2G/TD与WLAN网络融合技术研究
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[摘要]2g/td与wlan网络融合是中国移动集团全业务竞争的重要战略之一，文章结合现网实际情况，分阶段、多方案地探讨了2G/TD与WLAN的融合演进，以期能为网络的下一步部署提供参考。
[关键词]3GPP；AAA；WLAN；PDG；TTG
1、引 言
随着智能终端的不断普及，资费的不断下降以及多媒体业务的日益丰富，用户对移动宽带的需求日益强烈，同时数据流量也日益增加。宏网络将成为业务发展的主要瓶颈，传统方案势必带来成本压力，因而需要寻找一种低成本接入方式卸载流量。
鉴于WLAN技术具备高带宽、成本廉价和应用普及等方面的独到优势，将2G/3G和WLAN融合，使得终端既能够通过WLAN访问大流量的Inte rnet业务，从而减少对2G/3G的带宽压力，又能够通过WLAN访问运营商的PS域业务(例如手机邮箱、手机下载等)；同时可以利用3GPP补充WLAN功能(例如认证、计费、精细的业务控制)，达到最终提升用户体验、降低建网成本、增强竞争力的目的。
2、GPP组织制定的互通标准
3GPP组织顺应网络融合趋势，开展了3GPP系统与WLAN互连互通的标准化工作，简要提出了从简单互连到无缝互连的六种互通融合场景(六种融合场景的实现是逐步的，并且后面的融合场景实现的功能都兼容前面的功能)。六种融合场景如表1所示：
中国移动现网采用场景1的方式，用户需手动输入认证信息，且不能满足融合的要求；场景2中终端使用EAP-SIM/AKA协议，通过WLAN网络与核心网交互实现认证功能，无需通过用户名/密码方式，可有效提高用户体验；场景3中终端用户使用多模手机通过WLAN网络可访问2G/3G核心网业务；场景4/5受终端产业链限制正在开展研究。当前业界已启动场景3的部署实施，中国移动2G/TD与WLAN融合需求面向场景3。
3、2G/TD与WLAN网络融合方案分析
3.1 2G/TD与WLAN网络融合分阶段部署建议
结合3GPP组织定义的互通标准以及业界的进展情况，建议中国移动分阶段部署2G/TD与WLAN的网络融合，如图1所示。
3.2 2G，TD与WLAN网络统一认证方案
(1)系统架构
现网WLAN认证采用WebPortal方式，用户通过手动输入用户名/密码方式进行认证。采用2G/TD与WLAN网络统一认证方案，即终端使用EAP-SIM/AKASk证和授权方式。3GPP AAA从HLR获得签约信息，AC为用户分配本地lP地址，用户使用本地IP地址经由AC访问Internet。该方案用户在WLAN网络不需要手动输入认证信息，而是基于手机(U)SIM卡自动完成认证，提升了用户体验。系统架构如图2所示。
(2)存在问题及解决方案
WLAN AC部署主要有以下两种模式，第一种模式AC含认证功能，第二种模式AC不含认证功能，认证由BRAS实现。采用BRAS做EAP-SIM/AKA的集中认证设备时，存在的问题是BRAS无法实现集中认证。主要原因是在认证前，终端已经和AP关联，已经获得了AP的BSSID，因此IEEE 802.1X协议规定无线网络中EAPOL-Start报文的目的地址为AP的BSSID，认证点只能在AP/AC上。因此多个AP/AC下的终端无法由BRAS集中进行认证。
针对上述问题，提出了两种解决方案，如图3所示：
方案一参考了有线网络的实现方案，在有线网络中，采用知名组播地址，认证点只需要和终端在一个广播域内即可，多台交换机下的终端可以集中进行认证。该方案需要对终端进行改造，但由于终端数量众多，修改涉及范围大，可控性较差，修改后的报文不符合802.1x协议规范，存在未知风险。
方案二中需要AP对EAPOL报文进行探测和中继转发，AP探测到后并不终结此类报文，而是根据管理人员的设置，将目的MAC修改为BRAS的单播地址，或者组播地址，然后继续转发EAPOL报文。该方案可控性好，修改局限于AP设备内部，在AP和终端之间为标准协议，AP和BRAS之间也为标准协议，不存在未知风险。
综上所述，建议采用方案二的方式解决BRAS无法集中认证的问题。
统一认证方案重点解决WLAN与2G/3G统一认证问题，可提升用户认证体验，网络改造量较小，用户体验较为便捷，并且将WLAN用户整合到HLR中，便于统一管理。但不能通过WLAN网络访问2G/TD网络的PS域业务，需进一步考虑接入PS域方案。
3.3 WLAN网络PS域接入方案
WLAN接入PS域主要有重用GGSN、独立组网以及UMA三种方案，从网络融合、扁平化、投资等方面考虑，并结合移动网络的实际情况，建议采用重用GGSN方案。WLAN接入PS域方案的网络架构以及各方案的优缺点比较分别如图4、表2所示。
由于WLAN流量较大，对2G/TD核心网有一定的冲击，需考虑WLAN分流方案。具体方案及比较如表3所示。商用初期，建议采用手机经Ps域接入，上网卡经Internet的方式，待SAE商用后，可直接采用NoN-3GPP接入方案，即WLAN流量均经Ps域接入。
3.4 WLAN与2G/3G融合业务连续性方案
现网GGSN升级支持PMIP，可实现业务连续性，但对终端有一定要求，总体技术要求高，实现复杂。建议跟进SAE研究，在部属SAE后，PDG/TTG升级支持ePDG，GGSN升级为PDN GW，以支持业务的连续性。PMIP下的NON-3GPP接入方案如图5所示。
4、2G/TD与WLAN网络融合部署建议
考虑业务需求、实施难度与风险，建议将阶段二作为下一步实施重点；后续结合技术、设备成熟度、成本、试点等决定接入Ps域时间。考虑到手机客户端的升级难度，建议初期就按照WLAN接入PS域的需求进行手机客户端/底层连接软件的统一要求和定制开发。
5、总 结
2G/TD、WLAN、LTEN网协调是中国移动当前最重要的工作之一。将2G/TD和WLAN技术相融合提供差异化业务，大力发展移动互联网业务，增强用户的业务体验，提升客户的忠诚度，是中国移动在全业务运营试点的重要的差异化转型战略。本文对2G/TD和WLAN网络融合技术进行了探讨与分析，随着融合技术的进一步成熟，相信其必将发挥越来越大的作用。