異構無線網(wǎng)絡間的無縫移動技術

摘要　介紹了UMA，移動IP，VCC和802.21等4種異構無線網(wǎng)絡間的無縫移動技術的發(fā)展現(xiàn)狀、系統(tǒng)構成、基本原理以及目前存在的問題，并對它們的應用前景進行了簡要分析。

1、引言

近年來，無線通信技術發(fā)展迅速，GSM/GPRS/EDGE，UMTS，PHS，WLAN，WiMAX等無線網(wǎng)絡已經(jīng)給全球的電信用戶帶來了豐富多彩的通信體驗。但與此同時，網(wǎng)絡類型的繁多與彼此不兼容也給用戶和電信運營商帶來了很多的煩惱：用戶要攜帶適用于不同網(wǎng)絡的終端，正在進行的業(yè)務不能在不同的網(wǎng)絡間保持連續(xù)；運營商們則要為如何整合網(wǎng)絡資源、降低運營成本、提高客戶滿意度大傷腦筋。為解決這些問題，跨異構網(wǎng)絡的無縫移動技術應運而生。本文將介紹幾種目前正處于商用和研究熱點的異構無線網(wǎng)絡間的無縫移動技術（如UMA，移動IP，VCC和802.21），并對它們的應用前景做簡要分析。

2、UMA

UMA（Unlicensed Mobile Access），最早是由多家移動運營商和全業(yè)務運營商發(fā)起，旨在使用戶可以在室內通過IP接入網(wǎng)使用移動網(wǎng)絡的資源。它的標準化工作從2003年12月開始，2004年9月完成，并于2005年4月被并入3GPP R6。目前，已有眾多電信業(yè)的領導廠商推出了UMA相關產品，英國電信，法國電信，德國T-Mobile，意大利Telecom Italia，瑞典Telia Sonera，美國Cincinnati Bell等多家運營商也相繼開始UMA業(yè)務的商用。

UMA的典型應用如圖1所示。用戶首先要有一個內置UMA協(xié)議棧的蜂窩/WLAN多模終端，在室外時語音或數(shù)據(jù)業(yè)務通過GERAN/UMTS蜂窩網(wǎng)絡實現(xiàn)，進入室內WLAN的覆蓋范圍后，所有的業(yè)務則自動切換到WLAN網(wǎng)絡并能保持連續(xù)；同樣，用戶離開WLAN覆蓋區(qū)域進入蜂窩網(wǎng)絡時，業(yè)務也能平滑切換過來。

圖1　UMA的典型應用

整個UMA網(wǎng)絡由多模終端，WLAN接入點，Internet網(wǎng)絡和UNC（UMA Network Controller）組成。

UNC是UMA系統(tǒng)的核心，它通過Internet網(wǎng)絡連接到終端接入的WLAN接入點，同時分別通過A接口和HGb接口與蜂窩網(wǎng)絡核心網(wǎng)中的MSC和SGSN相連。UNC的主要功能有：終端和MSC之間語音編碼的轉換；UNC與終端間數(shù)據(jù)傳輸通道和Gb接口上分組數(shù)據(jù)流之間的交互；建立到終端的安全隧道，用于相互認證、加密和數(shù)據(jù)完整性保護；為終端接入UMA網(wǎng)絡提供注冊和系統(tǒng)信息；管理UMA網(wǎng)絡CS和PS業(yè)務的承載路徑；支持尋呼、CS切換和PS切換；終端和核心網(wǎng)之間層3消息的透明傳輸?shù)�。對核心網(wǎng)而言，UNC與一般的BSC并無不同之處，因此UMA網(wǎng)絡對蜂窩網(wǎng)絡的業(yè)務具有非常好的兼容性。

以一個正在GSM網(wǎng)絡下進行語音通話的終端為例，它在UMA網(wǎng)絡和蜂窩網(wǎng)絡間的切換過程如下：

（1）當終端進入WLAN覆蓋范圍時，它會向服務UNC發(fā)起注冊。一旦終端注冊成功，UNC就會提供UMA網(wǎng)絡的系統(tǒng)信息，其中包括UNC的AFRCN/BSIC。終端在向GSM網(wǎng)絡發(fā)送測試報告時就會帶上UMA網(wǎng)絡信息，這樣在終端和GERAN就把UMA網(wǎng)絡當成了信號質量很好的鄰近GSM單元。

（2）根據(jù)終端的測量報告和內部算法，GERAN將決定是否切換到UMA網(wǎng)絡，并與核心網(wǎng)一起使用標準GSM切換信令開始切換過程。核心網(wǎng)通過與服務UNC的通信建立切換資源。然后終端接入UNC進行切換，并在終端和服務UNC之間建立VoIP承載通道。接下來GERAN執(zhí)行到服務UNC的BSC間切換，終端則在協(xié)議棧軟件的控制下從GSM網(wǎng)絡切換到WLAN網(wǎng)絡。終端和UNC在通信切換到上行接口之前已建立好上行連接，這種軟切換的方式可確保用戶不會在切換過程中感覺到話音中斷。

（3）從UMA網(wǎng)絡切換到GERAN總是由終端發(fā)起的。當終端確定需要切換時，根據(jù)其對WLAN信號質量的測量、承載特性以及來自服務UNC的任何上行鏈路質量指示，它將向UNC發(fā)送切換所需的消息，指示相鄰的GSM單元用于切換。服務UNC利用終端提供的信息向核心網(wǎng)發(fā)送信令開始切換過程。根據(jù)UNC的信令，核心網(wǎng)會要求目標GSM單元采用標準GSM切換信令準備切換。然后核心網(wǎng)執(zhí)行到GSM單元的BSC間切換，終端則從WLAN網(wǎng)絡切換到GSM網(wǎng)絡。同樣，提前建立好的上行鏈路保證了通話的連續(xù)性。