3G分組域以及業(yè)務(wù)層的互聯(lián)互通

摘要　本論文通過(guò)對(duì)3G分組域以及業(yè)務(wù)層互聯(lián)互通的分析和研究，給出了相應(yīng)的解決方案，本文對(duì)3G移動(dòng)通信的規(guī)劃具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞　3G　分組域　業(yè)務(wù)層　互聯(lián)互通

O、前言

　　3G系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已在世界范圍內(nèi)得到了大規(guī)模的商用，這源于其所能提供的高速數(shù)據(jù)傳輸速率。以WCDMA為例，其可以提供高速移動(dòng)情況下114Mbps、中速移動(dòng)情況下384Mbps和室內(nèi)環(huán)境中2Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。這就為通過(guò)手機(jī)和數(shù)據(jù)卡快速接入互連網(wǎng)以獲取無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)提供了有力的技術(shù)支撐。同時(shí)也為包括多媒體等在內(nèi)的各種業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)、開(kāi)放提供了有力的基礎(chǔ)支撐。在我國(guó)，未來(lái)3G發(fā)展的前景預(yù)期是不同的運(yùn)營(yíng)商將運(yùn)營(yíng)不同的3G技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)。這就為我們提出了3G分組域與外部分組域網(wǎng)、不同3G技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)分組域以及3G業(yè)務(wù)層面上互聯(lián)互通問(wèn)題。本文以寬帶CDMA即WCDMA技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)為例，給出相應(yīng)的解決問(wèn)題的辦法。

1、WCDMA分組域的互聯(lián)互通

　　1.1　與外部分組域網(wǎng)的互聯(lián)互通

　　●WCDMA與因特網(wǎng)的互聯(lián)互通

　　對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，WCDMA系統(tǒng)相比GSM帶來(lái)的最大優(yōu)勢(shì)之一是提供高速接入互聯(lián)網(wǎng)的能力。WCDMA通過(guò)核心網(wǎng)分組域的GGSN節(jié)點(diǎn)與Internet互連，所有訪問(wèn)Internet網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包被GGSN就近路由到各運(yùn)營(yíng)商所屬的互聯(lián)網(wǎng)上，進(jìn)而訪問(wèn)全球的Internet網(wǎng)絡(luò)，這不需要與各個(gè)Internet運(yùn)營(yíng)商單獨(dú)互連。對(duì)于WAP包，則需要經(jīng)過(guò)WAP網(wǎng)關(guān)翻譯HTTP和WAP協(xié)議，再轉(zhuǎn)發(fā)到Internet上。

　　●與VPN的互聯(lián)互通

　　為支持WCDMA分組域用戶接入私有網(wǎng)，WCDMA系統(tǒng)需要支持與私有網(wǎng)的互聯(lián)互通，并且根據(jù)用戶需要提供一定的安全性保障。私有網(wǎng)和GGSN之間互連的方式包括通過(guò)公網(wǎng)設(shè)置隧道（如GRE，MPLS，L2TP等）互連和設(shè)置ISDN、DDN、ADSL或以太網(wǎng)專線相連兩種。實(shí)際應(yīng)用時(shí)采取何種連接方式視客戶的需求而定。由于私有網(wǎng)的用戶大部分集中在省內(nèi)，因此建議省級(jí)GGSN與私有網(wǎng)直接互聯(lián)，可以減少路由迂回。對(duì)于已經(jīng)在固網(wǎng)上開(kāi)展的VPN業(yè)務(wù)，可以繼續(xù)使用原有的鑒權(quán)和地址分配方式，Radius Server和DHCP Server放置在企業(yè)側(cè)，相應(yīng)的GGSN需要支持DHCP Relay和Radius Client功能；對(duì)于不希望購(gòu)買鑒權(quán)和地址分配設(shè)備的私有網(wǎng)，可以租用運(yùn)營(yíng)商的GGSN側(cè)設(shè)備，并且可以遠(yuǎn)程管理。以上提到的VPN隧道協(xié)議需要靜態(tài)配置到GGSN和私有網(wǎng)路由器上，當(dāng)用戶漫游時(shí)，數(shù)據(jù)包必須被轉(zhuǎn)發(fā)回歸屬GGSN才能接入VPN，這增加了路由迂回。新興的Mobile IP協(xié)議可以靈活地支持WCDMA網(wǎng)分組域用戶通過(guò)拜訪地的GGSN接入私有網(wǎng)。為實(shí)現(xiàn)此功能，拜訪地GGSN需要支持Mobile IP的FA（Foreign Agent）功能，私有網(wǎng)的邊緣路由器需要支持HA（Home Agent）功能。UE在激活分組域上下文后，通過(guò)上層的Mobile IP協(xié)議通知GGSN/FA自己的歸屬網(wǎng)HA的信息和用戶在私有網(wǎng)內(nèi)的信息，GGSN/FA與HA動(dòng)態(tài)建立隧道，承載分組域數(shù)據(jù)包，因此UE可以在任何地點(diǎn)靈活的接入私有網(wǎng)。

　　1.2　WCDMA分組域之間的互聯(lián)互通

　　為支持WCDMA分組域跨網(wǎng)漫游，WCDMA網(wǎng)絡(luò)之間需要分組域互連。漫游方式的不同決定了互連點(diǎn)的不同。WCDMA分組域跨網(wǎng)漫游有兩種方式：核心網(wǎng)分組域的漫游和IMS域的漫游。采用哪種漫游方式與用戶使用的接入點(diǎn)（APN）有關(guān)。

　　●核心網(wǎng)分組域的漫游

　　當(dāng)用戶使用歸屬地的APN接入拜訪地的WCDMA時(shí)，拜訪地的SGSN將用戶數(shù)據(jù)包路由回歸屬地的GGSN，然后接入外部的分組域網(wǎng)絡(luò)。此漫游方式的互連點(diǎn)為SGSN與GGSN。

　　使用這種方式會(huì)增加數(shù)據(jù)包的路由迂回，增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，并且不利于對(duì)QoS要求較高的實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的開(kāi)展。有一種折中的解決方案是漫游用戶設(shè)置APN配置為拜訪地的APN，這樣可減少路由迂回。但對(duì)于普通用戶，更改手機(jī)配置并不是容易的事。由于計(jì)費(fèi)帳單由拜訪地運(yùn)營(yíng)商單獨(dú)提供，歸屬地運(yùn)營(yíng)商沒(méi)有相應(yīng)的對(duì)帳單，因此對(duì)于歸屬地運(yùn)營(yíng)商不公平。業(yè)務(wù)層面不知道用戶的漫游信息，因此歸屬地運(yùn)營(yíng)商只能收取數(shù)據(jù)承載漫游費(fèi)，無(wú)法收取業(yè)務(wù)漫游費(fèi)。由于歸屬地的承載網(wǎng)不能控制拜訪地接入網(wǎng)的QoS分配，因此此解決方案不是最理想的。

　　●IMS域的漫游

　　為解決分組域漫游帶來(lái)的上述問(wèn)題，在WCDMA R5階段引入了IMS域，所有支持IMS架構(gòu)的運(yùn)營(yíng)商使用支持統(tǒng)一的APN，當(dāng)使用此APN接入拜訪地的WCDMA網(wǎng)絡(luò)時(shí)，拜訪地的SGSN和GGSN將分組域的包路由到拜訪地的IMS域中的P-CSCF，P-CSCF根據(jù)用戶的域名將會(huì)話信令包路由回歸屬地的IMS域中。在會(huì)話建立成功后，數(shù)據(jù)包通過(guò)拜訪地的GGSN直接路由到Internet或其他WCDMA/CDMA2000網(wǎng)絡(luò)的GGSN/PDSN，不會(huì)增加對(duì)QoS敏感的數(shù)據(jù)包的路由迂回。此方式下，用戶不需要更改任何配置即可使用歸屬網(wǎng)的分組域業(yè)務(wù)。由于歸屬網(wǎng)和拜訪網(wǎng)同時(shí)產(chǎn)生會(huì)話話單，因此可以對(duì)業(yè)務(wù)漫游計(jì)費(fèi)，并且計(jì)費(fèi)相對(duì)公平。由于歸屬地的IMS網(wǎng)絡(luò)可以將上層業(yè)務(wù)的QoS需求通知拜訪地的IMS網(wǎng)絡(luò)，拜訪地的IMS網(wǎng)絡(luò)可以控制接入網(wǎng)的QoS分配，因此在跨網(wǎng)漫游時(shí)也可以保證業(yè)務(wù)的QoS。

　　●分組域的互聯(lián)方式

　　分組域的互聯(lián)方式有兩種，一對(duì)一互聯(lián)互通和經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。

　　一對(duì)一互聯(lián)互通意味著每個(gè)運(yùn)營(yíng)商需要分別與多個(gè)運(yùn)營(yíng)商簽署對(duì)等的互聯(lián)互通協(xié)議，與多個(gè)運(yùn)營(yíng)商互相配置對(duì)方的網(wǎng)絡(luò)信息。這種方式是傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)絡(luò)互連方式，缺點(diǎn)是需要簽署多份互聯(lián)協(xié)議，邊界網(wǎng)關(guān)（BG）需要配置的信息太多。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)可以解決上述問(wèn)題。運(yùn)營(yíng)商只需要與轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商簽署互聯(lián)互通協(xié)議，然后由轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商將各運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)互連。轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商不作具體的業(yè)務(wù)，只負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)匯接。這樣運(yùn)營(yíng)商只需簽署一份互聯(lián)協(xié)議，邊界網(wǎng)關(guān)只需配置轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)的信息，大大降低了互聯(lián)互通的復(fù)雜性。比如IETF管理下的GPRS漫游交換網(wǎng)（GRX）就是這種轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)。GPRS運(yùn)營(yíng)商的核心網(wǎng)分組域GGSN和SGSN的Gp接口需要通過(guò)BG與GRX網(wǎng)絡(luò)相連，組網(wǎng)情況被配置到GRX網(wǎng)絡(luò)中，比如GRX的DNS中配置運(yùn)營(yíng)商的APN配置信息。BG與GRX網(wǎng)絡(luò)通過(guò)配置VPN保證網(wǎng)絡(luò)的安全。

2、WCDMA業(yè)務(wù)層的互聯(lián)互通

　　WCDMA業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通一般在業(yè)務(wù)層上發(fā)生，為研究業(yè)務(wù)的跨網(wǎng)開(kāi)放問(wèn)題，筆者僅對(duì)MMS和IMPS業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通問(wèn)題進(jìn)行研究，至于其它需要互聯(lián)互通的業(yè)務(wù)如SMS、POC等不在此多述，因?yàn)檫@些業(yè)務(wù)互聯(lián)互通的基本原理都大同小異。當(dāng)然也有不需要互聯(lián)互通的業(yè)務(wù)，如WAP、監(jiān)控等。

　　2.1　多媒體消息系統(tǒng)的互聯(lián)互通

　　多媒體消息業(yè)務(wù)（Multi-media Message Service）提供了一種非實(shí)時(shí)基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的多媒體通信方式。它可使多媒體消息在手機(jī)、PC/PDA以及email客戶端等多種通信終端之間實(shí)現(xiàn)互發(fā)互收。收發(fā)的信息類型包括：文本、圖片、音頻、email及視頻。多媒體消息業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)用戶之間、移動(dòng)用戶和應(yīng)用之間內(nèi)容豐富的信息傳遞，用戶也可通過(guò)多媒體消息中心查詢或預(yù)定信息。多媒體消息作為一種位于IP網(wǎng)絡(luò)層的增值應(yīng)用業(yè)務(wù)，它可連接各種載體（例如：GPRS、CSD及HSCSD等），因此，也是面向3G網(wǎng)絡(luò)的。多媒體消息業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)必須由MMSC、WAP GW和HLR等網(wǎng)元配合完成。此外，多媒體消息業(yè)務(wù)要使用短消息中心（SMSC）來(lái)發(fā)送多媒體消息的通知給用戶終端。

　　多媒體消息中心（MMSC）是整個(gè)多媒體消息系統(tǒng)的核心，它主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)并處理進(jìn)出MMSC的消息，完成在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送由文本、聲音、圖片及其他媒體格式組成的多媒體消息。多媒體消息中心內(nèi)部主要分為MMS Relay和MMS Server，互通的功能主要由MMS Relay完成。MMS Relay負(fù)責(zé)在不同的消息系統(tǒng)之間進(jìn)行消息傳送，它在服務(wù)器和用戶代理之間提供一個(gè)綜合的功能，根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)綜合不同的服務(wù)器類型。根據(jù)需要，MMS Relay和MMS Server可以合設(shè)也可以單獨(dú)設(shè)置。

　　在多媒體消息業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，MM4接口是多個(gè)多媒體消息業(yè)務(wù)中心之間互聯(lián)互通的保證。3GPP多媒體消息規(guī)范本身對(duì)于互聯(lián)互通就已經(jīng)定義了MM4接口（在各個(gè)多媒體消息業(yè)務(wù)中心中實(shí)現(xiàn)），因此，只要各運(yùn)營(yíng)商在3G多媒體消息業(yè)務(wù)網(wǎng)中遵循3GPP規(guī)范設(shè)置多媒體消息業(yè)務(wù)中心，則不必設(shè)置多媒體消息網(wǎng)關(guān)就能實(shí)現(xiàn)多媒體消息的互通。但由于現(xiàn)有移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的多媒體消息系統(tǒng)均未采用3GPP的規(guī)范設(shè)置，中國(guó)移動(dòng)的“彩信”采用基于3GPP規(guī)范但進(jìn)行修改的非標(biāo)準(zhǔn)形式，而中國(guó)聯(lián)通的“彩e”則是基于電子郵件形式，故在與這些運(yùn)營(yíng)商的多媒體消息系統(tǒng)互通時(shí)，視其采用的多媒體消息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同，可通過(guò)多媒體消息網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商之間的多媒體消息的互通。具體的多媒體消息互通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。


圖1　多媒體消息互聯(lián)互通結(jié)構(gòu)

　　在此方案中，當(dāng)運(yùn)營(yíng)商A與其他運(yùn)營(yíng)商的標(biāo)準(zhǔn)MMS系統(tǒng)互通時(shí)，可以將運(yùn)營(yíng)商A的MMSC和運(yùn)營(yíng)商B的標(biāo)準(zhǔn)MMS系統(tǒng)直接連接，此時(shí)互聯(lián)點(diǎn)位于運(yùn)營(yíng)商A的MMSC和其他運(yùn)營(yíng)商標(biāo)準(zhǔn)MMS系統(tǒng)之間。當(dāng)與運(yùn)營(yíng)商B的非標(biāo)準(zhǔn)MMS系統(tǒng)互通時(shí)，則需要通過(guò)設(shè)置MMS網(wǎng)關(guān)來(lái)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，此時(shí)互聯(lián)點(diǎn)位于運(yùn)營(yíng)商A的MMS網(wǎng)關(guān)和運(yùn)營(yíng)商B的非標(biāo)準(zhǔn)MMS系統(tǒng)之間。

　　●即時(shí)通信（IMPS）消息系統(tǒng)的互聯(lián)互通

　　3G系統(tǒng)支持的新業(yè)務(wù)非常多，本文將以即時(shí)通信消息（IMPS）的互通為例，簡(jiǎn)要論述一下3G新業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通。

　　IMPS業(yè)務(wù)是由Instant Message（IM）業(yè)務(wù)和Presence業(yè)務(wù)組成的。IMPS業(yè)務(wù)是由Instant Message（IM）業(yè)務(wù)和Presence業(yè)務(wù)組成的。Instant Message（IM）業(yè)務(wù)，即可在一系列的參與者間實(shí)時(shí)的交換各種媒體內(nèi)容信息，并且可以實(shí)時(shí)知道參與者的出現(xiàn)（Presence）信息，從而選擇適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行交流。它具有便利、快捷、直接的特點(diǎn)，非常適合朋友之間、組織內(nèi)部以及企業(yè)和客戶之間的交流。

　　Presence業(yè)務(wù)，就是使得參與實(shí)體（人或者應(yīng)用）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)布和修改自己的個(gè)性化信息，比如：位置、心情、連通性（外出就餐、開(kāi)會(huì)）等，同時(shí)參與實(shí)體可以通過(guò)訂閱、授權(quán)等方式控制存在信息的發(fā)布范圍。Presence業(yè)務(wù)可以通過(guò)E-mail、SMS、IM等方式通知用戶狀態(tài)信息。

　　即時(shí)消息業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括即時(shí)消息中心IMPSC（Instant Message & Presence Service Centre）、用戶數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、外部增值應(yīng)用系統(tǒng)等。

　　IMPSC：即時(shí)消息中心，由即時(shí)消息接入點(diǎn)IMPS SAP、即時(shí)消息調(diào)度中心IMPS Server、話單及報(bào)表管理系統(tǒng)、維測(cè)系統(tǒng)及網(wǎng)管系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)及用戶業(yè)務(wù)WEB自助功能等組成。

　　IMPS GW：即時(shí)消息網(wǎng)關(guān)，通過(guò)IMPS網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)端非Wireless Village協(xié)議（已并入OMA的IMPS協(xié)議）的IMPSC互通，使不同IMPS系統(tǒng)的用戶之間可互通即時(shí)消息。

　　當(dāng)IMPSC都采用Wireless Village（無(wú)線村）協(xié)議時(shí)，可通過(guò)IMPSC直接互通，如IMPSC之間采用的協(xié)議不同，則可通過(guò)IMPS網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)互通。

　　如各運(yùn)營(yíng)商遵循OMA規(guī)范設(shè)置IMPS消息業(yè)務(wù)中心，則不必設(shè)置IMPS消息網(wǎng)關(guān)就能實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商間的IMPS消息互通。而在與采用非OMA規(guī)范設(shè)置IMPS系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)商互通時(shí)，視其采用的IMPS消息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同，可通過(guò)IMPS消息網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商之間的IMPS消息的互通。

　　IMPS業(yè)務(wù)互聯(lián)互通方案結(jié)構(gòu)如圖2所示。


圖2　IMPS業(yè)務(wù)互聯(lián)互通結(jié)構(gòu)

　　在此方案中，當(dāng)運(yùn)營(yíng)商A采用OMA標(biāo)準(zhǔn)的IMPS系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)與其他運(yùn)營(yíng)商的標(biāo)準(zhǔn)IMPS系統(tǒng)互通時(shí)，可以通過(guò)IMPSC直接連接，此時(shí)互聯(lián)點(diǎn)位于運(yùn)營(yíng)商A的IMPSC和其他運(yùn)營(yíng)商標(biāo)準(zhǔn)IMPS系統(tǒng)之間。當(dāng)與其他運(yùn)營(yíng)商的非標(biāo)準(zhǔn)IMPS系統(tǒng)互通時(shí)，則需要通過(guò)設(shè)置IMPS網(wǎng)關(guān)來(lái)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，此時(shí)互聯(lián)點(diǎn)位于運(yùn)營(yíng)商A的IMPS網(wǎng)關(guān)和其他運(yùn)營(yíng)商非標(biāo)準(zhǔn)IMPS系統(tǒng)之間。

3、結(jié)論

　　隨著3G牌照有望在今年發(fā)放，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在我國(guó)將進(jìn)入快速發(fā)展期。相應(yīng)的分組域以及業(yè)務(wù)層的互聯(lián)互通將對(duì)運(yùn)營(yíng)商3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成敗起到關(guān)鍵的作用，多媒體消息的互通顯得尤為緊迫。運(yùn)營(yíng)商應(yīng)根據(jù)自身的發(fā)展情況，盡早實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部以及和其他運(yùn)營(yíng)商間的分組域以及業(yè)務(wù)層的互聯(lián)互通，從而促進(jìn)我國(guó)3G移動(dòng)通信業(yè)的健康發(fā)展。