基于軟交換的3G與無線局域網的互通

近來年，軟交換技術愈來愈成為公眾關注的焦點，它將成為下一代網絡的核心技術，信息業(yè)界經過一翻努力提出了面向下一代IP融合網的軟交換技術，目前正積極進行3G核心網技術研究，其最終目標也是具有融合多媒體業(yè)務能力的全IP網絡。

在這方面，3GPP發(fā)揮了很大的作用，提出了軟交換技術為基礎的IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）結構，另外，無線局域網技術的快速發(fā)展和價格的大幅下降，使由原來的企業(yè)和家庭內部的補充布線方式逐漸發(fā)展為越來越重要的公眾無線互聯(lián)方式。3G與無線局域網的互聯(lián)充分體現(xiàn)了軟交換技術在下一代組網技術的優(yōu)勢，本文就基于這種觀點展開討論。

1、軟交換網絡結構

圖1給出軟交換網絡的一般分層結構。其中，接入層支持各種類型的終端，相當于軟交換網絡的用戶——網絡接口功能，傳送層負責通信媒體信息的端到端傳遞，對應網絡的下3層功能?？刂茖迂撠熀艚锌刂?，對應網絡的會話層功能。該層的主要設備就是軟交換系統(tǒng)（SSW），其地位相當于傳統(tǒng)通信網中的交換機是網絡的核心設備，業(yè)務層基于下層網絡的能力提供增值業(yè)務，對應網絡的應用層功能。

2 、3G網絡結構

3G網絡是未來無線通信發(fā)展的方向，它的一個重要目標就是以VoIP方式提供語音業(yè)務以及多樣化的多媒體業(yè)務，并實現(xiàn)3G核心承載網絡與IP網的融合統(tǒng)一。3G網絡與IP網的融合統(tǒng)一不僅可以使運營提高對網絡資源的利用率，而且移動終端也可以通過統(tǒng)一的IP網方便地訪問和享受因特網上的信息和服務。

3G移動網絡作為NGN的一部分，其體系結構的發(fā)展演進也受到軟交換技術的影響小由于其核心網采用全IP方式進行承載，從而保證了3G的全IP核心網能夠與NGN核心網實現(xiàn)有效的融合和互通，按照軟交換網絡功能分層的模型，3G網絡也可以分為4個層面，即接入層、傳送層、控制層和業(yè)務層。

下面以3GPP制定的基于全IP的移動網絡結構UMTS Release5為例進行分析，其核心網中電路域和IP多媒體子域中各個主要功能實體在分層模型中的位置如圖2所示。

由于UMTS Release5參考模型中的分組域并不是按照軟交換的思想構造，因此，分組域中各個主要功能實體未在圖2分層模型中列出。從分層模型中可以看出MGCF（媒體網關控制功能），CSCF（呼叫狀態(tài)控制功能），MSC服務器（移動交換中心服務器）是位于控制層的邏輯功能實體，主要完成呼叫控制功能，即呼叫連接的建立和釋放，以及實現(xiàn)與各種不同的網絡（如GSM、CDMA、PSTN、其他運營商的UMTS網絡、IP多媒體網絡等）的信令互通。MGW（媒體網關和CDMA網）的承載通道轉化為適合在IP網上傳送的功能。

需要指出的是，IP多媒體子域和電路域都存在MGW功能實體，從功能實現(xiàn)上說，IP多媒體子域中的MGW和電路域中的MGW是同一設備。為了網絡結構的清晰，可以將電路域的MGW表示為CS-MGW，IP多媒體子域中的MGW表示為IM-MGW，SGW則主要完成IP網側信令與電路交換網絡側信令協(xié)議（7號信令）的翻譯和轉換。MRFP（多媒體資源處理器）和MRFC（多媒體資源控制器）是3G核心網中實現(xiàn)多方呼叫和多媒體業(yè)務提供和控制的邏輯功能實體。在核心網分層模型中，MRFP是處于接入層的邏輯功能實體，主要實現(xiàn)多媒體資源的提供和承載。MRFC則是處于控制層的邏輯功能實體，主要實現(xiàn)對MRFP中多媒體資源的控制。

至此，從核心網的分層模型，我們可以看出3G核心網實現(xiàn)了控制、承載、業(yè)務三者的分離。因此，我們可以說UMTS Release5網絡實際上是基于軟交換技術構造的下一代移動網絡。

3、 無線局域網

在目前的WLAN市場中，802.11b憑其成熟的技術，不同廠商設備的兼容性好以及與802.11g的兼容等特點，占據了主要地位，802.11b標準公眾WLAN組網的基本拓結構有對等互連、AP結構、無線網橋結構。下面簡短介紹具有接入點的結構。

WLAN的典型拓撲具有接入點的結構，適合用來開展無線接入服務，在這種結構中，接入點用來執(zhí)行同步和協(xié)調工作，轉發(fā)數(shù)據包，以及連接上層網絡。接入點能夠服務的用戶數(shù)與廠商提供的產品有關。雖然理論上可以支持較多的用戶，但實際應用中通常只能支持15-50個用戶。這是因為一個AP在同一時刻只能接入一個終端用戶，當信道空閑時，再由其它終端爭用。如果一個AP支持的用戶過多，則網絡接入速率將會降低。

4、 3G與WLAN的融合方案

在WLAN系統(tǒng)設備和網絡方面，將其與具備高速移動性能及更大覆蓋范圍的移動技術相結合，在公共接入區(qū)通過WLAN為用戶提供廉價而更高帶寬的所謂“游牧”式無線數(shù)據服務，在其它地點則通過2代、3代移動通信技術提供真正“漫游”式的無線數(shù)據服務正在蓬勃發(fā)展，目前，各大移動通信設備廠商提供了不同程度的融合方案。

按照與移動通信融合的緊密程度，這類解決方案可以分為松耦合和緊耦合兩大類。下面介紹一下緊耦合解決方案。如圖3所示。

緊耦合方案中多采用移動通信中的標準化接口，以強調在移動性、業(yè)務和應用層面上的全面融合，充分體現(xiàn)了3G與WLAN融合的最終目標——業(yè)務和應用的融合，而用戶在目前的2.5G/3G與WLAN松耦合解決方案中，只能獲得兩種模式，它們分別是統(tǒng)一計費和用戶管理，基于3GPP系統(tǒng)的WLAN接入控制和計費，當然，用戶體驗的方便性和一致性是融合成功最重要的前提條件。因此，3G與WLAN緊耦合解決方案已可支持無縫的分組域業(yè)務切換的融合程度，目前在業(yè)界處于領先地位。

圖3的解決方案使用集中的信令和計費管理，分布式的流量轉發(fā)方式為WLAN接入網構建出分布式的SGSN功能，網元通過標準的Gr接口與歸屬位置寄存器（HLR）連接以支持上述的認證過程和用戶管理，對2G、3G、HLR無任何特殊要求。在用戶端，SIM卡可內置于支持SIM的WLAN網卡內，也可以通過標準的USB讀卡器讀取。

計費是用戶體驗的另一個重要環(huán)節(jié)，也是運營商最關心的問題。按流量和內容計費是運營商和用戶都希望的模式。上述方案不但做到了賬單的合并，而且更重要的是將WLAN計費納入到2.5G/3G的計費系統(tǒng)，直接提供符合3GPP標準的CDR，使兩者的計費系統(tǒng)真正統(tǒng)一在一個平臺上。

上述方案除支持符合移動通信標準CDR的時長和流量計費之外，還支持費率切換。它還構建出分布式的SGSN功能，通過標準的Gn接口與GGSN連接獲得2.5G/3G標準的移動數(shù)據業(yè)務，如無線VPN應用，安全性和增值計費等。

5 、總結

軟交換技術成為3G的核心技術，它使3G向具有融合多媒體業(yè)務能力的全IP分組網絡方向發(fā)展，使WLAN與3G緊耦合成為可能，它不僅使WLAN可以方便地通過3G網享用Internet資源，還可使WLAN與3G網上其它終端互通，WLAN作為3G在企業(yè)內的補充，推動移動商務用戶的發(fā)展，通過更好的移動性和安全性，將WLAN企業(yè)用戶吸引到3G網絡中來。