WiMAX和3GPP网络融合的探讨

 近年来，WiMAX是通信行业最热门的话题之一。经过两年多迅速的发展，WiMAX产业链迅速地成熟起来，预计在2008、2009年规模商用。由于当前留给WiMAX的空白市场空间相对有限，因而研究WiMAX与现有的3GPP、3GPP2网络的相互关系、融合方式与方法显得非常有意义，它将极大地影响WiMAX以至于整个通信行业的发展。

    作为WiMAXForum最初董事会成员之一的中兴通讯致力于提供最优质的WiMAX产品和整体解决方案。

 
    WiMAX与3GPP相比的技术优势

    WiMAX致力于提供移动宽带接入业务，于2004和2005年分别推出支持固定接入、移动接入的空中接口标准—IEEE802.16d以及IEEE802.16e。随着终端系统的成熟，出现了越来越多的WiMAX16e试验局，越来越多的运营商认识到WiMAX的真实特性：可媲美WiFi的高带宽，可媲美2G、3G蜂窝网络的覆盖范围和移动性，并拥有完善的安全计费和QoS特性。据估计3GPPLTE高带宽特性的推出进度相比WiMAX要推迟1～2年。

    网络融合的需求

    比起独立组网，网络融合给用户和运营商都带来更多好处。用户希望看到同一个账号和密码；希望得到同一份账单；希望看到同一个业务平台；希望原有的业务在新系统中得到延续；希望不同系统之间业务可以无缝切换。

    3GPP于2003年开始“3GPP网络同WLAN互联”的标准化工作，在3GPPTR22.934中定义了3GPP网络和WLAN（WIMAX网络可以看作是一种WLAN）互通的6种场景，这些场景很好地描述了融合的层次。

    1．公用计费和客户关系：即统一计费和客户关系模式。用户签约两个网络业务，并能随意接入两个网络，但各种费用采用一个清单结算。

    2．基于3GPP系统的接入控制和计费：即基于3GPP网络接入控制和计费，由3GPP系统提供统一的认证、鉴权和计费的功能。WiMAX网络与3GPP网络的用户标识、鉴权方式、授权内容并不相同，但可以通过维持两网用户标识映射关系，使用相同的AKA鉴权方式，针对两套系统提供有差异的授权信息来实现两套系统在接入控制层面的融合。

    3．接入3GPP的PS业务：共享3GPP网络PS业务，用户通过WiMAX的接入可以访问3GPP网络的PS业务，如LCS、MMS、即时消息等。其实这一阶段的融合意义并不是很大。首先，WiMAX和3GPPPS域最基础的业务是分组数据接入业务，最基础的业务已经为两个系统缺省提供了。其次，WiMAXForum在致力于制定WiMAX支撑业务，如LBS、MBMS、PCC等，WiMAX可以独立演进一套更适合自身的支撑业务。

    4．业务连续：用户可以在两个网络中进行业务的切换，业务能够保持，允许停顿和丢包。例如HTTP、InstantMessage、呈现等类的业务允许一定的停顿和数据包的丢失。

    5．无缝业务：用户可以在两个网络中进行业务的切换，切换过程中用户感受不到业务的停顿和数据包的丢失。实时业务对业务连续性的要求很高，如VoIP、流媒体、IPTV等。而在现阶段，在实际应用中，以WCDMA为代表的3G技术的带宽还不足以普遍开展这类业务，因此，这一层次的融合需求并不迫切。

    6．接入3GPPCS业务：共享3GPP网络CS业务，通过WiMAX的接入用户可以直接使用3GPP网络的CS业务，并提供无缝的业务切换能力。这一阶段的融合不适合在接入网实现，复杂度太高，适合在更高的网络层次来实现，如IMS、Softswitch。

    融合的方法和特点

    ・松融合方案一（共计费和营账）

    本方案中WiMAX与3GPP网络共用一套营账系统和计费系统，用户要使用WiMAX与3GPP两种业务只需要在运营商处开一次户，在使用WiMAX和3GPP服务后只需从运营商处接收一张话单。

    另外，本方案中WiMAX和3GPP的关系对等，彼此独立，各自具有不同的接入控制方式、数据路由方式、移动性支持、计费方式和安全机制，最大限度地避免了对现有WiMAX和3GPP网络的改造，避免了对现有网络设备的升级和改造，且实现技术成熟，易于实施。

    松融合方案二（共鉴权）

    本方案中WiMAX网络作为一个从属网络附加到3GPP网络之上。WiMAX用户的鉴权、认证、计费过程借助于3GPP网络的AAA、HLR等网元完成，WIMAX网络用户的计费信息在AGW处收集并上报给3GPP网络的计费系统。

    松融合方案三（共PS业务）

    本方案在TS23.234中有详细说明。通过在3GPP网络中引入新的网络单元—WAG和PDG，使网络结构更加清晰，开放性更强，业务范围和系统中的安全机制也更加完善。

    从标准上而言，PDG由两部分组成—TTG和SGF（SubsetofGGSNfunction），SGF可以由GGSN的现有功能完成。TTG是新增逻辑实体，相当于SGSN信令面，需要完成鉴权功能、和WAG的接口功能以及分配NSAPI的功能。TTG分配NSAPI用于与SGF间建立Gn'口隧道，以便和UE建立端到端的隧道，Gn'口是Gn口的子集。如果PDG通过GGSN升级，需要增加TTG的功能。使Gn'口成为内部接口的好处是：（1）加快了隧道建立速度；（2）关于POLICY和计费规则的应用也会更容易实现。

    紧融合方案一(UMA)

    3GPPTS44.318中详细定义一种称为GAN（GenericAccess Network）的架构。从协议角度考虑，WiMAX在GAN中只是做AP用，提供IP Access Point功能。按照3GPP TSG GERAN的理解，确切地说，对于GAN来说，只有A/Gb模式。

 对于EGAN，EnhancedUPinterfacemode是EGAN的一种思路，在GANC上增加Proxy-GSN功能，演进成EGANC，这种方式并不引入Gn interface，A/Gn mode就是GANC+SGSN演进成EGANC。Iu mode就是在GANC上引入Iu interface，演进成EGANC，以支持3G用户。目前的现状是：这3种方式的讨论正处于Technical report阶段，还没有形成specfication，而且对于这3种模式的comparison还没有完全完成，Draft具体参见TR43.902,其中关于latency的study还没有完成，各厂家的利益之争很明显。

    紧融合方案二(GGSN和AGW物理合一)

    本方案为中兴通讯所特有，网元GGSN/AGW中集成了3GPP网络GGSN功能和WiMAXAGW功能，组网方便，节约投资成本。但是从本质上看，该方案只是合并了AGW和GGSN的功能，3GPP网络和WIMAX网络在AGW和GGSN上保持逻辑的独立，并不支持双模终端在WIMAX网络和3GPP网络间进行无缝切换。

    通过比较可以发现，松耦合和紧耦合方案各具优缺点，部署工作可以针对业务种类、实现环境、成本等因素灵活选择。在不影响二者正常工作，不修改现有网络协议的基础上实现3GPP和WIMAX的互联无疑是最佳方案。凭借对现有网络改动最小和技术相对成熟的优势，预计松耦合方案将具有更广泛的应用空间。凭借着各自特点，在一些特定场合仍然具备一定优势。具体对照如下表所示。

表  各种融合方案的技术难度及实施代价对照表

结束语

    中兴通讯作为电信设备制造商，涉及固网、3GPP、3GPP2到WiMAX网络产品。而众多系统的核心网拥有相同之处，这将成为中兴通讯网络融合研究的优势。中兴通讯将利用这些优势强势出击，研发出更多、更好的运营商所需的网络融合方案和产品。