異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)間的無縫移動技術(shù)

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

1、引言

近年來，無線通信技術(shù)發(fā)展迅速，GSM/GPRS/EDGE，UMTS，PHS，WLAN，WiMAX等無線網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)的終端，正在進行的業(yè)務(wù)不能在不同的網(wǎng)絡(luò)間保持連續(xù)；運營商們則要為如何整合網(wǎng)絡(luò)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(gòu)網(wǎng)絡(luò)的無縫移動技術(shù)應(yīng)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(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)間的無縫移動技術(shù)（如UMA，移動IP，VCC和802.21），并對它們的應(yīng)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(wù)運營商發(fā)起，旨在使用戶可以在室內(nèi)通過IP接入網(wǎng)使用移動網(wǎng)絡(luò)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(lǐng)導(dǎo)廠商推出了UMA相關(guān)產(chǎn)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(wù)的商用。

UMA的典型應(yīng)用如圖1所示。用戶首先要有一個內(nèi)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(wù)通過GERAN/UMTS蜂窩網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，進入室內(nèi)WLAN的覆蓋范圍后，所有的業(yè)務(wù)則自動切換到WLAN網(wǎng)絡(luò)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(luò)時，業(yè)務(wù)也能平滑切換過來。

圖1　UMA的典型應(yīng)用

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

UNC是UMA系統(tǒng)的核心，它通過Internet網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(zhuǎn)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(luò)提供注冊和系統(tǒng)信息；管理UMA網(wǎng)絡(luò)CS和PS業(yè)務(wù)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(luò)對蜂窩網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)具有非常好的兼容性。

以一個正在GSM網(wǎng)絡(luò)下進行語音通話的終端為例，它在UMA網(wǎng)絡(luò)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(wù)UNC發(fā)起注冊。一旦終端注冊成功，UNC就會提供UMA網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)信息，其中包括UNC的AFRCN/BSIC。終端在向GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送測試報告時就會帶上UMA網(wǎng)絡(luò)信息，這樣在終端和GERAN就把UMA網(wǎng)絡(luò)當成了信號質(zhì)量很好的鄰近GSM單元。

（2）根據(jù)終端的測量報告和內(nèi)部算法，GERAN將決定是否切換到UMA網(wǎng)絡(luò)，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(wù)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(wù)UNC之間建立VoIP承載通道。接下來GERAN執(zhí)行到服務(wù)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(luò)切換到WLAN網(wǎng)絡(luò)。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(luò)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(zhì)量的測量、承載特性以及來自服務(wù)UNC的任何上行鏈路質(zhì)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(wù)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(luò)切換到GSM網(wǎng)絡(luò)。同樣，提前建立好的上行鏈路保證了通話的連續(xù)性。