
CTM和个人通信业务
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利用宽带CDMA技术增加蜂窝系
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CDMA业务市场经营回顾及展望
WLAN和GPRS的融合
引领3G潮流的CDMA1X技术
CDMA移动通信系统的网络规划
SMS开发-ASP发送主题词:无线局域网 GPRS Mobile IP 无缝漫游 移动接点 计费
WLAN与GPRS提供数据业务的特点具有很大的互补性,如果能以一种机制融合二者的优点,就可以为用户提供广覆盖、保证一定数据速率且在热点地区可无缝切换至高速率的统一移动数据业务。
相关技术
1. WLAN
WLAN技术既可作为对有线网络的补充,也可独立组网,从而在一定程度上解决移动接入网络的问题。WLAN主流的物理层技术标准有蓝牙、IEEE 802.11系列、HiperLAN几种。但现在大多数的WLAN产品遵循IEEE 802.11 b标准。当用于提供热点地区的公共接入服务时,WLAN网络结构见图1。
WLAN用户终端是支持802.11系列标准的无线网卡;访问接入点(AP)为终端用户提供物理接入信道并提供接入认证和计费服务;接入控制器(AC)为终端用户分配临时IP地址并提供Internet接入,也可以在AC提供接入认证和计费服务;认证服务器(AS)与运营商的归属位置寄存器(HLR)交互,完成认证和计费功能。
2. GPRS
在需要引入移动数据业务时,GSM这一传统的交换方式已经显得力不从心了,主要表现在对带宽资源的利用率不高。因此,出现了基于动态分配无线资源的GPRS,其特点是用户始终保持与网络的连接,但只有传递数据的时候才占用无线资源,即根据用户的需要动态地分配物理信道,从而提高了数据传送率和带宽利用率。GPRS采用分组交换机制,实现了按流量计费。但采用GPRS提供数据业务并没有真正增加物理信道,另外还存在着与话音业务争抢信道资源的问题。理论上GPRS最多可以同时捆绑8个物理信道,提供速率为115.2 kbit/s的移动数据业务。但实际运营中运营商为保证话音用户的使用,一般只允许一个GPRS用户同时捆绑3个物理信道,最高数据速率只能达到43.2 kbit/s。而且在热点地区,运营商会采用话音业务优先的方式。在GSM系统上实现的GPRS系统的网络结构见图2。
基站子系统(BSS)即GSM移动接入网络;GPRS业务支持节点(SGSN)完成接入控制功能,并对用户提供认证和鉴权服务;GPRS网关支持节点(GGSN)提供与分组数据网PDN的接口。SGSN,GGSN和HLR组成了GPRS网络的交换系统,承担用户的移动性和路由管理。
3. Mobile IP
IP协议并不能有效支持跨子网的主机移动,这是因为IP地址与特定网段相关联,终端的移动破坏了这种关联使得通信无法正常进行。制定Mobile IP协议的主要目的是提供一种允许把IP数据报透明地发送到移动节点的机制,它由IETF的RFC2002所定义。与特定主机路由技术和数据链路层方案不同,Mobile IP还解决了安全性和可靠性问题,并与传输媒介无关。Mobile IP的可扩展性使其可以在多个异构网络间应用。
为实现以上的目标,Mobile IP引入了新的网络实体:
·移动节点Mobile Node:其接入点从一个网络或子网变化到另一个网络或子网的主机;
·归属代理(HA:Home Agent):位于移动节点家乡网络上的一个路由器,该路由器在移动节点不在家乡时为数据报创建隧道以把数据报传送到移动节点,并负责维护移动节点当前位置信息;
·外部代理(FA:Foreign Agent):位于被移动节点访问网络上的一个路由器,该路由器为注册移动节点提供路由服务。
当移动节点离开自己所属的 IP 子网段之后,它就必须将自己目前所在 的IP 子网为其提供的隧道服务的转交地址(care-of address)进行注册登记。这个转交地址如果是FA分配给移动节点的地址,就称为联合转交地址;如果是FA的地址,则称为外部代理转交地址。当HA知道移动节点当前的转交地址后,即可以隧道的方式将HA收到的数据包转发给转交地址,在转交地址处,原始数据包从隧道中被取出并传送到移动节点。当移动节点发出数据包时,如果使用 三角路由(Triangle Routing)方式,FA就提供路由功能,数据包直接发送给目的节点,源地址是HA的IP地址;如果使用反向隧道(Reverse Tunnel)方式,则数据包仍以隧道方式发送给HA,再由HA对外转发。
Mobile IP 的认证与鉴权由注册(Registration)消息支持,注册消息又包括注册请求与注册应答。在Mobile IP 的整体结构中,只定义了用于认证的消息的基础格式和扩充的基本功能要求,但是并没有定义认证与鉴权的处理方式与架构。因此,每一个 Mobile IP 产品都可以有自己的认证与鉴权方式。对于移动运营商,可以在此基础上采用远程拨号用户协议(RADIUS)提供认证与鉴权服务。在Mobile IP协议中,并没有针对有关计费信息处理的设计,但是从HA和FA均可以收集到关于隧道使用流量、使用时间、漫游经过的IP子网等信息,可以把这些信息经过一定的处理之后以RADIUS Accounting 消息报告给远程拨号用户服务器。
基于Mobile IP的WLAN/GPRS融合网络
GPRS和WLAN的优点与缺点具有很大的互补性。目前,GPRS和WLAN的技术都已经成熟。如果能开发出使两者兼容的设备,充分发挥GPRS具有的网络广覆盖性和成熟的运营经验、能够真正支持用户移动与漫游、拥有可靠的安全机制和计费模式等优势,同时发挥WLAN具有的相对较高的接入速率、快速灵活的接入方式以及低廉的组网成本等优点,那么,运营商将可以通过该项技术有效地抓住对数据业务需求较高的高端用户,同时迅速扩大移动数据业务的市场。
由于相对于WLAN网络来说,运营商的GPRS网络是一个更为复杂而成熟的公共移动通信网。因此,本文提出的方案基于尽量不对GPRS网络做任何修改的基本思想,主要通过对WLAN网络结构的调整来实现两者的融合。
当移动节点即用户漫游到GPRS网络时,GPRS 系统会为每个移动节点分配一个动态指定IP 地址,这个地址在移动节点使用GPRS期间是确定不变的,因此HA正好可以将这个由 GPRS指定的 IP 地址当作其联合转交地址。而这些地址,通常都是私有IP 地址,并不会受到IP 地址不足的影响。此时移动节点即可以采取联合转交地址方式来进行 Mobile IP协议的通信,移动节点作为隧道的终点直接与HA交换数据,并不需要额外增加外部代理设备,因而消除了对GPRS现网在结构上进行改动的风险。
在WLAN的组网方式中,常用的是采用认证点位于AP的方案,此时AC只提供数据透传和动态IP地址分配功能,而且一个AC加若干个AP一般可提供对一个热点地区的覆盖。因此,更换AC设备或仅对其进行软件的升级即能具有提供外部代理的功能,从而完成在移动节点和HA之间基于Mobile IP 协议的通信。由于在不同的热点地区,移动节点被分配的IP地址可以属于不同的子网段,所以此时Mobile IP的转交地址采用的是外部代理转交地址方式,即以FA的地址作为转交地址。FA与移动节点之间是以链路层的方式直接传递IP数据包。当然,如果热点地区的规模较大,那么可以设置多个外部代理完成组网。