基于UMA的固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合解決方案

　　1、引言

　　通信技術(shù)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(duì)多媒體傳輸需求的猛增，多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)越豐富，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的局限和對(duì)便攜式設(shè)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(wù)，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(yán)重限制，純粹的“無線”無法滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。因此，有線通信和無線通信的相互補(bǔ)充、整合能夠很好地適應(yīng)和滿足通信市場(chǎng)的發(fā)展需要。

　　“有線”、“無線”技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為固網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)的融合（FMC，F(xiàn)ixed-mobil Convergence）提供了動(dòng)力。在目前頻譜資源有限的情況下，免費(fèi)的ISM（Industrial Scientific Medical）頻段無疑很具誘惑力，但是，采用ISM頻段技術(shù)重新布網(wǎng)又不太現(xiàn)實(shí)；而使用ISM頻段技術(shù)與現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合，既可提供新的移動(dòng)服務(wù)或增強(qiáng)原有移動(dòng)服務(wù)，又可整合已有資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，因此，順應(yīng)市場(chǎng)對(duì)業(yè)務(wù)融合的強(qiáng)烈要求，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)FMC應(yīng)用的非授權(quán)移動(dòng)接入（UMA， Unlicensed Mobile Access）的解決方案應(yīng)運(yùn)而生。

　　2、UMA技術(shù)簡介

　　UMA是一種使用ISM頻段的，由英國電信等電信運(yùn)營商起草的新GSM無線接入方式。UMA借助ISM頻段相關(guān)技術(shù)將移動(dòng)終端接入 GSM/GPRS核心網(wǎng)，進(jìn)而使用各項(xiàng)GSM/GPRS服務(wù)。UMA網(wǎng)絡(luò)能夠與現(xiàn)有無線接入網(wǎng)絡(luò)（GERAN，GSM EDGE Radio Access Network）共存，互不影響，還能夠通過信息交互，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端在兩種網(wǎng)絡(luò)間的漫游切換。

　　2.1　UMA技術(shù)原理

　　通過非授權(quán)網(wǎng)絡(luò)（藍(lán)牙或WiFi），UMA技術(shù)可從傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)或本地GSM和GPRS移動(dòng)服務(wù)的手機(jī)自動(dòng)切換到UMA接入點(diǎn)，使手機(jī)無中斷地檢測(cè)到速度最快、最經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)，從而使手機(jī)用戶可以最靈活的方式獲得先進(jìn)的手機(jī)服務(wù)。手機(jī)離開UMA接入點(diǎn)的覆蓋范圍后，則無縫切換回蜂窩網(wǎng)絡(luò)。圖1為 UMA網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

圖1　UMA網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　在UMA體系結(jié)構(gòu)中，原有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)并沒有進(jìn)行調(diào)整，只是在網(wǎng)絡(luò)中引入一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)組件——UMA控制器（UNC）。UNC的作用相當(dāng)于 GSM/GPRS原有接入網(wǎng)中的基站控制器（BSC），負(fù)責(zé)UMA網(wǎng)絡(luò)的無線資源管理以及鏈路管理，此外UNC還通過IP網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端（MS）建立端到端的連接，并與MSC/GPRS交換信息。

　　2.2　UMA網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

　　UMA網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示[1]：

圖2　UMA網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

　　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(dòng)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(wù)器連接，完成用戶認(rèn)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(wù)。

　　3、UMA技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　UMA技術(shù)已經(jīng)非常成熟，完全可以滿足目前的用戶需求，也符合運(yùn)營商在當(dāng)前FMC市場(chǎng)中的競爭策略。正是基于技術(shù)優(yōu)勢(shì)，且滿足了固移運(yùn)營商的需求，因而UMA技術(shù)得到了手機(jī)和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域所有主要廠商的支持。

　　3.1　技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　（1）在體系結(jié)構(gòu)上，UMA技術(shù)只是在網(wǎng)絡(luò)中引入了UMA控制器，沒有更改原有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，這使得運(yùn)營商可以綜合利用現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)及本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)（WLAN）擴(kuò)展服務(wù)領(lǐng)域，降低用戶資費(fèi)，吸引客戶使投資利益最大化；使從傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)獲得GSM和GPRS移動(dòng)服務(wù)的雙模手機(jī)可以自動(dòng)切換到UMA接入點(diǎn)，從而可以無中斷地檢測(cè)到速度最快、成本最經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)[2]。

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

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

　?。?）UMA作為一種固定——移動(dòng)一體化解決方案，滿足了家庭及企業(yè)用戶對(duì)通信便利性及高效性的需求，即通過一臺(tái)終端、一個(gè)號(hào)碼、一張賬單實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的固定-移動(dòng)業(yè)務(wù)。尤其是對(duì)企業(yè)用戶，在有UMA覆蓋的辦公室范圍內(nèi)，移動(dòng)通信費(fèi)用可以大幅度降低，并且不需支付高額的漫游費(fèi)用，這可降低企業(yè)的通信費(fèi) 用支出，縮減成本。

　　3.2　固網(wǎng)運(yùn)營商技術(shù)需求

　　目前，固網(wǎng)運(yùn)營商面臨著“增量不增收”的問題，無論是語音業(yè)務(wù)還是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的推廣都面臨困難，急需引入新技術(shù)來擴(kuò)展業(yè)務(wù)領(lǐng)域，尋找新的利潤增長點(diǎn)。固網(wǎng)運(yùn)營商希望通過UMA解決方案開發(fā)出更有吸引力的業(yè)務(wù)，吸引更多用戶，防止用戶的流失。

　?。?）對(duì)于固網(wǎng)運(yùn)營商而言，由于UMA采用的是免費(fèi)的無須申請(qǐng)的ISM頻段，因此在沒有移動(dòng)牌照的情況下，它可以被固網(wǎng)運(yùn)營商采用并藉其介入移動(dòng)市場(chǎng)，且利用現(xiàn)有資源架構(gòu)UMA網(wǎng)絡(luò)，成本相對(duì)低廉。

　?。?）當(dāng)3G牌照正式發(fā)放后，固網(wǎng)運(yùn)營商將發(fā)展為全業(yè)務(wù)運(yùn)營商，會(huì)在原有的大量寬帶接入用戶基礎(chǔ)上推廣UMA，這將為其帶來更多寬帶接入業(yè)務(wù)及IPTV等高流量的增值業(yè)務(wù)。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(wù)日趨顯示出較大的發(fā)展空間。家庭和企業(yè)在固網(wǎng)用戶中占很大比例，固網(wǎng)運(yùn)營商在推廣網(wǎng)絡(luò)融合業(yè)務(wù)時(shí)，可以充分利用這一點(diǎn)，擴(kuò)展領(lǐng)域，尋找利潤增長點(diǎn)。

　　3.3　移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的技術(shù)需求

　　對(duì)移動(dòng)運(yùn)營商來講，雖然業(yè)務(wù)狀況良好，但移動(dòng)市場(chǎng)已趨于飽和，也出現(xiàn)了業(yè)務(wù)APRU（Average Monthly Revenue Per Unit）值下滑的狀況，移動(dòng)運(yùn)營商需要擴(kuò)充領(lǐng)域，因而對(duì)UMA技術(shù)充滿了期待[3]，具體表現(xiàn)在以下4方面：

　?。?）移動(dòng)運(yùn)營商希望通過較低的成本提高蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍及系統(tǒng)容量，UMA技術(shù)使其避免了在頻譜資源、基站設(shè)備等方面的大量投資。

　?。?）移動(dòng)運(yùn)營商將UMA網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有GERAN同時(shí)使用，可使得部分用戶通過UMA網(wǎng)絡(luò)接入GSM/GPRS核心網(wǎng)使用各項(xiàng)GSM/GPRS服務(wù)，能夠緩解GERAN的壓力。并且，UMA容易在室內(nèi)實(shí)施，可用來解決室內(nèi)覆蓋問題。

　　（3）3G時(shí)代到來后，移動(dòng)運(yùn)營商要面對(duì)電信、網(wǎng)通等固網(wǎng)運(yùn)營商的強(qiáng)烈沖擊，因此必須積極拓寬服務(wù)領(lǐng)域，利用UMA技術(shù)，更好地應(yīng)對(duì)FMC。

　?。?）目前，IP多媒體子系統(tǒng)（IMS，IP Media Subsystem）體系架構(gòu)是目前公認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展方向。將來可以支持所有IMS業(yè)務(wù)的UMA是實(shí)現(xiàn)IMS的過渡方案，是運(yùn)營商向用戶提供FMC業(yè)務(wù)的第一步，而應(yīng)用UMA解決方案向用戶提供多樣的、低價(jià)服務(wù)的運(yùn)營商將會(huì)在未來IMS大戰(zhàn)上取得有利地位。

　　4、UMA技術(shù)展望

　　UMA解決方案使服務(wù)提供商只需一個(gè)移動(dòng)設(shè)備、一個(gè)用戶界面、一套系統(tǒng)，便可同時(shí)處理語音和數(shù)據(jù)的公共網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以及將蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)（Wi-Fi和藍(lán)牙）合并成一套無線網(wǎng)絡(luò)來提供服務(wù)。UMA解決方案還可以融合蜂窩網(wǎng)絡(luò)和任何基于IP的無線接入網(wǎng)絡(luò)，例如IEEE 802.16（WiMAX）、IEEE 802.20移動(dòng)寬帶無線接入（MBWA）和超寬帶（UWB）網(wǎng)絡(luò)。

　　但是，這種網(wǎng)絡(luò)的融合只是一種合并，而非真正意義上的融合。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，它還存在兩條獨(dú)立的鏈路：UMA鏈路和傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的鏈路；在鏈路上，還存在兩種獨(dú)立的接入點(diǎn)：UMA的AP和蜂窩網(wǎng)的BS；網(wǎng)絡(luò)控制器也是兩套獨(dú)立的設(shè)備：UNC和BSC。

　　真正的固定移動(dòng)融合應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)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(wù)體驗(yàn)和服務(wù)能力，以及可使電信運(yùn)營商進(jìn)行客戶群細(xì)分基礎(chǔ)上的產(chǎn)品和業(yè)務(wù)整合工作。

　　4.1　網(wǎng)絡(luò)融合

　　真正的固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層面，包括業(yè)務(wù)層、控制層、傳送層、接入層等多個(gè)層面的融合，如圖3所示：

圖3　UMA帶來真正網(wǎng)絡(luò)融合的架構(gòu)

　　從標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備以及應(yīng)用現(xiàn)狀看，傳送層的融合，即一些基于IP承載網(wǎng)絡(luò)的和業(yè)務(wù)層面的融合方案在技術(shù)上已經(jīng)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(wǎng)絡(luò)融合，由于在標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備、應(yīng)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(biāo)，其實(shí)現(xiàn)將會(huì)比其他層面晚。

　　4.2　終端的融合

　　目前，智能終端正在逐漸產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化，從單純的可以提供一定范圍內(nèi)的無線接入的藍(lán)牙手機(jī)、藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)以及WiFi終端，擴(kuò)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(tái)，可以讓用戶自由下載開放的應(yīng)用程序并進(jìn)行裝載。采用多模終端后，用戶可以根據(jù)自己的意愿選擇接入合適的網(wǎng)絡(luò)：固定或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)本身也可以智能地根據(jù)用戶的接入方式作出最佳的指令動(dòng)作。