基于IMS的3G和WiMAX业务融合的探讨.doc

1、基于 IMS 的 3G 和 WiMAX 业务融合的探讨摘 要利用 WiMAX 技术作为 3G 有效的接入补充方式，提出了 3G 和 WiMAX 业务融合的概念和实现目标，并给出了二者基于 IMS 的业务融合体系结构。认为实现业务融合的关键技术包括统一的会话管理、统一的用户标识、统一的用户数据及签约信息管理、统一的帐单服务以及统一的业务提供，分析了对应的解决方法。采用 IMS 作为业务层融合的网络平台，与 3G 核心网的演进以及基于 IMS 的固定、移动网络融合的下一代网络演进思路完全一致，对 3G 网络建设和规划具有很好的参考意义。关键词：3G WiMAX IEEE 802.16 融合引言目前

2、，中国 3G 的市场发展和网络建设规划到了一个比较关键的时期。虽然，3G 的目标是为更广大的移动用户提供高速的语音、数据和多媒体业务，但在相当长的一段时间内，语音和中低速数据业务将仍是 3G 能提供的主要业务。同时，宽带无线接入技术的发展，以及与现有 2G/2.5G 系统的互补应用，使它们也成为 3G 系统的强大竞争对手。因此，对于网络运营商来说，在部署 3G 的初期选择一种先进的宽带无线接入技术作为 3G 网络的接入补充，不仅可以为用户提供优质的语音业务，同时能够为用户提供丰富多彩的数据、多媒体及差异化业务，从而大大增强 3G 运营商的竞争力。 因此，对于 3G 网络运营商来说，在建设 3G

3、 网络的初期就应首先考虑在业务层面实现 WiMAX 和 3G 的融合，并以此作为3G 网络建设及业务推广的切入点，利用 WiMAX 高速率、高带宽、低成本的优势为 3G 用户提供高速上网及其它多媒体业务。这对于 3G 网络运营商在 3G 开展的初期快速进入和占领电信市场，并在激烈的市场竞争中占据有力地位具有非常重要的意义。 3G 和 WiMAX 业务融合的基本目标是：在网络互通的基础上共享业务系统，通过统一的业务系统为最终用户提供统一的业务体验，使用户通过不同的终端接入不同的网络来访问同样的业务，实现统一账单、统一数据库管理等功能，并尽可能实现业务的统一开发、统一控制。对用户来说，业务融合要以

4、保障现有服务质量为基础，提供更加丰富的业务；对运营商来说，业务融合要以重用现有的网络资源为主，支持向以网络融合、终端融合后的业务移动性和移动环境下的业务无缝切换为最终目标的平滑演进。 1 选题背景1.1 WiMax 的发展WiMAX 全称为 World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。WiMAX 是 IEEE802.16 技术在市场推广方面采用的名称，其物理层和 MAC 层技术基于在 IEEE 802.16 工作组中开发的无线城域网(WMAN)技术，WiMAX 也是 IEEE

5、802.16d/e 技术的别称。 20 世纪 90 年代宽带无线接入技术发展迅速，以本地多点分配系统(LMDS) 和多信道多点分配为代表的无线技术的市场定位为小型办公室(SOHO)、中/ 小企业、城市商业中心等用户。但是这一产业并没有像人们预期的那样进一步繁荣壮大，一个重要的原因就是没有统一的全球性宽带无线接入标准。 1999 年，IEEE 成立了 802.16 工作组来专门研究宽带无线接入技术规范，目标是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。目前 IEEE802.16 主要提及两个标准：802.16-2004即 802.16d 固定宽带无线接入标准和 802.16e 支持移动特性的宽带无线接

6、入标准。IEEE 802.16d 标准于 2004 年 10 月 1 日发布，它规范了固定接入下用户终端同基站系统之间的空中接口，主要定义空中接口的物理层和 MAC 层。802.16e 标准的最大特点在于对移动性的支持。该标准规定了可同时支持固定和移动宽带无线接入系统，工作在6GHz 适宜于移动性的许可频段，可支持用户终端以车辆速度移动，同时 802.16d 规定的固定无线接入用户能力并不因此受到影响。 IEEE 802.16 工作组主要针对 Wireless MAN 的物理层和 MAC 层制定规范和标准。为了形成一个可运营的网络，IEEE 802.16 技术必然需要其他部分的支撑，所以 Wi

7、MAX 论坛应运而生。WiMAX 论坛成立于 2001 年 4 月，最初该组织旨在对基于 IEEE 802.16 标准和ETSI HiperMAN 标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证，通过 WiMAX 认证的产品会拥有“WiMAX(r) CERTIFIED”标识。随着 802.16e 技术和规范的进展，该组织的目标也逐步扩展，不仅要建立一整套基于 IEEE 802.16 标准和 ETSI HiperMAN 标准的认证体系，同时还致力于可运营的宽带无线接入系统的研究、需求的分析、应用模式的探索、市场的拓展等一系列大力促进宽带无线接入市场发展的工作。 1.2 国内外研究现状、水平与发展

8、趋势1.2.1 发展状况目前，WiMAX 在设备制造方面，最为积极的主要有 LMDS 和 MMDS 以及一些拥有OFDM 知识产权的解决方案提供商。不过传统电信厂家在这个领域并不积极，而 Nokia 在2004 年上半年先退出后加入的举动，也可以看出电信厂家在这个技术上的犹豫不决。虽然摩托罗拉、北电等主要电信厂家 2004 年下半年纷纷加入 WiMAX 联盟，但并末投入过多精力进行产品研发。 另外值得一提的是，Intel 在 WiMAX 的发展中起到了非常关键的作用。Intel 通过内置WLAN 芯片的 “迅驰”笔记本芯片获得了巨大成功，但 WLAN 在技术上存在很多局限性，如覆盖范围、使用开

9、放频段易受干扰等问题。因此，Intel 希望通过 WiMAX 进一步巩固其市场霸主地位，进一步扩大无线接入的影响力。 Intel 已经在 2004 年 9 月推出了基于 802.16d 的 Rosedale 芯片，并计划 2006 年将802.16e 的芯片植入笔记本，实现便携性。Intel 预计 2008 年，内置 WLAN 的笔记本将超过7000 万，而内置 WiMAX 芯片的笔记本达到 5000 万。 WiMAX 的市场才刚刚起步，各个厂家的设备大部分仍在研发或使用当中，只有少数运营商正在筹划展开基于 802.16d 的测试和试运营。由于这些大部分运营商手中握有原来的 MMDS 频率，尤

10、其是 3G 以下频率资源，因此希望借此机会提供宽带无线业务，甚至切入移动数据市场，与移动运营商竞争。而大多数移动运营商对 WiMAX 态度冷淡，美国Nextel 就对外宣称，WiMAX 的移动性能很难达到移动运营商的要求，因此放弃对此技术的进一步试验。1.2.2 应用前景宽 带 无 线 接 入 技 术 是 各 种 有 线 接 入 技 术 强 有 力 的 竞 争 对 手 ， 在 高 速 因 特 网 接 入 、 双向 数 据 通 信 、 私 有 或 公 共 电 话 系 统 、 双 向 多 媒 体 服 务 和 广 播 视 频 等 领 域 具 有 广 泛 的 应 用前 景 。 相 对 于 有 线 网

11、络 ， 宽 带 无 线 接 入 技 术 具 有 巨 大 的 优 势 ， 如 ： *无 线 网 络 部 署 快 ， 建 设 成 本 低 廉 *无 线 网 络 具 有 高 度 的 灵 活 性 ， 升 级 方 便 *无 线 网 络 的 维 护 和 升 级 费 用 低 WiMax 无 线 网 络 的 技 术 以 及 其 应 用 前 景 介 绍 *无 线 网 络 可 以 根 据 实 际 使 用 的 需 求 阶 段 性 地 进 行 投 资 WiMax 的 应 用 主 要 可 以 分 成 两 个 部 分 ， 一 个 是 固 定 式 无 线 接 入 ， 一 个 是 移 动 式 无线 接 入 。 802.16d

12、（ IEEE 802.16-2004） 属 于 固 定 无 线 接 入 标 准 ， 而 802.16e 属 于移 动 宽 带 无 线 接 入 标 准 。 INTEL 已 经 宣 布 开 发 出 符 合 IEEE 802.16-2004 标 准 的 芯片 ， 并 且 从 2006 年 开 始 WiMAX 技 术 被 逐 步 引 入 笔 记 本 电 脑 中 。 相 信 不 需 要 太 多 时 间， WiMax 即 可 得 到 广 泛 的 应 用 。 其 主 要 的 应 用 范 围 主 要 有 ： *中 国 幅 员 辽 阔 ， 存 在 很 多 经 济 欠 发 达 地 区 ， 在 这 些 地 方 的

13、信 息 化 建 设 是 非 常 落 后的 。 应 用 低 成 本 的 WiMax 技 术 则 可 以 给 那 里 架 起 一 座 信 息 高 速 公 路 ， 对 当 地 的 经 济 发展 会 有 很 大 的 促 进 作 用 。 *应 用 WiMax 技 术 可 以 迅 速 部 署 完 成 一 个 高 速 数 据 通 信 网 络 。 例 如 2008 年 奥 运会 期 间 可 以 在 奥 运 场 馆 构 建 WiMax 网 络 。 *可 以 使 用 WiMax 技 术 在 大 学 校 园 内 部 署 高 速 无 线 网 络 。 使 用 WiFi 技 术 的 校 园无 线 网 络 已 经 十 分

14、普 遍 ， 但 是 WiMax 要 比 WiFi 先 进 很 多 ， WiMax 使 用 很 少 的 基 站即 可 达 到 整 个 校 园 的 无 线 信 号 无 缝 连 接 。 同广泛使用的无线网络相比，WiMax 技术有着自己独特的优势。WiFi 技术可以提供高达 54Mbps 的无线接入速度，但是它的传输距离十分有限，仅限于半径约为 100 米的范围。移动电话系统可以提供非常广阔的传输范围，但是它的接入速度却十分缓慢。WiMax 的出现刚好弥补了这两个不足。因此，WiFi（无线局域网）， WiMax（无线城域网），3G（无线广域网）三者的结合会创造出一个完美的无线网络。随着无线通信技术的

15、不断发展，集成了这三种技术的移动终端能够随时随地提供高速无线连接，借用一句广告语：“未来是无线的 ”。2 WiMAX 与 Wi-Fi 技术的区别为 了 对 WiMAX 与 WiFi 技 术 进 行 对 比 分 析 ， 这 里 从 两 者 的 传 输 范 围 、 传 输 速 度、 网 络 安 全 性 以 及 标 准 竞 争 方 面 进 行 分 析 。 2.1、 传 输 范 围 分 析WiMAX 的 设 计 可 以 在 需 要 执 照 的 无 线 频 段 ， 或 是 公 用 的 无 线 频 段 进 行 网 络 运 作 。只 要 系 统 企 业 拥 有 该 无 线 频 段 的 执 照 ， 而 让 W

16、iMAX 在 授 权 频 段 运 作 时 ， WiMAX 便可 以 用 更 多 频 宽 、 更 多 时 段 与 更 强 的 功 率 进 行 发 送 。 一 般 来 说 ， 只 有 无 线 IS 7 企业 才 会 使 用 授 权 频 宽 的 WiMAX 技 术 。 至 于 WiFi 的 设 计 则 只 在 公 用 频 段 中 的 2 4 GHz 到 5 GHZ 之 间 工 作 。 美 国 的 联 邦 通 讯 委 员 会 (FCC)规 定 WiFi 一 般 的 传 输 功率 要 在 1 毫 瓦 到 100 毫 瓦 之 间 。 一 般 的 WiMAX 的 传 输 功 率 大 约 100 千 瓦 ，

17、所 以 WiFi 的 功 率 大 约 是 WiMAX 的 一 百 万 分 之 一 。 使 用 Wi Fi 基 地 台 一 百 万 倍 传 输 功 率的 WiMAX 基 地 台 ， 会 有 比 WiFi 终 端 更 大 的 传 输 距 离 ， 这 也 是 显 而 易 见 的 了 。 虽 然 WiMAX 显 然 有 较 长 的 传 输 范 围 ， 在 使 用 WiMAX 基 地 台 时 必 须 注 意 ， 要 有一 个 授 权 的 无 线 电 频 段 才 能 使 用 。 而 如 果 WiMAX 跟 WiFi 一 样 都 使 用 未 授 权 的 工作 频 段 ， 则 它 的 传 输 优 势 就 消

18、失 了 。 WiMAX 跟 WiFi 都 是 基 于 无 线 频 段 传 输 的 技 术， 所 以 受 同 样 的 物 理 定 律 限 制 。 反 之 ， 如 果 在 同 样 的 条 件 下 ， 让 WiFi 使 用 授 权 频带 ， WiFi 同 样 也 可 以 跟 WiMAX 一 样 有 较 大 的 传 输 范 围 。 另 外 ， 虽 然 WiMAX 可 以利 用 较 新 的 多 径 处 理 技 术 ， 目 前 新 推 出 的 preNMIMO(多 天 线 双 向 传 输 )技 术 WiFi 产 品 也 使 用 了 该 技 术 。 2.2、 传 输 速 度 分 析WiMAX 的 技 术 优

19、 势 大 多 数 人 都 看 好 是 传 输 速 度 的 优 势 。 虽 然 WiMAX 声 称 最 高速 度 每 秒 70mbyte， 然 而 最 新 的 WiFiMIMO 理 论 上 也 有 每 秒 108 mbyte 的 最 高 速度 ， 而 实 际 环 境 下 也 有 45 mbps 的 速 度 ， 已 经 是 经 过 实 验 验 证 确 认 其 速 度 约 为 45mbps。 而 WiMAX 的 商 用 产 品 目 前 很 少 。 而 WiMAX 技 术 也 会 受 技 术 问 题 与 物 理 定 律所 限 制 。 无 线 ISP 企 业 在 组 建 WiMAX 网 络 的 时 候

20、， 同 样 会 遇 到 现 今 其 他 无 线 企 业 会遇 到 的 频 宽 竞 争 的 难 题 。 授 权 频 段 的 WiMAX 系 统 涵 盖 范 围 极 大 ， 约 数 十 公 里 ， 其 组建 的 困 难 可 说 是 一 把 两 刃 剑 。 这 是 因 为 无 线 覆 盖 范 围 非 常 大 ， 里 面 会 有 极 多 的 使 用 者 同时 竞 争 同 样 的 频 宽 。 即 使 无 线 ISP 企 业 使 用 多 个 独 立 的 频 道 来 运 作 ， 在 同 一 个 频 道 中， 还 是 会 有 数 倍 于 WiFi 的 使 用 人 数 。 一 般 来 说 ， 一 家 无 线 I

21、SP 企 业 ， 不 管 是 无 线微 波 企 业 、 3 G 行 动 企 业 ， 到 卫 星 电 话 企 业 ， 同 样 都 会 遇 到 频 宽 竞 争 与 QoS(服 务 品质 )管 控 的 问 题 。 如 果 网 络 的 延 迟 在 大 约 200 到 2000 毫 秒 间 ， 这 种 网 络 很 难 使 用 VoIP、 视 讯 会 议 、 网 络 游 戏 ， 或 任 何 其 他 的 即 时 应 用 。 理 论 上 可 以 在 WiMAX 加 上 QoS 机 制 ， 以 供 VoIP 使 用 ， 知 识 目 前 仍 然 没 有 商 用 的 产 品 出 现 。 而 在 WiFi 技 术 方

22、面 ， Spectralink 上 的 QoS 运 作 效 果 已 被 证 实 ， 同 时 802 1le 的 无 线 QoS 标 准 也 将要 推 出 。 无 线 ISP 企 业 的 WiMAX 组 建 一 般 会 比 非 授 权 的 WiMAX 或 WiFi 基 地 台组 建 要 慢 一 些 ， 因 为 对 无 线 ISP 企 业 不 太 可 能 会 去 让 少 数 用 户 使 用 整 个 频 段 。 使 用 公用 频 段 的 WiMAX 基 地 台 ， 与 WiFi 基 地 台 的 设 置 两 者 哪 一 个 速 率 更 快 ， 在 实 际 应 用上 取 决 于 商 用 产 品 的 推

23、出 。 由 于 理 论 上 他 们 的 传 输 功 率 与 频 段 大 致 相 同 ， 而 市 场 上 已 经有 大 量 而 且 成 熟 的 WiFi 产 品 。 WiFi 在 非 授 权 频 段 这 一 边 已 经 领 先 一 大 步 ， 因 此WiMAX 多 是 往 无 线 ISP 企 业 的 方 向 来 推 动 发 展 。 2.3、 安 全 性 分 析WiMAX 与 WiFi 从 安 全 性 的 角 度 来 说 ， 实 际 上 WiMAX 使 用 的 是 与 WiFi 的WPA2 标 准 相 似 的 认 证 与 加 密 方 法 。 其 中 的 微 小 区 别 在 于 WiMAX 的 安

24、全 机 制 使 用 3DES 或 AES 加 密 ， 然 后 再 加 上 EAP， 这 种 方 法 叫 PKMEAP 而 另 一 方 面 WiFi的 WPA2 则 是 用 典 型 的 PEAP 认 证 与 AES 加 密 。 两 者 的 安 全 性 都 是 可 以 保 证 的 ， 因此 在 实 际 中 网 络 的 安 全 性 一 般 取 决 于 实 际 组 建 方 式 的 正 确 合 理 性 。 WiMAX 技 术 与 802 16 标 准 是 十 分 重 要 的 ， 因 为 他 是 无 线 ISP 企 业 未 来 合 理 的演 进 方 向 。 但 它 不 是 无 线 网 络 技 术 的 终

25、极 解 决 方 案 。 WiMAX 或 其 他 的 无 线 网 络 技 术将 会 是 互 补 的 ， 同 时 这 些 无 线 技 术 也 不 可 能 取 代 有 线 技 术 的 需 求 。 无 线 的 连 线 方 式 必 定更 有 行 动 力 、 更 方 便 。 而 有 线 的 连 线 方 式 ， 一 般 传 输 速 度 更 快 ， 更 可 靠 。 2.4、 移 动 性 分 析从 移 动 业 务 能 力 上 看 ， WiMAX 标 准 之 一 802 16 e 提 供 的 主 要 是 具 有 一 定 移 动特 性 的 宽 带 数 据 业 务 ， 面 向 的 用 户 主 要 是 笔 记 本 终

26、端 和 802 16 e 终 端 持 有 者 。 802 16 e 接 入 IP 核 心 网 ， 也 可 以 提 供 VoIP 业 务 。 但 是 从 覆 盖 范 围 上 看 ， 802 16 e 为 了 获 得 较 高 的 数 据 接 入 带 宽 (30 Mbit s)， 必 然 要 牺 牲 覆 盖 和 移 动 性 ， 因 此 802 16 e 在 相 当 长 的 时 间 内 将 主 要 解 决 热 点 覆 盖 ， 网 络 可 以 提 供 部 分 的 移 动 性 ， 主 要 应用 会 集 中 在 游 牧 或 低 速 移 动 状 态 下 的 数 据 接 人 。 在 移 动 性 方 面 WiFi

27、 技 术 也 是 支 持的 ， 但 是 不 支 持 两 个 WiFi 基 地 台 之 间 的 终 端 的 切 换 。 当 在 两 个 WiFi 基 地 台 之 间移 动 时 是 一 个 重 新 接 入 的 过 程 。 2.5、 网 络 对 比 分 析WiMAX 在 整 合 与 标 准 化 无 线 微 波 ISP 市 场 的 过 程 中 ， 将 会 有 自 己 的 发 展 空 间 ，但 它 并 不 会 直 接 与 大 多 数 的 WiFi 组 建 竞 争 。 WiMAX 将 会 聚 焦 于 授 权 频 段 的 无 线 ISP 市 场 ， 而 WiFi 将 会 继 续 主 导 私 用 的 无 照

28、无 线 市 场 ， 如 公 司 或 家 用 的 无 线 网 络 。 WiMAX 与 Wi 一 Fi 唯 一 会 重 叠 的 地 方 ， 就 是 收 费 的 WiFi 存 取 点 。 由 于 WiMAX连 线 的 涵 盖 面 积 较 大 ， 以 数 十 公 里 计 ， 而 WiFi 存 取 点 是 由 数 十 米 的 小 片 面 积 所 组成 ， 所 以 WiMAX 在 全 球 涵 盖 上 会 占 有 优 势 。 但 是 因 为 目 前 的 市 场 占 有 率 较 高 ， 以 及 因为 小 范 围 、 同 时 竞 争 的 用 户 人 数 较 少 ， 造 成 Wi 一 Fi 较 快 、 延 迟 较

29、 小 的 特 性 ， WiFi 的 收 费 存 取 点 仍 可 能 持 续 流 行 。 因 此 ， WiMAX 竞 争 的 关 键 因 素 将 是 WiMAX 的 QoS 机 制 良 好 地 运 作 ， 以 及 解 决 过 多 使 用 者 的 问 题 。3 WiMAX 技术的优、劣势3.1、 WiMax 五 大 优 势WiMax 之 所 以 能 掀 起 大 风 大 浪 ， 显 然 是 有 自 身 的 许 多 优 势 。 而 各 厂 商 也 正 是 看 到了 WiMax 的 优 势 所 可 能 引 发 的 强 大 市 场 需 求 才 对 其 抱 有 浓 厚 的 兴 趣 。 优 势 之 一 ， 实

30、 现 更 远 的 传 输 距 离 。 WiMax 所 能 实 现 的 50 公 里 的 无 线 信 号 传 输 距离 是 无 线 局 域 网 所 不 能 比 拟 的 ， 网 络 覆 盖 面 积 是 3G 发 射 塔 的 10 倍 ， 只 要 少 数 基 站建 设 就 能 实 现 全 城 覆 盖 ， 这 样 就 使 得 无 线 网 络 应 用 的 范 围 大 大 扩 展 。 优 势 之 二 ， 提 供 更 高 速 的 宽 带 接 入 。 据 悉 ， WiMax 所 能 提 供 的 最 高 接 入 速 度 是70M， 这 个 速 度 是 3G 所 能 提 供 的 宽 带 速 度 的 30 倍 。

31、对 无 线 网 络 来 说 ， 这 的 确 是 一个 惊 人 的 进 步 。 优 势 之 三 ， 提 供 优 良 的 最 后 一 公 里 网 络 接 入 服 务 。 作 为 一 种 无 线 城 域 网 技 术 ， 它可 以 将 Wi Fi 热 点 连 接 到 互 联 网 ， 也 可 作 为 DSL 等 有 线 接 入 方 式 的 无 线 扩 展 ， 实 现最 后 一 公 里 的 宽 带 接 入 。 WiMax 可 为 50 公 里 线 性 区 域 内 提 供 服 务 ， 用 户 无 需 线 缆 即可 与 基 站 建 立 宽 带 连 接 。 优 势 之 四 ， 提 供 多 媒 体 通 信 服 务

32、 。 由 于 WiMax 较 之 Wi Fi 具 有 更 好 的 可 扩 展 性和 安 全 性 ， 从 而 能 够 实 现 电 信 级 的 多 媒 体 通 信 服 务 。 优 势 之 五 , 从 产 业 链 来 讲 ， Wimax 有 商 用 数 据 上 网 卡 有 商 用 手 机 (HTC Max 4G)，并 且 还 存 在 终 端 一 致 性 测 试 的 问 题 。 所 以 ， WiMAX 的 产 业 链 还 需 要 经 过 像 TD-SCDMA 产 业 链 的 规 模 试 验 过 程 。 3.2、 WiMax 三 大 劣 势第 一 ， 从 标 准 来 讲 WiMax 技 术 是 不 能

33、支 持 用 户 在 移 动 过 程 中 无 缝 切 换 。 其 速 度 只有 50 公 里 ， 而 且 如 果 高 速 移 动 ， WiMAX 达 不 到 无 缝 切 换 的 要 求 ， 跟 3G 的 三 个 主流 标 准 比 ， 其 性 能 相 差 是 很 远 的 。 第 二 ， WiMAX 严 格 意 义 讲 不 是 一 个 移 动 通 信 系 统 的 标 准 ， 还 是 一 个 无 线 城 域 网 的技 术 。 另 外 ， 我 国 政 府 也 组 织 了 相 关 专 家 对 此 做 了 充 分 分 析 与 评 估 ， 得 出 的 结 论 是 类 似的 。 第 三 ， WiMAX 要 到

34、802.16m 才 成 成 为 具 有 无 缝 切 换 功 能 的 移 动 通 信 系 统 。 WiMAX 阵 营 把 解 决 这 个 问 题 的 希 望 寄 托 于 未 来 的 16m 标 准 上 ， 而 16m 的 进 展 情 况 还存 在 不 确 定 因 素 。4 3G 与 WiMAX、WLAN 等无线技术融合是大势所趋2007 年 10 月，WiMAX 被 ITU 正式纳为新的 3G 标准，对已有的三大主流 3G 标准构成了挑战。WiMAX 可能成为固网运营商与移动通信运营商进行竞争的有力武器，可以改善企业与服务供应商的认知度。但由于技术成熟度、运营牌照发放等原因，当前国内各通信运营商

35、对 WiMAX 的态度主要以跟踪或试验为主。4.1 标准层面的融合IEEE802.16 系列标准，又称为 IEEEWirelessMAN 标准，它对工作于不同频带的无线接入系统空中接口的一致性和共存问题进行了规范。由于它所规定的无线系统覆盖范围在千米量级，因而 802.16 系统主要应用于城域网。802.16 系列标准为运营商带来可运营、可管理网络的一个重要特点是 QoS 保证。为了确保设备的兼容性和互操作性能，WiMAX 论坛在 802.16 标准中对设备性能要求和选项进行了明确的规范和选择，对不同的选项按照技术发展和市场要求定义为必选或可选。论坛制定相关的测试标准，并基于此对设备进行认证。

36、运营商和用户可以自由选择、放心使用通过认证的产品。免除了运营商系统测试和试商用时间成本和风险。用户也不受限制地选择终端。近年来，国内各设备厂商、研究机构也积极参与 802.16/WiMAX 的国际标准化活动，中国通信标准化协会(CCSA)与 802.16 工作组建立联络关系。另外，在 CCSA 内部各成员也在积极开展研究工作。目前，基于 802.16d 的一系列行业标准正在制定阶段，同时基于802.16e 的行业标准的制定工作也已开始。WiMAX 的下一步演进将是迈向 IMT-Advanced，与其他 B3G 技术相融合，成为 IMT-Advanced 家族成员之一。这一步演进，就是通过制定

37、IEEE802.16m 新标准来实现的。要使从 WiMAX 技术演进而来的 802.16m 能成为 IMT-Advanced 标准之一，则必须首先考虑演进后的 802.16m 能否满足这个最基本的要求。为了满足人们对传输速率日益增长的需求和高速移动性的要求，IEEE802.16 委员会设立了 802.16m 项目，并于 2006 年 12 月批准了 802.16m 的立项申请，正式启动了 IEEE802.16m 标准的制定工作。IEEE802.16m 项目的主要目标有两个：一是满足 IMT-Advanced 的技术要求；二是保证与 802.16e 兼容。为了满足 IMT-Advanced 所提

38、出的技术要求， IEEE802.16m 下行峰值速率应该实现低速移动、热点覆盖场景下传输速率达到 1Gbit/s 以上，高速移动、广域覆盖场景下传输速率达到 100Mbit/s。为了兼容 802.16e 标准，IEEE802.16m 考虑在IEEE802.16WMAN OFDMA 的基础上进行修改来实现。通过对 IEEE 802.16WMANOFDMA 进行增补，进一步提高系统吞吐量和传输速率。目前，基于 IEEE802.16e 的移动 WiMAX 技术物理层采用了 MIMO/波束赋形以及OFDMA 等先进技术，可以提供较好的移动宽带无线接入。由于采用了 MIMO/OFDM 等4G 的核心技术

39、，移动 WiMAX 在某些方面已经具有了 4G 的特征，因而 IEEE802.16m 完全可以在移动 WiMAX 技术的基础上进行修改而得来。4.2 产业层面的融合在 WiMAX 论坛的推动下，基于 IEEE802.16 标准的 WiMAX 产品将很快进入市场。未来 WiMAX 的应用会给最终上网用户带来新的网络生活体验。采用 WiMAX 宽带无线接入方式，每个家庭可以享受到 25Mbit/s 以上的宽带应用服务。同时，随着技术及标准的发展与成熟，在未来的无线通信产业上，WiMAX 也有很大的发展空间。就 3G 与 WiMAX、WLAN 等宽带无线技术而言，它们之间虽然存在着局部竞争，但融合已

40、是大势所趋。应当看到，当前已经得到规模化商用的 3G 网络，不仅在产业化和规模化方面拥有其他无线技术无法比拟的优势，而且它还具有广域覆盖、全球漫游、电信级安全性等优势，这使得 3G 当仁不让地成为多元融合的公共无线通信平台。WiMAX 由于具有超高的数据传输速率，可以构建一个完全覆盖城域的宽带无线网络，WLAN 则在局域网领域大有用武之地。尤其值得关注的是，在多元融合的大趋势下，3G 与 WiMAX 等各种无线技术正在演进和发展中互相借鉴和靠近，这加快了 MIMO 和 OFDM 等新技术的引入。与此同时，以 3G 为代表的公众移动通信网络在向 B3G/4G 演进的过程中，网络带宽将得到全面扩展

41、；而 WiMAX 则在技术演进的过程中，致力于全面增强移动性和安全性。可以预见，将来在无线城市、电子政务、企业应用以及教育等领域，3G 与 WiMAX、WLAN 的融合(移动宽带)，将使得人们在不同的网络环境中，享受到更加灵活的、更加丰富多彩的应用服务。中国早已进行了 WiMAX 可行性测试。2006 年，上海贝尔阿尔卡特获得了广东网通WiMAX 网络大单，该工程是迄今为止亚太地区最大规模的 WiMAX 项目。随着时间的推移，企业为移动 WiMAX 设计的移动电话也在进行中， WiMAX 的手机芯片价格最终将是目前 3G 芯片的 1/10，因而将来价格很有竞争优势。我国政府对 WiMAX 的关

42、注已在实施中，WiMAX 频率配置事关重大，目前其已被无线电管理委员会列入“十一五规划” ；中国通信标准化协会也成立了频率工作组，将 WiMAX 频率研究列入计划。由此看来，WiMAX 频率配置方案的确定尚需时日。WiMAX 本质上也是 3G 及 3G 演进过程中出现的一种无线城域网、多点基站互联和回程的重要支持手段。在与 3G 技术的结合上，中国的 3G 标准 TD-SCDMA 是 WiMAX 最好的选择，因为双方都是建立在低成本语音的基础上，同时具备高性能的数据。WiMAX 的信道非常宽，在 WiMAX 宽带移动连接基础上，可以顺利实现 TD-SCDMA 的低成本和高性能数据。5 基于 I

43、MS 的 3G 和 WiMAX 业务融合的探讨3G 和 WiMAX 业务融合的基本目标是：在网络互通的基础上共享业务系统，通过统一的业务系统为最终用户提供统一的业务体验，使用户通过不同的终端接入不同的网络来访问同样的业务，实现统一账单、统一数据库管理等功能，并尽可能实现业务的统一开发、统一控制。对用户来说，业务融合要以保障现有服务质量为基础，提供更加丰富的业务；对运营商来说，业务融合要以重用现有的网络资源为主，支持向以网络融合、终端融合后的业务移动性和移动环境下的业务无缝切换为最终目标的平滑演进。5.1 业务融合体系结构 在网络控制层面，IP 多媒体子系统（IMS）为下一代固定和移动网络的融合

44、定义了一个良好的业务平台3，4，5， 7，也是移动核心网络发展的目标，在标准和产品开发方面都已经成熟。在无线接入网络和移动通信网络互通方面，3GPP 定义了 WLAN 网络与 3G系统的互通体系结构8，9。同时，3GPP SA2 工作组正在进行的一个工作是扩展 WLAN网络与 3G 系统互通体系结构的范围，以支持更多的无线接入网络，目的是制定一个适用于任何无线接入网络与 3GPP 系统互通的体系结构。因此，遵循 3GPP 的这种思想，本文提出基于 IMS 的 3G 和 WiMAX 业务融合的网络体系结构，如图 1 所示。图 1 基于 IMS 的 3G 和 WiMAX 业务融合体系结构该体系结构

45、不仅能支持简单的互连互通，实现统一的计费和客户服务，还能够支持3GPP 系统对 WiMAX 接入的鉴权、控制以及计费，并且允许用户通过 WiMAX 接入网络访问到 3GPP 基于分组交换（PS）域和 IMS 域的服务，以及与电路交换（CS）域的互通。 以下对 3G 和 WiMAX 业务融合体系结构的主要功能实体进行简单的描述。5.1.1 鉴权、授权、计费代理/服务器（AAA Proxy/AAA Server）AAA 服务器位于 3GPP 归属网络内，主要用于对接入 3GPP 网络的 WiMAX 用户进行接入控制。AAA 服务器的基本功能有：从归属用户服务器（HSS ）中获取用户设备的鉴权信息和

46、业务签约配置；根据鉴权信息对 WiMAX 用户进行鉴权；和 WiMAX CSN 及 GGSN交互鉴权信息；在 HSS 中登记接入 3GPP 网络的 WiMAX 用户的地址和名字；产生WiMAX 接入的计费信息，上报给在线或离线计费系统。 AAA 代理主要是用户漫游时，在拜访网络中传递鉴权信息，并产生拜访网络中的计费。在 3GPP 系统中，可建设一套 AAA代理服务器，为通过不同无线接入方式使用 3GPP 服务的用户提供鉴权和接入控制。5.1.2 WiMAX 接入网关（WAG） WiMAX 用户必须通过 WAG 才能接到 3GPP 系统中，实现与 3G 网络的互通。在漫游的情况下，WAG 位于拜

47、访网络中；在非漫游的情况下，WAG 位于归属网络。WAG 的主要功能包括：对通过 WAG 的分组数据进行过滤，防止未授权的数据包到达 3G 网络；确保所有来自授权 WiMAX 用户设备的数据包被路由到 3GPP 系统合适的 GGSN 中；基于隧道的标识在拜访网络或归属网络中产生计费信息。WAG 是为了实现 WiMAX 网络和 3G 网络业务融合而新增加的一个功能实体。 5.1.3 网关 GPRS 支持节点（ GGSN）GGSN 是 3G 核心网络 PS 域的网关功能节点，在 3G 和 WiMAX 业务融合的体系结构中，需要对 GGSN 的功能进行增强，以支持 WiMAX 用户的接入。主要增强的

48、功能包括：包含到 WiMAX 用户设备的路由信息；转发 WiMAX 用户的数据包；分配 WiMAX 用户设备远端 IP 地址，并进行 WiMAX 本地 IP 地址和远端 IP 地址的绑定；产生 WiMAX 用户访问 3G 业务的计费信息并上报给计费系统。 5.1.4 归属用户服务器（HSS ） HSS 位于归属网络中，包含用户访问 WiMAX/3G 融合业务所需的鉴权和签约信息。融合网络结构下用户的所有信息应该由 HSS 统一管理，要求 HSS 既能存储用户在 3G 网络的数据及签约信息，又能存储用户在 WiMAX 网络中的数据及签约信息。为支持 WiMAX接入 3GPP 系统，HSS 中要包

49、括 WiMAX 接入的用户认证信息和融合业务签约信息。HSS也要为其他实体提供关于 WiMAX 接入相关的信息，如把用户的鉴权信息和签约清单传送给 AAA 服务器，供 AAA 服务器进行 WiMAX 接入控制。 5.2 关键技术分析 本文认为，为了实现业务融合，需要解决以下几个关键技术问题。 5.2.1 统一的会话管理 在用户设备通过 3G 或 WiMAX 接入到 3GPP 系统之后，如果想要使用 IMS 提供的服务，还需要做一系列初始化工作。对于 IMS 服务来说，无论用户设备是通过 3G，还是WiMAX 或者是其他无线接入技术，只要接入到 3GPP 系统，就是为 IMS 服务建立了一个IP 连接承载，IMS 并不关心这些承载是如何实现的。所以，IMS 提供的会话管理对于 3G和 WiMAX 接入应该是一致的。在 IP 连接承载建立完成后，用户设备（包括 3G 和WiMAX 用户设备）使用 IMS 服务还需要包括以下几个步骤：IMS 入口点（通过代理呼叫会话控制功能，即 P-CSCF）发现过程；用户设备注册到 IMS；端到端会话建立；会话释放。 对于 3G 用户设备，可以采取两种方法获得为用户设备服务的当前 P-CSCF 的 IP 地址，包括通过（DHCP）和（DNS ） ，