WLAN与GSM/TD网络融合中业务连续性方案研究

[摘要]文章通过对WLAN与GSM/TD网络融合技术的跟踪和研究，深入探讨了网络融合中的业务连续性解决方案，并对各方案的优劣进行了分析对比，给出了基于融合架构的应用建议。

[关键词]业务连续性　WLAN GSM/TD HA EPC融合

1　引言

WLAN技术在成本、带宽和应用普及等方面具有诸多优势，目前已经被运营商作为移动数据网络的重要补充。而在WLAN建设运营中，如何利用GSM／TD移动蜂窝网络成熟的架构协议机制，将WLAN与GSM／TD网络进行融合，在降低网络建设和运营成本的同时，提升用户体验，成为运营商必须要面对的问题。

对此，3GPP提出了6种WLAN与3GPP网络融合的场景：

场景1：WLAN和3GPP网络统一营账和服务。

场景2：WLAN和3GPP网络统一认证和计费。

场景3：WLAN接入可访问核心网PS域业务。

场景4／5：支持WLAN和3GPP网络之间的无缝连续切换。

场景6：实现CS业务连续性。

当前业界已启动场景3的部署实施，用户希望可以通过任何一种接入方式访问数据业务，而无需感知，并可以在各网络间实现无缝漫游。为了实现这个目标，本文将对WLAN和GSM／TD网络融合中业务连续性解决方案进行深入探讨。

2　业务连续性需解决的关键问题

为实现用户在不同网络间的无感知切换，网络侧主要需要解决两个关键问题：

(1)异网同时附着

异网切换过程中，uE需要同时保持和两个网络连接，但HLR不允许UE同时在WLAN和GSM／TD网络上附着。

(2)业务锚点选择和保持

网络初始接入时，需要选择业务锚点。业务锚点负责管理WLAN和GSM／TD间的数据路由，管理WLAN和GSM／TD接入间的移动。该锚点支持多个网络的接入，异网切换时，需要保持已选择的业务锚点不变。

3　业务连续性解决方案

异网同时附着，可通过升。级现网HLR的方式实现；但改造复杂，对现网影响较大，建议HLR升级为HSS时解决该问题。下面主要基于业务锚点的选择和保持，对融合网络的业务连续性解决方案进行探讨。

3.1基于移动IP的业务连续性解决方案

在移动IP协议中，每个移动节点必须有一个“归属”，用于维护自己的当前位置信息。这个位置由“转交地址”确定，移动节点的归属地址与当前转交地址的联合称为“移动绑定”(简称“绑定”)。每当移动节点得到新的转交地址时，必须生成新的绑定，向归属注册，以使归属及时了解移动节点的当前位置信息。

基于移动IP技术，并结合移动现网，本文提出两种业务连续性解决方案：方案一，新增HA(HomeAgent，家乡)作为业务锚点；方案二，GGSN升级作为业务锚点。

方案一新增HA设备用来管理用户数据路由以及接入间的移动，方案二直接升级GGSN支持移动lP功能，但二者均没有解决异网同时附着的问题，因此在切换过程中用户可能有中断的感知。

下面以方案一为例，给出用户由WLAN网络切换至GSM／TD网络的具体流程(图2)。

用户开机时，uE需要通过HA注册、附着到网络中，进行移动绑定，以使HA可以了解移动节点的当前位置信息。HA作为锚点，负责管理wLAN和GSM／TD网络间的数据路由以及接入间的移动。当uE移动到GSM／TD网络时发现3GPP网络，启动初始切换流程，生成新的绑定，切换到GSM／TD网络。

3.2EPC架构下的业务连续性解决方案

在核心网升级为EPC(Evolved Packet Core，演进的分组核心网)时，可考虑基于EPC架构的业务连续性解决方案，如图3所示。

EPC架构下，P―GW(Pac ket Data NetworkGateway，PDN网关)作为GSM／TD以及WLAN用户的业务锚点，支持接入的移动性管理，同时HSS也支持异网同时附着功能，因此可以实现WLAN和GSM／TD网络间的无缝切换。但当用户由WLAN网络漫游至仅有GSM／TD网络覆盖的区域时，此时显然无法异网同时附着，因此这种场景下无法实现用户无感知的切换，该问题还需进一步进行研究。

图4给出了用户由WLAN切入GSM／TD网络以及由GSM／TD网络切入WLAN的切换流程。

用户由WLAN网络切入到GSM／TD网络的切换流程：

(1)U E由WLAN切入GSM／TD网络；

(2)UE发现GSM／TD网络，并决定进行附着：

(3)UE通过SGSN进行认证，并通过HLR／HSS获取签约数据(含P-GW标识)：

(4)UE发起PDP激活，建立承载(带切换指示)；

(5)SGSN根据P-GW标识选择P-GW，向SGW请求建立承载(带切换指示和P-GW地址)，P-GW为UE分配和WLAN接入相同的地址，并将隧道从WLAN切换到GSM／TD网络，开始通过GSM/TD网络转发数据；

(6)P-GW发起WLAN侧的承载释放。

用户由GSM／TD网络切入到WLAN网络的切换流程：

(1)UE由GSM／TD切入WLAN网络；

(2)IKEv2认证和隧道建立(带GSM／TD网络分配的lP地址)；

(3)认证和获取签约信息(含P-GW标识)；

(4)ePDG根据P-GW标识选择P-GW，请求建立承载(含切换指示和UE的IP地址)，分配IP地址并将隧道切换到WLAN，开始转发数据；

(5)P-GW发起GSM／TD网络的承载释放。

3.3方案比较

移动1P方案是准4G方案，通过引入移动IP功能，提供不同网络间业务切换的连续性。该方案成本较低，但对终端改造要求较高，由于不支持异网同时附着功能，不能实现业务的无缝切换。基于EPC架构的业务连续性解决方案，标准化程度高，也是网络演进的目标；但LTE成熟需要较长周期，现有网络需要彻底改造。两种方案下网络设备改造情况如表1所示：

4　结论

实现业务连续，可进一步打造移动精品网络，提升用户体验。现网可以通过升级GGSN或新增HA的方式支持移动iP，提供wLAN和GSM／TD融合网络中业务切换的连续性；但对终端有所要求，总体技术要求高，实现复杂，而且切换过程中用户可能有中断的感知。建议积极跟进EPC的研究，在部署EPC后，PDG／TTG升级支持ePDG，GGSN升级为SAE-GW，HLR升级为HSS，实现WLAN和GSM／TD网络间业务的无缝切换。