智能管道下移動(dòng)終端LTE與WLAN協(xié)同關(guān)鍵問(wèn)題分析與建議

崔沛東+戴國(guó)華+余駿華

主要介紹了LTE+WLAN的相關(guān)技術(shù)以及發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)LTE與WLAN協(xié)同工作中可能遇到的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并給出了相應(yīng)的解決方案及建議。

LTE+WLAN 協(xié)同互操作 業(yè)務(wù)連續(xù)性 無(wú)縫切換

1 概述

作為新一代移動(dòng)接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，LTE提高了數(shù)據(jù)傳輸速率、頻譜利用率和系統(tǒng)覆蓋率，減小了延遲，成為時(shí)代的潮流。WLAN憑借其熱點(diǎn)覆蓋、高數(shù)據(jù)傳輸性、低成本、易部署等特點(diǎn)為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)提供了補(bǔ)充，分流了高速增長(zhǎng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，緩解了呈爆發(fā)式增長(zhǎng)的流量需求所造成的網(wǎng)絡(luò)壓力。據(jù)In-Stat發(fā)布的“運(yùn)營(yíng)商的3G分流方案”研究報(bào)告，2010年全球熱點(diǎn)場(chǎng)所為42.1萬(wàn)個(gè)，預(yù)計(jì)將在2015年超過(guò)120萬(wàn)個(gè)。而一些主流公司更是紛紛預(yù)測(cè)在2020年全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將比2010年增長(zhǎng)500～1 000倍。這些激增的數(shù)據(jù)流量需要WLAN來(lái)分流。

4G時(shí)代即將到來(lái)，即便4G網(wǎng)絡(luò)可以提供高得多的速度，具備更高的業(yè)務(wù)承載能力，但移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量和用戶數(shù)量的陡增還是會(huì)堵塞頻譜，造成現(xiàn)在3G網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)中斷等問(wèn)題。由于4G屬于授權(quán)頻譜，相比較于WLAN則成本更低顯得更加有效。運(yùn)營(yíng)商對(duì)于WLAN的需求將進(jìn)一步推進(jìn)WLAN熱點(diǎn)的快速發(fā)展。所以WLAN與LTE也許將并存很長(zhǎng)時(shí)間，擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分流重任。如何更好地令LTE與WLAN協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)價(jià)值最大化顯得非常關(guān)鍵。

2 LTE+WLAN的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀

2.1 LTE+WLAN相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

WLAN同3GPP網(wǎng)絡(luò)融合的研究一直被人們所關(guān)注，其標(biāo)準(zhǔn)化工作也在持續(xù)演進(jìn)。WLAN協(xié)同技術(shù)在3GPP的標(biāo)準(zhǔn)化演進(jìn)如表1所示：

表1 WLAN協(xié)同技術(shù)在3GPP的標(biāo)準(zhǔn)化

標(biāo)準(zhǔn)版本 WLAN協(xié)同技術(shù)在3GPP的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容

Rel.6/7 WLAN互通與QoS保證

Rel.8 非3GPP接入的互通與移動(dòng)性（可接入EPC網(wǎng)絡(luò)；支持基于IP的業(yè)務(wù)連續(xù)性）

Rel.9/10 基于業(yè)務(wù)與IP流的移動(dòng)性（MAPCON技術(shù)；IFOM技術(shù)；非無(wú)縫分流技術(shù)）

Rel.11 可信任WLAN的無(wú)縫接入（SaMOG；DIDA；LOBSTER）

Rel.12 WLAN網(wǎng)絡(luò)選擇優(yōu)化分流/互操作（WLAN網(wǎng)絡(luò)選擇；eSaMOG；WORM；Hotspot 2.0技術(shù)融合）

在Rel.11之前，WLAN接入方式主要采用S2b或S2c的ePDG方式，其對(duì)應(yīng)的無(wú)縫接入技術(shù)MAPCON已經(jīng)成熟并定義在TS 23.402中，IFOM技術(shù)也已經(jīng)成熟并定義在TS 23.261中。3GPP在Rel.11中提出了基于可信WLAN接入的S2a接口接入方式的SaMOG（S2a-based Mobility Over GTP）技術(shù)。SaMOG在Rel.12之前主要考慮對(duì)終端無(wú)影響的方案（TR 23.852），對(duì)終端有影響的方案在Rel.12中再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（其對(duì)應(yīng)的3GPP WI為eSaMOG）。

3GPP從Rel.8開始引入ANDSF框架來(lái)實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)與選擇。其3GPP標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展情況及相關(guān)內(nèi)容如表2所示：

表2 ANDSF 3GPP標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展情況

ANDSF Rel.8 接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)/接入網(wǎng)絡(luò)列表信息提供選擇（ANDI）。

系統(tǒng)間移動(dòng)策略（ISMP）。

ANDSF增強(qiáng) Rel.9 漫游場(chǎng)景下接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)與選擇支持。

制定ANDSF獲取的功能。

安全信息/終端當(dāng)前位置/其它實(shí)體的ISMP/簡(jiǎn)單化ANDSF配置與維護(hù)。

ANDSF Rel.10 系統(tǒng)間路由策略（ISRP）。

基于APN、目的IP地址和端口號(hào)，終端在不同無(wú)線接入接口中進(jìn)行IP流的同時(shí)路由。

ANDSF（DIDA） Rel.11 ISRP擴(kuò)展。

基于應(yīng)用、內(nèi)容類型與大小、目的域，提供給運(yùn)營(yíng)商一個(gè)更好的網(wǎng)絡(luò)資源控制方式。

Operator Polices for IP Interface Selection（OPIIS） Rel.12 增強(qiáng)3GPP和非3GPP間接入的IP接口選擇的運(yùn)營(yíng)商策略。

多IP接口選擇應(yīng)用于物理接口和邏輯接口。

APN間路由策略（IARP）。

WLAN選擇策略（WLANSP）。

2.2 運(yùn)營(yíng)商對(duì)LTE+WLAN互操作需求

由于業(yè)務(wù)盈利模式尚未明確，各大運(yùn)營(yíng)商對(duì)LTE與WLAN互操作需求有所差異，表3為部分運(yùn)營(yíng)商的互操作需求。

2.3 芯片廠商及終端廠商的支持情況

高通宣稱其多個(gè)已量產(chǎn)和計(jì)劃推出的LTE芯片均支持WLAN分流功能，已支持統(tǒng)一鑒權(quán)認(rèn)證、S2b接入、基于IFOM的無(wú)縫切換和業(yè)務(wù)分流功能。據(jù)了解，其它芯片廠商大部分尚處預(yù)研階段或暫無(wú)支持LTE與WLAN互操作的計(jì)劃。

現(xiàn)階段熱門手機(jī)終端必選支持802.11b/g/n，可選支持802.11a/ac。

3 LTE+WLAN關(guān)鍵問(wèn)題分析

（1）WLAN性能問(wèn)題

當(dāng)前支持WLAN的LTE移動(dòng)終端仍存在許多問(wèn)題：如WLAN性能參差不齊，使用穩(wěn)定性較差。WLAN射頻和性能指標(biāo)的測(cè)試無(wú)相關(guān)國(guó)家或行業(yè)規(guī)范支持。

（2）鑒權(quán)接入問(wèn)題

目前中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商WLAN網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證接入方式均較為繁瑣，需在Web界面手動(dòng)輸入用戶名和密碼，操作繁瑣、使用不方便、用戶體驗(yàn)較差；同時(shí)采用用戶名和密碼方式認(rèn)證，密碼通過(guò)短信獲取，安全性較低。

（3）安全性及接入方式問(wèn)題

隨著WLAN用戶的不斷增多，其安全性也引起了人們的廣泛關(guān)注，如何保證用戶數(shù)據(jù)信息的安全顯得尤為重要。首先，LTE終端通過(guò)WLAN接入，應(yīng)保障端到端安全性，包括3個(gè)方面：WLAN空中鏈路的加密、WLAN鑒權(quán)的安全以及終端通過(guò)WLAN接入EPC網(wǎng)絡(luò)的安全。其次，3種接入方式（S2a接口接入、S2b接口接入、S2c接口接入）該如何選擇。endprint

（4）業(yè)務(wù)連續(xù)性問(wèn)題

要保證用戶在WLAN網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)和切換，無(wú)業(yè)務(wù)中斷感知做到無(wú)縫切換，需要考慮3個(gè)方面。首先，針對(duì)不同業(yè)務(wù)、不同的無(wú)線信道條件和網(wǎng)絡(luò)接入策略實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)切換，以保證用戶的無(wú)縫切換體驗(yàn)。其次，隨著用戶移動(dòng)發(fā)起網(wǎng)絡(luò)間切換，業(yè)務(wù)應(yīng)能保持無(wú)中斷和無(wú)明顯時(shí)延。另外，網(wǎng)絡(luò)間基于業(yè)務(wù)流、IP流和PDN連接的切換應(yīng)該無(wú)中斷。

（5）網(wǎng)絡(luò)選擇與協(xié)作問(wèn)題

WLAN資費(fèi)相對(duì)較低（按時(shí)長(zhǎng)計(jì)費(fèi)），而LTE資費(fèi)相對(duì)較高（按流量計(jì)費(fèi)），LTE網(wǎng)絡(luò)與WLAN網(wǎng)絡(luò)同時(shí)存在，是否切換到LTE網(wǎng)絡(luò)？這就要求根據(jù)用戶資費(fèi)需求、業(yè)務(wù)需要和網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)狀況，實(shí)現(xiàn)最適合網(wǎng)絡(luò)接入和業(yè)務(wù)流的最佳路由，提供良好的用戶體驗(yàn)。如今，運(yùn)營(yíng)商對(duì)于WLAN的盈利模式尚未明確，還未制定明確的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。而用戶基于資費(fèi)問(wèn)題對(duì)網(wǎng)絡(luò)QoS服務(wù)的要求也存在差異化。例如：

用戶1：資費(fèi)無(wú)所謂，服務(wù)質(zhì)量更重要；

用戶2：只要WLAN能用，就不接入LTE網(wǎng)絡(luò)。

沒(méi)有好的選擇與協(xié)作方案，將導(dǎo)致不合適的網(wǎng)絡(luò)接入與切換，例如：接入至低吞吐量的WLAN網(wǎng)絡(luò)；選擇至高負(fù)載的WLAN網(wǎng)絡(luò)；選擇至低容量的WLAN網(wǎng)絡(luò)；LTE與WLAN網(wǎng)絡(luò)間的乒乓切換（由于用戶移動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的快速變化，導(dǎo)致移動(dòng)終端在LTE與WLAN網(wǎng)絡(luò)的來(lái)回切換）。這些不合適的網(wǎng)絡(luò)接入與切換會(huì)直接影響用戶體驗(yàn)，所以LTE網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)的正確選擇與協(xié)作非常重要。

4 解決方案

4.1 WLAN性能及穩(wěn)定性

目前WLAN射頻和性能指標(biāo)的測(cè)試無(wú)相關(guān)國(guó)家或行業(yè)規(guī)范支持。中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）在GB 15629.11以及IEEE 802.11協(xié)議的基礎(chǔ)上，對(duì)WLAN無(wú)線設(shè)備的射頻技術(shù)參數(shù)、限值要求和測(cè)量方法等內(nèi)容進(jìn)行研究和標(biāo)準(zhǔn)起草（公眾無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備射頻指標(biāo)技術(shù)要求和測(cè)試方法）。預(yù)計(jì)不久以后將有較成熟的射頻和性能指標(biāo)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于WLAN的性能及穩(wěn)定性，建議可在如下方面進(jìn)行評(píng)估：信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）測(cè)量；WLAN網(wǎng)絡(luò)在漫游、與藍(lán)牙的并行工作以及與LTE網(wǎng)絡(luò)互操作等環(huán)境中的性能測(cè)試；發(fā)射功率、接收機(jī)靈敏度、上下行吞吐量、電池性能等的指標(biāo)測(cè)試。

4.2 WLAN接入的統(tǒng)一鑒權(quán)認(rèn)證

為了避免繁瑣的認(rèn)證接入方式，可采用基于用戶（U）SIM卡信息進(jìn)行認(rèn)證的EAP-SIM、EAP-AKA和EAP-AKA這3種認(rèn)證方法。EAP-AKA是對(duì)EAP-AKA的改進(jìn)，更新了密鑰導(dǎo)出機(jī)制，防止回退攻擊。當(dāng)用戶使用SIM卡時(shí)，執(zhí)行EAP-SIM認(rèn)證流程；當(dāng)用戶使用USIM卡時(shí)，執(zhí)行EAP-AKA認(rèn)證流程。整個(gè)認(rèn)證流程不需要用戶介入任何手工操作，完全由用戶終端自動(dòng)完成，有效避免了在Wi-Fi環(huán)境較差的環(huán)境中頻繁掉線引起的頻繁認(rèn)證問(wèn)題，使得用戶體驗(yàn)大大提高。

4.3 安全性以及3種接入方式的分析

為保證WLAN網(wǎng)絡(luò)接入的安全性，需支持空中鏈路加密算法（WEP；WPA2 Personal；WPA2 Enterprise）、增強(qiáng)的EAP鑒權(quán)認(rèn)證算法（EAP-AKA；EAP-AKA）以提供空中鏈路安全保障和保證安全統(tǒng)一鑒權(quán)。WLAN接入EPC的互通架構(gòu)按照WLAN與EPC核心網(wǎng)之間的信任關(guān)系以及采用的移動(dòng)性管理協(xié)議（GTP，PMIP和DSMIP），可以分為S2a、S2b和S2c這3種場(chǎng)景。其中，S2a或S2c接口方式用于接入授信WLAN網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。S2b接口方式接入用于接入非授信WLAN網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，此時(shí)EPC網(wǎng)絡(luò)將WLAN接入視為不可信接入，則必須通過(guò)ePDG接入EPC，終端和ePDG之間采用IPsec隧道承載數(shù)據(jù)，使不可信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元無(wú)法感知數(shù)據(jù)傳輸，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴２捎肧2c接口方式接入，網(wǎng)絡(luò)和終端側(cè)需支持DSMIPv6協(xié)議。其中，對(duì)S2a接入方式與S2b接入方式的選擇策略的評(píng)估如下：

首先從用戶需求方面考慮，用戶需要安全性高的WLAN環(huán)境，非授信網(wǎng)絡(luò)S2b接入方式安全性更高。良好的用戶體驗(yàn)需要業(yè)務(wù)的連續(xù)性，即數(shù)據(jù)的無(wú)縫切換，其中S2b采用的MAPCON技術(shù)較為成熟，而S2a使用的SaMOG（S2a-based Mobility Over GTP）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定較晚，目前商用成熟度較低，相關(guān)無(wú)縫技術(shù)將在下一節(jié)詳細(xì)說(shuō)明。

其次考慮接入方式對(duì)終端的影響。S2a接入方式對(duì)終端側(cè)無(wú)影響；S2b接入方式要求終端側(cè)需支持與ePDG建立IPSec隧道。目前產(chǎn)業(yè)鏈普遍支持IPsec完整性保護(hù)和IPsec加密，部分廠商認(rèn)為開啟IPsec對(duì)終端無(wú)影響，另有廠商表示開啟IPsec可能對(duì)功耗會(huì)有一點(diǎn)影響，但業(yè)界尚無(wú)量化的數(shù)據(jù)。

綜上所述，從目前調(diào)研情況來(lái)看，由于各終端商芯片商均表示支持IPsec，采用S2b接入方式對(duì)終端影響較小，鑒于安全性和技術(shù)成熟度，目前可能S2b的接入方式更適合。

4.4 業(yè)務(wù)連續(xù)性與無(wú)縫切換

為保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性與無(wú)縫切換，可采用3種方案。

第一種方案，基于PDN切換的MAPCON（Multi-Access PDN Connectivity）技術(shù)：指用戶在不同的接入系統(tǒng)中建立的是不同的PDN連接，即不同的接入系統(tǒng)中的PDN連接必須使用不同的APN。終端在LTE和WLAN中通過(guò)Dual Radio方式，使用不同APN建立不同的PDN連接，可實(shí)現(xiàn)LTE與WLAN網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫切換和負(fù)荷分擔(dān)。圖1為MAPCON技術(shù)的業(yè)務(wù)流模型：

圖1 MAPCON的業(yè)務(wù)流模型

第二種方案，基于IP流的切換IFOM（IP Flow Mobility）技術(shù)：主要研究終端在同一個(gè)PDN連接下的不同IP流如何路由到不同的接入系統(tǒng)，并且用戶在LTE和WLAN之間切換時(shí)，如何保證這些IP流切換的連續(xù)性和無(wú)縫的IP流移動(dòng)性。運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)業(yè)務(wù)QoS將不同業(yè)務(wù)進(jìn)行分流，如Best Effort業(yè)務(wù)通過(guò)WLAN分流，對(duì)QoS有特殊要求的業(yè)務(wù)仍然通過(guò)LTE網(wǎng)絡(luò)承載。目前IFOM技術(shù)僅應(yīng)用于S2c接入方式，主要基于DSMIPv6實(shí)現(xiàn)。圖2為IFOM業(yè)務(wù)流模型：endprint

圖2 IFOM業(yè)務(wù)流模型

第三種方案，SaMOG（S2a-based Mobility Over GTP）技術(shù)方案，包括對(duì)終端無(wú)影響的方案和對(duì)終端有影響的方案。SaMOG對(duì)終端無(wú)影響的方案特點(diǎn)有以下2點(diǎn)：第一，在WLAN網(wǎng)絡(luò)接入中只考慮單PDN連接；第二，只考慮無(wú)IP地址預(yù)留的移動(dòng)性，即終端在WLAN網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)間切換時(shí)IP地址要發(fā)生改變。而對(duì)終端有影響的方案主要體現(xiàn)在用戶面和控制面這2個(gè)方面：用戶面的影響，終端需支持虛擬MAC技術(shù)，即通過(guò)在UE-MAC地址和TWAG MAC地址間的一一映射來(lái)實(shí)現(xiàn)上下行IP數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)；控制面的影響，對(duì)于支持多PDN連接的終端，需支持3GPP新定義的WLAN控制協(xié)議（WLCP），以及支持一個(gè)新的用于指示控制協(xié)議的Ethernet Type的幀格式（需由IEEE來(lái)制定）。

4.5 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)、接入與協(xié)作策略

3GPP為實(shí)現(xiàn)WLAN和3GPP系統(tǒng)間業(yè)務(wù)連續(xù)性和無(wú)縫分流，引入的一個(gè)新的網(wǎng)元功能模塊ANDSF（Access Network Discovery and Selection Function）。終端根據(jù)用戶偏好、業(yè)務(wù)不同QoS服務(wù)等級(jí)要求和從ANDSF獲取的控制策略（運(yùn)營(yíng)商定義）發(fā)現(xiàn)和選擇接入網(wǎng)絡(luò)。

為增強(qiáng)用戶體驗(yàn)和提高網(wǎng)絡(luò)選擇的智能化，以下信息也可輔助接入網(wǎng)絡(luò)選擇。例如基于網(wǎng)絡(luò)側(cè)提供的信息如實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀況，包括LTE網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)的擁塞、負(fù)載和容量情況；用戶簽約信息如用戶等級(jí)；AP支持能力等。基于終端側(cè)提供的信息如終端檢測(cè)到的無(wú)線狀況、終端移動(dòng)速度、用戶偏好、電池利用率等。此外，HotSpot2.0的融合支持可輔助接入網(wǎng)絡(luò)的選擇，HotSpot2.0具有分發(fā)AP負(fù)載等信息給終端的能力，終端可利用IEEE 802.11u ANQP協(xié)議獲得更多網(wǎng)絡(luò)特性等信息。

如何發(fā)現(xiàn)和選擇一個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)接入，制定合理的選擇接入與協(xié)作策略是LTE+WLAN互操作的關(guān)鍵。這里介紹如下3種網(wǎng)絡(luò)接入選擇與協(xié)作方案：

第一種是4G Americas組織推薦的接入網(wǎng)絡(luò)選擇和路由方案。該方案兼容HotSpot2.0的AP提供給UE相關(guān)網(wǎng)絡(luò)特性等信息。由3GPP網(wǎng)絡(luò)提供實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和擁塞信息，ANDSF服務(wù)器提供策略（包括運(yùn)營(yíng)商定義的）給終端。終端可以根據(jù)獲得的信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入選擇和業(yè)務(wù)流的分流路由。

第二種是高通芯片CnE方案。其主要特點(diǎn)是基于應(yīng)用進(jìn)行無(wú)線選擇，并對(duì)Wi-Fi信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，包括無(wú)線信道和回傳狀況檢測(cè)以及擁塞和干擾檢測(cè)，此外還增強(qiáng)了對(duì)移動(dòng)性的支持。高通表示目前通過(guò)3個(gè)算法的判斷（無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)弱，網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載）能很好實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入選擇。

第三種是中國(guó)電信智能網(wǎng)絡(luò)接入選擇與協(xié)作方案，即基于終端應(yīng)用或芯片實(shí)現(xiàn)和基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，通過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)選擇與協(xié)作，提供良好的用戶體驗(yàn)。中國(guó)電信LTE終端的智能網(wǎng)絡(luò)接入選擇與協(xié)作功能包括2個(gè)方面。第一，智能網(wǎng)絡(luò)選擇與接入，即終端能基于用戶偏好、運(yùn)營(yíng)商定義策略和網(wǎng)絡(luò)要求進(jìn)行WLAN網(wǎng)絡(luò)選擇。第二，智能網(wǎng)絡(luò)協(xié)作，即終端基于各種信息，包括用戶偏好、終端本地工作環(huán)境、實(shí)時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸情況、運(yùn)營(yíng)商定義的策略等進(jìn)行業(yè)務(wù)分流和路由等決策。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前LTE+WLAN上述問(wèn)題的相關(guān)技術(shù)研究都仍在更新和完善中。隨著LTE與WLAN協(xié)同互操作具體需求的明確，通過(guò)展開LTE與WLAN互操作試驗(yàn)與驗(yàn)證，相信LTE+WLAN技術(shù)會(huì)不斷進(jìn)步和完善，給使用者帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)。

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[2] 3GPP TS 23.402 V12.5.0. Architecture enhancements for non-3GPP accesses[S]. 2014.

[3] 3GPP TR 23.852 V12.0.0. Study on S2a Mobility based on GPRS Tunnelling Protocol （GTP） and Wireless Local Area Network （WLAN） access to the Enhanced Packet Core （EPC） network （SaMOG）； Stage 2[S]. 2013.

[4] 3GPP TR 23.853 V12.0.0. Operator Policies for IP Interface Selection （OPIIS）[S]. 2012.

[5] 3GPP TR 23.855 V11.0.0. Data Identification in Access Network Discovery and Selection Function （ANDSF） （DIDA）[S]. 2011.

[6] 3GPP TS 24.312 V12.5.0. Access Network Discovery and Selection Function （ANDSF） Management Object （MO）[S]. 2014.

[7] 姜怡華，許慕鴻，習(xí)建德，等. 3GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE）原理與設(shè)計(jì)[M]. 2版. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[8] 許慕鴻. WLAN和移動(dòng)網(wǎng)互通技術(shù)分析[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)， 2012（5）.endprint

圖2 IFOM業(yè)務(wù)流模型

第三種方案，SaMOG（S2a-based Mobility Over GTP）技術(shù)方案，包括對(duì)終端無(wú)影響的方案和對(duì)終端有影響的方案。SaMOG對(duì)終端無(wú)影響的方案特點(diǎn)有以下2點(diǎn)：第一，在WLAN網(wǎng)絡(luò)接入中只考慮單PDN連接；第二，只考慮無(wú)IP地址預(yù)留的移動(dòng)性，即終端在WLAN網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)間切換時(shí)IP地址要發(fā)生改變。而對(duì)終端有影響的方案主要體現(xiàn)在用戶面和控制面這2個(gè)方面：用戶面的影響，終端需支持虛擬MAC技術(shù)，即通過(guò)在UE-MAC地址和TWAG MAC地址間的一一映射來(lái)實(shí)現(xiàn)上下行IP數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)；控制面的影響，對(duì)于支持多PDN連接的終端，需支持3GPP新定義的WLAN控制協(xié)議（WLCP），以及支持一個(gè)新的用于指示控制協(xié)議的Ethernet Type的幀格式（需由IEEE來(lái)制定）。

4.5 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)、接入與協(xié)作策略

3GPP為實(shí)現(xiàn)WLAN和3GPP系統(tǒng)間業(yè)務(wù)連續(xù)性和無(wú)縫分流，引入的一個(gè)新的網(wǎng)元功能模塊ANDSF（Access Network Discovery and Selection Function）。終端根據(jù)用戶偏好、業(yè)務(wù)不同QoS服務(wù)等級(jí)要求和從ANDSF獲取的控制策略（運(yùn)營(yíng)商定義）發(fā)現(xiàn)和選擇接入網(wǎng)絡(luò)。

為增強(qiáng)用戶體驗(yàn)和提高網(wǎng)絡(luò)選擇的智能化，以下信息也可輔助接入網(wǎng)絡(luò)選擇。例如基于網(wǎng)絡(luò)側(cè)提供的信息如實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀況，包括LTE網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)的擁塞、負(fù)載和容量情況；用戶簽約信息如用戶等級(jí)；AP支持能力等?；诮K端側(cè)提供的信息如終端檢測(cè)到的無(wú)線狀況、終端移動(dòng)速度、用戶偏好、電池利用率等。此外，HotSpot2.0的融合支持可輔助接入網(wǎng)絡(luò)的選擇，HotSpot2.0具有分發(fā)AP負(fù)載等信息給終端的能力，終端可利用IEEE 802.11u ANQP協(xié)議獲得更多網(wǎng)絡(luò)特性等信息。

如何發(fā)現(xiàn)和選擇一個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)接入，制定合理的選擇接入與協(xié)作策略是LTE+WLAN互操作的關(guān)鍵。這里介紹如下3種網(wǎng)絡(luò)接入選擇與協(xié)作方案：

第一種是4G Americas組織推薦的接入網(wǎng)絡(luò)選擇和路由方案。該方案兼容HotSpot2.0的AP提供給UE相關(guān)網(wǎng)絡(luò)特性等信息。由3GPP網(wǎng)絡(luò)提供實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和擁塞信息，ANDSF服務(wù)器提供策略（包括運(yùn)營(yíng)商定義的）給終端。終端可以根據(jù)獲得的信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入選擇和業(yè)務(wù)流的分流路由。

第二種是高通芯片CnE方案。其主要特點(diǎn)是基于應(yīng)用進(jìn)行無(wú)線選擇，并對(duì)Wi-Fi信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，包括無(wú)線信道和回傳狀況檢測(cè)以及擁塞和干擾檢測(cè)，此外還增強(qiáng)了對(duì)移動(dòng)性的支持。高通表示目前通過(guò)3個(gè)算法的判斷（無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)弱，網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載）能很好實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入選擇。

第三種是中國(guó)電信智能網(wǎng)絡(luò)接入選擇與協(xié)作方案，即基于終端應(yīng)用或芯片實(shí)現(xiàn)和基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，通過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)選擇與協(xié)作，提供良好的用戶體驗(yàn)。中國(guó)電信LTE終端的智能網(wǎng)絡(luò)接入選擇與協(xié)作功能包括2個(gè)方面。第一，智能網(wǎng)絡(luò)選擇與接入，即終端能基于用戶偏好、運(yùn)營(yíng)商定義策略和網(wǎng)絡(luò)要求進(jìn)行WLAN網(wǎng)絡(luò)選擇。第二，智能網(wǎng)絡(luò)協(xié)作，即終端基于各種信息，包括用戶偏好、終端本地工作環(huán)境、實(shí)時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸情況、運(yùn)營(yíng)商定義的策略等進(jìn)行業(yè)務(wù)分流和路由等決策。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前LTE+WLAN上述問(wèn)題的相關(guān)技術(shù)研究都仍在更新和完善中。隨著LTE與WLAN協(xié)同互操作具體需求的明確，通過(guò)展開LTE與WLAN互操作試驗(yàn)與驗(yàn)證，相信LTE+WLAN技術(shù)會(huì)不斷進(jìn)步和完善，給使用者帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS 23.261 V11.0.0. IP flow mobility and seamless Wireless Local Area Network （WLAN） offload； Stage 2[S]. 2012.

[2] 3GPP TS 23.402 V12.5.0. Architecture enhancements for non-3GPP accesses[S]. 2014.

[3] 3GPP TR 23.852 V12.0.0. Study on S2a Mobility based on GPRS Tunnelling Protocol （GTP） and Wireless Local Area Network （WLAN） access to the Enhanced Packet Core （EPC） network （SaMOG）； Stage 2[S]. 2013.

[4] 3GPP TR 23.853 V12.0.0. Operator Policies for IP Interface Selection （OPIIS）[S]. 2012.

[5] 3GPP TR 23.855 V11.0.0. Data Identification in Access Network Discovery and Selection Function （ANDSF） （DIDA）[S]. 2011.

[6] 3GPP TS 24.312 V12.5.0. Access Network Discovery and Selection Function （ANDSF） Management Object （MO）[S]. 2014.

[7] 姜怡華，許慕鴻，習(xí)建德，等. 3GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE）原理與設(shè)計(jì)[M]. 2版. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[8] 許慕鴻. WLAN和移動(dòng)網(wǎng)互通技術(shù)分析[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)， 2012（5）.endprint

圖2 IFOM業(yè)務(wù)流模型

第三種方案，SaMOG（S2a-based Mobility Over GTP）技術(shù)方案，包括對(duì)終端無(wú)影響的方案和對(duì)終端有影響的方案。SaMOG對(duì)終端無(wú)影響的方案特點(diǎn)有以下2點(diǎn)：第一，在WLAN網(wǎng)絡(luò)接入中只考慮單PDN連接；第二，只考慮無(wú)IP地址預(yù)留的移動(dòng)性，即終端在WLAN網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)間切換時(shí)IP地址要發(fā)生改變。而對(duì)終端有影響的方案主要體現(xiàn)在用戶面和控制面這2個(gè)方面：用戶面的影響，終端需支持虛擬MAC技術(shù)，即通過(guò)在UE-MAC地址和TWAG MAC地址間的一一映射來(lái)實(shí)現(xiàn)上下行IP數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)；控制面的影響，對(duì)于支持多PDN連接的終端，需支持3GPP新定義的WLAN控制協(xié)議（WLCP），以及支持一個(gè)新的用于指示控制協(xié)議的Ethernet Type的幀格式（需由IEEE來(lái)制定）。

4.5 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)、接入與協(xié)作策略

3GPP為實(shí)現(xiàn)WLAN和3GPP系統(tǒng)間業(yè)務(wù)連續(xù)性和無(wú)縫分流，引入的一個(gè)新的網(wǎng)元功能模塊ANDSF（Access Network Discovery and Selection Function）。終端根據(jù)用戶偏好、業(yè)務(wù)不同QoS服務(wù)等級(jí)要求和從ANDSF獲取的控制策略（運(yùn)營(yíng)商定義）發(fā)現(xiàn)和選擇接入網(wǎng)絡(luò)。

為增強(qiáng)用戶體驗(yàn)和提高網(wǎng)絡(luò)選擇的智能化，以下信息也可輔助接入網(wǎng)絡(luò)選擇。例如基于網(wǎng)絡(luò)側(cè)提供的信息如實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀況，包括LTE網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)的擁塞、負(fù)載和容量情況；用戶簽約信息如用戶等級(jí)；AP支持能力等?；诮K端側(cè)提供的信息如終端檢測(cè)到的無(wú)線狀況、終端移動(dòng)速度、用戶偏好、電池利用率等。此外，HotSpot2.0的融合支持可輔助接入網(wǎng)絡(luò)的選擇，HotSpot2.0具有分發(fā)AP負(fù)載等信息給終端的能力，終端可利用IEEE 802.11u ANQP協(xié)議獲得更多網(wǎng)絡(luò)特性等信息。

如何發(fā)現(xiàn)和選擇一個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)接入，制定合理的選擇接入與協(xié)作策略是LTE+WLAN互操作的關(guān)鍵。這里介紹如下3種網(wǎng)絡(luò)接入選擇與協(xié)作方案：

第一種是4G Americas組織推薦的接入網(wǎng)絡(luò)選擇和路由方案。該方案兼容HotSpot2.0的AP提供給UE相關(guān)網(wǎng)絡(luò)特性等信息。由3GPP網(wǎng)絡(luò)提供實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和擁塞信息，ANDSF服務(wù)器提供策略（包括運(yùn)營(yíng)商定義的）給終端。終端可以根據(jù)獲得的信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入選擇和業(yè)務(wù)流的分流路由。

第二種是高通芯片CnE方案。其主要特點(diǎn)是基于應(yīng)用進(jìn)行無(wú)線選擇，并對(duì)Wi-Fi信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，包括無(wú)線信道和回傳狀況檢測(cè)以及擁塞和干擾檢測(cè)，此外還增強(qiáng)了對(duì)移動(dòng)性的支持。高通表示目前通過(guò)3個(gè)算法的判斷（無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)弱，網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載）能很好實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入選擇。

第三種是中國(guó)電信智能網(wǎng)絡(luò)接入選擇與協(xié)作方案，即基于終端應(yīng)用或芯片實(shí)現(xiàn)和基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，通過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)選擇與協(xié)作，提供良好的用戶體驗(yàn)。中國(guó)電信LTE終端的智能網(wǎng)絡(luò)接入選擇與協(xié)作功能包括2個(gè)方面。第一，智能網(wǎng)絡(luò)選擇與接入，即終端能基于用戶偏好、運(yùn)營(yíng)商定義策略和網(wǎng)絡(luò)要求進(jìn)行WLAN網(wǎng)絡(luò)選擇。第二，智能網(wǎng)絡(luò)協(xié)作，即終端基于各種信息，包括用戶偏好、終端本地工作環(huán)境、實(shí)時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸情況、運(yùn)營(yíng)商定義的策略等進(jìn)行業(yè)務(wù)分流和路由等決策。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前LTE+WLAN上述問(wèn)題的相關(guān)技術(shù)研究都仍在更新和完善中。隨著LTE與WLAN協(xié)同互操作具體需求的明確，通過(guò)展開LTE與WLAN互操作試驗(yàn)與驗(yàn)證，相信LTE+WLAN技術(shù)會(huì)不斷進(jìn)步和完善，給使用者帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 3GPP TS 23.402 V12.5.0. Architecture enhancements for non-3GPP accesses[S]. 2014.

[3] 3GPP TR 23.852 V12.0.0. Study on S2a Mobility based on GPRS Tunnelling Protocol （GTP） and Wireless Local Area Network （WLAN） access to the Enhanced Packet Core （EPC） network （SaMOG）； Stage 2[S]. 2013.

[4] 3GPP TR 23.853 V12.0.0. Operator Policies for IP Interface Selection （OPIIS）[S]. 2012.

[5] 3GPP TR 23.855 V11.0.0. Data Identification in Access Network Discovery and Selection Function （ANDSF） （DIDA）[S]. 2011.

[6] 3GPP TS 24.312 V12.5.0. Access Network Discovery and Selection Function （ANDSF） Management Object （MO）[S]. 2014.

[7] 姜怡華，許慕鴻，習(xí)建德，等. 3GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE）原理與設(shè)計(jì)[M]. 2版. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[8] 許慕鴻. WLAN和移動(dòng)網(wǎng)互通技術(shù)分析[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)， 2012（5）.endprint