cdma2000 1x網絡引入WLAN接入探討

2019-11-03 09:14:52

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供稿：網友

張峻
江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司

　　摘要對在中國聯通現有ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡中引入ＷＬＡＮ接入的相關問題進行了探討，介紹了ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡和ＷＬＡＮ網絡的結構，重點討論了在ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡中引入ＷＬＡＮ接入的解決方案和業務流程，并提出了可能存在的問題。

　　關鍵詞ｃｄｍａ２０００１ｘＷＬＡＮＰＤＳＮ移動ＩＰ模式簡單ＩＰ模式

　　中國聯通在２００３年年初已經建成了ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡，目前正逐步實施向第三代移動通信網絡演進。從目前網絡的應用情況來看，ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡空中最高的業務傳輸速率在１５０ｋｂｉｔ／ｓ以下，并且在部分數據業務熱點地區存在語音和數據業務共享載波的現象。這些情況表明，現有的ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡難以滿足高速數據業務熱點地區的業務需求。中國移動的ＧＰＲＳ網絡也存在類似的問題，為了解決這一問題，中國移動引入了８０２.１１ＷｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮ（簡稱ＷＬＡＮ），并在商務寫字樓、賓館、展覽館、機場等地區建設了ＷＬＡＮ，實現了ＧＰＲＳ和ＷＬＡＮ雙模接入，滿足了高端用戶的高速數據需求，提升了企業形象，增強了市場競爭力。相對于ＧＰＲＳ網絡，在ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡引入ＷＬＡＮ接入在技術實現上更為容易。下面將探討在現有ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡中如何經濟、方便地引入ＷＬＡＮ接入。

１ｃｄｍａ２０００１ｘ分組域網絡結構

　　ｃｄｍａ２０００１ｘ分組數據業務完全基于ＩＰ，其網絡模型包括簡單ＩＰ和移動ＩＰ兩種。

　　ｃｄｍａ２０００１ｘ分組域核心網絡在ＢＳＣ側增加了ＰＣＦ（分組控制功能），主要用來實現與ＰＤＳＮ（分組數據服務節點）間二層的連接以及對無線資源和狀態的管理等；ＰＤＳＮ／ＦＡ（外地代理）主要實現與移動終端間ＰＰＰ的連接、與分組數據業務網的連接、配合ＡＡＡ認證、支持Ｒａｄｉｕｓ客戶端、接收ＰＣＦ的計費信息形成用戶計費記錄、在簡單ＩＰ中支持用戶地址動態分配、在移動ＩＰ中支持ＦＡ功能；ＨＡ（家鄉代理）只在移動ＩＰ中采用，主要完成移動ＩＰ注冊、分配用戶歸屬ＩＰ地址、與ＰＤＳＮ／ＦＡ的隧道連接。ＰＣＦ與ＢＳＣ間定義了Ａ８（用于承載業務）和Ａ９（用于傳輸信令）接口，ＰＣＦ與ＰＤＳＮ間定義了Ａ１０（用于承載業務）和Ａ１１（用于傳輸信令）接口。在實際組網中，ＢＳＣ與ＰＣＦ來自同一廠商，Ａ８和Ａ９接口尚未開放，而Ａ１０和Ａ１１接口具有良好的開放性。

　　從網絡結構上看，簡單ＩＰ和移動ＩＰ的主要區別在于：簡單ＩＰ沒有ＨＡ及ＰＤＳＮ不要求具備ＦＡ功能。從業務功能上看，簡單ＩＰ與移動ＩＰ的主要區別在于：在移動ＩＰ中，ＰＤＳＮ／ＦＡ通過與ＨＡ間的隧道連接、代理發現機制和移動注冊機制，在實現用戶漫游時業務不中斷；通過對用戶分配靜態ＩＰ地址，方便實現網絡側發起的業務；簡單ＩＰ難以實現跨ＰＤＳＮ的漫游以及用戶采用靜態ＩＰ地址實現網絡側發起的業務。

　　由于通過集群等方式，單系統ＰＤＳＮ能夠同時支持幾萬到幾十萬的用戶連接，且現有移動終端對移動ＩＰ的支持不是很成熟，因此中國聯通現階段主要采用簡單ＩＰ組網模式，并通過全省集中設置ＰＤＳＮ來減少跨ＰＤＳＮ的漫游。本文進行的相關討論主要基于簡單ＩＰ組網模式。

２ＷＬＡＮ簡介

　　目前，８０２.１１ＷＬＡＮ的主要技術標準有８０２.１１ｂ、８０２.１１ａ和８０２.１１ｇ，均基于ＣＳＭＡ／ＣＡ以太網協議。８０２.１１ｂ是目前國內應用最為廣泛的標準，也稱之為Ｗｉ－Ｆｉ，采用２.４ＧＨｚ波段、ＣＣＫ調制技術，最大共享帶寬為１１Ｍｂｉｔ／ｓ。目前，產品室內覆蓋一般可達３０～５０ｍ，室外覆蓋可達１００～２００ｍ。８０２.１１ａ采用５ＧＨｚＵＮＩＩ波段、ＯＦＤＭ調制技術，最大共享帶寬為５４Ｍｂｉｔ／ｓ。８０２.１１ｇ采用２.４ＧＨｚＩＳＭ波段、ＣＣＫ和ＯＦＤＭ調制技術，最大共享帶寬為５４Ｍｂｉｔ／ｓ，可后向兼容８０２.１１ｂ，因而將來在國內更有可能被廣泛采用。

　　從技術和產品的成熟度考慮，在ｃｄｍａ２０００１ｘ中引入ＷＬＡＮ，當前應采用８０２.１１ｂ組網。ＡＰ主要完成８０２.１１ｂ移動終端的無線以太網接入功能，能夠提供１１Ｍｂｉｔ／ｓ的無線傳輸速率。ＡＰ一般包括無線處理模塊和以太網接口模塊，這兩個模塊可完成簡單他對無線用戶的管理、無線信道的動態分配以及８０２.１１ｂ與８０２.３以太網協議的轉換。ＡＣ主要完成與用戶（如ＰＰＰ等方式）的連接，配合ＡＡＡ支持ＰＰＰｏＥ、ＤＨＣＰ＋Ｗｅｂ、８０２.１Ｘ和ＳＩＭ認證方式，用戶地址的動態分配，支持Ｒａｄｉｕｓ客戶端及形成用戶計費記錄，用戶安全機制等功能。目前廠商可以做到同一個ＡＣ控制下的ＡＰ的無縫覆蓋和漫游。

３ｃｄｍａ２０００１ｘ引入ＷＬＡＮ接入的解決方案

３.１ｃｄｍａ２０００１ｘ＋ＷＬＡＮ的網絡結構

　　從上述對ｃｄｍａ２０００１ｘ和ＷＬＡＮ基本結構的分析可以看出，兩者功能實體的功能具有較多的相同點：ＡＰ與ＢＴＳ、ＢＳＣ／ＰＣＦ都可以實現無線用戶的空間接入以及對無線資源和狀態的管理；ＡＣ和ＰＤＳＮ都可以終結與移動終端間的ＰＰＰ連接，配合ＡＡＡ進行認證和計費；同一ＡＣ控制下的ＡＰ可漫游，在簡單ＩＰ網中，同一ＰＤＳＮ管轄下的ＰＣＦ可漫游。

　　鑒于上述共同點，對ｃｄｍａ２０００１ｘ現有網絡略加改進以實現ＷＬＡＮ接入，是比較方便和經濟的。

　　（１）對原ＷＬＡＮ的改進：ｃｄ-ｍａ２０００１ｘ網絡中ＰＣＦ與ＰＤＳＮ間定義了Ａ１０和Ａ１１接口，為ＰＣＦ通過ＩＰ網絡連接ＰＤＳＮ提供了必要的協議基礎，該接口上主要傳送來自無線網的計費記錄、ＰＣＦ與ＰＤＳＮ的連接控制消息及用戶數據。而ＡＰ只能完成二層協議處理，難以穿越三層ＩＰ網絡，除非采用隧道方式或專線方式接入到ＰＤＳＮ。因此，在網絡中增加了ＡＰＧＷ（ＡＰＧａｔｅ-Ｗａｙ）設備，用來完成Ａ１０、Ａ１１接口的功能，實現對無線網絡計費記錄、與ＰＤＳＮ連接控制信息及采用ＧＲＥ封裝的用戶數據的傳送，使ＡＰ能夠通過ＩＰ網絡接入到ＰＤＳＮ，便于在現有ｃｄ?-ｍａ２０００１ｘ網絡上開展ＷＬＡＮ接入。為便于傳輸，ＡＰＧＷ應靠近ＡＰ設置。

　　（２）對原ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡的改進：由于ｃｄ-ｍａ２０００１ｘ和ＷＬＡＮ兩種接入手段共享ＰＤＳＮ和ＡＡＡ，因此要求ＰＤＳＮ至少能夠實現ＷＬＡＮ用戶的ＰＰＰｏＥ接入、與ＡＰＧＷ的開放接口、對ｃｄｍａ２０００１ｘ和ＷＬＡＮ用戶的辨別及鑒權和計費記錄，要求ＡＡＡ服務器實現ＷＬＡＮ用戶的鑒權、計費。仍以上述某省級ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡為例，說明如何在中國聯通現有ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡上部署ＷＬＡＮ。

　　ＡＰＧＷ可以通過中國聯通現有的城域網接入ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡中的地市接入路由器，通過中國聯通現有的Ｒ－Ｐ接口ＩＰ專網實現與ＰＤＳＮ的連接。ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡中ＷＬＡＮ接入的業務流程如下。

　　（１）當移動終端在ＷＬＡＮ中檢測到ＷＬＡＮ信號時，便連接到ＡＰ并發起注冊請求。

　　（２）ＡＰ／ＡＰＧＷ接收到注冊請求消息后向ＰＤＳＮ發送指示消息，用于建立一個新的分組數據會話。

　　（３）ＰＤＳＮ與移動終端建立一個ＰＰＰ會話，ＰＤＳＮ和ＡＰＧＷ均產生關于Ａ１０連接的綁定記錄。

　　（４）如果建立ＰＰＰ時采用了ＣＨＡＰ或ＰＡＰ認證，則ＰＤＳＮ向拜訪ＡＡＡ發送認證請求，除了認證信息外，該請求還包括用戶服務輪廓。

　　（５）拜訪ＡＡＡ服務器將認證請求轉發至移動終端歸屬ＡＡＡ服務器。

　　（６）歸屬ＡＡＡ服務器向拜訪ＡＡＡ服務器發送認證響應。

　　（７）歸屬ＡＡＡ服務器轉發認證響應給ＰＤＳＮ。

　　（８）建立ＰＰＰ會話，ＰＤＳＮ給移動終端分配ＩＰ地址，ＰＤＳＮ向拜訪ＡＡＡ服務器發送計費開始消息，拜訪ＡＡＡ服務器將認證計費轉發到歸屬ＡＡＡ服務器。

　　（９）移動終端和ＰＤＳＮ使用ＰＰＰ會話進行數據傳輸。ＡＰＧＷ可以通過ＧＲＥ幀在Ａ１０連接上發送或接收數據。在注冊生存期超過前，ＡＰＧＷ發送注冊請求消息以更新Ａ１０連接的注冊。注冊請求消息也可用于向ＰＤＳＮ傳送與計費相關的信息以及其它信息，這些信息在系統定義的觸發點上傳送。對于有效的注冊請求，ＰＤＳＮ返回帶接受指示和生存期值的Ａ１１注冊應答消息。ＰＤＳＮ和ＡＰＧＷ均更新Ａ１０連接的綁定記錄。ＰＤＳＮ在返回注冊應答消息之前保存與計費相關的信息（若接收到），用于進一步處理。

　　（１０）如果用戶或ＰＤＳＮ終止數據業務，則ＰＤＳＮ將終止和用戶的ＰＰＰ連接，拆除與ＡＰＧＷ的ＲＰ連接，并向ＡＡＡ發送服務終止的計費信息。

3.2 ｃｄｍａ２０００１ｘ＋ＷＬＡＮ實現的業務

　　目前，ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡主要提供因特網業務、專網接入業務、基于ＷＡＰ／ＢＲＥＷ／ＪＡＶＡ的業務以及多媒體通信業務等。在ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡中引入ＷＬＡＮ，只是提供了更高帶寬的接入手段，只要移動終端支持，就能夠實現各種現有ｃｄｍａ２０００１ｘ數據業務，并能提供更高帶寬需求的如ＶＯＤ、視頻廣播等業務。ＷＬＡＮ的引入不會影響現有ｃｄｍａ２０００１ｘ的技術體制和向１Ｘ／ＥＶ的演進，以及現有各種業務策略、組網策略、計費策略、地址分配策略等。

４存在的問題

（１）ＷＬＡＮ本身的技術問題

　　ＷＬＡＮ技術本身存在著射頻干擾問題；在用戶密集地區，固有的碰撞檢測與重發機制使得頻譜效率急速降低的問題；無線接口的安全性問題等。這些問題通過良好的網絡規劃和對安全機制的不斷完善，可逐步得到解決。

（２）ＷＬＡＮ接入與ｃｄｍａ２０００１ｘ接入無縫結合的問題

　　ＷＬＡＮ與ｃｄｍａ２０００１ｘ采用不同的頻段，移動終端在ＷＬＡＮ和ｃｄｍａ２０００１ｘ基站間漫游硬切換會引起業務中斷，這一問題目前還沒有有效的解決方案。在網絡建設中應使ＷＬＡＮ成片覆蓋，盡量避免“孤島”效應。

（３）ＷＬＡＮ和ｃｄｍａ２０００１ｘ的雙模移動終端

　　目前還沒有ＷＬＡＮ與ｃｄｍａ２０００１ｘ的雙模移動終端設備，用戶只能單獨使用ｃｄｍａ２０００１ｘ移動終端或Ｗｉ－Ｆｉ移動終端，Ｗｉ－Ｆｉ終端是規模使用的成熟產品。隨著ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡的建成和ＷＬＡＮ的引入，雙模網卡等移動終端設備將會被迅速商用。

５結束語

　　綜上所述，在中國聯通ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡中引入ＷＬＡＮ接入，在技術上具備較強的可行性，組網時可充分應用現有的網絡資源，投資較少。運營商可在試驗的基礎上進行商用，將ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡蜂窩覆蓋范圍廣和局部地區ＷＬＡＮ高速接入的優點相結合，增加ｃｄｍａ２０００１ｘ網絡對用戶特別是高端用戶的吸引力。

----《電信技術》