3G通信系統和無線局域網互聯技術研究

概述

??? 在IST項目BRAIN(BroadbandRadioAccessforIPbasedNetworks)及MIND(Mobile IP-based Network Developments)中為基于全IP的寬帶接入提供了不同的解決方法，其中一項重要的挑戰就是3G與無線局域網(WLAN)的互聯互通。以IEEE802.11標準為主的WLAN以其低廉的建網價格及高傳輸帶寬(IEEE 802.11系列標準提供1-54Mbit/s的數據傳輸速率)迅速拓展市場空間。但其缺點也很明顯，每個接入點的覆蓋范圍不大，只能適用于公司、旅館、機場等地區，而且不同WLAN業務提供商之間的網絡沒有漫游協議。3G則能彌補WLAN的缺點：可以為用戶提供無所不在的連接性，在不同的PLMN之間有成熟的漫游協議。但3G的投資規模龐大，數據峰值傳輸速率也只有2Mbit/s左右[1]。

??? 由于WLAN和3G的互補特性，3G-WLAN的互聯互通成為設備制造商、系統集成商、運營商以及科研機構的熱點問題之一。其基本原則是必須盡量減少對WLAN以及3G現有標準和系統的影響，即保持WLAN標準不變，對3G現存規范的修改最小化。目的是使3G系統運營商為蜂窩用戶在所有業務上提供一套完整的公共無線局域網的接入體系。

??? 1、3GPP-WLAN互聯互通體系結構

??? 3GPP-WLAN互聯互通體系結構的設計主要基于兩系統功能互補和增強。

??? 1.1WLAN體系結構

??? 當前WLAN接入網絡體系結構沒有正式的標準，但所有WLAN系統都是建立在ISP的實際標準范例之上，如圖1所示。

??? 圖1? WLAN體系結構

??? 通過WLAN系統提供IP連接性以及其他業務需要認證、鑒權及計費(AAA)服務器和用戶數據庫。目前典型的AAA服務器就是在WLAN系統中為用戶提供認證、鑒權及計費功能的RADIUS服務器。

??? 1.2WLAN-3GPP體系結構

??? 目前，WLAN與3GPP互聯互通有兩種模式：緊耦合和松耦合。WLAN可以直接借鑒3G系統的用戶管理和AAA機制，便于用戶無縫快捷接入不同模式的無線網絡。見圖2所示。

??? 圖2? WLAN-3GPP體系結構

??? 2、3GPP-WLAN互聯互通關鍵機制

??? 2.1網絡選擇機制

??? 3GPP-WLAN互聯互通體系中網絡選擇是一個非常復雜的問題。盡管傳統的移動運營商提供WLAN接入網，但對于一個特定的WLAN接入網來講可能會存在多個可行的漫游路徑。目前3GPP支持與WLAN互聯互通中的網絡選擇，當存在多個可行的漫游路徑時用戶可選擇訪問PLMN(VPLMN)。在技術上以基于網絡接入標識符(NAI)來實現，NAI由用戶名和域名中間以@字符作為分隔組成。與WLAN接入點建立連接后，UE向所屬本地網絡報告NAI，若WLAN接入網不能將這一請求轉發至本地網，則此WLAN會為UE提供一個可支持的VPLMN的列表，UE從中選擇首選VPLMN，重新制定NAI并將VPLMNID包含在內，通過“新的”ID再次進行認證，WLAN獲得對請求進行轉發的相關信息。

??? 2.23GPP-WLAN互聯互通體系中的認證與鑒權

??? 3GPP-WLAN互聯互通體系的基本原則要求盡量少的對WLAN接入網提出新的要求，因此在規劃中提出使用IEEE802.11i來實現認證、解入控制和密鑰確認功能。IEEE802.11i對IEEE802.11協議在安全性能方面進行了擴展。認證與密鑰確認功能可由集中式認證服務器通過RADIUS(RemoteAuthenticationDial-InUser Service)和可擴展的認證協議EAP(Extensible Authentication Protocol)來實現。為了重新使用基于USIM/SIM的認證算法，對EAP SIM和EAP AKA(Authentication and Key Agreement)進行了規定。

??? EAPSIM規定了基于GSMSIM算法的認證和密鑰確認協議，包含了對GSM機制的重要擴展，如共同的認證與獲取更長的密鑰及通過臨時標識或假名隱藏身份，以及快速重新健全功能。EAPAKA在EAP內部對UMTS認證和密鑰確認進行封裝，與EAPSIM同樣擁有隱含標識及快速重新認證功能。3GPPAAA服務器包含EAP服務器功能，對訂戶是否被受權使用WLAN進行核實。在認證協議中所需的鑒權信息及認證矢量存儲(或產生)于HSS中。

??? 2.33GPP-WLAN互聯互通數據路由機制

??? 一旦用戶認證成功且被授權接入網絡，WLAN接入網準許UE接入IP網絡，在WLAN接入網與3GPP網絡的站點之間通過建立隧道機制對用戶的全部數據進行轉發。當前關于用戶數據路由的技術體系結構還沒有達成統一意見。但業界就隧道終端應建立于本地運營網絡達成一致，分組數據網關PDG(PacketDataGateway)負責建立隧道。在訪問網絡中需要WLAN接入網關WAG(WLANAccessGateway)以實現隧道功能。

IEEE完成四項汽車環境中無線通信標準

近日，IEEE批準通過了IEEE1609.3“汽車環境中無線存取(WAVE)試用標準-網絡服務”。IEEE1609.3屬于支持車輛與車輛以及車輛與路側通信系列標準。該系列標準將幫助機動車與其他車輛和路側系統互動，進而獲得安全和旅行的相關信息。IEEE1609.3定義了支持該無線連接的網絡和傳輸層中的服務。

??? WAVE技術(也被稱作專用短距離通信或DSRC)是一種中短距離的無線連接技術。它工作在美國聯邦通信委員會為智能運輸系統授權的5.9GHz頻段上，并通過提供高速數據傳輸速率對手機進行補充。

??? IEEE1609標準由IEEE汽車技術學會智能運輸系統委員會發起，它主要為支持美國運輸部的汽車基礎設施活動和智能運輸系統項目提供無線通信組件。這些試用標準計劃將根據實驗結果進行更新，并于2008或2009年成為正式使用的標準。在IEEE1609系列標準中，目前已經獲得批準的標準是：IEEE1609.1“汽車環境中無線存取(WAVE)試用標準-資源管理”，其中規定了多個遠程應用和資源管理間的控制互換流程；IEEE1609.2“汽車環境中無線存取(WAVE)試用標準-應用和管理信息的安全服務”，其中包括了WAVE信息安全抵制竊聽、電子欺詐和其他襲擊的方法；IEEE1609.4“汽車環境中無線存取(WAVE)試用標準-多渠道運行”，其中規定了通信協議棧媒體接入控制接口和IEEE802.11p的多渠道運行對單渠道運行。第5項標準IEEEP1609.0作為一項架構文件正在籌備中，其中將對WAVE系統和其組件及運行進行整體的介紹。同時它還能幫助業內人士更好地理解其他WAVE標準和IEEE802.11。