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(普通問題)
3GPP與WLAN的交互怎么實現(xiàn)？
提問者:
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問題答案
( 1 )
摘要：3G/WLAN系統(tǒng)的交互，通過無線局域網(wǎng)(WLAN)接入控制功能增加新業(yè)務功能，如先進業(yè)務支持、實時對等IP通信等；通過引進WLAN和蜂窩IP連接不同類型動態(tài)交換；利用多種接入技術和用戶內(nèi)部先進技術來提供不中斷業(yè)務和可靠安全接入。3G/WLAN是邁向新一代無線移動網(wǎng)絡的關鍵，在系統(tǒng)性能上具有巨大的技術優(yōu)勢，同時也將發(fā)揮出巨大的市場潛力。3G通信系統(tǒng)標準組織(3GPP)把3G/WLAN交互系統(tǒng)作為3GPP的附加標準。在移動環(huán)境中，3G/WLAN網(wǎng)絡雙模終端可提供無處不在、帶寬可變、服務質量(QoS)可保證的多種高速率業(yè)務。"[$i*K6Y:C$]"`
Abstract:The interworking of 3G networks and Wireless Local Area Network (WLAN) systems, taking advantage of WLAN control functions, can be enhanced by new functionalities such as advanced services support, real-time peer-to-peer IP communications. It ensures continuity and security of services through the dynamic handover, multi-access technologies, and advanced security technologies. 3G/WLAN integration plays a critical role in next-generation wireless mobile networks as it provides great technological advantages in terms of system performance, thus introducing a huge market potential. The Third Generation Partnership Project (3GPP) has extended 3GPP standards to include 3G/WLAN interworking. In a mobile environment, 3G/WLAN dual-mode terminals can provide a wide range of services at high rate with variable bandwidth and Quality of Service (QoS) assurance.
蜂窩移動通信系統(tǒng)提供了巨大的公眾無線接入市場。3G網(wǎng)絡采取宏區(qū)、微區(qū)和微微區(qū)的分層結構，每個區(qū)又采用多載頻技術。微區(qū)和微微區(qū)的基站采用小區(qū)扇形極化和多輸入多輸出(MIMO)技術，可在較小覆蓋區(qū)提供額外信道容量，解決用戶高速率視頻流業(yè)務的增長。3G通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)的3GPP組織啟動3GPP/WLAN交互結構作為3GPP的附加標準，給3GPP用戶提供公眾無線局域網(wǎng)(WLAN)接入業(yè)務，3GPP預約，網(wǎng)絡選擇，基于3GPP認證、鑒權和用戶識別模塊/通用簽約用戶識別模塊(SIM/USIM)密鑰，數(shù)據(jù)路由和用戶計帳等功能。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。3`6t$D(v0{'K'P1b
WLAN逐步成為一種公眾無線接入方式，WLAN網(wǎng)絡采用小區(qū)扇形極化和MIMO技術可在室內(nèi)30 m或室外100 m半徑覆蓋區(qū)提供額外信道容量。WLAN網(wǎng)絡的主要優(yōu)點是可以低成本配置，無線接入成本僅占3G基站的很小一部分，將有力地促進無線接入市場的發(fā)展。3G/WLAN網(wǎng)絡雙模終端可提供無處不在的，帶寬可變的，可保證服務質量(QoS)的多種高速率業(yè)務。gg1fic3.cn"x1?1|&`'w&[4o
3G網(wǎng)絡工作在規(guī)定的無線頻率頻段，而WLAN網(wǎng)絡工作在無線頻率非許可頻段，會產(chǎn)生不協(xié)調干擾，進而減少無線接入的覆蓋范圍。WLAN網(wǎng)絡以高性能價格比用于用戶業(yè)務需求猛增的熱點區(qū)，WLAN網(wǎng)絡的小覆蓋區(qū)域能力不能提供3G網(wǎng)絡那樣的廣覆蓋能力，需大量的接入點(AP)來覆蓋[1-4]。移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網(wǎng)絡優(yōu)化,通信工程,出差住宿,通信企業(yè)黑名單 u8_6z5m5q$c1`-K%^#f-v7}
3G網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的主要區(qū)別是在終端移動限制條件，3G網(wǎng)絡的移動終端可廣泛地配置，而WLAN網(wǎng)絡受終端位置、移動速度的影響。3G網(wǎng)絡提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務，而WLAN網(wǎng)絡主要提供數(shù)據(jù)業(yè)務�？梢�，3G網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡具有互補性，一個網(wǎng)絡的優(yōu)點是另一個網(wǎng)絡的缺點。3G網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的一體化可同時綜合雙方的優(yōu)點，減少雙方的缺點[5-7]。
1 3G/WLAN結構設計MSCBSC 移動通信論壇!u6}2@8Y9e#@6a;w
3GPP與WLAN互通結構設計的關鍵技術基于IEEE 802.11標準，提供3GPP和WLAN之間的交互功能。
WLAN終端和IP網(wǎng)絡在WLAN的接口層完成IP連接，WLAN系統(tǒng)把基本IP業(yè)務鏈接到應用層IP骨干網(wǎng)。其中，動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)的服務器承擔WLAN終端的IP堆棧配置。域名服務器(DNS)把Internet全保質域名(FQDN)地址轉換為IP地址。網(wǎng)關/端口地址轉換(GW/NAPT)為鏈接外部IP網(wǎng)絡的網(wǎng)關，承擔IP網(wǎng)絡地址和端口變換(NAPT)任務，使WLAN接入網(wǎng)以位于WLAN內(nèi)的專用IP地址獲取外部IP網(wǎng)的業(yè)務。超文本傳輸協(xié)議(HTTP)服務器給接入用戶提供本地應用層業(yè)務，終端以Web瀏覽器控制接入，把登錄的Web網(wǎng)頁送至WLAN終端。計費系統(tǒng)負責計費，本地業(yè)務服務器提供IP層業(yè)務，如Mail服務、本地Web內(nèi)容、網(wǎng)絡配置和監(jiān)控管理。
WLAN系統(tǒng)設置鑒權、認證、計費(AAA)服務器和用戶數(shù)據(jù)庫，承擔認證和鑒權等，提供IP鏈接和其他業(yè)務。對于WLAN系統(tǒng)的用戶，AAA服務器是典型遠程撥號用戶認證(RADIUS)服務器。AAA服務器通過IP骨干網(wǎng)采用輕量目錄訪問協(xié)議(LDAP)訪問用戶數(shù)據(jù)庫。當用戶采用Web瀏覽器進行認證和鑒權時，首先向WLAN系統(tǒng)的HTTP服務器申請，顯示登錄的Web主頁，輸入登錄名、口令并支付鏈接費用。在IEEE 802.1x標準和IEEE 802.11i標準中，鑒權部分實施3G/WLAN交互操作，也可建立WLAN系統(tǒng)的漫游，使WLAN系統(tǒng)用戶鏈接到另一個WLAN系統(tǒng)。
2 3G/WLAN交互結構 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇3C9v6A7h%G:i#j+u
3G和WLAN交互網(wǎng)絡的基本結構有兩種，即緊交互模式和松交互模式。在緊交互模式中，WLAN網(wǎng)絡作為3G服務通用分組無線業(yè)務(GPRS)的支持節(jié)點(SGSN)的接入技術，而在松交互模式中，WLAN網(wǎng)絡不作為3G的接入技術和核心網(wǎng)絡的接口。3G和WLAN交互網(wǎng)絡的緊交互模式和松交互模式都支持3G和WLAN網(wǎng)絡的越區(qū)功能。
圖1為3G/WLAN緊交互網(wǎng)絡，WLAN網(wǎng)絡作為3G網(wǎng)絡的接入技術，類似于3G網(wǎng)絡的Iu接口，通用無線接入(UTRA)中WLAN網(wǎng)絡Iu接口鏈接到3G核心網(wǎng)絡。緊交互網(wǎng)絡結構可移植3G核心網(wǎng)絡的移動性、QoS和安全性。WLAN網(wǎng)絡的AP通過WLAN網(wǎng)絡的Iub接口鏈接到交互單元(IWU)、網(wǎng)關GPRS支持網(wǎng)關通用分組無線業(yè)務支持節(jié)點(GGSN)，把網(wǎng)絡鏈接到Internet。
3G/WLAN緊交互網(wǎng)絡中，3G網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的運營商不是同一實體。3G/WLAN緊交互網(wǎng)絡有6個交互單元，分別為：
公共計費； gg1fic3.cn$z;u6C,S#e;|"s$Q,X3c
基于3GPP系統(tǒng)的接入控制，3GPP用戶以WLAN網(wǎng)絡的IP接入； MSCBSC 移動通信論壇6w7E6D8I&q
基于分組交換(PS)業(yè)務的接入，如來自交互WLAN網(wǎng)絡的短消息業(yè)務(SMS)、無線接入?yún)f(xié)議(WAP)、多媒體消息業(yè)務(MMS)；
連續(xù)業(yè)務，保持跨越WLAN和3G網(wǎng)絡不透明業(yè)務； mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。/V(]2z&/]-X#Y5f9{%z
無隙縫業(yè)務，跨越WLAN和3G網(wǎng)絡透明業(yè)務；
提供基于電路交換(CS)業(yè)務的接入3GPP系統(tǒng)。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇 l4s8K6`3:[:G3y:_.U
圖2為3G/WLAN松交互網(wǎng)絡，利用用戶數(shù)據(jù)庫，把WLAN網(wǎng)絡作為3G接入網(wǎng)絡的補充，不用用戶平面Iu接口，避免GSM/GPRS網(wǎng)絡的SGSN和GGSN。同一用戶數(shù)據(jù)庫用于3G/WLAN網(wǎng)絡，IP業(yè)務仍需要跨越接入網(wǎng)絡的支持，其中AAA功能直接由接入核心網(wǎng)絡控制。*F:j/K*S7t+`
3GPP標準考慮了3G/WLAN交互網(wǎng)絡的實現(xiàn)可行性，其中3GPP R6標準采納3G/WLAN松交互網(wǎng)絡，提供了系統(tǒng)靈活性和升級性，WLAN網(wǎng)絡無需支持復雜的Iu接口。
漫游參考結構和無漫游參考結構分別提供經(jīng)過本地或來訪3G網(wǎng)絡的3GPP分組交換業(yè)務。其中，Wn接口鏈接WLAN接入網(wǎng)絡和WLAN接入網(wǎng)關(WAG)，Wa為WLAN接入網(wǎng)絡和3GPP AAA服務器/代理之間的接口。Wi為分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關和外部IP網(wǎng)絡之間的接口，Wp為WAG和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(PDG)之間的接口，Wu為WLAN網(wǎng)絡用戶設備(UE)和PDG之間的接口，Wd為3GPP AAA代理和3GPP AAA服務器之間的接口。其他接口如Wx、D’/Gr’、Wf、Wo、Wm、Dw和Wg分別負責歸屬用戶服務器(HSS)、歸屬位置寄存器(HLR)、計費網(wǎng)關/計費功能(CGw/CCF)、在線計費系統(tǒng)、PDG、用戶位置功能(SLF)、WAG到AAA服務器及跨越接口的相關協(xié)議。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇%K0K4E&u'|
3 3G/WLAN接入鑒權和認證:g2R a0A0[3p3Q9~4M
在本地運行網(wǎng)絡之外，3G網(wǎng)絡的用戶具有選擇被訪問網(wǎng)絡的漫游功能。在人工選擇模式，用戶以基于本地網(wǎng)廣播的公眾陸地移動網(wǎng)絡標識(PLMN ID)從現(xiàn)有網(wǎng)絡表中選擇網(wǎng)絡，而在自動網(wǎng)絡模式，用戶利用存儲在SIM/USIM中的PLMN ID來選擇網(wǎng)絡。
在3G/WLAN交互結構中，選擇網(wǎng)絡和從WLAN接入網(wǎng)漫游到本地網(wǎng)的路由是關鍵。在與WLAN交互中，3G網(wǎng)絡具有選擇被訪問網(wǎng)絡的功能，在現(xiàn)存漫游路由中構成移動網(wǎng)絡。解決路由的方案是基于網(wǎng)絡接入識別器(NAI)的WLAN用戶表格。WLAN接入網(wǎng)不給本地網(wǎng)申請安排路由，在WLAN接入網(wǎng)中給用戶提供訪問區(qū)公眾陸地移動網(wǎng)(VPLMN)表。用戶從中選擇可靠的VPLMN，重新格式含有VPLMN ID的NAI，以新的標識(ID)認證WLAN接入網(wǎng)。
WLAN提高了WLAN空中接口的安全層次，IEEE 802.11i標準增強安全，升級認證，控制接入，定義IEEE 802.1x協(xié)議框架。其中，認證和關鍵協(xié)議功能采用RADIUS和含有擴展認證協(xié)議(EAP)的集中認證服務器，利用擴展認證協(xié)議和RADIUS安全分布密鑰構成新的分組安全法算法。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。!Q5Z8a;J%J2v+{-b5e-S
擴展認證協(xié)議本身并不具備認證和關鍵協(xié)議互認，但它提供用于多路由傳輸?shù)恼J證協(xié)議框架。作為終端到終端的擴展認證協(xié)議，接入點或其他中介元素并不需要知道每個認證和關鍵協(xié)議互認細節(jié)，AAA服務器和用戶足以運行擴展認證協(xié)議。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇7`(| J3u)C e#J @%h,t
3G移動網(wǎng)的智能卡承擔用戶接入網(wǎng)絡控制的認證、無線鏈路加密和綜合安全密鑰認可。在GSM和GPRS系統(tǒng)中，認證和密鑰互認功能由SIM卡的挑戰(zhàn)/響應算法承擔。在UMTS系統(tǒng)中，還含有USIM智能卡，承擔認證和密鑰互認功能。
隨著3G/WLAN互連層在WLAN接入網(wǎng)上新需求的增加，采用IEEE 802.11i標準可實現(xiàn)認證、接入控制和密鑰互認功能�；赨SIM/SIM認證算法的3G/WLAN交互結構有兩類擴展認證協(xié)議：SIM的擴展認證協(xié)議和認證與密鑰協(xié)商(AKA)的擴展認證協(xié)議。SIM的擴展認證協(xié)議基于GSM SIM的認證和密鑰互認協(xié)議，源于GSM認證協(xié)議，但包括若干重要加強措施，如交互認證、身份隱藏、假名和快速重新認證。AKA的擴展認證協(xié)議在擴展認證協(xié)議中包裝UMTS認證和密鑰互認合同，UMTS的AKA支持互認證和較強密鑰算法，AKA的擴展認證協(xié)議把UMTS機理融合到EAP中。
3GPP AAA服務器恢復來自HSS交換所需的鑒權信息，3GPP AAA服務器包括擴展認證協(xié)議服務器，用于網(wǎng)絡側SIM的擴展認證協(xié)議和AKA的擴展認證協(xié)議的功能，驗證用戶是否有權使用WLAN。
4 用戶數(shù)據(jù)路由和接入
用戶經(jīng)過認證和鑒權成功地接入網(wǎng)絡，WLAN網(wǎng)絡會確保用戶終端接入IP網(wǎng)絡。在Internet作為IP網(wǎng)時，用戶數(shù)據(jù)可直接從WLAN接入網(wǎng)至Internet。建立在WLAN接入網(wǎng)和3G之間的地址到地址的匯聚隧道，提供IP網(wǎng)中的多媒體消息業(yè)務(MMS)、無線應用協(xié)議(WAP)、IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)業(yè)務等。5E(w#d.U,s+k#o)_;{/c2h A
遠程連接IP網(wǎng)和經(jīng)過確定接口進行流量路由需求分析需要采用分組數(shù)據(jù)隧道技術，即在隧道一側端點組裝指向隧道另一側新的分組數(shù)據(jù)，在隧道另一側端點拆包并把數(shù)據(jù)傳送到指定地址。
IP網(wǎng)絡選擇采用類似GPRS中接入名稱(APN)參數(shù)的WLAN接入點名稱(WAPN)參數(shù)，用戶終端指向WAPN所需的IP網(wǎng)。WAPN進行鑒權申請，驗證用戶是否有權使用WAPN，也可以按用戶指定方式選擇IP網(wǎng)。在WAPN選擇IP網(wǎng)后，依靠建立的隧道把用戶數(shù)據(jù)送至所選擇的IP網(wǎng)中。
本地網(wǎng)運行的終止由隧道的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(PDG)的網(wǎng)絡元素承擔。對被選擇的遠程IP網(wǎng)而言，PDG終止隧道后還承擔網(wǎng)關作用，類似于GPRS中網(wǎng)關GPRS支持節(jié)點(GGSN)。PDG和遠程IP網(wǎng)之間的Wi接口類似于GPRS中GGSN和遠程IP網(wǎng)之間的Gi接口，Gi接口也是3GPP IP網(wǎng)和外部IP網(wǎng)之間的連接點。被訪網(wǎng)中網(wǎng)絡元素的WLAN接入網(wǎng)關(WAG)也可用來實施隧道功能。
5 3G/WLAN終端與業(yè)務mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。;s$H$L)?#D'h'j3?0T
3G/WLAN交互網(wǎng)絡的終端類型有具有多種無線接口和備用PC卡模塊的多模式終端，如具有3G/WLAN模塊的個人數(shù)字助理(PDA)把3G和WLAN模塊綜合在一起。位于單個終端主動模式之間的驅動器具有不同無線接口的選擇分離功能，如WLAN網(wǎng)絡的3G電話或接入WLAN網(wǎng)絡的PDA，可在第三方接口上具有3G/WLAN網(wǎng)絡交互通信能力。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇4w8K"`6O#j&E&-B/x
3G/WLAN交互網(wǎng)絡的業(yè)務受到終端能力、用戶移動性和系統(tǒng)交互能力的限制。終端能力直接影響業(yè)務類型，有些3G網(wǎng)絡終端不能支持所有3G業(yè)務模式，如高數(shù)據(jù)速率、下行高數(shù)據(jù)/上行分組接入(HSDPA/HSUPA)等。用戶移動性會影響系統(tǒng)容量、吞吐量、覆蓋和負載平衡，在熱點地區(qū)的高數(shù)據(jù)速率業(yè)務的WLAN用戶如接入3G網(wǎng)絡會降低其高數(shù)據(jù)速率業(yè)務質量。&Q6'v9u&U:B/s#s
3G/WLAN交互網(wǎng)絡支持的業(yè)務主要有：
(1)個人通信
與其他個人通信相比有一對一通信或一對多個人通信，通信業(yè)務是指話音、視頻通話、MMS、SMS、移動Email和信使。從QoS看，話音和視頻通話屬于實時業(yè)務會話類，而其他屬于基本類。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇3G:v)Z8V.M1Z:S6R
(2)移動娛樂
移動娛樂可分成下述類型：按需視頻/語音流(流類)，此類業(yè)務包括視頻/語音文本下載，并存儲在終端；游戲(基本分類/在線游戲交互)，以Java為基礎的Web瀏覽器用于在線游戲；聊天(交互/基本分類)，Internet中繼聊天(IRC)和移動聊天；E-Book(基本分類)，在顯示屏閱讀電子書籍，下載或購買。4w*@"z7p(o
(3)移動信息
由交互分類的Internet Web瀏覽器提供新聞、財經(jīng)、體育、指南、氣候和交通信息等移動信息，用戶僅承擔網(wǎng)絡接入費用。個性化信息送至指定用戶終端，并不通過群通信分布傳播。如旅行者在不熟悉地區(qū)駕駛時，指南下載業(yè)務隨著位置信息加入而強化，可獲得最佳加油站的位置信息，并指引加油站位置和地圖。
(4)基于位置業(yè)務MSCBSC 移動通信論壇6R&F8K1c,D7I
基于位置業(yè)務屬于交互分類，包括與位置有關信息和公共業(yè)務，提供與用戶有關的信息。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇!_8P5W4L+Z8N*S#l1N8S
(5)移動交易
移動交易包括移動財政，如銀行存款、股票經(jīng)紀、支付現(xiàn)金等。還包括移動消費(如零售、訂票、拍賣、預定、移動廣告)和移動娛樂(游戲、音樂、視頻、賭注)。另外，移動商業(yè)為在移動網(wǎng)絡上進行貨幣交易，使移動終端成為電子錢包。移動交易的安全性由HTTP Web安全瀏覽功能承擔。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。.n,F5t8E7i
業(yè)務的交互分類或基本分類取決于業(yè)務的應用，協(xié)調型業(yè)務給商業(yè)用戶提供瞬變信息的數(shù)據(jù)變換，信息經(jīng)過虛擬專用網(wǎng)(VPN)安全地鏈接到Internet。MSCBSC 移動通信論壇"W"V2J$j/~-v.},p
3G/WLAN交互系統(tǒng)采用諸如：3GPP預約、網(wǎng)絡選擇，基于3GPP系統(tǒng)的AAA利用SIM/USIM數(shù)據(jù)實現(xiàn)路由，業(yè)務接入和終端用戶付費等復用技術，可以給3GPP的用戶提供公共WLAN接入業(yè)務功能。業(yè)務功能的獲取并沒有在WLAN接入系統(tǒng)上增設3GPP特定要求，而是依靠基于IEEE 802.11標準的典型WLAN接入網(wǎng)的現(xiàn)有性能。;L-T,w*U0H.K&|
3GPP系統(tǒng)演進趨勢的一方面是通過3G/WLAN交互系統(tǒng)通過WLAN接入控制功能增加新功能，如先進業(yè)務支持，實時對等IP通信等；另一方面是3G/WLAN交互系統(tǒng)引進WLAN和蜂窩IP連接之間不同類型動態(tài)交換，提供不中斷業(yè)務�？傊�，3G/WLAN系統(tǒng)演進趨勢是利用多種接入技術和用戶內(nèi)部先進技術來提供可靠安全接入和基于IP的業(yè)務，3G/WLAN是邁向新一代無線網(wǎng)絡的關鍵的一步，在系統(tǒng)性能上具有巨大的技術優(yōu)勢，同時也具有巨大的市場潛力。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。/g9v I2D$q#l2j#k
6 參考文獻
[1] AHMAVAARA K, HAVERINEN H, ROMAN P. Interworking architecture between 3GPP and WLAN systems [J]. IEEE Communications Magazine,2003,41(11):74-81.
[2] 3GPP TS 23.234.v.1.10.0. Group Services and System Aspects: 3GPP System to Wireless Local Area Networks )WLAN) Interworking, System Description ( Release 6) [S]. 2003.
Abstract:The interworking of 3G networks and Wireless Local Area Network (WLAN) systems, taking advantage of WLAN control functions, can be enhanced by new functionalities such as advanced services support, real-time peer-to-peer IP communications. It ensures continuity and security of services through the dynamic handover, multi-access technologies, and advanced security technologies. 3G/WLAN integration plays a critical role in next-generation wireless mobile networks as it provides great technological advantages in terms of system performance, thus introducing a huge market potential. The Third Generation Partnership Project (3GPP) has extended 3GPP standards to include 3G/WLAN interworking. In a mobile environment, 3G/WLAN dual-mode terminals can provide a wide range of services at high rate with variable bandwidth and Quality of Service (QoS) assurance.
蜂窩移動通信系統(tǒng)提供了巨大的公眾無線接入市場。3G網(wǎng)絡采取宏區(qū)、微區(qū)和微微區(qū)的分層結構，每個區(qū)又采用多載頻技術。微區(qū)和微微區(qū)的基站采用小區(qū)扇形極化和多輸入多輸出(MIMO)技術，可在較小覆蓋區(qū)提供額外信道容量，解決用戶高速率視頻流業(yè)務的增長。3G通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)的3GPP組織啟動3GPP/WLAN交互結構作為3GPP的附加標準，給3GPP用戶提供公眾無線局域網(wǎng)(WLAN)接入業(yè)務，3GPP預約，網(wǎng)絡選擇，基于3GPP認證、鑒權和用戶識別模塊/通用簽約用戶識別模塊(SIM/USIM)密鑰，數(shù)據(jù)路由和用戶計帳等功能。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。3`6t$D(v0{'K'P1b
WLAN逐步成為一種公眾無線接入方式，WLAN網(wǎng)絡采用小區(qū)扇形極化和MIMO技術可在室內(nèi)30 m或室外100 m半徑覆蓋區(qū)提供額外信道容量。WLAN網(wǎng)絡的主要優(yōu)點是可以低成本配置，無線接入成本僅占3G基站的很小一部分，將有力地促進無線接入市場的發(fā)展。3G/WLAN網(wǎng)絡雙模終端可提供無處不在的，帶寬可變的，可保證服務質量(QoS)的多種高速率業(yè)務。gg1fic3.cn"x1?1|&`'w&[4o
3G網(wǎng)絡工作在規(guī)定的無線頻率頻段，而WLAN網(wǎng)絡工作在無線頻率非許可頻段，會產(chǎn)生不協(xié)調干擾，進而減少無線接入的覆蓋范圍。WLAN網(wǎng)絡以高性能價格比用于用戶業(yè)務需求猛增的熱點區(qū)，WLAN網(wǎng)絡的小覆蓋區(qū)域能力不能提供3G網(wǎng)絡那樣的廣覆蓋能力，需大量的接入點(AP)來覆蓋[1-4]。移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網(wǎng)絡優(yōu)化,通信工程,出差住宿,通信企業(yè)黑名單 u8_6z5m5q$c1`-K%^#f-v7}
3G網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的主要區(qū)別是在終端移動限制條件，3G網(wǎng)絡的移動終端可廣泛地配置，而WLAN網(wǎng)絡受終端位置、移動速度的影響。3G網(wǎng)絡提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務，而WLAN網(wǎng)絡主要提供數(shù)據(jù)業(yè)務�？梢�，3G網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡具有互補性，一個網(wǎng)絡的優(yōu)點是另一個網(wǎng)絡的缺點。3G網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的一體化可同時綜合雙方的優(yōu)點，減少雙方的缺點[5-7]。
1 3G/WLAN結構設計MSCBSC 移動通信論壇!u6}2@8Y9e#@6a;w
3GPP與WLAN互通結構設計的關鍵技術基于IEEE 802.11標準，提供3GPP和WLAN之間的交互功能。
WLAN終端和IP網(wǎng)絡在WLAN的接口層完成IP連接，WLAN系統(tǒng)把基本IP業(yè)務鏈接到應用層IP骨干網(wǎng)。其中，動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)的服務器承擔WLAN終端的IP堆棧配置。域名服務器(DNS)把Internet全保質域名(FQDN)地址轉換為IP地址。網(wǎng)關/端口地址轉換(GW/NAPT)為鏈接外部IP網(wǎng)絡的網(wǎng)關，承擔IP網(wǎng)絡地址和端口變換(NAPT)任務，使WLAN接入網(wǎng)以位于WLAN內(nèi)的專用IP地址獲取外部IP網(wǎng)的業(yè)務。超文本傳輸協(xié)議(HTTP)服務器給接入用戶提供本地應用層業(yè)務，終端以Web瀏覽器控制接入，把登錄的Web網(wǎng)頁送至WLAN終端。計費系統(tǒng)負責計費，本地業(yè)務服務器提供IP層業(yè)務，如Mail服務、本地Web內(nèi)容、網(wǎng)絡配置和監(jiān)控管理。
WLAN系統(tǒng)設置鑒權、認證、計費(AAA)服務器和用戶數(shù)據(jù)庫，承擔認證和鑒權等，提供IP鏈接和其他業(yè)務。對于WLAN系統(tǒng)的用戶，AAA服務器是典型遠程撥號用戶認證(RADIUS)服務器。AAA服務器通過IP骨干網(wǎng)采用輕量目錄訪問協(xié)議(LDAP)訪問用戶數(shù)據(jù)庫。當用戶采用Web瀏覽器進行認證和鑒權時，首先向WLAN系統(tǒng)的HTTP服務器申請，顯示登錄的Web主頁，輸入登錄名、口令并支付鏈接費用。在IEEE 802.1x標準和IEEE 802.11i標準中，鑒權部分實施3G/WLAN交互操作，也可建立WLAN系統(tǒng)的漫游，使WLAN系統(tǒng)用戶鏈接到另一個WLAN系統(tǒng)。
2 3G/WLAN交互結構 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇3C9v6A7h%G:i#j+u
3G和WLAN交互網(wǎng)絡的基本結構有兩種，即緊交互模式和松交互模式。在緊交互模式中，WLAN網(wǎng)絡作為3G服務通用分組無線業(yè)務(GPRS)的支持節(jié)點(SGSN)的接入技術，而在松交互模式中，WLAN網(wǎng)絡不作為3G的接入技術和核心網(wǎng)絡的接口。3G和WLAN交互網(wǎng)絡的緊交互模式和松交互模式都支持3G和WLAN網(wǎng)絡的越區(qū)功能。
圖1為3G/WLAN緊交互網(wǎng)絡，WLAN網(wǎng)絡作為3G網(wǎng)絡的接入技術，類似于3G網(wǎng)絡的Iu接口，通用無線接入(UTRA)中WLAN網(wǎng)絡Iu接口鏈接到3G核心網(wǎng)絡。緊交互網(wǎng)絡結構可移植3G核心網(wǎng)絡的移動性、QoS和安全性。WLAN網(wǎng)絡的AP通過WLAN網(wǎng)絡的Iub接口鏈接到交互單元(IWU)、網(wǎng)關GPRS支持網(wǎng)關通用分組無線業(yè)務支持節(jié)點(GGSN)，把網(wǎng)絡鏈接到Internet。
3G/WLAN緊交互網(wǎng)絡中，3G網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的運營商不是同一實體。3G/WLAN緊交互網(wǎng)絡有6個交互單元，分別為：
公共計費； gg1fic3.cn$z;u6C,S#e;|"s$Q,X3c
基于3GPP系統(tǒng)的接入控制，3GPP用戶以WLAN網(wǎng)絡的IP接入； MSCBSC 移動通信論壇6w7E6D8I&q
基于分組交換(PS)業(yè)務的接入，如來自交互WLAN網(wǎng)絡的短消息業(yè)務(SMS)、無線接入?yún)f(xié)議(WAP)、多媒體消息業(yè)務(MMS)；
連續(xù)業(yè)務，保持跨越WLAN和3G網(wǎng)絡不透明業(yè)務； mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。/V(]2z&/]-X#Y5f9{%z
無隙縫業(yè)務，跨越WLAN和3G網(wǎng)絡透明業(yè)務；
提供基于電路交換(CS)業(yè)務的接入3GPP系統(tǒng)。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇 l4s8K6`3:[:G3y:_.U
圖2為3G/WLAN松交互網(wǎng)絡，利用用戶數(shù)據(jù)庫，把WLAN網(wǎng)絡作為3G接入網(wǎng)絡的補充，不用用戶平面Iu接口，避免GSM/GPRS網(wǎng)絡的SGSN和GGSN。同一用戶數(shù)據(jù)庫用于3G/WLAN網(wǎng)絡，IP業(yè)務仍需要跨越接入網(wǎng)絡的支持，其中AAA功能直接由接入核心網(wǎng)絡控制。*F:j/K*S7t+`
3GPP標準考慮了3G/WLAN交互網(wǎng)絡的實現(xiàn)可行性，其中3GPP R6標準采納3G/WLAN松交互網(wǎng)絡，提供了系統(tǒng)靈活性和升級性，WLAN網(wǎng)絡無需支持復雜的Iu接口。
漫游參考結構和無漫游參考結構分別提供經(jīng)過本地或來訪3G網(wǎng)絡的3GPP分組交換業(yè)務。其中，Wn接口鏈接WLAN接入網(wǎng)絡和WLAN接入網(wǎng)關(WAG)，Wa為WLAN接入網(wǎng)絡和3GPP AAA服務器/代理之間的接口。Wi為分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關和外部IP網(wǎng)絡之間的接口，Wp為WAG和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(PDG)之間的接口，Wu為WLAN網(wǎng)絡用戶設備(UE)和PDG之間的接口，Wd為3GPP AAA代理和3GPP AAA服務器之間的接口。其他接口如Wx、D’/Gr’、Wf、Wo、Wm、Dw和Wg分別負責歸屬用戶服務器(HSS)、歸屬位置寄存器(HLR)、計費網(wǎng)關/計費功能(CGw/CCF)、在線計費系統(tǒng)、PDG、用戶位置功能(SLF)、WAG到AAA服務器及跨越接口的相關協(xié)議。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇%K0K4E&u'|
3 3G/WLAN接入鑒權和認證:g2R a0A0[3p3Q9~4M
在本地運行網(wǎng)絡之外，3G網(wǎng)絡的用戶具有選擇被訪問網(wǎng)絡的漫游功能。在人工選擇模式，用戶以基于本地網(wǎng)廣播的公眾陸地移動網(wǎng)絡標識(PLMN ID)從現(xiàn)有網(wǎng)絡表中選擇網(wǎng)絡，而在自動網(wǎng)絡模式，用戶利用存儲在SIM/USIM中的PLMN ID來選擇網(wǎng)絡。
在3G/WLAN交互結構中，選擇網(wǎng)絡和從WLAN接入網(wǎng)漫游到本地網(wǎng)的路由是關鍵。在與WLAN交互中，3G網(wǎng)絡具有選擇被訪問網(wǎng)絡的功能，在現(xiàn)存漫游路由中構成移動網(wǎng)絡。解決路由的方案是基于網(wǎng)絡接入識別器(NAI)的WLAN用戶表格。WLAN接入網(wǎng)不給本地網(wǎng)申請安排路由，在WLAN接入網(wǎng)中給用戶提供訪問區(qū)公眾陸地移動網(wǎng)(VPLMN)表。用戶從中選擇可靠的VPLMN，重新格式含有VPLMN ID的NAI，以新的標識(ID)認證WLAN接入網(wǎng)。
WLAN提高了WLAN空中接口的安全層次，IEEE 802.11i標準增強安全，升級認證，控制接入，定義IEEE 802.1x協(xié)議框架。其中，認證和關鍵協(xié)議功能采用RADIUS和含有擴展認證協(xié)議(EAP)的集中認證服務器，利用擴展認證協(xié)議和RADIUS安全分布密鑰構成新的分組安全法算法。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。!Q5Z8a;J%J2v+{-b5e-S
擴展認證協(xié)議本身并不具備認證和關鍵協(xié)議互認，但它提供用于多路由傳輸?shù)恼J證協(xié)議框架。作為終端到終端的擴展認證協(xié)議，接入點或其他中介元素并不需要知道每個認證和關鍵協(xié)議互認細節(jié)，AAA服務器和用戶足以運行擴展認證協(xié)議。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇7`(| J3u)C e#J @%h,t
3G移動網(wǎng)的智能卡承擔用戶接入網(wǎng)絡控制的認證、無線鏈路加密和綜合安全密鑰認可。在GSM和GPRS系統(tǒng)中，認證和密鑰互認功能由SIM卡的挑戰(zhàn)/響應算法承擔。在UMTS系統(tǒng)中，還含有USIM智能卡，承擔認證和密鑰互認功能。
隨著3G/WLAN互連層在WLAN接入網(wǎng)上新需求的增加，采用IEEE 802.11i標準可實現(xiàn)認證、接入控制和密鑰互認功能�；赨SIM/SIM認證算法的3G/WLAN交互結構有兩類擴展認證協(xié)議：SIM的擴展認證協(xié)議和認證與密鑰協(xié)商(AKA)的擴展認證協(xié)議。SIM的擴展認證協(xié)議基于GSM SIM的認證和密鑰互認協(xié)議，源于GSM認證協(xié)議，但包括若干重要加強措施，如交互認證、身份隱藏、假名和快速重新認證。AKA的擴展認證協(xié)議在擴展認證協(xié)議中包裝UMTS認證和密鑰互認合同，UMTS的AKA支持互認證和較強密鑰算法，AKA的擴展認證協(xié)議把UMTS機理融合到EAP中。
3GPP AAA服務器恢復來自HSS交換所需的鑒權信息，3GPP AAA服務器包括擴展認證協(xié)議服務器，用于網(wǎng)絡側SIM的擴展認證協(xié)議和AKA的擴展認證協(xié)議的功能，驗證用戶是否有權使用WLAN。
4 用戶數(shù)據(jù)路由和接入
用戶經(jīng)過認證和鑒權成功地接入網(wǎng)絡，WLAN網(wǎng)絡會確保用戶終端接入IP網(wǎng)絡。在Internet作為IP網(wǎng)時，用戶數(shù)據(jù)可直接從WLAN接入網(wǎng)至Internet。建立在WLAN接入網(wǎng)和3G之間的地址到地址的匯聚隧道，提供IP網(wǎng)中的多媒體消息業(yè)務(MMS)、無線應用協(xié)議(WAP)、IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)業(yè)務等。5E(w#d.U,s+k#o)_;{/c2h A
遠程連接IP網(wǎng)和經(jīng)過確定接口進行流量路由需求分析需要采用分組數(shù)據(jù)隧道技術，即在隧道一側端點組裝指向隧道另一側新的分組數(shù)據(jù)，在隧道另一側端點拆包并把數(shù)據(jù)傳送到指定地址。
IP網(wǎng)絡選擇采用類似GPRS中接入名稱(APN)參數(shù)的WLAN接入點名稱(WAPN)參數(shù)，用戶終端指向WAPN所需的IP網(wǎng)。WAPN進行鑒權申請，驗證用戶是否有權使用WAPN，也可以按用戶指定方式選擇IP網(wǎng)。在WAPN選擇IP網(wǎng)后，依靠建立的隧道把用戶數(shù)據(jù)送至所選擇的IP網(wǎng)中。
本地網(wǎng)運行的終止由隧道的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(PDG)的網(wǎng)絡元素承擔。對被選擇的遠程IP網(wǎng)而言，PDG終止隧道后還承擔網(wǎng)關作用，類似于GPRS中網(wǎng)關GPRS支持節(jié)點(GGSN)。PDG和遠程IP網(wǎng)之間的Wi接口類似于GPRS中GGSN和遠程IP網(wǎng)之間的Gi接口，Gi接口也是3GPP IP網(wǎng)和外部IP網(wǎng)之間的連接點。被訪網(wǎng)中網(wǎng)絡元素的WLAN接入網(wǎng)關(WAG)也可用來實施隧道功能。
5 3G/WLAN終端與業(yè)務mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。;s$H$L)?#D'h'j3?0T
3G/WLAN交互網(wǎng)絡的終端類型有具有多種無線接口和備用PC卡模塊的多模式終端，如具有3G/WLAN模塊的個人數(shù)字助理(PDA)把3G和WLAN模塊綜合在一起。位于單個終端主動模式之間的驅動器具有不同無線接口的選擇分離功能，如WLAN網(wǎng)絡的3G電話或接入WLAN網(wǎng)絡的PDA，可在第三方接口上具有3G/WLAN網(wǎng)絡交互通信能力。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇4w8K"`6O#j&E&-B/x
3G/WLAN交互網(wǎng)絡的業(yè)務受到終端能力、用戶移動性和系統(tǒng)交互能力的限制。終端能力直接影響業(yè)務類型，有些3G網(wǎng)絡終端不能支持所有3G業(yè)務模式，如高數(shù)據(jù)速率、下行高數(shù)據(jù)/上行分組接入(HSDPA/HSUPA)等。用戶移動性會影響系統(tǒng)容量、吞吐量、覆蓋和負載平衡，在熱點地區(qū)的高數(shù)據(jù)速率業(yè)務的WLAN用戶如接入3G網(wǎng)絡會降低其高數(shù)據(jù)速率業(yè)務質量。&Q6'v9u&U:B/s#s
3G/WLAN交互網(wǎng)絡支持的業(yè)務主要有：
(1)個人通信
與其他個人通信相比有一對一通信或一對多個人通信，通信業(yè)務是指話音、視頻通話、MMS、SMS、移動Email和信使。從QoS看，話音和視頻通話屬于實時業(yè)務會話類，而其他屬于基本類。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇3G:v)Z8V.M1Z:S6R
(2)移動娛樂
移動娛樂可分成下述類型：按需視頻/語音流(流類)，此類業(yè)務包括視頻/語音文本下載，并存儲在終端；游戲(基本分類/在線游戲交互)，以Java為基礎的Web瀏覽器用于在線游戲；聊天(交互/基本分類)，Internet中繼聊天(IRC)和移動聊天；E-Book(基本分類)，在顯示屏閱讀電子書籍，下載或購買。4w*@"z7p(o
(3)移動信息
由交互分類的Internet Web瀏覽器提供新聞、財經(jīng)、體育、指南、氣候和交通信息等移動信息，用戶僅承擔網(wǎng)絡接入費用。個性化信息送至指定用戶終端，并不通過群通信分布傳播。如旅行者在不熟悉地區(qū)駕駛時，指南下載業(yè)務隨著位置信息加入而強化，可獲得最佳加油站的位置信息，并指引加油站位置和地圖。
(4)基于位置業(yè)務MSCBSC 移動通信論壇6R&F8K1c,D7I
基于位置業(yè)務屬于交互分類，包括與位置有關信息和公共業(yè)務，提供與用戶有關的信息。 | 國內(nèi)領先的通信技術論壇!_8P5W4L+Z8N*S#l1N8S
(5)移動交易
移動交易包括移動財政，如銀行存款、股票經(jīng)紀、支付現(xiàn)金等。還包括移動消費(如零售、訂票、拍賣、預定、移動廣告)和移動娛樂(游戲、音樂、視頻、賭注)。另外，移動商業(yè)為在移動網(wǎng)絡上進行貨幣交易，使移動終端成為電子錢包。移動交易的安全性由HTTP Web安全瀏覽功能承擔。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。.n,F5t8E7i
業(yè)務的交互分類或基本分類取決于業(yè)務的應用，協(xié)調型業(yè)務給商業(yè)用戶提供瞬變信息的數(shù)據(jù)變換，信息經(jīng)過虛擬專用網(wǎng)(VPN)安全地鏈接到Internet。MSCBSC 移動通信論壇"W"V2J$j/~-v.},p
3G/WLAN交互系統(tǒng)采用諸如：3GPP預約、網(wǎng)絡選擇，基于3GPP系統(tǒng)的AAA利用SIM/USIM數(shù)據(jù)實現(xiàn)路由，業(yè)務接入和終端用戶付費等復用技術，可以給3GPP的用戶提供公共WLAN接入業(yè)務功能。業(yè)務功能的獲取并沒有在WLAN接入系統(tǒng)上增設3GPP特定要求，而是依靠基于IEEE 802.11標準的典型WLAN接入網(wǎng)的現(xiàn)有性能。;L-T,w*U0H.K&|
3GPP系統(tǒng)演進趨勢的一方面是通過3G/WLAN交互系統(tǒng)通過WLAN接入控制功能增加新功能，如先進業(yè)務支持，實時對等IP通信等；另一方面是3G/WLAN交互系統(tǒng)引進WLAN和蜂窩IP連接之間不同類型動態(tài)交換，提供不中斷業(yè)務�？傊�，3G/WLAN系統(tǒng)演進趨勢是利用多種接入技術和用戶內(nèi)部先進技術來提供可靠安全接入和基于IP的業(yè)務，3G/WLAN是邁向新一代無線網(wǎng)絡的關鍵的一步，在系統(tǒng)性能上具有巨大的技術優(yōu)勢，同時也具有巨大的市場潛力。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。/g9v I2D$q#l2j#k
6 參考文獻
[1] AHMAVAARA K, HAVERINEN H, ROMAN P. Interworking architecture between 3GPP and WLAN systems [J]. IEEE Communications Magazine,2003,41(11):74-81.
[2] 3GPP TS 23.234.v.1.10.0. Group Services and System Aspects: 3GPP System to Wireless Local Area Networks )WLAN) Interworking, System Description ( Release 6) [S]. 2003.
回答者：
OscarDon
回答時間：2011-12-02 13:07
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