邱培剛

1 前言

據(jù)2011年12月《中國移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r調(diào)查報告》統(tǒng)計，中國手機網(wǎng)民規(guī)模達到3.56億，其中智能手機網(wǎng)民規(guī)模達到1.9億，占比53.4%。但手機網(wǎng)民對于無線網(wǎng)絡(luò)流量的需求不足，平均無線流量包月套餐僅為73.53MB。同時，盡管WLAN已成為主流手機的標(biāo)配功能，但目前整體手機網(wǎng)民中WLAN使用率仍然偏低，僅有7.6%的手機網(wǎng)民在過去半年內(nèi)經(jīng)常使用WLAN上網(wǎng)，即使在智能手機網(wǎng)民中WLAN使用率也僅為14.8%。

筆者認(rèn)為，限制智能手機用戶使用瀏覽、下載、微博、位置應(yīng)用類服務(wù)等“吃流量”的應(yīng)用，最主要的原因就是手機上網(wǎng)費用高。大部分用戶對手機流量價格較敏感，而目前國內(nèi)三家電信運營商對于手機上網(wǎng)采用的都是流量計費，一方面造成普通用戶因為擔(dān)心高額流量費而限制了移動數(shù)據(jù)服務(wù)（特別是3G）的應(yīng)用；另一方面造成移動數(shù)據(jù)應(yīng)用市場的發(fā)展緩慢，制約了運營商通過服務(wù)提供商分成等后向收費機制的形成。而如果完全放開流量計費的限制，采用包時段或包月計費，集中突發(fā)的流量、潮汐效應(yīng)會導(dǎo)致大量用戶集中搶占無線信道及核心網(wǎng)分組域傳輸通道資源，iPhone、Android、Blackberry等高端3G手機及3G高速上網(wǎng)卡對移動網(wǎng)絡(luò)的要求就難以滿足，客戶感知就會大大下降，也會給運營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運維造成極大的壓力。

那么，有沒有兩全其美的解決方案，使得用戶能以較低的流量費用移動上網(wǎng)，同時運營商的網(wǎng)絡(luò)投資、建設(shè)、維護壓力又不大呢？有，那就是WLAN與3G的融合發(fā)展。從技術(shù)上看，WLAN主要定位于室內(nèi)或小范圍內(nèi)的熱點覆蓋，提供寬帶無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；而3G業(yè)務(wù)在覆蓋范圍和移動性方面有很大優(yōu)勢。從覆蓋范圍、傳輸速率、業(yè)務(wù)類別、發(fā)展方向等方面綜合分析，3G與WLAN的融合發(fā)展可以達到數(shù)據(jù)速率和覆蓋范圍互為補充的效果。因此，筆者認(rèn)為運營商應(yīng)大力發(fā)展熱點地區(qū)的WLAN業(yè)務(wù)，積極促進3G與WLAN的快速融合發(fā)展。

2 WLAN與3G融合發(fā)展的優(yōu)勢

WLAN與3G融合發(fā)展，能夠使用戶通過簡便易用、經(jīng)濟高效的方式，獲得更多信息和娛樂服務(wù)，并能一直保持最佳的連接狀態(tài)；也可促進移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及市場的良性發(fā)展，并為運營商創(chuàng)造多種優(yōu)勢。

2.1有利于增加業(yè)務(wù)附加值及用戶粘性

從未來中國3G市場來看，語音業(yè)務(wù)帶來的ARPU值必然呈現(xiàn)下降的趨勢。因此，提供更多的數(shù)據(jù)多媒體業(yè)務(wù)，有利于移動運營商提高業(yè)務(wù)附加值、用戶忠誠度與網(wǎng)絡(luò)利用率。3G的客戶群和WLAN的客戶群具有非常強的同質(zhì)性，都大量使用移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。如果一個運營商能夠向客戶同時提供這兩種業(yè)務(wù)，而又實現(xiàn)統(tǒng)一收費，必將提升用戶的體驗，增加用戶粘性，帶動ARPU值提高。

2.2有利于加速技術(shù)發(fā)展、優(yōu)勢互補

對于移動運營商來說，將3G和WLAN有機地結(jié)合起來，可充分利用3G網(wǎng)絡(luò)的廣泛覆蓋能力，彌補WLAN覆蓋范圍小的不足；在熱點地區(qū)則利用WLAN的高數(shù)據(jù)傳輸率，減小對移動分組域的壓力，保證用戶與網(wǎng)絡(luò)連接不間斷。

同時，由于WLAN是由局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展而來的，并沒有完整的鑒權(quán)計費機制；因此，對于移動運營商來說，可以充分利用移動通信網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證計費體制，通過WLAN提供靈活廣泛的接入服務(wù)，真正實現(xiàn)3G和WLAN優(yōu)勢互補、協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.3有利于降低建設(shè)投入、減少運維成本

3G與WLAN的融合將有利于節(jié)省運營商的網(wǎng)絡(luò)資源和建設(shè)投資。WLAN的優(yōu)勢之一在于其網(wǎng)絡(luò)造價低廉，而3G設(shè)備的投資相對較大。因此在移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)集中需求較大的區(qū)域，慢速移動條件下的大流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過WLAN網(wǎng)絡(luò)獲得服務(wù)，可以有效地節(jié)省3G網(wǎng)絡(luò)資源，減小核心網(wǎng)的擴容壓力。3G與WLAN的融合還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，特別是與無線系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋共建共享，并可以發(fā)揮其有線網(wǎng)絡(luò)的競爭優(yōu)勢，達到投資利益最大化的目標(biāo)。另外，多網(wǎng)綜合運營也降低運營維護人力需求，節(jié)省了運營維護的成本。如有些運營商實現(xiàn)了用WLAN回傳移動網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)兩網(wǎng)的有效投資、綜合運維。

3 3G與WLAN融合的近期發(fā)展階段

筆者認(rèn)為3G與WLAN可分為近期和遠(yuǎn)期兩個階段、五個步驟實現(xiàn)融合與發(fā)展。

3.1第一步：認(rèn)證頁面推送方式

目前，三家電信運營商都已在商業(yè)熱點建設(shè)了大量的公共WLAN，采取包月或試用方式，運營商的WLAN一般采用DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動態(tài)主機設(shè)置協(xié)議）加Portal（門戶網(wǎng)站）的方式，即用戶通過Web瀏覽器發(fā)起Internet訪問請求后，接入控制器可以將該請求強制到Portal服務(wù)器，Portal服務(wù)器向用戶推送符合要求的認(rèn)證頁面。用戶輸入用戶名、密碼后，發(fā)起認(rèn)證請求。Portal服務(wù)器接收用戶認(rèn)證請求信息后，向AC（接入控制器）及認(rèn)證服務(wù)器發(fā)起用戶認(rèn)證過程，WLAN用戶認(rèn)證成功后，由Portal服務(wù)器向用戶推送門戶網(wǎng)站頁面。用戶上網(wǎng)結(jié)束后，可以使用 Portal功能通知接入控制器用戶下線；當(dāng)接入控制器偵測到用戶下線或者主動切斷用戶連接時，也能告知Portal服務(wù)器。

圖1中，3G和WLAN間無實質(zhì)性相互工作性能，僅對客戶管理系統(tǒng)和計費系統(tǒng)稍加修改，使得客戶使用同一套客戶服務(wù)和計費系統(tǒng)，計費時統(tǒng)一把WLAN的費用記在3G賬戶，用戶得到一個話單。目前，國內(nèi)三大運營商都已經(jīng)實現(xiàn)了這種方式，用戶感知并不好，每次都要點擊多次才能完成上網(wǎng)過程；如果在移動中或WLAN信號不穩(wěn)定，將會造成反復(fù)下線，大大影響用戶使用的便利性。

3.2第二步：客戶端認(rèn)證方式

目前中國移動等已經(jīng)在智能手機上推廣使用WLAN客戶端的方式（見圖2），無需通過瀏覽器訪問門戶登錄頁面進行復(fù)雜的操作，只需簡單點擊“自動登錄”按鈕，手機客戶端軟件會自動判斷運營商WLAN開通狀態(tài)及客戶信息，并協(xié)助智能登錄，簡便快捷；同時還支持登錄成功后實時查詢WLAN套餐剩余信息、流量觸發(fā)和熱點自啟動、查詢熱點地區(qū)等功能。

這種方式中組網(wǎng)并沒太大變化，在客戶端用戶/口令認(rèn)證方式中，AAA（Authentication Authorization Accounting，身份驗證、授權(quán)和統(tǒng)計）服務(wù)器接受來自AC的用戶認(rèn)證服務(wù)請求，對WLAN用戶進行認(rèn)證，并將認(rèn)證結(jié)果通知AC，從而通過手機終端的客戶端軟件實現(xiàn)自動連接等。同時，客戶端可以結(jié)合移動流量管控，使用話單/時長統(tǒng)計、流量查詢、門戶及應(yīng)用推送、業(yè)務(wù)辦理等更多的應(yīng)用。

3.3第三步：SIM卡認(rèn)證方式

這一方式中，用戶將通過SIM卡的信息自動實現(xiàn)登錄，且能實現(xiàn)WLAN與3G數(shù)據(jù)應(yīng)用的自動轉(zhuǎn)換。在第二步，用戶雖然可以通過客戶端實現(xiàn)自動登錄，但還是存在安裝客戶端及手機型號和版本的匹配等問題。第三步中網(wǎng)絡(luò)改造并不大，WLAN用戶與3G網(wǎng)絡(luò)的互通僅在AAA信令的交互方面需要與3G網(wǎng)絡(luò)共同完成，通過3G網(wǎng)絡(luò)使用的加密算法來獲得更安全可靠的用戶信息保護，并進行統(tǒng)一計費。在用戶數(shù)據(jù)傳輸方面各自通過原有WLAN網(wǎng)絡(luò)接入Internet。在3G與WLAN網(wǎng)絡(luò)之間只需使用AAA服務(wù)器來完成所有的AAA信令交互。在業(yè)務(wù)層面，沒有對WLAN用戶提出更高要求。在一個WLAN中的3G用戶的AAA需要由所在的3G網(wǎng)絡(luò)完成。認(rèn)證通過后，WLAN用戶設(shè)備通過WLAN原網(wǎng)絡(luò)連入Internet，而3G用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)路由則通過原有的3G核心網(wǎng)完成分組交換。

該方式需新增一個關(guān)鍵設(shè)備——3G AAA代理服務(wù)器，它是專門為3G與WLAN互通而設(shè)置的。3G AAA代理服務(wù)器終結(jié)所有從WLAN傳來的信息，同時它還與其他3G設(shè)備進行交互，如歸屬用戶服務(wù)器（HSS）、歸屬位置寄存器（HLR）、計費網(wǎng)關(guān)、呼叫控制功能和計費營帳等。HSS和HLR是本地注冊用戶信息的數(shù)據(jù)庫，3G AAA代理服務(wù)器用來查詢已注冊了這種互通服務(wù)的WLAN用戶信息。該方案中普遍采用基于IEEE 802.1x的認(rèn)證流程。EAP-AKA（Extensible Authentication Protocol-Authentication and Key Agreement，擴展鑒權(quán)協(xié)議-鑒權(quán)和密鑰協(xié)商）是3G與WLAN互連的認(rèn)證和密鑰分配協(xié)議，是保證其安全的基礎(chǔ)。

目前芬蘭和英國的部分電信運營商已經(jīng)逐步在歐洲提供了SIM卡認(rèn)證的無線因特網(wǎng)接入業(yè)務(wù)。用戶通過SIM卡作為接入鑒權(quán)手段，可以在GPRS廣域覆蓋和WLAN熱點覆蓋之間切換，所有的費用將匯總到電話賬單中，從而為最終用戶帶來極大的便利。中國移動也開始向高端客戶提供類似的組合服務(wù)，這些最終都將提高用戶的整體滿意度。

4 3G與WLAN融合的遠(yuǎn)期發(fā)展階段

市場的需求帶動了技術(shù)的發(fā)展，多個國際標(biāo)準(zhǔn)化組織先后展開了3G與WLAN融合的研究。3GPP組織早在2002年就發(fā)表了3G與WLAN融合的可行性研究報告，開始了3G與WLAN融合的研究之路。3GPP在R6中將3G系統(tǒng)和WLAN的互通問題作為一項單獨的工作項進行研究并制訂標(biāo)準(zhǔn)，主要目的是為了讓3G將WLAN作為其整體業(yè)務(wù)的一個重要部分提供給蜂窩簽約用戶，其研究方向主要包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、功能、需求等方面。這些國際標(biāo)準(zhǔn)化組織也提出WLAN與3G融合的后續(xù)規(guī)劃，因此，未來階段實現(xiàn)兩者在PS（Packet Switch，分組交換）域和CS（Circuit Switch，電路交換）域的無縫切換成為發(fā)展趨勢。

4.1第四步：PS域無縫切換

第四步的目標(biāo)是實現(xiàn)3G和WLAN的業(yè)務(wù)自由切換。比如，一個在3G上開始的WAP會議在移到WLAN上后應(yīng)當(dāng)能夠繼續(xù)這次會議，反過來也一樣，即能夠保持會話不間斷。

如圖4所示，由于涉及到在WLAN環(huán)境下獲得3G網(wǎng)絡(luò)中的分組交換服務(wù)，所以除AAA服務(wù)器外，還增加了PDG（Packet Data Gateway，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)）和WAG（Wireless Access Gateway，無線接入網(wǎng)關(guān)）等設(shè)備，從而可在兩個不同的網(wǎng)絡(luò)之間傳輸數(shù)據(jù)。

相比而言，第四步有更加廣泛意義上的網(wǎng)絡(luò)融合，它可以使WLAN用戶在進行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時獲得3G網(wǎng)絡(luò)分組交換域的相關(guān)服務(wù)，如IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）業(yè)務(wù)、定位業(yè)務(wù)、即時消息等，不但能滿足3G與WLAN網(wǎng)絡(luò)融合互通的基本需求，而且具有極大的市場前景。它能使3G用戶通過IP技術(shù)在人口密集區(qū)域獲得數(shù)據(jù)高傳輸率的同時，通過若干無線接入技術(shù)獲得3G網(wǎng)絡(luò)分組交換域的服務(wù)。這種集不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的服務(wù)可以為用戶提供更加廣泛的應(yīng)用，并可延伸至每一個普通用戶。因此第四步可以為未來的多媒體應(yīng)用提供一個通用的業(yè)務(wù)平臺，是一個較好的系統(tǒng)架構(gòu)選擇。

4.2第五步：CS域無縫切換

這一方式在第四步的基礎(chǔ)上又進一步，允許從WLAN系統(tǒng)接入基于3G電路交換業(yè)務(wù)（即一般的語音呼叫），其目標(biāo)是在3G和WLAN無線接入技術(shù)上提供無縫業(yè)務(wù)連貫性，使用戶感覺不到任何明顯的不同。

5 結(jié)束語

3G與WLAN兩網(wǎng)融合，一方面能充分發(fā)揮WLAN本身固有的特性，在WLAN覆蓋的范圍內(nèi)，為用戶提供比3G更高的帶寬；另一方面3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍廣，將填充以往WLAN覆蓋范圍內(nèi)3G業(yè)務(wù)的發(fā)展，也可促進WLAN業(yè)務(wù)的推廣，使二者互為補充、協(xié)調(diào)發(fā)展，為用戶帶來更好的移動互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。