WiMAX和3GPP網絡融合的探討

    近年來，WiMAX是通信行業(yè)最熱門的話題之一。經過兩年多迅速的發(fā)展，WiMAX產業(yè)鏈迅速地成熟起來，預計在2008、2009年規(guī)模商用。 

    由于當前留給WiMAX的空白市場空間相對有限，因而研究WiMAX與現有的3GPP、3GPP2網絡的相互關系、融合方式與方法顯得非常有意義，它將極大地影響WiMAX以至于整個通信行業(yè)的發(fā)展。

　　作為WiMAXForum最初董事會成員之一的中興通訊致力于提供最優(yōu)質的WiMAX產品和整體解決方案。

　  WiMAX與3GPP相比的技術優(yōu)勢

　　WiMAX致力于提供移動寬帶接入業(yè)務，于2004和2005年分別推出支持固定接入、移動接入的空中接口標準—IEEE802.16d以及 IEEE802.16e。隨著終端系統的成熟，出現了越來越多的WiMAX16e試驗局，越來越多的運營商認識到WiMAX的真實特性：可媲美WiFi的高帶寬，可媲美2G、3G蜂窩網絡的覆蓋范圍和移動性，并擁有完善的安全計費和QoS特性。據估計3GPPLTE高帶寬特性的推出進度相比WiMAX要推遲1～2年。

　　網絡融合的需求

　　比起獨立組網，網絡融合給用戶和運營商都帶來更多好處。用戶希望看到同一個賬號和密碼；希望得到同一份賬單；希望看到同一個業(yè)務平臺；希望原有的業(yè)務在新系統中得到延續(xù)；希望不同系統之間業(yè)務可以無縫切換。

　　3GPP于2003年開始“3GPP網絡同WLAN互聯”的標準化工作，在3GPPTR22.934中定義了3GPP網絡和WLAN（WIMAX網絡可以看作是一種WLAN）互通的6種場景，這些場景很好地描述了融合的層次。

　　1．公用計費和客戶關系：即統一計費和客戶關系模式。用戶簽約兩個網絡業(yè)務，并能隨意接入兩個網絡，但各種費用采用一個清單結算。

　　2．基于3GPP系統的接入控制和計費：即基于3GPP網絡接入控制和計費，由3GPP系統提供統一的認證、鑒權和計費的功能。WiMAX網絡與3GPP網絡的用戶標識、鑒權方式、授權內容并不相同，但可以通過維持兩網用戶標識映射關系，使用相同的AKA鑒權方式，針對兩套系統提供有差異的授權信息來實現兩套系統在接入控制層面的融合。

　　3．接入3GPP的PS業(yè)務：共享3GPP網絡PS業(yè)務，用戶通過WiMAX的接入可以訪問3GPP網絡的PS業(yè)務，如LCS、MMS、即時消息等。其實這一階段的融合意義并不是很大。首先，WiMAX和3GPPPS域最基礎的業(yè)務是分組數據接入業(yè)務，最基礎的業(yè)務已經為兩個系統缺省提供了。其次，WiMAXForum在致力于制定WiMAX支撐業(yè)務，如LBS、MBMS、PCC等，WiMAX可以獨立演進一套更適合自身的支撐業(yè)務。

　　4．業(yè)務連續(xù)：用戶可以在兩個網絡中進行業(yè)務的切換，業(yè)務能夠保持，允許停頓和丟包。例如HTTP、InstantMessage、呈現等類的業(yè)務允許一定的停頓和數據包的丟失。

　　5．無縫業(yè)務：用戶可以在兩個網絡中進行業(yè)務的切換，切換過程中用戶感受不到業(yè)務的停頓和數據包的丟失。實時業(yè)務對業(yè)務連續(xù)性的要求很高，如 VoIP、流媒體、IPTV等。而在現階段，在實際應用中，以WCDMA為代表的3G技術的帶寬還不足以普遍開展這類業(yè)務，因此，這一層次的融合需求并不迫切。

　　6．接入3GPPCS業(yè)務：共享3GPP網絡CS業(yè)務，通過WiMAX的接入用戶可以直接使用3GPP網絡的CS業(yè)務，并提供無縫的業(yè)務切換能力。這一階段的融合不適合在接入網實現，復雜度太高，適合在更高的網絡層次來實現，如IMS、Softswitch。

　　融合的方法和特點

　　松融合方案一（共計費和營賬）

　　本方案中WiMAX與3GPP網絡共用一套營賬系統和計費系統，用戶要使用WiMAX與3GPP兩種業(yè)務只需要在運營商處開一次戶，在使用WiMAX和3GPP服務后只需從運營商處接收一張話單。

　　另外，本方案中WiMAX和3GPP的關系對等，彼此獨立，各自具有不同的接入控制方式、數據路由方式、移動性支持、計費方式和安全機制，最大限度地避免了對現有WiMAX和3GPP網絡的改造，避免了對現有網絡設備的升級和改造，且實現技術成熟，易于實施。

　　松融合方案二（共鑒權）

　　本方案中WiMAX網絡作為一個從屬網絡附加到3GPP網絡之上。WiMAX用戶的鑒權、認證、計費過程借助于3GPP網絡的AAA、HLR等網元完成，WIMAX網絡用戶的計費信息在AGW處收集并上報給3GPP網絡的計費系統。 

    松融合方案三（共PS業(yè)務）

　　本方案在TS23.234中有詳細說明。通過在3GPP網絡中引入新的網絡單元—WAG和PDG，使網絡結構更加清晰，開放性更強，業(yè)務范圍和系統中的安全機制也更加完善。 

    從標準上而言，PDG由兩部分組成—TTG和SGF（SubsetofG GSNfunction），SGF可以由GGSN的現有功能完成。 TTG是新增邏輯實體，相當于SGSN信令面，需要完成鑒權功能、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，需要增加TTG的功能。 

    使Gn'口成為內部接口的好處是：（1）加快了隧道建立速度；（2）關于POLICY和計費規(guī)則的應用也會更容易實現。  

    緊融合方案一(UMA)

　　3GPPTS44.318中詳細定義一種稱為GAN（GenericAccess Network）的架構。從協議角度考慮，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，對于GAN來說，只有A/Gb模式。

　　對于EGAN，EnhancedUPinterfacemode是EGAN的一種思路，在GANC上增加Proxy-GSN功能，演進成 EGANC，這種方式并不引入Gn interface，A/Gn mode就是GANC+SGSN演進成EGANC。Iu mode就是在GANC上引入Iu interface，演進成EGANC，以支持3G用戶。目前的現狀是：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,其中關于latency的study還沒有完成，各廠家的利益之爭很明顯。

　　緊融合方案二(GGSN和AGW物理合一)

　　本方案為中興通訊所特有，網元GGSN/AGW中集成了3GPP網絡GGSN功能和WiMAXAGW功能，組網方便，節(jié)約投資成本。但是從本質上看，該方案只是合并了AGW和GGSN的功能，3GPP網絡和WIMAX網絡在AGW和GGSN上保持邏輯的獨立，并不支持雙模終端在WIMAX網絡和 3GPP網絡間進行無縫切換。

　　通過比較可以發(fā)現，松耦合和緊耦合方案各具優(yōu)缺點，部署工作可以針對業(yè)務種類、實現環(huán)境、成本等因素靈活選擇。在不影響二者正常工作，不修改現有網絡協議的基礎上實現3GPP和WIMAX的互聯無疑是最佳方案。憑借對現有網絡改動最小和技術相對成熟的優(yōu)勢，預計松耦合方案將具有更廣泛的應用空間。憑借著各自特點，在一些特定場合仍然具備一定優(yōu)勢。具體對照如下表所示。 

    表  各種融合方案的技術難度及實施代價對照表



　　結束語

　　中興通訊作為電信設備制造商，涉及固網、3GPP、3GPP2到WiMAX網絡產品。而眾多系統的核心網擁有相同之處，這將成為中興通訊網絡融合研究的優(yōu)勢。中興通訊將利用這些優(yōu)勢強勢出擊，研發(fā)出更多、更好的運營商所需的網絡融合方案和產品。