培训资料5-WLAN与2G3G融合组网技术研究

-2-WLAN与2G/3G融合组网技术研究中国移动研究院吕超源2009年9月-3-提纲融合组网存在的问题及对策WLAN与2/3G融合组网解决方案WLAN与2/3G融合组网需求分析其它运营商的融合策略-4-WLAN与移动网络融合的驱动力数据业务的高带宽需求蜂窝网络速率仍然较低，难以满足各种数据业务持续增长的高带宽需求利用WLAN的高带宽优势，访问蜂窝网络的数据业务改善室内覆盖蜂窝网络对室内覆盖不足WLAN作为蜂窝网络的有效补充，可在室内为用户提供高速率的数据接入分流数据流量，减轻蜂窝网络负担提升用户体验，促进更多的设备接入移动网络，增加运营商的收入来源-5-融合组网接入业务目标Internet及企业应用StreamWAPMMSEmailPS业务WLANTDTD+WLAN双模终端形式：双模手机+底层连接软件TD数据卡+笔记本+客户端软件TD上网本+客户端软件业务使用范围：终端从WLAN接入核心网，能访问PS域数据业务访问Internet及企业数据应用认证及移动性：终端自动发现TD和WLAN网络，使用(U)SIM卡自动进行鉴权支持漫游时的业务连接-6-商业模式研究框架家庭内企业内热点应用产权人、机构或室外热点企业客户个人客户-7-TD+WLAN各类应用场景Femtocell，背景音乐、礼品赠送、VIP服务等各种其他服务中-高手机/数据卡向最终用户提供增值服务热点应用：运营商公共建筑内部署WLAN，或公共建筑业主自己部署无(垄断资源)高手机/数据卡收入分成宏蜂窝分区优惠，企业虚拟网优惠，竞争对手全业务捆绑；替代性较高中-高(对价格敏感用户尤其有效)手机/数据卡降低费用分区优惠，成员捆绑优惠，固网宽带与全业务捆绑；替代性较高中-高(对价格敏感用户尤其有效)手机/数据卡降低费用改善宏蜂窝覆盖，效果一般中-高等（企业客户对话音质量更关注）手机改善室内覆盖企业应用：运营商在企业部署WLAN，与企业内网连接，供企业成员或其他访客使用增加宏蜂窝容量，或Femtocell；前者替代性一般，后者替代性强中-高(手机数据业务成为关键应用时才明显，笔记本电脑明显)手机/数据卡更高的数据速率家庭客户：通过固定宽带接入+WLAN访问运营商业务企业通信费折扣中-高手机/数据卡低成本的企业内部通信增加宏蜂窝容量，替代性一般中-高(手机数据业务成为关键应用时才明显，笔记本电脑明显)手机/数据卡更高的数据速率改善宏蜂窝覆盖，效果一般;Femtocell提供语音中等(吸引用户使用中国移动提供的业务)手机改善室内覆盖替代方法与效果吸引力大小面向的终端客户吸引力-8-商业模式分析总结TD+WLAN在家庭中运营模式较为简单，而且是中国移动业务发展目前比较薄弱的环节，应成为发展的重点针对企业客户，TD+WLAN运营中需要为企业客户提供灵活的管理接口，并能与企业内网直接对接，也是运营商关注的重要方面针对个人用户的热点应用，TD+WLAN可在一定程度上分流TD网络的数据流量，形成有益的互补WIFI手机的引入可能带来话音业务的分流，需对业务进行谨慎的规划-9-提纲融合组网存在的问题及对策WLAN与2/3G融合组网解决方案WLAN与2/3G融合组网需求分析其它运营商的融合策略-10-融合技术要求业务目标通过融合后的WLAN网络可以访问中国移动的数据业务终端要求支持带WLAN功能的TD/GSM手机，数据卡/上网本需要相应客户端或底层连接软件的支持计费要求不影响移动网络和WLAN目前单独接入时的计费方式网络融合后，根据具体方案设计实现计费方式的融合网络要求移动网络：核心网需要新增接入网关设备业务平台：基本不需要升级改造用户界面用户应通过简单提示选择移动网络或者WLAN网络，避免复杂的用户操作-11-3GPP-WLAN互操作场景统一BOSS3GPPPDG模式3GPPTTG模式可选的解决方案统一账户，资费捆绑松耦合统一认证和接入PS业务统一认证和接入PS业务应用场景Gn接口耦合Gi接口耦合融合点SGSNGGSNNodeBRNCSGSNGGSNInternetGn接口耦合Gi接口耦合松耦合基于融合点的分类RNC-12-系统整体架构（PDG方案）AP3GAAAServerWiWwPDGHLR/HSSWLANANACAAAServerInternetWnBOSS/OCSWo/WfWy/WzWg通过PS域访问PS业务平台或Internet直接访问InternetSGSNGnGiPS业务平台InternetGGSN/HAUTRANGERANIu-PSGbUuUm-13-系统整体架构（TTG方案）APGGSN3GAAAServerGiWwTTGGn’HLR/HSSWLANANACAAAServerInternetWnBOSS/OCSWy/WzWgWm通过PS域访问PS业务平台或Internet直接访问InternetPS业务平台Internet-14-用户认证及隧道建立：基于UDP•认证：采用SIP协议封装EAP-SIM/EAP-AKA认证报文进行认证•隧道建立：UE和TTG间建立UDP隧道，作为UE连接TTG的通道APGGSN3GAAAServerWiWwTTGGnHLR/HSSWLANANACAAAServerInternetWnBOSS/OCSWy/WzWgWmPS业务平台Internet接入采用(EAP-)SIM/AKA认证接入采用(EAP-)SIM/AKA认证认证UDP隧道UE和TTG接口采用UDP隧道UE和TTG接口采用UDP隧道-15-用户认证及隧道建立：基于IPSec•认证：采用SIP协议封装EAP-SIM/EAP-AKA认证报文进行认证•隧道建立：UE和TTG间建立IPSec隧道，每次数据传输时，在隧道建立过程中UE和TTG间需进行EAP认证，之后建立隧道保证用户数据传输安全APGGSN3GAAAServerWiWwTTGGnHLR/HSSWLANANACAAAServerInternetWnBOSS/OCSWy/WzWgWmPS业务平台Internet接入采用(EAP-)SIM/AKA认证接入采用(EAP-)SIM/AKA认证认证IPSec隧道UE和TTG间建立IPSec隧道UE和TTG间建立IPSec隧道-16-WLAN用户接入PS域流程UE进入WLAN覆盖后，选择合适的SSID，如CMCC，并自动关联到WLANAP。通过DHCP获取WLAN网络分配的IP地址。终端预先配置的W-APN进行DNS查询获取TTG的IP地址。终端根据IMSI构造NAI，发起接入WLAN的EAP认证流程，(U)SIM卡作为凭据，采用(EAP)SIM/AKA方式，同时3GPPAAA保存从HLR获得的用户签约信息。终端向TTG发起SIP注册消息（携带IMSI），TTG根据IMSI从3GPPAAA取授权信息，并对终端授权。终端有业务时，发起SIPInvite请求PDP激活（携带APN），TTG根据APN选择GGSN激活PDP并分配IP地址给终端。同时终端和TTG间协商建立UDP隧道，TTG和GGSN间建立GTP隧道。后续终端使用该IP地址访问PS业务和Internet。-17-PS注册和激活-18-基于SIP的EAP-AKA/SIM认证和IPSec建立-19-对现网设备的影响对WLAN接入网的要求AC需要同时支持帐号密码认证和(EAP-)SIM/AKA认证方式如果不考虑WAPI功能的引入，现有AP设备可完全满足融合业务需求对终端/客户端的要求（通过软件实现）可通过客户端/底层连接软件实现需要支持(EAP-)SIM/AKA认证流程需支持SIP协议，进行PS注册和激活W-APN的预设和选择客户端需要定制开发，能实现WLAN与TD之间进行手动网络选择转换（Switch）支持至TTG间建立IPSec/UDP隧道（上网本、手机都需支持）支持周期性上报AP信息（如SSID）对核心网的要求3GPPAAA服务器需要新增3GPPAAA服务器，支持与HLR/HSS的认证交互接口、支持与TTG的认证交互接口HLR/AuC新增对WiFi用户(EAP-)SIM/AKA认证的支持-20-对现网设备的影响核心网新增设备需要新增核心网设备PDG或TTG，用于维护WLAN访问3GPPPS域业务时的数据通道，进行数据汇聚和数据隧道管理HLR/HSS3GAAAPDGIPBackboneWLANAccess业务平台InternetWiHLR/HSS3GAAATTGIPBackboneWLANAccess业务平台InternetGiGGSNGn’方案一：新增PDG1、PDG独立部署。汇聚WLAN业务，统一接入PS2、HLR和AAA控制WLAN用户接入PS。UE和PDG间建立UDP/IPSec隧道3、PDG负责WLAN业务计费和策略控制方案二：新增TTG1、从GGSN角度，TTG相当于SGSN。TTG和GGSN间类似Gn接口2、HLR和AAA控制WLAN用户接入PS。UE和TTG间建立UDP/IPSec隧道3、GGSN统一计费和策略控制-21-对计费、容量、传输、业务平台的影响一、PDG方案为了话单的存储和合并，需引入CG设备独立设置WLANCG可以重用TD网络CG，TDCG需改造支持WLAN话单BOSS需要改造支持WLAN话单WLAN的速率较高，可能会对传输网络有一定影响对业务平台，功能上无额外要求，但业务平台需新增配置信息二、TTG+GGSN方案由于目前WLAN的速度要快于TD的速度，WLAN接入GGSN后，对GGSN的容量有一定影响，但很难定量评估WLAN使用G-CDR进行计费，对G-CDR产生机制无特殊要求，CG需要支持对RATTYPE为WLAN的话单进行合并BOSS需要支持接入类型（RATTYPE）为WLAN的G-CDR，并进行相应处理WLAN的速率较高，可能会对传输网络有一定影响对于业务平台无影响-22-两种方案的部署建议方案一（新增PDG）优点：PDG独立接入PS业务平台，对PS域网络影响较小缺点：部署方案复杂，需要考虑与现网的计费和业务平台互通建议将这两种方案在试验和试点阶段优先考虑方案二，视结果确定最终方案建议将这两种方案在试验和试点阶段优先考虑方案二，视结果确定最终方案方案二（新增TTG）优点：充分利用了GGSN的功能，新建设备功能需求相对较少GGSN通过现有PS计费方式完成WLAN计费可以利用2G/3G网络侧的QoS机制对WLAN流量进行管控缺点：增加GGSN信令负荷，对现网GGSN性能有一定影响，GGSN引入内容计费后，是现网PS域性能最薄弱的环节如果后续考虑支持业务连续性（场景4），Gn‘接口就不再被使用，造成投资浪费此方案无法平滑演进到SAE构架，在SAE构架中，WLAN接入不再使用Gn‘接口方案TTG与GGSN通过Gn接口关联，增加设备版本维护的复杂度。GGSN的Gn协议版本更新要求WAG/TTG同步升级-23-融合方案小结新增PDG或者TTG设备新增3GPPAAA服务器AC需要同时支持帐号密码和(EAP)SIM/AKA认证方式网络侧可演进集成到SAE网络演进性通过网络设备进行融合实现方式通过WLAN网络进行认证用户认证方式设备实现要求平台侧业务平台不需要改造终端侧需定制客户端软件实现认证、隧道建立及T、W网络选择等功能业务业务使用WLAN用户可访问TDPS域资源计费模式采用TD网络的GGSN计费，方式同2/3G，可支持时长计费、流量计费厂商支持情况华为、UT等设备正在参与电信的现网试点，本方案与C+W方案类似，设备开发难度不大-24-提纲融合组网存在的问题及对策WLAN与2/3G融合组网解决方案WLAN与2/3G融合组网需求分析其它运营商的融合策略-25-融合方案存在的问题尚需解决的问题业务模式需要进一步细化研究其他问题计费方式需要进一步细化研究最后100米接入资源匮乏-26-TD/WLAN切换，IP改变，部分业务会发生中断飞信、Pushmail、通用下载、在线游戏等业务，在切换后，原TCP中断，需重新进行业务登录。由于现有网络不支持MobileIP，目前所考虑的场景暂不支持IP改变后的业务连续性问题，后