異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫移動(dòng)技術(shù)

摘要　介紹了UMA，移動(dòng)IP，VCC和802.21等4種異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫移動(dòng)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(wèn)題，并對(duì)它們的應(yīng)用前景進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

1、引言

近年來(lái)，無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展迅速，GSM/GPRS/EDGE，UMTS，PHS，WLAN，WiMAX等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)給全球的電信用戶帶來(lái)了豐富多彩的通信體驗(yàn)。但與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)類型的繁多與彼此不兼容也給用戶和電信運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)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(jìn)行的業(yè)務(wù)不能在不同的網(wǎng)絡(luò)間保持連續(xù)；運(yùn)營(yíng)商們則要為如何整合網(wǎng)絡(luò)資源、降低運(yùn)營(yíng)成本、提高客戶滿意度大傷腦筋。為解決這些問(wèn)題，跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫移動(dòng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文將介紹幾種目前正處于商用和研究熱點(diǎn)的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫移動(dòng)技術(shù)（如UMA，移動(dòng)IP，VCC和802.21），并對(duì)它們的應(yīng)用前景做簡(jiǎn)要分析。

2、UMA

UMA（Unlicensed Mobile Access），最早是由多家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商發(fā)起，旨在使用戶可以在室內(nèi)通過(guò)IP接入網(wǎng)使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的資源。它的標(biāo)準(zhǔn)化工作從2003年12月開(kāi)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(guó)電信，法國(guó)電信，德國(guó)T-Mobile，意大利Telecom Italia，瑞典Telia Sonera，美國(guó)Cincinnati Bell等多家運(yùn)營(yíng)商也相繼開(kāi)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(gè)內(nèi)置UMA協(xié)議棧的蜂窩/WLAN多模終端，在室外時(shí)語(yǔ)音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過(guò)GERAN/UMTS蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)入室內(nèi)WLAN的覆蓋范圍后，所有的業(yè)務(wù)則自動(dòng)切換到WLAN網(wǎng)絡(luò)并能保持連續(xù)；同樣，用戶離開(kāi)WLAN覆蓋區(qū)域進(jìn)入蜂窩網(wǎng)絡(luò)時(shí)，業(yè)務(wù)也能平滑切換過(guò)來(lái)。

圖1　UMA的典型應(yīng)用

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

UNC是UMA系統(tǒng)的核心，它通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)連接到終端接入的WLAN接入點(diǎn)，同時(shí)分別通過(guò)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(yǔ)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(rèn)證、加密和數(shù)據(jù)完整性保護(hù)；為終端接入U(xiǎn)MA網(wǎng)絡(luò)提供注冊(cè)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)�。�?duì)核心網(wǎng)而言，UNC與一般的BSC并無(wú)不同之處，因此UMA網(wǎng)絡(luò)對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)具有非常好的兼容性。

以一個(gè)正在GSM網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行語(yǔ)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(guò)程如下：

（1）當(dāng)終端進(jìn)入WLAN覆蓋范圍時(shí)，它會(huì)向服務(wù)UNC發(fā)起注冊(cè)。一旦終端注冊(cè)成功，UNC就會(huì)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(cè)試報(bào)告時(shí)就會(huì)帶上UMA網(wǎng)絡(luò)信息，這樣在終端和GERAN就把UMA網(wǎng)絡(luò)當(dāng)成了信號(hào)質(zhì)量很好的鄰近GSM單元。

（2）根據(jù)終端的測(cè)量報(bào)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(biāo)準(zhǔn)GSM切換信令開(kāi)始切換過(guò)程。核心網(wǎng)通過(guò)與服務(wù)UNC的通信建立切換資源。然后終端接入U(xiǎn)NC進(jìn)行切換，并在終端和服務(wù)UNC之間建立VoIP承載通道。接下來(lái)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(huì)在切換過(guò)程中感覺(jué)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(dāng)終端確定需要切換時(shí)，根據(jù)其對(duì)WLAN信號(hào)質(zhì)量的測(cè)量、承載特性以及來(lái)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(kāi)始切換過(guò)程。根據(jù)UNC的信令，核心網(wǎng)會(huì)要求目標(biāo)GSM單元采用標(biāo)準(zhǔn)GSM切換信令準(zhǔn)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。