WLAN和移動網互通技術分析

相對3G網絡和設備完備的用戶鑒權、數據加密機制，WLAN在安全性方面很薄弱，因此移動運營商在實現與WLAN互通時，增加了IKEv2用于終端的認證和授權，并增加了IPSec用于終端和ePDG間的數據安全，以提高互通時的業務安全性。

如果單是考慮用戶通過WLAN接入核心網，不涉及用戶在WLAN和移動網間的業務切換，其處理流程并不復雜，與移動網接入下的流程區別不大。以支持GTP協議的S2a接口方式下的附著過程為例來看(見圖3)，同樣是包括用戶的鑒權、授權過程和承載的創建過程。與移動網接入有所不同的是，在WLAN接入情況下，除了建立核心網的承載之外，還需要建立WLAN接入網和PDN GW之間的GTP隧道。

圖3 支持GTP的S2a方式時的附著過程

現在具有多種接口(如3GPP，WLAN，WiMAX等)的終端設備越來越多，終端上的業務形式也越來越多樣化，有些業務適合在3GPP接入系統上使用，而另一些業務則適合在其他接入系統上使用。例如，用戶在家的時候，可以通過WLAN使用FTP業務，同時通過LTE使用VoIP業務。但一旦用戶離開家，很可能與WLAN的連接就中斷了，這個時候，FTP業務就需要切換到3GPP系統中。這樣對不同的業務進行路由區分，既提升了用戶的業務體驗，也緩解了運營商移動網絡的壓力。

在這種情況下，就要解決UE如何能夠同時通過3GPP和非3GPP接入系統，接入同一個PDN?運營商又如何能配置UE在不同接入系統間的IP流路由規則?這些不同的IP流如何實現在不同的接入系統間動態遷移?UE通過不同的接入系統連接到了不同的PDN時，又如何能完成3GPP和非3GPP間的切換等問題。

基于以上問題的提出，業界提出了兩種解決方案：基于PDN的粒度進行切換的MAPCON (MutipleAccess PDN Connetion)技術和基于流粒度進行的IFOM(IP Flow Mobility)技術。

MAPCON是指用戶在不同的接入系統中建立的是不同的PDN連接，即不同的接入系統中的PDN連接必須使用不同的APN。

MAPCON技術的實現比較簡單，用戶的附著流程基本沒有改動，只需分別在兩個系統進行附著。在切換流程中，如果用戶已經在兩個系統都附著了，只需要把一個系統上要切換的業務切換到另一個系統上，在目標消息中為其建立相應的PDN連接，并釋放源系統中相應的承載即可;

如果用戶只在源系統進行了附著，那么在切換前，用戶需要先在目標系統執行附著流程，并能夠提供要切換的PDN連接的APN。此外，MAPCON對HSS和AAA有所增強，主要是要實現PDN GW信息的動態推送，PDN GW信息原來是在切換流程中通過接入認證過程獲得的。

需要注意的是，實現MAPCON技術的關鍵是用戶通過Dual Radio的方式建立了兩個PDN連接。此時兩個PDN連接的PDN GW必須是一樣的。用戶如果因切換而建立PDN連接時，其附著類型應該為“Handover”，用戶還會把自己的IP地址或者PDN GW信息傳遞給MME，這樣MME就知道要建立到哪個PDN GW的連接，保證兩種接入方式下選擇的是同一個PDN GW。

采用了MAPCON技術，不同業務可經由不同接入系統進行傳輸，不同業務優先在哪個接入系統進行接入的選擇策略可通過ANDSF發送給UE。MAPCON可以實現WLAN和3GPP間的負荷分擔，比如，運營商自有業務(IMS)通過HSPA(或LTE)接入，而視頻(優酷)/FTP下載經過WLAN接入。此外，MAPCON還可以支持WLAN和3GPP接入間的切換，當WLAN覆蓋不好時可將經由WLAN傳輸的應用切換到3GPP接入。

相比MAPCON技術，IFOM技術更為復雜一些。IFOM研究的是UE同一個PDN連接下的不同的IP流如何路由到不同的接入系統，并且用戶在3GPP系統和WLAN之間切換時，如何保證這些IP流切換的連續性和無縫的IP流移動性。目前比較成熟的IFOM方案是基于DSMIPv6的S2c接入方式，系統能夠保留用戶的IP地址，用戶在接入系統間移動時，也能夠保證IP流的移動性。

為了實現系統間的IP流移動性，要對S2c和H1接口的DSMIPv6移動性信令進行擴展，以攜帶路由過濾器信息。如果UE在不同的接入系統上配置的是不同的IP地址，則可以通過多個綁定消息在HA上分別將這些地址注冊為CoA。此外，為了將IP流路由到特定的接入，UE需要在Binding Update消息中包含流標識(FID)參數。

FID定義了路由規則，包含路由過濾器和路由地址。根據這些路由信息，系統就知道哪些業務是從3GPP系統接入的，哪些業務是從WLAN系統接入的。一旦發生了流的移動性，UE也會通過Binding Update消息更新路由信息，EPC系統收到更新的路由信息后，就會進行相應的承載釋放或者創建，實現IP流的無縫切換。

在實現WLAN和3GPP系統間業務連續性和無縫分流方面，一個新的網元功能模塊ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function)起了舉足輕重的作用。ANDSF具有數據管理和控制功能，能夠響應UE進行接入網絡選擇的請求，提供發現用戶接入網絡和進行接入網絡選擇所需的輔助數據。用戶根據ANDSF提供的這些信息，就能結合當前業務的特征，選擇最合適的接入網絡，從而實現數據業務的有效分流。

ANDSF能夠提供以下3類信息用于用戶選擇合適的網絡進行接入：

●系統間移動性策略。該策略規定了是否允許進行系統間的移動，并為用戶接入到EPC系統選擇最合適的接入系統。該策略可以提供給UE，ANDSF也可以基于運營商策略或者基于UE發送的網絡發現和選擇信息對系統間的移動性策略進行修改。

●接入網絡發現信息。根據UE的請求，ANDSF可以提供UE鄰近區域的所有接入系統的接入網絡列表。接入網絡信息可以包括接入技術類型(如WLAN或WiMAX)，無線接入網絡標識符(WLAN的SSID)。

●系統間路由策略。ANDSF可以給用戶提供一個系統間路由策略的列表，包括一些過濾規則，規定某個特定的業務流或者特定的APN，是否允許接入到某個接入系統中;并且在用戶進行數據路由時，根據路由策略定義的接入系統的優先級，為業務選擇最合適的接入技術或者APN。

以上我們提到的MAPCON和IFOM都屬于無縫分流，也就是說，用戶在WLAN接入和移動網絡接入間進行業務切換時，能夠保證業務的連續性，用戶感覺不到業務的中斷，這類似移動網絡中的軟切換的概念。