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WLAN和移動網(wǎng)互通技術(shù)分析

作者: 時間:2012-09-03 來源:網(wǎng)絡 收藏

相對3G網(wǎng)絡和設備完備的用戶鑒權(quán)、數(shù)據(jù)加密機制,在安全性方面很薄弱,因此移動運營商在實現(xiàn)與時,增加了IKEv2用于終端的認證和授權(quán),并增加了IPSec用于終端和ePDG間的數(shù)據(jù)安全,以提高時的業(yè)務安全性。

如果單是考慮用戶通過接入核心網(wǎng),不涉及用戶在WLAN和間的業(yè)務切換,其處理流程并不復雜,與接入下的流程區(qū)別不大。以支持GTP協(xié)議的S2a接口方式下的附著過程為例來看(見圖3),同樣是包括用戶的鑒權(quán)、授權(quán)過程和承載的創(chuàng)建過程。與接入有所不同的是,在WLAN接入情況下,除了建立核心網(wǎng)的承載之外,還需要建立WLAN接入網(wǎng)和PDN GW之間的GTP隧道。

圖3 支持GTP的S2a方式時的附著過程

圖3 支持GTP的S2a方式時的附著過程

現(xiàn)在具有多種接口(如3GPP,WLAN,WiMAX等)的終端設備越來越多,終端上的業(yè)務形式也越來越多樣化,有些業(yè)務適合在3GPP接入系統(tǒng)上使用,而另一些業(yè)務則適合在其他接入系統(tǒng)上使用。例如,用戶在家的時候,可以通過WLAN使用FTP業(yè)務,同時通過LTE使用VoIP業(yè)務。但一旦用戶離開家,很可能與WLAN的連接就中斷了,這個時候,F(xiàn)TP業(yè)務就需要切換到3GPP系統(tǒng)中。這樣對不同的業(yè)務進行路由區(qū)分,既提升了用戶的業(yè)務體驗,也緩解了運營商移動網(wǎng)絡的壓力。

在這種情況下,就要解決UE如何能夠同時通過3GPP和非3GPP接入系統(tǒng),接入同一個PDN?運營商又如何能配置UE在不同接入系統(tǒng)間的IP流路由規(guī)則?這些不同的IP流如何實現(xiàn)在不同的接入系統(tǒng)間動態(tài)遷移?UE通過不同的接入系統(tǒng)連接到了不同的PDN時,又如何能完成3GPP和非3GPP間的切換等問題。

基于以上問題的提出,業(yè)界提出了兩種解決方案:基于PDN的粒度進行切換的MAPCON (MutipleAccess PDN Connetion)和基于流粒度進行的IFOM(IP Flow Mobility)

MAPCON是指用戶在不同的接入系統(tǒng)中建立的是不同的PDN連接,即不同的接入系統(tǒng)中的PDN連接必須使用不同的APN。

MAPCON的實現(xiàn)比較簡單,用戶的附著流程基本沒有改動,只需分別在兩個系統(tǒng)進行附著。在切換流程中,如果用戶已經(jīng)在兩個系統(tǒng)都附著了,只需要把一個系統(tǒng)上要切換的業(yè)務切換到另一個系統(tǒng)上,在目標消息中為其建立相應的PDN連接,并釋放源系統(tǒng)中相應的承載即可;

如果用戶只在源系統(tǒng)進行了附著,那么在切換前,用戶需要先在目標系統(tǒng)執(zhí)行附著流程,并能夠提供要切換的PDN連接的APN。此外,MAPCON對HSS和AAA有所增強,主要是要實現(xiàn)PDN GW信息的動態(tài)推送,PDN GW信息原來是在切換流程中通過接入認證過程獲得的。

需要注意的是,實現(xiàn)MAPCON技術(shù)的關(guān)鍵是用戶通過Dual Radio的方式建立了兩個PDN連接。此時兩個PDN連接的PDN GW必須是一樣的。用戶如果因切換而建立PDN連接時,其附著類型應該為“Handover”,用戶還會把自己的IP地址或者PDN GW信息傳遞給MME,這樣MME就知道要建立到哪個PDN GW的連接,保證兩種接入方式下選擇的是同一個PDN GW。

采用了MAPCON技術(shù),不同業(yè)務可經(jīng)由不同接入系統(tǒng)進行傳輸,不同業(yè)務優(yōu)先在哪個接入系統(tǒng)進行接入的選擇策略可通過ANDSF發(fā)送給UE。MAPCON可以實現(xiàn)WLAN和3GPP間的負荷分擔,比如,運營商自有業(yè)務(IMS)通過HSPA(或LTE)接入,而視頻(優(yōu)酷)/FTP下載經(jīng)過WLAN接入。此外,MAPCON還可以支持WLAN和3GPP接入間的切換,當WLAN覆蓋不好時可將經(jīng)由WLAN傳輸?shù)膽们袚Q到3GPP接入。

相比MAPCON技術(shù),IFOM技術(shù)更為復雜一些。IFOM研究的是UE同一個PDN連接下的不同的IP流如何路由到不同的接入系統(tǒng),并且用戶在3GPP系統(tǒng)和WLAN之間切換時,如何保證這些IP流切換的連續(xù)性和無縫的IP流移動性。目前比較成熟的IFOM方案是基于DSMIPv6的S2c接入方式,系統(tǒng)能夠保留用戶的IP地址,用戶在接入系統(tǒng)間移動時,也能夠保證IP流的移動性。

為了實現(xiàn)系統(tǒng)間的IP流移動性,要對S2c和H1接口的DSMIPv6移動性信令進行擴展,以攜帶路由過濾器信息。如果UE在不同的接入系統(tǒng)上配置的是不同的IP地址,則可以通過多個綁定消息在HA上分別將這些地址注冊為CoA。此外,為了將IP流路由到特定的接入,UE需要在Binding Update消息中包含流標識(FID)參數(shù)。

FID定義了路由規(guī)則,包含路由過濾器和路由地址。根據(jù)這些路由信息,系統(tǒng)就知道哪些業(yè)務是從3GPP系統(tǒng)接入的,哪些業(yè)務是從WLAN系統(tǒng)接入的。一旦發(fā)生了流的移動性,UE也會通過Binding Update消息更新路由信息,EPC系統(tǒng)收到更新的路由信息后,就會進行相應的承載釋放或者創(chuàng)建,實現(xiàn)IP流的無縫切換。

在實現(xiàn)WLAN和3GPP系統(tǒng)間業(yè)務連續(xù)性和無縫分流方面,一個新的網(wǎng)元功能模塊ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function)起了舉足輕重的作用。ANDSF具有數(shù)據(jù)管理和控制功能,能夠響應UE進行接入網(wǎng)絡選擇的請求,提供發(fā)現(xiàn)用戶接入網(wǎng)絡和進行接入網(wǎng)絡選擇所需的輔助數(shù)據(jù)。用戶根據(jù)ANDSF提供的這些信息,就能結(jié)合當前業(yè)務的特征,選擇最合適的接入網(wǎng)絡,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務的有效分流。

ANDSF能夠提供以下3類信息用于用戶選擇合適的網(wǎng)絡進行接入:

●系統(tǒng)間移動性策略。該策略規(guī)定了是否允許進行系統(tǒng)間的移動,并為用戶接入到EPC系統(tǒng)選擇最合適的接入系統(tǒng)。該策略可以提供給UE,ANDSF也可以基于運營商策略或者基于UE發(fā)送的網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)和選擇信息對系統(tǒng)間的移動性策略進行修改。

●接入網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)信息。根據(jù)UE的請求,ANDSF可以提供UE鄰近區(qū)域的所有接入系統(tǒng)的接入網(wǎng)絡列表。接入網(wǎng)絡信息可以包括接入技術(shù)類型(如WLAN或WiMAX),無線接入網(wǎng)絡標識符(WLAN的SSID)。

●系統(tǒng)間路由策略。ANDSF可以給用戶提供一個系統(tǒng)間路由策略的列表,包括一些過濾規(guī)則,規(guī)定某個特定的業(yè)務流或者特定的APN,是否允許接入到某個接入系統(tǒng)中;并且在用戶進行數(shù)據(jù)路由時,根據(jù)路由策略定義的接入系統(tǒng)的優(yōu)先級,為業(yè)務選擇最合適的接入技術(shù)或者APN。

以上我們提到的MAPCON和IFOM都屬于無縫分流,也就是說,用戶在WLAN接入和移動網(wǎng)絡接入間進行業(yè)務切換時,能夠保證業(yè)務的連續(xù)性,用戶感覺不到業(yè)務的中斷,這類似移動網(wǎng)絡中的軟切換的概念。



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