WLAN和移动网互通技术分析

相对3G网络和设备完备的用户鉴权、数据加密机制，WLAN在安全性方面很薄弱，因此移动运营商在实现与WLAN互通时，增加了IKEv2用于终端的认证和授权，并增加了IPSec用于终端和ePDG间的数据安全，以提高互通时的业务安全性。

如果单是考虑用户通过WLAN接入核心网，不涉及用户在WLAN和移动网间的业务切换，其处理流程并不复杂，与移动网接入下的流程区别不大。以支持GTP协议的S2a接口方式下的附着过程为例来看(见图3)，同样是包括用户的鉴权、授权过程和承载的创建过程。与移动网接入有所不同的是，在WLAN接入情况下，除了建立核心网的承载之外，还需要建立WLAN接入网和PDN GW之间的GTP隧道。

图3 支持GTP的S2a方式时的附着过程

现在具有多种接口(如3GPP，WLAN，WiMAX等)的终端设备越来越多，终端上的业务形式也越来越多样化，有些业务适合在3GPP接入系统上使用，而另一些业务则适合在其他接入系统上使用。例如，用户在家的时候，可以通过WLAN使用FTP业务，同时通过LTE使用VoIP业务。但一旦用户离开家，很可能与WLAN的连接就中断了，这个时候，FTP业务就需要切换到3GPP系统中。这样对不同的业务进行路由区分，既提升了用户的业务体验，也缓解了运营商移动网络的压力。

在这种情况下，就要解决UE如何能够同时通过3GPP和非3GPP接入系统，接入同一个PDN?运营商又如何能配置UE在不同接入系统间的IP流路由规则?这些不同的IP流如何实现在不同的接入系统间动态迁移?UE通过不同的接入系统连接到了不同的PDN时，又如何能完成3GPP和非3GPP间的切换等问题。

基于以上问题的提出，业界提出了两种解决方案：基于PDN的粒度进行切换的MAPCON (MutipleAccess PDN Connetion)技术和基于流粒度进行的IFOM(IP Flow Mobility)技术。

MAPCON是指用户在不同的接入系统中建立的是不同的PDN连接，即不同的接入系统中的PDN连接必须使用不同的APN。

MAPCON技术的实现比较简单，用户的附着流程基本没有改动，只需分别在两个系统进行附着。在切换流程中，如果用户已经在两个系统都附着了，只需要把一个系统上要切换的业务切换到另一个系统上，在目标消息中为其建立相应的PDN连接，并释放源系统中相应的承载即可;

如果用户只在源系统进行了附着，那么在切换前，用户需要先在目标系统执行附着流程，并能够提供要切换的PDN连接的APN。此外，MAPCON对HSS和AAA有所增强，主要是要实现PDN GW信息的动态推送，PDN GW信息原来是在切换流程中通过接入认证过程获得的。

需要注意的是，实现MAPCON技术的关键是用户通过Dual Radio的方式建立了两个PDN连接。此时两个PDN连接的PDN GW必须是一样的。用户如果因切换而建立PDN连接时，其附着类型应该为“Handover”，用户还会把自己的IP地址或者PDN GW信息传递给MME，这样MME就知道要建立到哪个PDN GW的连接，保证两种接入方式下选择的是同一个PDN GW。

采用了MAPCON技术，不同业务可经由不同接入系统进行传输，不同业务优先在哪个接入系统进行接入的选择策略可通过ANDSF发送给UE。MAPCON可以实现WLAN和3GPP间的负荷分担，比如，运营商自有业务(IMS)通过HSPA(或LTE)接入，而视频(优酷)/FTP下载经过WLAN接入。此外，MAPCON还可以支持WLAN和3GPP接入间的切换，当WLAN覆盖不好时可将经由WLAN传输的应用切换到3GPP接入。

相比MAPCON技术，IFOM技术更为复杂一些。IFOM研究的是UE同一个PDN连接下的不同的IP流如何路由到不同的接入系统，并且用户在3GPP系统和WLAN之间切换时，如何保证这些IP流切换的连续性和无缝的IP流移动性。目前比较成熟的IFOM方案是基于DSMIPv6的S2c接入方式，系统能够保留用户的IP地址，用户在接入系统间移动时，也能够保证IP流的移动性。

为了实现系统间的IP流移动性，要对S2c和H1接口的DSMIPv6移动性信令进行扩展，以携带路由过滤器信息。如果UE在不同的接入系统上配置的是不同的IP地址，则可以通过多个绑定消息在HA上分别将这些地址注册为CoA。此外，为了将IP流路由到特定的接入，UE需要在Binding Update消息中包含流标识(FID)参数。

FID定义了路由规则，包含路由过滤器和路由地址。根据这些路由信息，系统就知道哪些业务是从3GPP系统接入的，哪些业务是从WLAN系统接入的。一旦发生了流的移动性，UE也会通过Binding Update消息更新路由信息，EPC系统收到更新的路由信息后，就会进行相应的承载释放或者创建，实现IP流的无缝切换。

在实现WLAN和3GPP系统间业务连续性和无缝分流方面，一个新的网元功能模块ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function)起了举足轻重的作用。ANDSF具有数据管理和控制功能，能够响应UE进行接入网络选择的请求，提供发现用户接入网络和进行接入网络选择所需的辅助数据。用户根据ANDSF提供的这些信息，就能结合当前业务的特征，选择最合适的接入网络，从而实现数据业务的有效分流。

ANDSF能够提供以下3类信息用于用户选择合适的网络进行接入：

●系统间移动性策略。该策略规定了是否允许进行系统间的移动，并为用户接入到EPC系统选择最合适的接入系统。该策略可以提供给UE，ANDSF也可以基于运营商策略或者基于UE发送的网络发现和选择信息对系统间的移动性策略进行修改。

●接入网络发现信息。根据UE的请求，ANDSF可以提供UE邻近区域的所有接入系统的接入网络列表。接入网络信息可以包括接入技术类型(如WLAN或WiMAX)，无线接入网络标识符(WLAN的SSID)。

●系统间路由策略。ANDSF可以给用户提供一个系统间路由策略的列表，包括一些过滤规则，规定某个特定的业务流或者特定的APN，是否允许接入到某个接入系统中;并且在用户进行数据路由时，根据路由策略定义的接入系统的优先级，为业务选择最合适的接入技术或者APN。

以上我们提到的MAPCON和IFOM都属于无缝分流，也就是说，用户在WLAN接入和移动网络接入间进行业务切换时，能够保证业务的连续性，用户感觉不到业务的中断，这类似移动网络中的软切换的概念。