充分的應(yīng)用。從家庭應(yīng)用、企業(yè)應(yīng)用、到公眾網(wǎng)絡(luò)運營都有了無線局域網(wǎng)的身影。WLAN采用射頻技術(shù)構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)，是一種便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。由于WLAN技術(shù)的日趨成熟，以及在接入速率和適應(yīng)環(huán)境上與3G的互補性，使得WLAN的應(yīng)用已經(jīng)從單純有線網(wǎng)絡(luò)的延伸拓展開來，成為室內(nèi)微微小區(qū)尤其是熱點地區(qū)重要的高速無線數(shù)據(jù)接入手段之一，應(yīng)用潛力巨大

3、。無線局域網(wǎng)的應(yīng)用非常廣泛，如果將其硬劃分為室內(nèi)和室外的話，室內(nèi)應(yīng)用包括大型辦公室、車間、智能倉庫、臨時辦公室、會議室、證券市場、體育館、會展中心、酒店、飛機場、醫(yī)院、酒吧、咔啡屋等；室外應(yīng)用包括城市建筑群間通信、學(xué)校校園網(wǎng)絡(luò)、工礦企業(yè)廠區(qū)自動化控制與管理網(wǎng)絡(luò)、銀行金融證券城區(qū)網(wǎng)、稅務(wù)、礦山、水利、油田、港口、碼頭、江河湖壩區(qū)、野外勘測實驗、軍事流動網(wǎng)、公安流動網(wǎng)等。2、WLAN與3G融合的需求世界范圍內(nèi)WLANs(WirelessLocalAreaNetworks)在最近的演化和成功展開產(chǎn)生了要把它們與3G移動網(wǎng)絡(luò)，如GSM/GPRS，UMTS，CDMA2000,等融合在一起的需求。這種融合

4、的主要目的是發(fā)展出在熱點地區(qū)能以非常高數(shù)據(jù)速率支持普遍存在的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不同種類的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展這些不同種類的網(wǎng)絡(luò)（或者說4G移動網(wǎng)絡(luò)）牽扯到許多技術(shù)上的挑戰(zhàn)，如穿越WLAN和3G的無縫垂直轉(zhuǎn)移的無線技術(shù)，安全通用認證，聯(lián)合記帳&計費，WLAN共享（依靠一些3G網(wǎng)絡(luò)），連續(xù)的QoS和業(yè)務(wù)提供等。WLAN與3G融合的另一原因還有原來基于其之上的通信終端需要更多地獲得和分享當(dāng)今移動通信技術(shù)發(fā)展所帶來的好處。也就是說，除了WLAN移動臺（MS，MobileStation）外，還有WLAN手機想和3G手機一樣。WLAN手機具有可行動、易配置及部署成本相對較低的特點。今天，WLAN手機主要部署在一些垂

5、直細分市場，如醫(yī)院、大型商場及校園等。WLAN手機（又稱Wi-Fi手機）市場發(fā)展前景還是很看好的。據(jù)In-StatMDR預(yù)計，全球WiFi手機的出貨量將從2003年的6萬部成長到2007年的350萬部，到2008年將達550萬部。當(dāng)然和3G手機相比較，WLAN手機在設(shè)計上也存在著相同或相近的問題，主要在于三個方面，首先是功耗問題，目前市場上大多數(shù)IEEE802.11組件并不能滿足手機的長待機時間要求；安全是另一個需要關(guān)切的問題，盡管目前WLAN領(lǐng)域中已有多種安全方案，但并不是全部都能支持；最后一個重要問題是QoS，盡管已有眾多的標準及產(chǎn)業(yè)規(guī)格，但它仍是一個需要特別關(guān)注的棘手問題。3、WLAN與

6、3G之間的關(guān)系WLAN與3G之間的關(guān)系見表1。表13GWLAN頻帶（費用）需要許可（在歐洲累計近1100億美元）無需許可，但功率10mw以上需要報批適用范圍國家級50T50米帶寬最高達2Mbpsll-54Mbps業(yè)務(wù)能力話音/數(shù)據(jù)主要為數(shù)據(jù)系統(tǒng)費用極高較低渠道直接向運營商銷售OEM產(chǎn)品價格基于使用，統(tǒng)一費率ISP統(tǒng)一費率移動性/便攜性移動便攜頻率技術(shù)碼分FH跳頻/DSSS直序擴頻設(shè)備以電信運營為中心以數(shù)據(jù)/PC為中心4、WLAN與3G的互連高層WLAN/3G的互連模型見圖1。cornwlN-l貨L2】就円-職-4.Ct圖1高層WLAN/3G的互連模型4.1互連模型和要求在圖1中說明了假定的通用

7、WLAN/3G互連環(huán)境，為了避免使用抽象的例子以及強化它的簡潔性，我們進一步假定每個3GPLMN(PublicLandMobileNetwork)基于UMTS技術(shù)以及每個WLAN基于IEEE802.11技術(shù)。然而，下面所描述的大多數(shù)技巧和結(jié)構(gòu)同樣地可應(yīng)用于任何其它種類的3G和WLAN技術(shù)。每個WLAN都在廣播一個業(yè)務(wù)組標識SSID(ServiceSetIdentifier)，這本質(zhì)上是一個WLAN的標識。注意多類SSIDs可以被一個IEEE802.11WLAN所支持，但僅有一個是廣播的。圖1中的箭頭表示漫游協(xié)議。例如，WLAN-2與3GPLMN-1和3GPLMN-2有一個直接的漫游協(xié)議，同時W

8、LAN-3僅與3GPLMN-3有一個直接的漫游協(xié)議。附帶著說，3GPLMN-1和3GPLMN-2彼此之間有直接的漫游協(xié)議。另外，不過，也可以說，它與WLAN-2之間有一個間接的漫游協(xié)定。在圖1中說明的移動臺MS是一個WLAN設(shè)備。它與3GPLMN之間有一個預(yù)約，以作為它的歸屬PLMN。因此，該MS被裝備有一個接口卡（一般地稱作用戶業(yè)務(wù)標識模塊USIM）,該卡主要用于安全密鑰的證實和產(chǎn)生，在圖例中，MS同時從各個WLANs接收信號，即WLAN-1,WLAN-2,WLAN-3和WLAN-4。密鑰需求是MS將要使用WLAN以獲得無線IP連接以及通過使用USIM證書和算法被3G歸屬PLMN所證實。為了

9、滿足這樣的需求，需要處理一些挑戰(zhàn)。例如，MS需要選擇一個能夠與3G互連的WLAN并且另外與3G歸屬PLMN有直接或間接的漫游協(xié)議。假定圖1中MS的3G歸屬PLMN是3GPLMN-1。很清楚MS必須選擇WLAN-2，因為它是唯一的一個與3GPLMN-1有漫游協(xié)議的WLAN。從另一方面，如果MS的歸屬PLMN是3GPLMN-3，那么WLAN-4應(yīng)該被選擇。最后，如果MS的歸屬PLMN是3GPLMN-4，那么必須選擇WLAN-2，因為它通過3GPLMN-2與3GPLMN-4提供了一個間接的互連。在圖1中的WLANs可以被下列運營商或?qū)嶓w所擁有：一個3GPLMN運營商；一個公眾網(wǎng)絡(luò)運營商（即一個公眾W

10、LAN運營商）但非3GPLMN運營商；一個在局域提供WLAN的商業(yè)組織并希望允許互連，及供可能的來訪者使用。一個WLAN可能支持幾種接入控制，例如開放接入，通用接入機制(UAM),IEEE802.1X等。開放接入對一些種類的免費業(yè)務(wù)的接入是有用的。例如廣告，本地信息等開放接入使用IEEE802.11開放證實,而這個證實基本上是個無用證實。今天大多數(shù)IEEE802.11WLANS在802.11MAC(MediumAccessControl)層支持開放證實以允許接入免費業(yè)務(wù)。接入收費業(yè)務(wù)被一個所謂的IEEE802.11的“On-Top，控制流程所控制，例如UAM,利用UAM,MS與AP(Acces

11、sPoint)聯(lián)系起來并通過DHCP被分配一個IP地址。接入收費業(yè)務(wù)被一個網(wǎng)關(guān)所阻隔,該網(wǎng)關(guān)被稱作公眾接入控制(PAC,PublicAccessControl)網(wǎng)關(guān)。一個能夠與3G系統(tǒng)互連的WLAN必須支持802.1X接入控制。4.2網(wǎng)絡(luò)選擇在圖1顯示的環(huán)境中，MS必須采取下列選擇程式：選擇一個支持與3GPLMNs互連的WLAN，并且該WLAN至少與一個這樣的PLMN有一個直接的漫游協(xié)議。例如，圖1中的MS并不能選擇WLAN-1，因為它不支持與3G網(wǎng)絡(luò)的互連。除選擇一個合適的WLAN，MS不得不選擇與WLAN互連的PLMNs中的一個。例如，若MS在圖1中喜歡選擇的PLMN是3GPLMN-2，接

12、著在與WLAN-2連接上后，該MS必須說明它更喜歡使用3GPLMN-1。這里假定MS在其接口卡中保存著一個喜好的PLMNs列表。為了處理上面網(wǎng)絡(luò)中的選擇問題，一些解決方案應(yīng)當(dāng)被考慮進來。例如，與3GPLMNs互連的WLANs能夠以適當(dāng)?shù)母袷綇V播SSID。從這個SSID，MS知道該WLAN在這一區(qū)域用移動區(qū)域碼(MCC，MobileCountryCode)提供了與3GPLMNs的互連。一個兩者擇一的和較有希望的解決方法有可能是MS用發(fā)出搜索請求，該請求包括一個預(yù)定義的“Well-Known”(3G特有的)SSID,來確認是否一個WLAN是可以與3G互連的，而SSID將可能被所有支持與3GPLMN

13、s互連的所有WLANs所支持。當(dāng)一個MS證實一個WLAN支持這一3G特有的SSID，它與這個SSID展開連接，這導(dǎo)致一個802.1x接入控制程序被啟動。5、融合方案從圖1出發(fā)，可以形成以下幾種3G/WLAN融合方案。方案一通用計費和客戶關(guān)心：這是一種最簡單的融合方案，它僅給用戶提供了通用計費和客戶關(guān)心。但在WLAN和3GPLMN之間另外的互連(或融合)則未真正實現(xiàn)。方案二基于3G的接入控制和收費：這一方案牽涉到三個概念：證實(Authentication)，授權(quán)(Authorization)和統(tǒng)計(Accounting),稱為AAA。在一個WLAN中的3G用戶的AAA需要由它們的3G歸屬PLM

14、N來做。例如，在一個WLAN中的用戶可以使用他的USIM來證實，就像他在3G環(huán)境中正式做的那樣。同樣，授權(quán)由基于3G簽約用戶的3G歸屬PLMN來提供。這一方案基本上使得3G簽約用戶“通過WLAN的IP連接”成為可能。用另外的話說，用戶僅僅通過WLAN被提供與Internet或一個Intranet的IP連接，斷開這種IP連接不需要特定種類的業(yè)務(wù)組。方案三接入3G包交換業(yè)務(wù)：這一方案的目的是拓展接入基于3G包交換的業(yè)務(wù)給在一個WLAN環(huán)境里的簽約用戶。例如，如果一個運營商保持無線應(yīng)用協(xié)議(WAP，WirelessApplicationProtocol)網(wǎng)關(guān)以便為他的簽約用戶提供WAP和MMS業(yè)務(wù)，

15、在融合方案3之下，這些WAP和MMS業(yè)務(wù)對在WLAN環(huán)境下的簽約用戶同樣也是可接入的。就像后面的例子，為了增加對基于3GPS業(yè)務(wù)的接入，在WLAN和3GPLMN之間的用戶數(shù)據(jù)流動就像開了條隧道一樣。另外，使用了IP業(yè)務(wù)選擇流程以選擇PS域業(yè)務(wù)連接?？偟膩碚f，通過方案3,用戶能夠接入像IP多媒體，位置定位業(yè)務(wù)，立即消息，基于出現(xiàn)的業(yè)務(wù)，MMS等。然而，盡管用戶被提供了幾種接入技術(shù)接入同一基于PS域的業(yè)務(wù)（即3G和WLAN的無線接入），通過這些接入網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)并不需要連貫性。方案四以業(yè)務(wù)連貫性接入3G基于包交換的業(yè)務(wù)：這一方案的目標是允許方案中要求的基于PS域的業(yè)務(wù)接入并另外保持通過3G和WLAN的業(yè)務(wù)連貫性的無線接入技術(shù)。例如，一個從3G無線接入技術(shù)開始一個WAP會議的用戶在移到WLAN上后應(yīng)當(dāng)能夠繼續(xù)這次會議，反過來也一樣。盡管要求業(yè)務(wù)連貫性，但并非很嚴格，這意味著一些