UMA的固定移動網絡融合解決方案

1、引言

通信技術發(fā)展到今天，有線通信和無線通信都表現(xiàn)出各自的優(yōu)越和不足。隨著人們對多媒體傳輸需求的猛增，多媒體數(shù)據業(yè)務越豐富，對無線網絡的局限和對便攜式設備的限制就越大，這急需一種解決辦法。目前，有線通信主要采用雙絞線、同軸電纜等連接手段，提供從幾kb/s到幾Gb/s的傳輸速率，這種幾乎無上限的傳輸能力能夠開展從窄帶到超寬帶的各類型業(yè)務，但恰恰也是這根“線”使有線通信失去了很好的自由度。無線通信雖然突破了“線”的束縛，但是受到頻率資源、傳輸能力的嚴重限制，純粹的“無線”無法滿足業(yè)務發(fā)展的需求。因此，有線通信和無線通信的相互補充、整合能夠很好地適應和滿足通信市場的發(fā)展需要。

“有線”、“無線”技術的優(yōu)勢互補，為固網與移動網的融合（FMC，F(xiàn)ixed-mobil Convergence）提供了動力。在目前頻譜資源有限的情況下，免費的ISM（Industrial Scientific Medical）頻段無疑很具誘惑力，但是，采用ISM頻段技術重新布網又不太現(xiàn)實；而使用ISM頻段技術與現(xiàn)有蜂窩網絡融合，既可提供新的移動服務或增強原有移動服務，又可整合已有資源，實現(xiàn)網絡資源共享，因此，順應市場對業(yè)務融合的強烈要求，利用現(xiàn)有網絡實現(xiàn)FMC應用的非授權移動接入（UMA， Unlicensed Mobile Access）的解決方案應運而生。

2、UMA技術簡介

UMA是一種使用ISM頻段的，由英國電信等電信運營商起草的新GSM無線接入方式。UMA借助ISM頻段相關技術將移動終端接入 GSM/GPRS核心網，進而使用各項GSM/GPRS服務。UMA網絡能夠與現(xiàn)有無線接入網絡（GERAN，GSM EDGE Radio Access Network）共存，互不影響，還能夠通過信息交互，實現(xiàn)移動終端在兩種網絡間的漫游切換。

2.1　UMA技術原理

通過非授權網絡（藍牙或WiFi），UMA技術可從傳統(tǒng)蜂窩網絡或本地GSM和GPRS移動服務的手機自動切換到UMA接入點，使手機無中斷地檢測到速度最快、最經濟的網絡，從而使手機用戶可以最靈活的方式獲得先進的手機服務。手機離開UMA接入點的覆蓋范圍后，則無縫切換回蜂窩網絡。圖1為 UMA網絡拓撲結構：

圖1　UMA網絡拓撲結構

在UMA體系結構中，原有的蜂窩網絡并沒有進行調整，只是在網絡中引入一個新的網絡組件——UMA控制器（UNC）。UNC的作用相當于 GSM/GPRS原有接入網中的基站控制器（BSC），負責UMA網絡的無線資源管理以及鏈路管理，此外UNC還通過IP網絡與移動終端（MS）建立端到端的連接，并與MSC/GPRS交換信息。

2.2　UMA網絡體系結構

UMA網絡體系結構如圖2所示[1]：

圖2　UMA網絡體系結構

UNC通過A接口或Gb接口與MSC或SGSN連接，保證MS與MSC之間移動性管理（MM）的信息透明傳輸（或MS與SGSN之間邏輯鏈路控制層的信息透明傳輸）。另外，UNC通過Wm接口與AAA代理服務器連接，完成用戶認證。在UNC與終端間，UMA定義了新的Up接口，用于UNC與終端間的通信。GSM的MM及其上層消息仍在終端和MSC之間透明傳輸，這使得UMA用戶可以獲得原有的GSM/GPRS業(yè)務。

3、UMA技術優(yōu)勢

UMA技術已經非常成熟，完全可以滿足目前的用戶需求，也符合運營商在當前FMC市場中的競爭策略。正是基于技術優(yōu)勢，且滿足了固移運營商的需求，因而UMA技術得到了手機和基礎設施領域所有主要廠商的支持。

3.1　技術優(yōu)勢

（1）在體系結構上，UMA技術只是在網絡中引入了UMA控制器，沒有更改原有的蜂窩網絡，這使得運營商可以綜合利用現(xiàn)有蜂窩網絡及本地無線網絡（WLAN）擴展服務領域，降低用戶資費，吸引客戶使投資利益最大化；使從傳統(tǒng)蜂窩網絡獲得GSM和GPRS移動服務的雙模手機可以自動切換到UMA接入點，從而可以無中斷地檢測到速度最快、成本最經濟的網絡[2]。

（2）不影響原有業(yè)務。它能使原有業(yè)務在融合的網絡中與原有網絡中保持一致，較易被用戶接受，可以更好地吸引原網絡客戶使用融合網絡。

（3）在目前頻譜資源有限的情況下，UMA使用免費的ISM頻段，拉開了移動終端大規(guī)模利用“最后一公里帶寬”接GSM/GPRS核心網的序幕，使運營商向移動用戶提供話音推送、VoIP、視頻服務等高帶寬業(yè)務成為可能。

（4）UMA作為一種固定——移動一體化解決方案，滿足了家庭及企業(yè)用戶對通信便利性及高效性的需求，即通過一臺終端、一個號碼、一張賬單實現(xiàn)傳統(tǒng)的固定-移動業(yè)務。尤其是對企業(yè)用戶，在有UMA覆蓋的辦公室范圍內，移動通信費用可以大幅度降低，并且不需支付高額的漫游費用，這可降低企業(yè)的通信費 用支出，縮減成本。

3.2　固網運營商技術需求

目前，固網運營商面臨著“增量不增收”的問題，無論是語音業(yè)務還是數(shù)據業(yè)務的推廣都面臨困難，急需引入新技術來擴展業(yè)務領域，尋找新的利潤增長點。固網運營商希望通過UMA解決方案開發(fā)出更有吸引力的業(yè)務，吸引更多用戶，防止用戶的流失。

（1）對于固網運營商而言，由于UMA采用的是免費的無須申請的ISM頻段，因此在沒有移動牌照的情況下，它可以被固網運營商采用并藉其介入移動市場，且利用現(xiàn)有資源架構UMA網絡，成本相對低廉。

（2）當3G牌照正式發(fā)放后，固網運營商將發(fā)展為全業(yè)務運營商，會在原有的大量寬帶接入用戶基礎上推廣UMA，這將為其帶來更多寬帶接入業(yè)務及IPTV等高流量的增值業(yè)務。因此，UMA帶來的附加效益是不可估量的。

（3）目前，家庭和企業(yè)信息化服務日趨顯示出較大的發(fā)展空間。家庭和企業(yè)在固網用戶中占很大比例，固網運營商在推廣網絡融合業(yè)務時，可以充分利用這一點，擴展領域，尋找利潤增長點。

3.3　移動網絡運營商的技術需求

對移動運營商來講，雖然業(yè)務狀況良好，但移動市場已趨于飽和，也出現(xiàn)了業(yè)務APRU（Average Monthly Revenue Per Unit）值下滑的狀況，移動運營商需要擴充領域，因而對UMA技術充滿了期待[3]，具體表現(xiàn)在以下4方面：

（1）移動運營商希望通過較低的成本提高蜂窩網絡覆蓋范圍及系統(tǒng)容量，UMA技術使其避免了在頻譜資源、基站設備等方面的大量投資。

（2）移動運營商將UMA網絡與現(xiàn)有GERAN同時使用，可使得部分用戶通過UMA網絡接入GSM/GPRS核心網使用各項GSM/GPRS服務，能夠緩解GERAN的壓力。并且，UMA容易在室內實施，可用來解決室內覆蓋問題。

（3）3G時代到來后，移動運營商要面對電信、網通等固網運營商的強烈沖擊，因此必須積極拓寬服務領域，利用UMA技術，更好地應對FMC。

（4）目前，IP多媒體子系統(tǒng)（IMS，IP Media Subsystem）體系架構是目前公認的網絡融合發(fā)展方向。將來可以支持所有IMS業(yè)務的UMA是實現(xiàn)IMS的過渡方案，是運營商向用戶提供FMC業(yè)務的第一步，而應用UMA解決方案向用戶提供多樣的、低價服務的運營商將會在未來IMS大戰(zhàn)上取得有利地位。

4、UMA技術展望

UMA解決方案使服務提供商只需一個移動設備、一個用戶界面、一套系統(tǒng)，便可同時處理語音和數(shù)據的公共網絡服務，以及將蜂窩網絡和無線局域網（Wi-Fi和藍牙）合并成一套無線網絡來提供服務。UMA解決方案還可以融合蜂窩網絡和任何基于IP的無線接入網絡，例如IEEE 802.16（WiMAX）、IEEE 802.20移動寬帶無線接入（MBWA）和超寬帶（UWB）網絡。

但是，這種網絡的融合只是一種合并，而非真正意義上的融合。在網絡結構上，它還存在兩條獨立的鏈路：UMA鏈路和傳統(tǒng)蜂窩網絡的鏈路；在鏈路上，還存在兩種獨立的接入點：UMA的AP和蜂窩網的BS；網絡控制器也是兩套獨立的設備：UNC和BSC。

真正的固定移動融合應該是網絡各層面、終端、支撐系統(tǒng)的整合和融合，可為用戶提供無縫的融合業(yè)務體驗和服務能力，以及可使電信運營商進行客戶群細分基礎上的產品和業(yè)務整合工作。

4.1　網絡融合

真正的固網和移動網絡融合發(fā)生在網絡的各個層面，包括業(yè)務層、控制層、傳送層、接入層等多個層面的融合，如圖3所示：

圖3　UMA帶來真正網絡融合的架構

從標準、設備以及應用現(xiàn)狀看，傳送層的融合，即一些基于IP承載網絡的和業(yè)務層面的融合方案在技術上已經成熟，因此融合可能最先發(fā)生在這些層面；有些接入層的融合方案比較成熟，也有一些商用案例；控制層的融合，即基于IMS的網絡融合，由于在標準、設備、應用等方面都尚未成熟，許多問題還在探討中，因此控制層的融合作為未來發(fā)展的目標，其實現(xiàn)將會比其他層面晚。

4.2　終端的融合

目前，智能終端正在逐漸產業(yè)化和市場化，從單純的可以提供一定范圍內的無線接入的藍牙手機、藍牙網關以及WiFi終端，擴展到了智能PDA、 WiFi/GSM、Bluetooth/GSM雙模終端等，許多終端開始采用開放的操作平臺，可以讓用戶自由下載開放的應用程序并進行裝載。采用多模終端后，用戶可以根據自己的意愿選擇接入合適的網絡：固定或移動網絡，而網絡本身也可以智能地根據用戶的接入方式作出最佳的指令動作。

4.3　業(yè)務和服務的融合

業(yè)務融合主要由固網和移動網兩者業(yè)務層面的融合來實現(xiàn)，與運營商的業(yè)務網絡密切相關。業(yè)務綁定是目前最容易實施的業(yè)務融合手段，也體現(xiàn)了FMC 的基本特點。更深層次的業(yè)務融合則是通過獨立的核心網絡（呼叫會話控制）和接入網絡，為不同接 入類型的用戶提供業(yè)務應用�；�于業(yè)務整合的應用包括一個號碼、VPN、語音信箱、統(tǒng)一消息、會議和流媒體。服務的融合則不僅依靠網絡融合來實現(xiàn)，還需要依靠固網和移動網絡的運營支撐系統(tǒng)的融合來實現(xiàn)。

固定移動網絡融合雖然是大勢所趨，但在政策、技術、業(yè)務以及具體市場操作等方面都會面臨不少挑戰(zhàn)。就算技術問題得到解決，政策監(jiān)管和系統(tǒng)整合也是不可避免的難題。

5、結束語

自從2005年9月3GPP正式接納UMA的技術以來，UMA標準化進程發(fā)展迅速。為了更好地促進UMA終端設備性能的發(fā)展，WiFi聯(lián)盟、 IMS論壇等組織也在積極進行UMA終端的互操作性能測試。UMA技術在給眾多設備廠商帶來新利潤增長點的同時，也給WLAN運營商、移動運營商、內容提供商創(chuàng)造了新的發(fā)展機會。2008年，基于UMA的解決方案將會在全球更大范圍內投入使用。

2008年，無線新技術將繼續(xù)體現(xiàn)移動化、寬帶化、多媒體化的發(fā)展趨勢，各種無線新技術的標準化、產業(yè)化將進一步推動業(yè)務和應用融合。其中，融合型技術和應用將成為2008年關注的焦點和競爭重點。

參考文獻

[1]　UMA User Perspective(Stage 1)R 1.0.0[Z].UMA Consortium，2004-09-01.

[2]　UMA Architecture(Stage 2)R1.0.3[Z].UMA Consortium.2005-01-28.

[3]　郭正非，須德，韓升.UMA方式實現(xiàn)固網與蜂窩網絡融合的研究[J].計算機技術與發(fā)展，2006(3)：226-228.

[4]　趙婷，王文磊，趙成林，等.UMA為固定移動業(yè)務融合加速[J].現(xiàn)代電信科技.2006 (6)：112-115.