1、基于IMS的3G和WiMAX業(yè)務(wù)融合的探討摘 要利用WiMAX技術(shù)作為3G有效的接入補充方式，提出了3G和WiMAX業(yè)務(wù)融合的概念和實現(xiàn)目標，并給出了二者基于IMS的業(yè)務(wù)融合體系結(jié)構(gòu)。認為實現(xiàn)業(yè)務(wù)融合的關(guān)鍵技術(shù)包括統(tǒng)一的會話管理、統(tǒng)一的用戶標識、統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)及簽約信息管理、統(tǒng)一的帳單服務(wù)以及統(tǒng)一的業(yè)務(wù)提供，分析了對應的解決方法。采用IMS作為業(yè)務(wù)層融合的網(wǎng)絡(luò)平臺，與3G核心網(wǎng)的演進以及基于IMS的固定、移動網(wǎng)絡(luò)融合的下一代網(wǎng)絡(luò)演進思路完全一致，對3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和規(guī)劃具有很好的參考意義。關(guān)鍵詞：3G WiMAX IEEE 802.16 融合引言目前，中國3G的市場發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃到了一個比較關(guān)

2、鍵的時期。雖然，3G的目標是為更廣大的移動用戶提供高速的語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，但在相當長的一段時間內(nèi)，語音和中低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將仍是3G能提供的主要業(yè)務(wù)。同時，寬帶無線接入技術(shù)的發(fā)展，以及與現(xiàn)有2G/2.5G系統(tǒng)的互補應用，使它們也成為3G系統(tǒng)的強大競爭對手。因此，對于網(wǎng)絡(luò)運營商來說，在部署3G的初期選擇一種先進的寬帶無線接入技術(shù)作為3G網(wǎng)絡(luò)的接入補充，不僅可以為用戶提供優(yōu)質(zhì)的語音業(yè)務(wù)，同時能夠為用戶提供豐富多彩的數(shù)據(jù)、多媒體及差異化業(yè)務(wù)，從而大大增強3G運營商的競爭力。 因此，對于3G網(wǎng)絡(luò)運營商來說，在建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)的初期就應首先考慮在業(yè)務(wù)層面實現(xiàn)WiMAX和3G的融合，并以此作為3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及

3、業(yè)務(wù)推廣的切入點，利用WiMAX高速率、高帶寬、低成本的優(yōu)勢為3G用戶提供高速上網(wǎng)及其它多媒體業(yè)務(wù)。這對于3G網(wǎng)絡(luò)運營商在3G開展的初期快速進入和占領(lǐng)電信市場，并在激烈的市場競爭中占據(jù)有力地位具有非常重要的意義。 3G和WiMAX業(yè)務(wù)融合的基本目標是：在網(wǎng)絡(luò)互通的基礎(chǔ)上共享業(yè)務(wù)系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的業(yè)務(wù)系統(tǒng)為最終用戶提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)體驗，使用戶通過不同的終端接入不同的網(wǎng)絡(luò)來訪問同樣的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)統(tǒng)一賬單、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理等功能，并盡可能實現(xiàn)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一開發(fā)、統(tǒng)一控制。對用戶來說，業(yè)務(wù)融合要以保障現(xiàn)有服務(wù)質(zhì)量為基礎(chǔ)，提供更加豐富的業(yè)務(wù)；對運營商來說，業(yè)務(wù)融合要以重用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源為主，支持向以網(wǎng)絡(luò)融合、終端融

4、合后的業(yè)務(wù)移動性和移動環(huán)境下的業(yè)務(wù)無縫切換為最終目標的平滑演進。 1 選題背景1.1 WiMax的發(fā)展WiMAX全稱為World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性，是針對微波和毫米波頻段提出的一種新的空中接口標準。WiMAX是IEEE802.16技術(shù)在市場推廣方面采用的名稱，其物理層和MAC層技術(shù)基于在IEEE 802.16工作組中開發(fā)的無線城域網(wǎng)(WMAN)技術(shù)，WiMAX也是IEEE 802.16d/e技術(shù)的別稱。  20世紀90年代寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展迅速，以本地多點分配系統(tǒng)(LMDS)和多信道多點分配為代表的無

5、線技術(shù)的市場定位為小型辦公室(SOHO)、中/小企業(yè)、城市商業(yè)中心等用戶。但是這一產(chǎn)業(yè)并沒有像人們預期的那樣進一步繁榮壯大，一個重要的原因就是沒有統(tǒng)一的全球性寬帶無線接入標準。  1999年，IEEE成立了802.16工作組來專門研究寬帶無線接入技術(shù)規(guī)范，目標是要建立一個全球統(tǒng)一的寬帶無線接入標準。目前IEEE802.16主要提及兩個標準：802.16-2004即802.16d固定寬帶無線接入標準和802.16e支持移動特性的寬帶無線接入標準。IEEE 802.16d標準于2004年10月1日發(fā)布，它規(guī)范了固定接入下用戶終端同基站系統(tǒng)之間的空中接口，主要定義空中接口的物理層和MAC層

6、。802.16e標準的最大特點在于對移動性的支持。該標準規(guī)定了可同時支持固定和移動寬帶無線接入系統(tǒng)，工作在6GHz適宜于移動性的許可頻段，可支持用戶終端以車輛速度移動，同時802.16d規(guī)定的固定無線接入用戶能力并不因此受到影響。  IEEE 802.16工作組主要針對Wireless MAN的物理層和MAC層制定規(guī)范和標準。為了形成一個可運營的網(wǎng)絡(luò)，IEEE 802.16技術(shù)必然需要其他部分的支撐，所以WiMAX論壇應運而生。WiMAX論壇成立于2001年4月，最初該組織旨在對基于IEEE 802.16標準和ETSI HiperMAN標準的寬帶無線接入產(chǎn)品進行一致性和互操作性認證，

7、通過WiMAX認證的產(chǎn)品會擁有“WiMAX(r) CERTIFIED”標識。隨著802.16e技術(shù)和規(guī)范的進展，該組織的目標也逐步擴展，不僅要建立一整套基于IEEE 802.16標準和ETSI HiperMAN標準的認證體系，同時還致力于可運營的寬帶無線接入系統(tǒng)的研究、需求的分析、應用模式的探索、市場的拓展等一系列大力促進寬帶無線接入市場發(fā)展的工作。    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平與發(fā)展趨勢1.2.1 發(fā)展狀況 目前，WiMAX在設(shè)備制造方面，最為積極的主要有LMDS和MMDS以及一些擁有OFDM知識產(chǎn)權(quán)的解決方案提供商。不過傳統(tǒng)電信廠家在這個領(lǐng)域并

8、不積極，而Nokia在2004年上半年先退出后加入的舉動，也可以看出電信廠家在這個技術(shù)上的猶豫不決。雖然摩托羅拉、北電等主要電信廠家2004年下半年紛紛加入WiMAX聯(lián)盟，但并末投入過多精力進行產(chǎn)品研發(fā)。  另外值得一提的是，Intel在WiMAX的發(fā)展中起到了非常關(guān)鍵的作用。Intel通過內(nèi)置WLAN芯片的“迅馳”筆記本芯片獲得了巨大成功，但WLAN在技術(shù)上存在很多局限性，如覆蓋范圍、使用開放頻段易受干擾等問題。因此，Intel希望通過WiMAX進一步鞏固其市場霸主地位，進一步擴大無線接入的影響力。 Intel已經(jīng)在2004年9月推出了基于802.16d的Rosedale芯片，并計

9、劃2006年將802.16e的芯片植入筆記本，實現(xiàn)便攜性。Intel預計2008年，內(nèi)置WLAN的筆記本將超過7000萬，而內(nèi)置WiMAX芯片的筆記本達到5000萬。 WiMAX的市場才剛剛起步，各個廠家的設(shè)備大部分仍在研發(fā)或使用當中，只有少數(shù)運營商正在籌劃展開基于802.16d的測試和試運營。由于這些大部分運營商手中握有原來的MMDS頻率，尤其是3G以下頻率資源，因此希望借此機會提供寬帶無線業(yè)務(wù)，甚至切入移動數(shù)據(jù)市場，與移動運營商競爭。而大多數(shù)移動運營商對WiMAX態(tài)度冷淡，美國Nextel就對外宣稱，WiMAX的移動性能很難達到移動運營商的要求，因此放棄對此技術(shù)的進一步試驗。1.2.2 應

10、用前景寬帶無線接入技術(shù)是各種有線接入技術(shù)強有力的競爭對手，在高速因特網(wǎng)接入、雙向數(shù)據(jù)通信、私有或公共電話系統(tǒng)、雙向多媒體服務(wù)和廣播視頻等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。相對于有線網(wǎng)絡(luò)，寬帶無線接入技術(shù)具有巨大的優(yōu)勢，如： *無線網(wǎng)絡(luò)部署快，建設(shè)成本低廉 *無線網(wǎng)絡(luò)具有高度的靈活性，升級方便 *無線網(wǎng)絡(luò)的維護和升級費用低 WiMax無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)以及其應用前景介紹 *無線網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)實際使用的需求階段性地進行投資 WiMax的應用主要可以分成兩個部分，一個是固定式無線接入，一個是移動式無線接入。802.16d（IEEE 802.16-2004）屬于固定無線接入標準，而802.16e屬于移動寬帶無線接入標

11、準。INTEL已經(jīng)宣布開發(fā)出符合IEEE 802.16-2004標準的芯片，并且從2006年開始WiMAX技術(shù)被逐步引入筆記本電腦中。相信不需要太多時間，WiMax即可得到廣泛的應用。其主要的應用范圍主要有： *中國幅員遼闊，存在很多經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，在這些地方的信息化建設(shè)是非常落后的。應用低成本的WiMax技術(shù)則可以給那里架起一座信息高速公路，對當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展會有很大的促進作用。 *應用WiMax技術(shù)可以迅速部署完成一個高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。例如2008年奧運會期間可以在奧運場館構(gòu)建WiMax網(wǎng)絡(luò)。 *可以使用WiMax技術(shù)在大學校園內(nèi)部署高速無線網(wǎng)絡(luò)。使用WiFi技術(shù)的校園無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)十分普遍，

12、但是WiMax要比WiFi先進很多，WiMax使用很少的基站即可達到整個校園的無線信號無縫連接。 同廣泛使用的無線網(wǎng)絡(luò)相比，WiMax技術(shù)有著自己獨特的優(yōu)勢。WiFi技術(shù)可以提供高達54Mbps的無線接入速度，但是它的傳輸距離十分有限，僅限于半徑約為100米的范圍。移動電話系統(tǒng)可以提供非常廣闊的傳輸范圍，但是它的接入速度卻十分緩慢。WiMax的出現(xiàn)剛好彌補了這兩個不足。因此，WiFi（無線局域網(wǎng)），WiMax（無線城域網(wǎng)），3G（無線廣域網(wǎng)）三者的結(jié)合會創(chuàng)造出一個完美的無線網(wǎng)絡(luò)。隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，集成了這三種技術(shù)的移動終端能夠隨時隨地提供高速無線連接，借用一句廣告語：“未來是無線的”

13、。2 WiMAX與Wi-Fi技術(shù)的區(qū)別為了對WiMAX與WiFi技術(shù)進行對比分析，這里從兩者的傳輸范圍、傳輸速度、網(wǎng)絡(luò)安全性以及標準競爭方面進行分析。 2.1、傳輸范圍分析WiMAX的設(shè)計可以在需要執(zhí)照的無線頻段，或是公用的無線頻段進行網(wǎng)絡(luò)運作。只要系統(tǒng)企業(yè)擁有該無線頻段的執(zhí)照，而讓WiMAX在授權(quán)頻段運作時，WiMAX便可以用更多頻寬、更多時段與更強的功率進行發(fā)送。一般來說，只有無線IS7企業(yè)才會使用授權(quán)頻寬的WiMAX技術(shù)。至于WiFi的設(shè)計則只在公用頻段中的24 GHz到5 GHZ之間工作。美國的聯(lián)邦通訊委員會(FCC)規(guī)定WiFi一般的傳輸功率要在1毫瓦到100毫瓦之間。一般的WiMA

14、X的傳輸功率大約100千瓦，所以WiFi的功率大約是WiMAX的一百萬分之一。使用Wi Fi基地臺一百萬倍傳輸功率的WiMAX基地臺，會有比WiFi終端更大的傳輸距離，這也是顯而易見的了。 雖然WiMAX顯然有較長的傳輸范圍，在使用WiMAX基地臺時必須注意，要有一個授權(quán)的無線電頻段才能使用。而如果WiMAX跟WiFi一樣都使用未授權(quán)的工作頻段，則它的傳輸優(yōu)勢就消失了。WiMAX跟WiFi都是基于無線頻段傳輸?shù)募夹g(shù)，所以受同樣的物理定律限制。反之，如果在同樣的條件下，讓WiFi使用授權(quán)頻帶，WiFi同樣也可以跟WiMAX一樣有較大的傳輸范圍。另外，雖然WiMAX可以利用較新的多徑處理技術(shù)，目前

15、新推出的preNMIMO(多天線雙向傳輸)技術(shù)WiFi產(chǎn)品也使用了該技術(shù)。 2.2、傳輸速度分析WiMAX的技術(shù)優(yōu)勢大多數(shù)人都看好是傳輸速度的優(yōu)勢。雖然WiMAX聲稱最高速度每秒70mbyte，然而最新的WiFiMIMO理論上也有每秒108 mbyte的最高速度，而實際環(huán)境下也有45 mbps的速度，已經(jīng)是經(jīng)過實驗驗證確認其速度約為45mbps。而WiMAX 的商用產(chǎn)品目前很少。而WiMAX技術(shù)也會受技術(shù)問題與物理定律所限制。無線ISP企業(yè)在組建WiMAX網(wǎng)絡(luò)的時候，同樣會遇到現(xiàn)今其他無線企業(yè)會遇到的頻寬競爭的難題。授權(quán)頻段的WiMAX系統(tǒng)涵蓋范圍極大，約數(shù)十公里，其組建的困難可說是一把兩刃劍

16、。這是因為無線覆蓋范圍非常大，里面會有極多的使用者同時競爭同樣的頻寬。即使無線ISP企業(yè)使用多個獨立的頻道來運作，在同一個頻道中，還是會有數(shù)倍于WiFi的使用人數(shù)。一般來說，一家無線ISP企業(yè)，不管是無線微波企業(yè)、3 G行動企業(yè)，到衛(wèi)星電話企業(yè)，同樣都會遇到頻寬競爭與QoS(服務(wù)品質(zhì))管控的問題。如果網(wǎng)絡(luò)的延遲在大約200到2000毫秒間，這種網(wǎng)絡(luò)很難使用VoIP、視訊會議、網(wǎng)絡(luò)游戲，或任何其他的即時應用。理論上可以在WiMAX加上QoS機制，以供VoIP使用，知識目前仍然沒有商用的產(chǎn)品出現(xiàn)。而在WiFi技術(shù)方面，Spectralink上的QoS運作效果已被證實，同時8021le的無線QoS標

17、準也將要推出。無線ISP企業(yè)的WiMAX組建一般會比非授權(quán)的WiMAX或WiFi基地臺組建要慢一些，因為對無線ISP企業(yè)不太可能會去讓少數(shù)用戶使用整個頻段。使用公用頻段的WiMAX基地臺，與WiFi基地臺的設(shè)置兩者哪一個速率更快，在實際應用上取決于商用產(chǎn)品的推出。由于理論上他們的傳輸功率與頻段大致相同，而市場上已經(jīng)有大量而且成熟的WiFi產(chǎn)品。WiFi在非授權(quán)頻段這一邊已經(jīng)領(lǐng)先一大步，因此WiMAX多是往無線ISP企業(yè)的方向來推動發(fā)展。 2.3、安全性分析WiMAX與WiFi從安全性的角度來說，實際上WiMAX使用的是與WiFi的WPA2標準相似的認證與加密方法。其中的微小區(qū)別在于WiMAX的

18、安全機制使用3DES或AES加密，然后再加上EAP，這種方法叫PKMEAP而另一方面WiFi的WPA2則是用典型的PEAP認證與AES加密。兩者的安全性都是可以保證的，因此在實際中網(wǎng)絡(luò)的安全性一般取決于實際組建方式的正確合理性。 WiMAX技術(shù)與80216標準是十分重要的，因為他是無線ISP企業(yè)未來合理的演進方向。但它不是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的終極解決方案。WiMAX或其他的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會是互補的，同時這些無線技術(shù)也不可能取代有線技術(shù)的需求。無線的連線方式必定更有行動力、更方便。而有線的連線方式，一般傳輸速度更快，更可靠。 2.4、移動性分析從移動業(yè)務(wù)能力上看，WiMAX標準之一80216 e提供的

19、主要是具有一定移動特性的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向的用戶主要是筆記本終端和80216 e終端持有者。80216 e接入IP核心網(wǎng)，也可以提供VoIP業(yè)務(wù)。但是從覆蓋范圍上看，80216 e為了獲得較高的數(shù)據(jù)接入帶寬(30 Mbits)，必然要犧牲覆蓋和移動性，因此80216 e在相當長的時間內(nèi)將主要解決熱點覆蓋，網(wǎng)絡(luò)可以提供部分的移動性，主要應用會集中在游牧或低速移動狀態(tài)下的數(shù)據(jù)接人。在移動性方面WiFi技術(shù)也是支持的，但是不支持兩個WiFi基地臺之間的終端的切換。當在兩個WiFi基地臺之間移動時是一個重新接入的過程。 2.5、網(wǎng)絡(luò)對比分析WiMAX在整合與標準化無線微波ISP市場的過程中，將會有自己

20、的發(fā)展空間，但它并不會直接與大多數(shù)的WiFi組建競爭。WiMAX將會聚焦于授權(quán)頻段的無線ISP市場，而WiFi將會繼續(xù)主導私用的無照無線市場，如公司或家用的無線網(wǎng)絡(luò)。 WiMAX與 Wi一Fi唯一會重疊的地方，就是收費的WiFi存取點。由于WiMAX連線的涵蓋面積較大，以數(shù)十公里計，而WiFi存取點是由數(shù)十米的小片面積所組成，所以WiMAX在全球涵蓋上會占有優(yōu)勢。但是因為目前的市場占有率較高，以及因為小范圍、同時競爭的用戶人數(shù)較少，造成 Wi一Fi較快、延遲較小的特性，WiFi的收費存取點仍可能持續(xù)流行。因此，WiMAX競爭的關(guān)鍵因素將是WiMAX的QoS機制良好地運作，以及解決過多使用者的問

21、題。3 WiMAX技術(shù)的優(yōu)、劣勢3.1、WiMax五大優(yōu)勢WiMax之所以能掀起大風大浪，顯然是有自身的許多優(yōu)勢。而各廠商也正是看到了WiMax的優(yōu)勢所可能引發(fā)的強大市場需求才對其抱有濃厚的興趣。 優(yōu)勢之一，實現(xiàn)更遠的傳輸距離。WiMax所能實現(xiàn)的50公里的無線信號傳輸距離是無線局域網(wǎng)所不能比擬的，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍，只要少數(shù)基站建設(shè)就能實現(xiàn)全城覆蓋，這樣就使得無線網(wǎng)絡(luò)應用的范圍大大擴展。 優(yōu)勢之二，提供更高速的寬帶接入。據(jù)悉，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，這個速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。對無線網(wǎng)絡(luò)來說，這的確是一個驚人的進步。 優(yōu)勢之三，提供優(yōu)良的最后一公

22、里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。作為一種無線城域網(wǎng)技術(shù)，它可以將WiFi熱點連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可作為DSL等有線接入方式的無線擴展，實現(xiàn)最后一公里的寬帶接入。WiMax可為50公里線性區(qū)域內(nèi)提供服務(wù)，用戶無需線纜即可與基站建立寬帶連接。 優(yōu)勢之四，提供多媒體通信服務(wù)。由于WiMax較之WiFi具有更好的可擴展性和安全性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電信級的多媒體通信服務(wù)。 優(yōu)勢之五, 從產(chǎn)業(yè)鏈來講，Wimax有商用數(shù)據(jù)上網(wǎng)卡有商用手機(HTC Max 4G)，并且還存在終端一致性測試的問題。所以，WiMAX的產(chǎn)業(yè)鏈還需要經(jīng)過像TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模試驗過程。 3.2、WiMax三大劣勢第一，從標準來講WiMax技術(shù)是不能

23、支持用戶在移動過程中無縫切換。其速度只有50公里，而且如果高速移動，WiMAX達不到無縫切換的要求，跟3G的三個主流標準比，其性能相差是很遠的。 第二，WiMAX嚴格意義講不是一個移動通信系統(tǒng)的標準，還是一個無線城域網(wǎng)的技術(shù)。另外，我國政府也組織了相關(guān)專家對此做了充分分析與評估，得出的結(jié)論是類似的。 第三，WiMAX要到802.16m才成成為具有無縫切換功能的移動通信系統(tǒng)。WiMAX陣營把解決這個問題的希望寄托于未來的16m標準上，而16m的進展情況還存在不確定因素。4 3G與WiMAX、WLAN等無線技術(shù)融合是大勢所趨2007年10月，WiMAX被ITU正式納為新的3G標準，對已有的三大主流

24、3G標準構(gòu)成了挑戰(zhàn)。WiMAX可能成為固網(wǎng)運營商與移動通信運營商進行競爭的有力武器，可以改善企業(yè)與服務(wù)供應商的認知度。但由于技術(shù)成熟度、運營牌照發(fā)放等原因，當前國內(nèi)各通信運營商對WiMAX的態(tài)度主要以跟蹤或試驗為主。   4.1  標準層面的融合     IEEE802.16系列標準，又稱為IEEEWirelessMAN標準，它對工作于不同頻帶的無線接入系統(tǒng)空中接口的一致性和共存問題進行了規(guī)范。由于它所規(guī)定的無線系統(tǒng)覆蓋范圍在千米量級，因而802.16系統(tǒng)主要應用于城域網(wǎng)。 802.16系列標準為運營商帶來可運營、

25、可管理網(wǎng)絡(luò)的一個重要特點是QoS保證。 為了確保設(shè)備的兼容性和互操作性能，WiMAX論壇在802.16標準中對設(shè)備性能要求和選項進行了明確的規(guī)范和選擇，對不同的選項按照技術(shù)發(fā)展和市場要求定義為必選或可選。論壇制定相關(guān)的測試標準，并基于此對設(shè)備進行認證。運營商和用戶可以自由選擇、放心使用通過認證的產(chǎn)品。免除了運營商系統(tǒng)測試和試商用時間成本和風險。用戶也不受限制地選擇終端。 近年來，國內(nèi)各設(shè)備廠商、研究機構(gòu)也積極參與802.16/WiMAX的國際標準化活動，中國通信標準化協(xié)會(CCSA)與802.16工作組建立聯(lián)絡(luò)關(guān)系。另外，在CCSA內(nèi)部各成員也在積極開展研究工作。目前，基于802.16d的一系

26、列行業(yè)標準正在制定階段，同時基于802.16e的行業(yè)標準的制定工作也已開始。 WiMAX的下一步演進將是邁向IMT-Advanced，與其他B3G技術(shù)相融合，成為IMT-Advanced家族成員之一。這一步演進，就是通過制定IEEE802.16m新標準來實現(xiàn)的。 要使從WiMAX技術(shù)演進而來的802.16m能成為IMT-Advanced標準之一，則必須首先考慮演進后的802.16m能否滿足這個最基本的要求。為了滿足人們對傳輸速率日益增長的需求和高速移動性的要求，IEEE802.16委員會設(shè)立了802.16m項目，并于2006年12月批準了802.16m的立項申請，正式啟動了IEEE802.16

27、m標準的制定工作。 IEEE802.16m項目的主要目標有兩個：一是滿足IMT-Advanced的技術(shù)要求；二是保證與802.16e兼容。為了滿足IMT-Advanced所提出的技術(shù)要求，IEEE802.16m下行峰值速率應該實現(xiàn)低速移動、熱點覆蓋場景下傳輸速率達到1Gbit/s以上，高速移動、廣域覆蓋場景下傳輸速率達到100Mbit/s。為了兼容802.16e標準，IEEE802.16m考慮在IEEE802.16WMAN OFDMA的基礎(chǔ)上進行修改來實現(xiàn)。通過對IEEE 802.16WMANOFDMA進行增補，進一步提高系統(tǒng)吞吐量和傳輸速率。 目前，基于IEEE802.16e的移動WiMAX

28、技術(shù)物理層采用了MIMO/波束賦形以及OFDMA等先進技術(shù)，可以提供較好的移動寬帶無線接入。由于采用了MIMO/OFDM等4G的核心技術(shù)，移動WiMAX在某些方面已經(jīng)具有了4G的特征，因而IEEE802.16m完全可以在移動WiMAX技術(shù)的基礎(chǔ)上進行修改而得來。  4.2  產(chǎn)業(yè)層面的融合     在WiMAX論壇的推動下，基于IEEE802.16標準的WiMAX產(chǎn)品將很快進入市場。 未來WiMAX的應用會給最終上網(wǎng)用戶帶來新的網(wǎng)絡(luò)生活體驗。采用WiMAX寬帶無線接入方式，每個家庭可以享受到25Mbit/s以上的寬

29、帶應用服務(wù)。同時，隨著技術(shù)及標準的發(fā)展與成熟，在未來的無線通信產(chǎn)業(yè)上，WiMAX也有很大的發(fā)展空間。 就3G與WiMAX、WLAN等寬帶無線技術(shù)而言，它們之間雖然存在著局部競爭，但融合已是大勢所趨。應當看到，當前已經(jīng)得到規(guī)模化商用的3G網(wǎng)絡(luò)，不僅在產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；矫鎿碛衅渌麩o線技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢，而且它還具有廣域覆蓋、全球漫游、電信級安全性等優(yōu)勢，這使得3G當仁不讓地成為多元融合的公共無線通信平臺。WiMAX由于具有超高的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以構(gòu)建一個完全覆蓋城域的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)，WLAN則在局域網(wǎng)領(lǐng)域大有用武之地。尤其值得關(guān)注的是，在多元融合的大趨勢下，3G與WiMAX等各種無線技術(shù)正在演進和發(fā)展

30、中互相借鑒和靠近，這加快了MIMO和OFDM等新技術(shù)的引入。與此同時，以3G為代表的公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)在向B3G/4G演進的過程中，網(wǎng)絡(luò)帶寬將得到全面擴展；而WiMAX則在技術(shù)演進的過程中，致力于全面增強移動性和安全性。可以預見，將來在無線城市、電子政務(wù)、企業(yè)應用以及教育等領(lǐng)域，3G與WiMAX、WLAN的融合(移動寬帶)，將使得人們在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，享受到更加靈活的、更加豐富多彩的應用服務(wù)。 中國早已進行了WiMAX可行性測試。2006年，上海貝爾阿爾卡特獲得了廣東網(wǎng)通WiMAX網(wǎng)絡(luò)大單，該工程是迄今為止亞太地區(qū)最大規(guī)模的WiMAX項目。隨著時間的推移，企業(yè)為移動WiMAX設(shè)計的移動電話也在

31、進行中，WiMAX的手機芯片價格最終將是目前3G芯片的1/10，因而將來價格很有競爭優(yōu)勢。我國政府對WiMAX的關(guān)注已在實施中，WiMAX頻率配置事關(guān)重大，目前其已被無線電管理委員會列入“十一五規(guī)劃”；中國通信標準化協(xié)會也成立了頻率工作組，將WiMAX頻率研究列入計劃。由此看來，WiMAX頻率配置方案的確定尚需時日。 WiMAX本質(zhì)上也是3G及3G演進過程中出現(xiàn)的一種無線城域網(wǎng)、多點基站互聯(lián)和回程的重要支持手段。在與3G技術(shù)的結(jié)合上，中國的3G標準TD-SCDMA是WiMAX最好的選擇，因為雙方都是建立在低成本語音的基礎(chǔ)上，同時具備高性能的數(shù)據(jù)。WiMAX的信道非常寬，在WiMAX寬帶移動連接

32、基礎(chǔ)上，可以順利實現(xiàn)TD-SCDMA的低成本和高性能數(shù)據(jù)。5 基于IMS的3G和WiMAX業(yè)務(wù)融合的探討3G和WiMAX業(yè)務(wù)融合的基本目標是：在網(wǎng)絡(luò)互通的基礎(chǔ)上共享業(yè)務(wù)系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的業(yè)務(wù)系統(tǒng)為最終用戶提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)體驗，使用戶通過不同的終端接入不同的網(wǎng)絡(luò)來訪問同樣的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)統(tǒng)一賬單、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理等功能，并盡可能實現(xiàn)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一開發(fā)、統(tǒng)一控制。對用戶來說，業(yè)務(wù)融合要以保障現(xiàn)有服務(wù)質(zhì)量為基礎(chǔ)，提供更加豐富的業(yè)務(wù)；對運營商來說，業(yè)務(wù)融合要以重用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源為主，支持向以網(wǎng)絡(luò)融合、終端融合后的業(yè)務(wù)移動性和移動環(huán)境下的業(yè)務(wù)無縫切換為最終目標的平滑演進。5.1 業(yè)務(wù)融合體系結(jié)構(gòu) 在網(wǎng)絡(luò)控制層面，IP

33、多媒體子系統(tǒng)（IMS）為下一代固定和移動網(wǎng)絡(luò)的融合定義了一個良好的業(yè)務(wù)平臺3，4，5，7，也是移動核心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的目標，在標準和產(chǎn)品開發(fā)方面都已經(jīng)成熟。在無線接入網(wǎng)絡(luò)和移動通信網(wǎng)絡(luò)互通方面，3GPP定義了WLAN網(wǎng)絡(luò)與3G系統(tǒng)的互通體系結(jié)構(gòu)8，9。同時，3GPP SA2工作組正在進行的一個工作是擴展WLAN網(wǎng)絡(luò)與3G系統(tǒng)互通體系結(jié)構(gòu)的范圍，以支持更多的無線接入網(wǎng)絡(luò)，目的是制定一個適用于任何無線接入網(wǎng)絡(luò)與3GPP系統(tǒng)互通的體系結(jié)構(gòu)。因此，遵循3GPP的這種思想，本文提出基于IMS的3G和WiMAX業(yè)務(wù)融合的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。圖1基于IMS的3G和WiMAX業(yè)務(wù)融合體系結(jié)構(gòu)該體系結(jié)構(gòu)不僅能支

34、持簡單的互連互通，實現(xiàn)統(tǒng)一的計費和客戶服務(wù)，還能夠支持3GPP系統(tǒng)對WiMAX接入的鑒權(quán)、控制以及計費，并且允許用戶通過WiMAX接入網(wǎng)絡(luò)訪問到3GPP基于分組交換（PS）域和IMS域的服務(wù)，以及與電路交換（CS）域的互通。 以下對3G和WiMAX業(yè)務(wù)融合體系結(jié)構(gòu)的主要功能實體進行簡單的描述。 5.1.1 鑒權(quán)、授權(quán)、計費代理/服務(wù)器（AAA Proxy/AAA Server） AAA服務(wù)器位于3GPP歸屬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，主要用于對接入3GPP網(wǎng)絡(luò)的WiMAX用戶進行接入控制。AAA服務(wù)器的基本功能有：從歸屬用戶服務(wù)器（HSS）中獲取用戶設(shè)備的鑒權(quán)信息和業(yè)務(wù)簽約配置；根據(jù)鑒權(quán)信息對WiMAX用戶進行鑒

35、權(quán)；和WiMAX CSN及GGSN交互鑒權(quán)信息；在HSS中登記接入3GPP網(wǎng)絡(luò)的WiMAX用戶的地址和名字；產(chǎn)生WiMAX接入的計費信息，上報給在線或離線計費系統(tǒng)。AAA代理主要是用戶漫游時，在拜訪網(wǎng)絡(luò)中傳遞鑒權(quán)信息，并產(chǎn)生拜訪網(wǎng)絡(luò)中的計費。在3GPP系統(tǒng)中，可建設(shè)一套AAA代理服務(wù)器，為通過不同無線接入方式使用3GPP服務(wù)的用戶提供鑒權(quán)和接入控制。 5.1.2 WiMAX接入網(wǎng)關(guān)（WAG） WiMAX用戶必須通過WAG才能接到3GPP系統(tǒng)中，實現(xiàn)與3G網(wǎng)絡(luò)的互通。在漫游的情況下，WAG位于拜訪網(wǎng)絡(luò)中；在非漫游的情況下，WAG位于歸屬網(wǎng)絡(luò)。WAG的主要功能包括：對通過WAG的分組數(shù)據(jù)進行過濾，

36、防止未授權(quán)的數(shù)據(jù)包到達3G網(wǎng)絡(luò)；確保所有來自授權(quán)WiMAX用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)包被路由到3GPP系統(tǒng)合適的GGSN中；基于隧道的標識在拜訪網(wǎng)絡(luò)或歸屬網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生計費信息。WAG是為了實現(xiàn)WiMAX網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)融合而新增加的一個功能實體。 5.1.3 網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點（GGSN） GGSN是3G核心網(wǎng)絡(luò)PS域的網(wǎng)關(guān)功能節(jié)點，在3G和WiMAX業(yè)務(wù)融合的體系結(jié)構(gòu)中，需要對GGSN的功能進行增強，以支持WiMAX用戶的接入。主要增強的功能包括：包含到WiMAX用戶設(shè)備的路由信息；轉(zhuǎn)發(fā)WiMAX用戶的數(shù)據(jù)包；分配WiMAX用戶設(shè)備遠端IP地址，并進行WiMAX本地IP地址和遠端IP地址的綁定；產(chǎn)生W

37、iMAX用戶訪問3G業(yè)務(wù)的計費信息并上報給計費系統(tǒng)。 5.1.4 歸屬用戶服務(wù)器（HSS） HSS位于歸屬網(wǎng)絡(luò)中，包含用戶訪問WiMAX/3G融合業(yè)務(wù)所需的鑒權(quán)和簽約信息。融合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下用戶的所有信息應該由HSS統(tǒng)一管理，要求HSS既能存儲用戶在3G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)及簽約信息，又能存儲用戶在WiMAX網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)及簽約信息。為支持WiMAX接入3GPP系統(tǒng)，HSS中要包括WiMAX接入的用戶認證信息和融合業(yè)務(wù)簽約信息。HSS也要為其他實體提供關(guān)于WiMAX接入相關(guān)的信息，如把用戶的鑒權(quán)信息和簽約清單傳送給AAA服務(wù)器，供AAA服務(wù)器進行WiMAX接入控制。 5.2 關(guān)鍵技術(shù)分析 本文認為，為了實現(xiàn)業(yè)

38、務(wù)融合，需要解決以下幾個關(guān)鍵技術(shù)問題。 5.2.1 統(tǒng)一的會話管理 在用戶設(shè)備通過3G或WiMAX接入到3GPP系統(tǒng)之后，如果想要使用IMS提供的服務(wù)，還需要做一系列初始化工作。對于IMS服務(wù)來說，無論用戶設(shè)備是通過3G，還是WiMAX或者是其他無線接入技術(shù)，只要接入到3GPP系統(tǒng)，就是為IMS服務(wù)建立了一個IP連接承載，IMS并不關(guān)心這些承載是如何實現(xiàn)的。所以，IMS提供的會話管理對于3G和WiMAX接入應該是一致的。在IP連接承載建立完成后，用戶設(shè)備（包括3G和WiMAX用戶設(shè)備）使用IMS服務(wù)還需要包括以下幾個步驟：IMS入口點（通過代理呼叫會話控制功能，即P-CSCF）發(fā)現(xiàn)過程；用戶設(shè)

39、備注冊到IMS；端到端會話建立；會話釋放。 對于3G用戶設(shè)備，可以采取兩種方法獲得為用戶設(shè)備服務(wù)的當前P-CSCF的IP地址，包括通過（DHCP）和（DNS），獲得以及通過GPRS的PDP上下文激活請求獲得；對于WiMAX用戶設(shè)備，可以采取通用的方法，即通過DHCP和DNS獲得為用戶設(shè)備服務(wù)的當前P-CSCF的IP地址。獲得到IMS的第一個聯(lián)系點后，用戶設(shè)備就可以發(fā)起向IMS的注冊。注冊的目的包括：判斷用戶設(shè)備是否可以在當前網(wǎng)絡(luò)進行注冊；請求歸屬網(wǎng)絡(luò)為用戶設(shè)備分配一個合適的服務(wù)呼叫會話控制功能（S-CSCF）；把當前獲得的IP地址和用戶公共標識進行綁定并進行注冊；S-CSCF從HSS下載用戶的

40、業(yè)務(wù)邏輯，如果需要，可能還會發(fā)起到應用服務(wù)器的注冊；如果用戶首次注冊或由于各種原因而重新注冊，則還要進行用戶和網(wǎng)絡(luò)的雙向鑒權(quán)認證，在此過程中傳遞IMS安全接入的加密密鑰和完整性密鑰，P-CSCF和用戶設(shè)備據(jù)此建立安全的IPsec安全聯(lián)盟。一旦注冊成功，用戶設(shè)備就可以發(fā)起端到端會話建立請求，在這個過程中要盡量提供統(tǒng)一的端到端策略管理和服務(wù)質(zhì)量控制。會話過程中任何一方都可以結(jié)束會話，IMS在處理會話結(jié)束時要釋放所建立起來的承載資源。當然，融合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也應該能夠處理特殊情況下由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的會話釋放。5.2.2 統(tǒng)一的用戶標識 在3G和WiMAX網(wǎng)絡(luò)中，用戶分別有自己特定的標識，并存儲在不同的網(wǎng)絡(luò)單元中

41、。3G中由移動用戶國際號碼和客戶識別碼來標識，主要存儲在HSS中，3G用戶在發(fā)起呼叫時，都要通過查詢HSS來驗證用戶能否使用某項業(yè)務(wù)，并發(fā)現(xiàn)被叫的位置，把呼叫路由到被叫端。在WiMAX網(wǎng)絡(luò)中，用戶由SI來標識，在WiMAX CSN網(wǎng)絡(luò)中有相應的用戶數(shù)據(jù)庫存儲WiMAX用戶的標識及相關(guān)信息。而在IMS層次上，用戶統(tǒng)一由SIP URI或tel URL格式的IMS用戶身份來標識。所以，只要能夠解決這兩個網(wǎng)絡(luò)中特定的用戶標識與IMS身份標識的綁定和關(guān)聯(lián)就可以了，用戶所感受到的只是統(tǒng)一的IMS身份標識。 在成功進行首次注冊和認證之后，用戶或用戶設(shè)備可以發(fā)起一個用戶標識注冊狀態(tài)定購請求，收到該定購請求后，

42、S-CSCF把該用戶所有相關(guān)標識的當前注冊狀態(tài)信息發(fā)布給請求的用戶設(shè)備。因此，WiMAX用戶設(shè)備和3G用戶設(shè)備使用相同的公共標識分別發(fā)起用戶標識注冊狀態(tài)定購請求，網(wǎng)絡(luò)就可以把與該公共標識相關(guān)的所有其他公共標識及其注冊狀態(tài)發(fā)布給WiMAX用戶設(shè)備或3G用戶設(shè)備，而不管這些公共標識是在3G網(wǎng)絡(luò)中注冊還是在WiMAX網(wǎng)絡(luò)中注冊。也就是說，WiMAX用戶設(shè)備和3G用戶設(shè)備可以共享相同的公共用戶標識，并使用該標識獲得一致的IMS服務(wù)。 5.2.3 統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)及簽約信息管理 在3GPP定義的基于IMS的網(wǎng)絡(luò)中，用戶的數(shù)據(jù)及簽約信息都是存儲在HSS中，主要包括：用戶標識、注冊信息、接入信息和業(yè)務(wù)觸發(fā)信息

43、，這些信息由HSS統(tǒng)一管理。HSS中存儲的信息不僅包括用戶IMS層次的信息，還包括CS域及PS域?qū)哟蔚南嚓P(guān)信息，目的是采用統(tǒng)一的HSS管理用戶的所有數(shù)據(jù)及簽約信息。因此，遵循這種思想，融合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下用戶的所有信息也應該由HSS統(tǒng)一管理。這樣就要求HSS應該既能存儲用戶在3G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)及簽約信息，又能存儲用戶在WiMAX網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)及簽約信息；HSS要能夠?qū)iMAX和3G網(wǎng)絡(luò)中不同的用戶特征及行為進行統(tǒng)一管理。業(yè)務(wù)融合下HSS的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。 圖2融合結(jié)構(gòu)下的HSS5.2.4 統(tǒng)一的賬單服務(wù) 統(tǒng)一賬單服務(wù)就是要為用戶在兩個網(wǎng)絡(luò)中使用的所有業(yè)務(wù)提供一張賬單。通過統(tǒng)一的賬單服務(wù)，不僅可以為用戶帶來方便和良好的業(yè)務(wù)體驗，運營商也可以綜合分析比較用戶在兩個網(wǎng)絡(luò)中不同的使用行