cdma2000 1x网络引入WLAN接入探讨

张峻

江苏省邮电规划设计院有限责任公司

　　摘 要 对在中国联通现有ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络中引入ＷＬＡＮ接入的相关问题进行了探讨，介绍了ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络和ＷＬＡＮ网络的结构，重点讨论了在ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络中引入ＷＬＡＮ接入的解决方案和业务流程，并提出了可能存在的问题。

　　关键词 ｃｄｍａ２０００ １ｘ ＷＬＡＮ ＰＤＳＮ 移动ＩＰ模式 简单ＩＰ模式

　　中国联通在２００３年年初已经建成了ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络，目前正逐步实施向第三代移动通信网络演进。从目前网络的应用情况来看，ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络空中最高的业务传输速率在１５０ ｋｂｉｔ／ｓ以下，并且在部分数据业务热点地区存在语音和数据业务共享载波的现象。这些情况表明，现有的ｃｄｍａ ２０００ １ｘ网络难以满足高速数据业务热点地区的业务需求。中国移动的ＧＰＲＳ网络也存在类似的问题，为了解决这一问题，中国移动引入了８０２.１１ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ（简称ＷＬＡＮ），并在商务写字楼、宾馆、展览馆、机场等地区建设了ＷＬＡＮ，实现了ＧＰＲＳ和ＷＬＡＮ双模接入，满足了高端用户的高速数据需求，提升了企业形象，增强了市场竞争力。相对于ＧＰＲＳ网络，在ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络引入ＷＬＡＮ接入在技术实现上更为容易。下面将探讨在现有ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络中如何经济、方便地引入ＷＬＡＮ接入。

１ ｃｄｍａ２０００ １ｘ分组域网络结构

　　ｃｄｍａ２０００ １ｘ分组数据业务完全基于ＩＰ，其网络模型包括简单ＩＰ和移动ＩＰ两种。

　　ｃｄｍａ２０００ １ｘ分组域核心网络在ＢＳＣ侧增加了ＰＣＦ（分组控制功能），主要用来实现与ＰＤＳＮ（分组数据服务节点）间二层的连接以及对无线资源和状态的管理等；ＰＤＳＮ／ＦＡ（外地代理）主要实现与移动终端间ＰＰＰ的连接、与分组数据业务网的连接、配合ＡＡＡ认证、支持Ｒａｄｉｕｓ客户端、接收ＰＣＦ的计费信息形成用户计费记录、在简单ＩＰ中支持用户地址动态分配、在移动ＩＰ中支持ＦＡ功能；ＨＡ（家乡代理）只在移动ＩＰ中采用，主要完成移动ＩＰ注册、分配用户归属ＩＰ地址、与ＰＤＳＮ／ＦＡ的隧道连接。ＰＣＦ与ＢＳＣ间定义了Ａ８（用于承载业务）和Ａ９（用于传输信令）接口，ＰＣＦ与ＰＤＳＮ间定义了Ａ１０（用于承载业务）和Ａ１１（用于传输信令）接口。在实际组网中，ＢＳＣ与ＰＣＦ来自同一厂商，Ａ８和Ａ９接口尚未开放，而Ａ１０和Ａ１１接口具有良好的开放性。

　　从网络结构上看，简单ＩＰ和移动ＩＰ的主要区别在于：简单ＩＰ没有ＨＡ及ＰＤＳＮ不要求具备ＦＡ功能。从业务功能上看，简单ＩＰ与移动ＩＰ的主要区别在于：在移动ＩＰ中，ＰＤＳＮ／ＦＡ通过与ＨＡ间的隧道连接、代理发现机制和移动注册机制，在实现用户漫游时业务不中断；通过对用户分配静态ＩＰ地址，方便实现网络侧发起的业务；简单ＩＰ难以实现跨ＰＤＳＮ的漫游以及用户采用静态ＩＰ地址实现网络侧发起的业务。

　　由于通过集群等方式，单系统ＰＤＳＮ能够同时支持几万到几十万的用户连接，且现有移动终端对移动ＩＰ的支持不是很成熟，因此中国联通现阶段主要采用简单ＩＰ组网模式，并通过全省集中设置ＰＤＳＮ来减少跨ＰＤＳＮ的漫游。本文进行的相关讨论主要基于简单ＩＰ组网模式。

２ ＷＬＡＮ简介

　　目前，８０２.１１ ＷＬＡＮ的主要技术标准有８０２.１１ｂ、８０２.１１ａ和８０２.１１ｇ，均基于ＣＳＭＡ／ＣＡ以太网协议。８０２.１１ｂ是目前国内应用最为广泛的标准，也称之为Ｗｉ－Ｆｉ，采用２.４ ＧＨｚ波段、ＣＣＫ调制技术，最大共享带宽为１１ Ｍｂｉｔ／ｓ。目前，产品室内覆盖一般可达３０～５０ ｍ，室外覆盖可达１００～２００ ｍ。８０２.１１ａ采用５ ＧＨｚ ＵＮＩＩ波段、ＯＦＤＭ调制技术，最大共享带宽为５４ Ｍｂｉｔ／ｓ。８０２.１１ｇ采用２.４ ＧＨｚ ＩＳＭ波段、ＣＣＫ和ＯＦＤＭ调制技术，最大共享带宽为５４ Ｍｂｉｔ／ｓ，可后向兼容８０２.１１ｂ，因而将来在国内更有可能被广泛采用。

　　从技术和产品的成熟度考虑，在ｃｄｍａ２０００ １ｘ中引入ＷＬＡＮ，当前应采用８０２.１１ｂ组网。ＡＰ主要完成８０２.１１ｂ移动终端的无线以太网接入功能，能够提供１１ Ｍｂｉｔ／ｓ的无线传输速率。ＡＰ一般包括无线处理模块和以太网接口模块，这两个模块可完成简单他对无线用户的管理、无线信道的动态分配以及８０２.１１ｂ与８０２.３以太网协议的转换。ＡＣ主要完成与用户（如ＰＰＰ等方式）的连接，配合ＡＡＡ支持ＰＰＰｏＥ、ＤＨＣＰ＋Ｗｅｂ、８０２.１Ｘ和ＳＩＭ认证方式，用户地址的动态分配，支持Ｒａｄｉｕｓ客户端及形成用户计费记录，用户安全机制等功能。目前厂商可以做到同一个ＡＣ控制下的ＡＰ的无缝覆盖和漫游。

３ ｃｄｍａ２０００ １ｘ引入ＷＬＡＮ接入的解决方案

３.１ ｃｄｍａ２０００ １ｘ＋ＷＬＡＮ的网络结构

　　从上述对ｃｄｍａ２０００ １ｘ和ＷＬＡＮ基本结构的分析可以看出，两者功能实体的功能具有较多的相同点：ＡＰ与ＢＴＳ、ＢＳＣ／ＰＣＦ都可以实现无线用户的空间接入以及对无线资源和状态的管理；ＡＣ和ＰＤＳＮ都可以终结与移动终端间的ＰＰＰ连接，配合ＡＡＡ进行认证和计费；同一ＡＣ控制下的ＡＰ可漫游，在简单ＩＰ网中，同一ＰＤＳＮ管辖下的ＰＣＦ可漫游。

　　鉴于上述共同点，对ｃｄｍａ２０００ １ｘ现有网络略加改进以实现ＷＬＡＮ接入，是比较方便和经济的。

　　（１） 对原ＷＬＡＮ的改进：ｃｄ-ｍａ２０００ １ｘ网络中ＰＣＦ与ＰＤＳＮ间定义了Ａ１０和Ａ１１接口，为ＰＣＦ通过ＩＰ网络连接ＰＤＳＮ提供了必要的协议基础，该接口上主要传送来自无线网的计费记录、ＰＣＦ与ＰＤＳＮ的连接控制消息及用户数据。而ＡＰ只能完成二层协议处理，难以穿越三层ＩＰ网络，除非采用隧道方式或专线方式接入到ＰＤＳＮ。因此，在网络中增加了ＡＰＧＷ（ＡＰ Ｇａｔｅ-Ｗａｙ）设备，用来完成Ａ１０、Ａ１１接口的功能，实现对无线网络计费记录、与ＰＤＳＮ连接控制信息及采用ＧＲＥ封装的用户数据的传送，使ＡＰ能够通过ＩＰ网络接入到ＰＤＳＮ，便于在现有ｃｄ?-ｍａ２０００ １ｘ网络上开展ＷＬＡＮ接入。为便于传输，ＡＰＧＷ应靠近ＡＰ设置。

　　（２） 对原ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络的改进：由于ｃｄ-ｍａ２０００ １ｘ和ＷＬＡＮ两种接入手段共享ＰＤＳＮ和ＡＡＡ，因此要求ＰＤＳＮ至少能够实现ＷＬＡＮ用户的ＰＰＰｏＥ接入、与ＡＰＧＷ的开放接口、对ｃｄｍａ２０００ １ｘ和ＷＬＡＮ用户的辨别及鉴权和计费记录，要求ＡＡＡ服务器实现ＷＬＡＮ用户的鉴权、计费。仍以上述某省级ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络为例，说明如何在中国联通现有ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络上部署ＷＬＡＮ。

　　ＡＰＧＷ可以通过中国联通现有的城域网接入ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络中的地市接入路由器，通过中国联通现有的Ｒ－Ｐ接口ＩＰ专网实现与ＰＤＳＮ的连接。ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络中ＷＬＡＮ接入的业务流程如下。

　　（１） 当移动终端在ＷＬＡＮ中检测到ＷＬＡＮ信号时，便连接到ＡＰ并发起注册请求。

　　（２） ＡＰ／ＡＰＧＷ接收到注册请求消息后向ＰＤＳＮ发送指示消息，用于建立一个新的分组数据会话。

　　（３） ＰＤＳＮ与移动终端建立一个ＰＰＰ会话，ＰＤＳＮ和ＡＰＧＷ均产生关于Ａ１０连接的绑定记录。

　　（４） 如果建立ＰＰＰ时采用了ＣＨＡＰ或ＰＡＰ认证，则ＰＤＳＮ向拜访ＡＡＡ发送认证请求，除了认证信息外，该请求还包括用户服务轮廓。

　　（５） 拜访ＡＡＡ服务器将认证请求转发至移动终端归属ＡＡＡ服务器。

　　（６） 归属ＡＡＡ服务器向拜访ＡＡＡ服务器发送认证响应。

　　（７） 归属ＡＡＡ服务器转发认证响应给ＰＤＳＮ。

　　（８） 建立ＰＰＰ会话，ＰＤＳＮ给移动终端分配ＩＰ地址，ＰＤＳＮ向拜访ＡＡＡ服务器发送计费开始消息，拜访ＡＡＡ服务器将认证计费转发到归属ＡＡＡ服务器。

　　（９） 移动终端和ＰＤＳＮ使用ＰＰＰ会话进行数据传输。ＡＰＧＷ可以通过ＧＲＥ帧在Ａ１０连接上发送或接收数据。在注册生存期超过前，ＡＰＧＷ发送注册请求消息以更新Ａ１０连接的注册。注册请求消息也可用于向ＰＤＳＮ传送与计费相关的信息以及其它信息，这些信息在系统定义的触发点上传送。对于有效的注册请求，ＰＤＳＮ返回带接受指示和生存期值的Ａ１１注册应答消息。ＰＤＳＮ和ＡＰＧＷ均更新Ａ１０连接的绑定记录。ＰＤＳＮ在返回注册应答消息之前保存与计费相关的信息（若接收到），用于进一步处理。

　　（１０） 如果用户或ＰＤＳＮ终止数据业务，则ＰＤＳＮ将终止和用户的ＰＰＰ连接，拆除与ＡＰＧＷ的ＲＰ连接，并向ＡＡＡ发送服务终止的计费信息。

3.2 ｃｄｍａ２０００ １ｘ＋ＷＬＡＮ实现的业务

　　目前，ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络主要提供因特网业务、专网接入业务、基于ＷＡＰ／ＢＲＥＷ／ＪＡＶＡ的业务以及多媒体通信业务等。在ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络中引入ＷＬＡＮ，只是提供了更高带宽的接入手段，只要移动终端支持，就能够实现各种现有ｃｄｍａ２０００ １ｘ数据业务，并能提供更高带宽需求的如ＶＯＤ、视频广播等业务。ＷＬＡＮ的引入不会影响现有ｃｄｍａ２０００ １ｘ的技术体制和向１Ｘ／ＥＶ的演进，以及现有各种业务策略、组网策略、计费策略、地址分配策略等。

４ 存在的问题

（１） ＷＬＡＮ本身的技术问题

　　ＷＬＡＮ技术本身存在着射频干扰问题；在用户密集地区，固有的碰撞检测与重发机制使得频谱效率急速降低的问题；无线接口的安全性问题等。这些问题通过良好的网络规划和对安全机制的不断完善，可逐步得到解决。

（２） ＷＬＡＮ接入与ｃｄｍａ２０００ １ｘ接入无缝结合的问题

　　ＷＬＡＮ与ｃｄｍａ２０００ １ｘ采用不同的频段，移动终端在ＷＬＡＮ和ｃｄｍａ２０００ １ｘ基站间漫游硬切换会引起业务中断，这一问题目前还没有有效的解决方案。在网络建设中应使ＷＬＡＮ成片覆盖，尽量避免“孤岛”效应。

（３） ＷＬＡＮ和ｃｄｍａ２０００ １ｘ的双模移动终端

　　目前还没有ＷＬＡＮ与ｃｄｍａ２０００ １ｘ的双模移动终端设备，用户只能单独使用ｃｄｍａ２０００ １ｘ移动终端或Ｗｉ－Ｆｉ移动终端，Ｗｉ－Ｆｉ终端是规模使用的成熟产品。随着ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络的建成和ＷＬＡＮ的引入，双模网卡等移动终端设备将会被迅速商用。

５ 结束语

　　综上所述，在中国联通ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络中引入ＷＬＡＮ接入，在技术上具备较强的可行性，组网时可充分应用现有的网络资源，投资较少。运营商可在试验的基础上进行商用，将ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络蜂窝覆盖范围广和局部地区ＷＬＡＮ高速接入的优点相结合，增加ｃｄｍａ２０００ １ｘ网络对用户特别是高端用户的吸引力。

----《电信技术》