WiMAX與3GPP分組交換網絡在互通中實現優勢互補

WiMAX是一項新興的無線通信技術，基于IEEE802.16系列標準，為用戶提供無線寬帶接入，實現面向IP的高速無線連接。但目前WiMAX主要應用為固定、便攜或者低速移動接入，在網絡建設初期和中期并不支持高速移動下的無縫切換，由于技術的成熟與商用的進程需要一個較長周期，初期的WiMAX建設可能僅限于熱點覆蓋和企業接入等。而2G/3G移動通信系統具有支持快速切換以及全網覆蓋的語音/數據業務的優點。兩種網絡的互通和融合將有助于兩個網絡的優勢互補，讓移動用戶在不同的無線接入網絡環境中既能利用兩個網絡各自不同的特性，又能獲得一致的業務訪問。

3GPP為規范WLAN接入與3GPP網絡系統的互通，定義了不同層次的互通需求，這些不同的層次被區分為6個場景,每個場景對WLAN接入與3GPP系統之間的關聯有著不同的需求。由于WiMAX和目前的3GPP接入，如GERAN、UTRAN等在速率上的差異，很難實現WiMAX與3GPP系統之間的無縫業務，因此本文主要關注于WiMAX對3GPP PS業務的訪問以及業務連續性，即場景3和場景4。雖然目前3GPP所定義的一些架構能夠為從WLAN接入的3GPP用戶實現上述需求，但畢竟是針對WLAN制定的，真正推廣到其他IP接入方式仍然需要通過適當的修改以適應具體的接入方式。因此，WiMAX與3GPP分組交換網絡的互通方案需要在此基礎之上進行具體分析。在主要針對核心網，并假定用戶使用能夠支持3GPP接入和WiMAX接入的雙模終端，且在接入網側支持兩種接入方式之間的切換的前提下，WiMAX與3GPP分組交換網絡的互通主要有四種方式。

GAN方式? GAN（普通接入網絡）重用了包括電路交換域和分組交換域在內的移動核心網。接入網采用WLAN或藍牙技術，并以IP作為接續技術，可以在公共無線網絡中提供GSM/GPRS業務并能和蜂窩網實現無縫切換和漫游。在GAN架構下，當使用WiMAX作為3GPP網絡的無線接入方式時，WiMAX提供空中接口和基于IP的接入，而核心網則可以重用GSM/GPRS的核心網設備，包括MSC、SGSN、GGSN、HLR等，因此3GPP用戶可以利用WiMAX接入來訪問各種3GPP CS、PS業務，從而可以實現WiMAX與3GPP系統的互通場景3和4。

GAN的不足之處在于對終端的要求過高。一般的WiMAX終端是IP終端，為了使用GSM/GPRS業務，需要在終端上增加對GSM無線接入網第三層協議和GPRS協議的支持，另外，還需要增加對GAN特定協議的支持。

3GPP所定義的GAN架構中，UE和GANC之間需要建立IPsec隧道，用于承載各種信令和用戶數據，這種機制是基于WLAN接入不為3GPP核心網所信任的假設。由于WiMAX本身采用了比較完備的認證機制和空口安全機制，因此當WiMAX接入網與3GPP核心網為同一運營商所部署或部署這兩個網絡的兩個運營商之間有信任關系時，可以認為WiMAX接入網對于3GPP核心網是可信的，在這種情況下可以通過省略IPsec隧道來簡化終端上的協議棧結構。I-WLANI-WLAN能夠將3GPP的業務和功能延伸到WLAN的接入環境中，從而3GPP用戶可以在WLAN的覆蓋中通過WLAN來訪問基于PS的業務。I-WLAN的架構也能夠應用于WiMAX接入3GPP系統。

在基于WiMAX的I-WLAN架構中，WiMAX CSN（連接業務網）實現WiMAX與3GPP之間的互通功能，包括IP連接管理、R3接口與Wa、Wn接口的橋接以及NAT(網絡地址翻譯)等。3GPP的AAA Server用于實現用戶認證，而WiMAX CSN中的AAA Server則可以用于實現設備認證以及移動IP中的密鑰分發等。WAG、PDG等網元的功能仍然依據3GPP所定義的功能。

在3GPP的網絡中，I-WLAN是一個與PS平行的架構，I-WLAN的PDG是連接到外部數據網的網管，能夠實現APN的解析功能，其位置相當于GGSN，功能也和GGSN很類似。WiMAX接入網中的用戶可以通過PDG來訪問各種PS業務平臺。基于I-WLAN能夠實現WiMAX與3GPP系統的互通場景3。

I-WLAN架構中，UE和PDG之間使用IPsec來實現數據隧道，用于封裝UE與外部數據網絡之間的IP分組。由于WiMAX本身的安全性較高，IPsec對于WiMAX組網不是必需的，不采用IPsec能夠降低系統的復雜性并提高性能。另外，可以把隧道端點從UE移到WiMAX與I-WLAN的互通網元上，從而進一步降低對終端復雜性的要求。在WiMAX與I-WLAN適配時，WiMAX? IP是WiMAX網絡內部所使用的IP，可以由CSN中的DHCP分配。WiMAX IP和Remote IP也可以使用同一個IP地址。

松耦合方式 松耦合方式是指WiMAX網絡和3GPP網絡獨立建設和部署，WiMAX對基于PS的業務的訪問直接基于IP訪問。

WiMAX通過與3GPP之間的松耦合方式能夠實現快速部署，無需增加新的核心網網元，不影響現有網絡，能夠實現3GPP用戶基于WiMAX接入來訪問PS業務，但松耦合方式不能實現統一的認證、訪問控制和計費。因此，即使在松耦合的方式下，也應盡量打開WiMAX AAA Proxy/Server與3GPP AAA Server或HLR/HSS之間的接口，以實現用戶簽約數據的共用以及統一的認證、授權等。

SAESAE是3GPP PS的未來演進架構，主要思想是簡化現有PS網絡架構，通過網元整合和功能的重新劃分，減少業務處理的中間環節，實現網絡架構的扁平化。SAE的規范中包含了關于非3GPP定義的其它IP接入方式接入到演進的PS核心網的內容。

在非漫游場景下，SAE使用PDN SAE Gateway來作為3GPP系統與非3GPP系統之間的錨定，實現移動性管理和PS會話的切換。Serving SAE Gateway在非漫游場景下，用于3GPP系統的移動性錨定；漫游場景下，當WiMAX接入到拜訪PLMN時，Serving SAE Gateay也用于WiMAX接入的錨定。

基于SAE架構，可以實現WiMAX接入對3GPP PS業務的訪問，WiMAX與3GPP系統之間的業務連續性可以通過系統之間的移動性錨定來實現。因此基于SAE架構可以實現WiMAX與3GPP系統互通場景3和場景4。但目前，SAE架構還處于相關技術和標準制訂中，商用還有待時日。