中国联通研究院：Wi-Fi与3G融合解决方案浅析

相对2G而言，3G的主要特征是具有更高的小区吞吐量。以WCDMA为例，现在"HSPA+64QaM"与MIMO技术已经成熟，理论上小区容量可以达到42Mbit/s。从应用场景来看，提供高速数据业务的3G网络特性决定了其大部分业务发生在室内或者相对固定的环境中。

由于3G为自干扰系统，其容量随着用户数的增加而减小，覆盖半径也会减小，考虑到3G大部分业务在室内发生的情况，室内分布系统的规划与建设对于3G而言尤为重要。众所周知，室分建设中物业协调、工程改造难度大，随着用户数的增加和业务的不断创新，传统的室分解决方法会造成室内用户体验下降，迫使运营商不得不对现网进行扩容和对室分进行改造。如果运营商陷入这样一个循环中，其收益投资比就会下降，因此运营商非常被动。

Wi-Fi正好可以作为3G的补充，为用户开辟另一高速通道，在提升用户体验的同时，减少3G投资的压力。相信随着政策的放开，Wi-Fi在作为移动通信补充方面，尤其是在室内覆盖的补充方面，将会得到不断的发展，其解决方案也将不断丰富和完善。

Wi-Fi为数据业务开辟高速通道

Wi-Fi具有802.11b、802.11g、802.11a、802.11n等一系列标准，其中802.11b理论上只能提供11Mbit/s的速率，已经不是主流，目前应用越来越多地使用802.11g标准，其理论速率是54Mbit/s，去除无线开销，实际测试最高速率在23Mbit/s左右。此外，理论速率达300Mbit/s的802.11n新一代产品也已经面世，实测最高速率可达150Mbit/s左右。

Wi-Fi是基于IP的技术，天然为数据用户设计，每个单射频AP可支持几十个用户同时在线，每个用户实际可获得的速率最高可达1Mbit/s。另外，具有Wi-Fi功能的终端设备的普及，使得用户可以很容易地拥有3G与Wi-Fi双模终端，为3G卸载空口压力到Wi-Fi提供了极大的方便。

在过去的几年中，Wi-Fi市场得到快速增长。目前Wi-Fi技术已经嵌入到许多手机、相机和游戏机中，一些令人眼花缭乱的Wi-Fi设备也在日益增多。

2009年6月，中国开始允许支持WAPI功能的Wi-Fi手机进入通讯市场。这一解禁消息意味着Wi-Fi技术将在更广的范围内获得应用。

Wi-Fi采用射频技术构成局域网络，是室内微小区尤其是热点地区重要的高速无线数据接入手段之一，可以在接入速率和适应环境上与3G互补。由于Wi-Fi可以与PHS、3G共用室内分布式系统（要求该系统支持2.4Gbit/s的工作频率），因此运营商可以在已有PHS/3G室内分布式系统的基础上实现快速部署Wi-Fi。

Wi-Fi设备成本低，布网成本也很低，运营商在室内热点地方部署Wi-Fi网络，与3G室内覆盖系统形成相互补充，可以在降低设备投资的基础上大大提升用户体验，此外，运营商还可以实现家电一体化的控制，为业务融合提供很好的基础。这种建网思路已经被部分运营商采纳，而且将会在以后的网络规划和发展中得到不断的发展和深入。

Wi-Fi与3G的融合方案

Wi-Fi与3G融合的技术实现

如图1所示，Wi-Fi与3G是两个互相独立的通讯业务系统。Wi-Fi以往的应用只是有线宽带接入方式的一个补充和完善，其在固定接入的基础上，提供了一定的移动性，用户可以通过带有Wi-Fi终端功能的设备方便地接入互联网。和2G/2.5G移动通讯系统一样，3G的架构仍然为"无线接入网+核心网"的架构，不同的只是其无线空口带宽更宽，能够支持更多的数据业务，为移动互联网的实现提供了基础。用户通过使用3G的终端或数据卡，享受运营商在语音和数据域提供的相对封闭的增值服务，如铃声下载、短信、彩信等。

从通信系统角度讲，Wi-Fi与3G系统都由终端、网络、业务三部分组成，这点从图1不难看出。因此，Wi-Fi与3G系统的融合，涉及到多个方面，包括终端融合、网络融合和业务融合。每个方面的融合既相互独立，又相互关联。

终端融合是指终端具有使用多种接入技术的能力。目前有很多非正规终端具备这种能力，此外大部分带有Wi-Fi功能的笔记本电脑，在插上了3G数据卡之后就相当于一个双模终端。在工业和信息化部同意带WAPI功能的Wi-Fi进入手机终端后，未来大部分手机都将成为3G与Wi-Fi融合的双模终端。

网络融合是指实现两种网络的互通与互访，简单点说，就是实现IP承载网络的融合，运营商通过单一网络划分VPN的方式，或者不同网络经过网关互通的方式实现网络的互通与互访。总之，网络融合方案可以节省成本，提高资源使用效率。

业务的融合是指用户可以方便地同时享用两个系统的服务。业务融合有不同的发展阶段，初期阶段，大多为营销策略上的业务捆绑，或合并出统一帐单；随着业务的丰富和发展，到成熟阶段，深度的业务融合将出现，即同一个业务种类同时为两种接入方式提供服务；之后，在用户与使用业务的管理上，也将出现用户定制的所有业务统一管理，而不是每种业务有各自独立的用户管理。

Wi-Fi与3G融合的场景

根据Wi-Fi与3G融合深度的不同，对于一个能够同时使用Wi-Fi与3G融合服务的用户来说，运营商可以提供不同的使用场景。

1．融合客户通过不同方式接入，系统进行统一记账。

这是一种最简单的互连方案，只需在计费时统一把Wi-Fi的费用合并记在3G系统帐户中。

2．融合客户通过Wi-Fi接入，统一通过3G系统进行认证计费。

这种情况下，用户从Wi-Fi接入，但其使用的认证方式却与从3G接入时一样，因为认证服务器等后台系统使用的是一套系统。这一点可以借助Radiusproxy技术和EAP-AKA技术在现有设备上略加改造实现。所以，即使融合用户从Wi-Fi接入，也仍然可以使用SIM/UIM卡信息认证，不必再输入用户名与密码。

3．融合客户通过Wi-Fi接入，可以访问移动网络的数据增值业务，并且系统保持业务连续性。

在Wi-Fi与3G没有融合之前，从Wi-Fi接入的用户只能访问互联网上的服务，不能享受移动网络提供的服务。在这种融合程度下，融合用户可以一边用Wi-Fi高速上网，一边收彩信。另外，随着融合的深入，运营商可以逐渐做到Wi-Fi和3G两种接入技术的无缝切换，从而保证数据业务的连续性。

4．融合客户通过Wi-Fi接入，可以访问移动网络的语音增值业务，并且系统保持业务连续性。

在这种融合程度下，从Wi-Fi接入的融合用户不仅可以访问移动网络的语音增值业务，同时还可以访问移动网络的语音增值业务。比如，用户可以一边用Wi-Fi高速上网，一边打3G电话、收短信。另外，随着融合的深入，运营商可以逐渐做到Wi-Fi和3G两种接入技术的无缝切换，从而保证语音业务的连续性。

Wi-Fi与3G网络融合的主要方式

如果用户不仅仅能体验到一张账单及统一认证方式的好处，还要能够在从Wi-Fi接入时能够访问移动网络中的增值业务，则运营商需要进行深度的网络融合。

总体来看，网络融合有两种方式，一种是紧耦合方式，一种是松耦合方式，如图2所示。

紧耦合方式的代表方法是UMA（UnlicensedMobileAccess），UMA网络主要由客户端的Wi-Fi网络接入设备（AP）、支持UMA的双模手机和网络侧的UMA网络控制器（UNC）等组成，其基本原理是用户通过模拟移动网络的基站接入，网络经过UNC的协议转换，使得移动网络的核心设备（SGSN、MSC）感觉不到不同无线接入技术的差异。这种方式屏蔽了不同无线接入方式的差异，但需要用户终端与UNC与原有移动网络的相关协议处理保持一致，并跟随系统的升级而升级，因而对移动网络技术的耦合性要求很高。

松耦合方式的代表方法是3GPP规定的Wi-Fi与3G融合的方法。为了达到从Wi-Fi接入能够访问移动网络增值业务的目的，运营商需要在IP网络和移动核心网之间增加一个业务网关，该网关不会像UNC一样做协议转换的工作，主要作用类似移动网络增值业务的接口人，如果要访问移动网络的增值业务需要经过这里进行业务把关和控制。该设备在3GPP中被称为PDG（PacketDataGateway）。

在确定融合方式时，运营商需要根据自身网络的情况，参考国际标准，选择或定制最符合自身发展的方式。