基于UMA固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )融合解決方案

　　通信技術(shù)發(fā)展到今天，有線(xiàn)通信和無(wú)線(xiàn)通信都表現出各自的優(yōu)越和不足。隨著(zhù)人們對多媒體傳輸需求的猛增，多媒體數據業(yè)務(wù)越豐富，對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )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(xiàn)通信主要采用雙絞線(xiàn)、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(wú)上限的傳輸能力能夠開(kāi)展從窄帶到超寬帶的各類(lèi)型業(yè)務(wù)，但恰恰也是這根“線(xiàn)”使有線(xiàn)通信失去了很好的自由度。無(wú)線(xiàn)通信雖然突破了“線(xiàn)”的束縛，但是受到頻率資源、傳輸能力的嚴重限制，純粹的“無(wú)線(xiàn)”無(wú)法滿(mǎn)足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。因此，有線(xiàn)通信和無(wú)線(xiàn)通信的相互補充、整合能夠很好地適應和滿(mǎn)足通信市場(chǎng)的發(fā)展需要。

　　“有線(xiàn)”、“無(wú)線(xiàn)”技術(shù)的優(yōu)勢互補，為固網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)的融合(FMC，Fixed-mobil Convergence)提供了動(dòng)力。在目前頻譜資源有限的情況下，免費的ISM(Industrial Scientific Medical)頻段無(wú)疑很具誘惑力，但是，采用ISM頻段技術(shù)重新布網(wǎng)又不太現實(shí);而使用ISM頻段技術(shù)與現有蜂窩網(wǎng)絡(luò )融合，既可提供新的移動(dòng)服務(wù)或增強原有移動(dòng)服務(wù)，又可整合已有資源，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )資源共享，因此，順應市場(chǎng)對業(yè)務(wù)融合的強烈要求，利用現有網(wǎng)絡(luò )實(shí)現FMC應用的非授權移動(dòng)接入(UMA， Unlicensed Mobile Access)的解決方案應運而生。

　　2、UMA技術(shù)簡(jiǎn)介

　　UMA是一種使用ISM頻段的，由英國電信等電信運營(yíng)商起草的新GSM無(wú)線(xiàn)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GSM/GPRS服務(wù)。UMA網(wǎng)絡(luò )能夠與現有無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )(GERAN，GSM EDGE Radio Access Network)共存，互不影響，還能夠通過(guò)信息交互，實(shí)現移動(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(guò)非授權網(wǎng)絡(luò )(藍牙或WiFi)，UMA技術(shù)可從傳統蜂窩網(wǎng)絡(luò )或本地GSM和GPRS移動(dòng)服務(wù)的手機自動(dòng)切換到UMA接入點(diǎn)，使手機無(wú)中斷地檢測到速度最快、最經(jīng)濟的網(wǎng)絡(luò )，從而使手機用戶(hù)可以最靈活的方式獲得先進(jìn)的手機服務(wù)。手機離開(kāi)UMA接入點(diǎn)的覆蓋范圍后，則無(wú)縫切換回蜂窩網(wǎng)絡(luò )。圖1為 UMA網(wǎng)絡(luò )拓撲結構：

　　圖1　UMA網(wǎng)絡(luò )拓撲結構

　　在UMA體系結構中，原有的蜂窩網(wǎng)絡(luò )并沒(méi)有進(jìn)行調整，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的作用相當于 GSM/GPRS原有接入網(wǎng)中的基站控制器(BSC)，負責UMA網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)資源管理以及鏈路管理，此外UNC還通過(guò)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 )體系結構

　　UMA網(wǎng)絡(luò )體系結構如圖2所示[1]：

　　圖2　UMA網(wǎng)絡(luò )體系結構

　　UNC通過(guò)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(guò)Wm接口與AAA代理服務(wù)器連接，完成用戶(hù)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(hù)可以獲得原有的GSM/GPRS業(yè)務(wù)。

　　3、UMA技術(shù)優(yōu)勢

　　UMA技術(shù)已經(jīng)非常成熟，完全可以滿(mǎn)足目前的用戶(hù)需求，也符合運營(yíng)商在當前FMC市場(chǎng)中的競爭策略。正是基于技術(shù)優(yōu)勢，且滿(mǎn)足了固移運營(yíng)商的需求，因而UMA技術(shù)得到了手機和基礎設施領(lǐng)域所有主要廠(chǎng)商的支持。

　　3.1　技術(shù)優(yōu)勢

　　(1)在體系結構上，UMA技術(shù)只是在網(wǎng)絡(luò )中引入了UMA控制器，沒(méi)有更改原有的蜂窩網(wǎng)絡(luò )，這使得運營(yíng)商可以綜合利用現有蜂窩網(wǎng)絡(luò )及本地無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )(WLAN)擴展服務(wù)領(lǐng)域，降低用戶(hù)資費，吸引客戶(hù)使投資利益最大化;使從傳統蜂窩網(wǎng)絡(luò )獲得GSM和GPRS移動(dòng)服務(wù)的雙模手機可以自動(dòng)切換到UMA接入點(diǎn)，從而可以無(wú)中斷地檢測到速度最快、成本最經(jīng)濟的網(wǎng)絡(luò )[2]。

　　(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(hù)接受，可以更好地吸引原網(wǎng)絡(luò )客戶(hù)使用融合網(wǎng)絡(luò )。

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

　　(4)UMA作為一種固定——移動(dòng)一體化解決方案，滿(mǎn)足了家庭及企業(yè)用戶(hù)對通信便利性及高效性的需求，即通過(guò)一臺終端、一個(gè)號碼、一張賬單實(shí)現傳統的固定-移動(dòng)業(yè)務(wù)。尤其是對企業(yè)用戶(hù)，在有UMA覆蓋的辦公室范圍內，移動(dòng)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(wǎng)運營(yíng)商技術(shù)需求

　　目前，固網(wǎng)運營(yíng)商面臨著(zhù)“增量不增收”的問(wèn)題，無(wú)論是語(yǔ)音業(yè)務(wù)還是數據業(yè)務(wù)的推廣都面臨困難，急需引入新技術(shù)來(lái)擴展業(yè)務(wù)領(lǐng)域，尋找新的利潤增長(cháng)點(diǎn)。固網(wǎng)運營(yíng)商希望通過(guò)UMA解決方案開(kāi)發(fā)出更有吸引力的業(yè)務(wù)，吸引更多用戶(hù)，防止用戶(hù)的流失。

　　(1)對于固網(wǎng)運營(yíng)商而言，由于UMA采用的是免費的無(wú)須申請的ISM頻段，因此在沒(méi)有移動(dòng)牌照的情況下，它可以被固網(wǎng)運營(yíng)商采用并藉其介入移動(dòng)市場(chǎng)，且利用現有資源架構UMA網(wǎng)絡(luò )，成本相對低廉。

　　(2)當3G牌照正式發(fā)放后，固網(wǎng)運營(yíng)商將發(fā)展為全業(yè)務(wù)運營(yíng)商，會(huì )在原有的大量寬帶接入用戶(hù)基礎上推廣UMA，這將為其帶來(lái)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(lái)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(hù)中占很大比例，固網(wǎng)運營(yíng)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)，擴展領(lǐng)域，尋找利潤增長(cháng)點(diǎn)。

　　3.3　移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的技術(shù)需求

　　對移動(dòng)運營(yíng)商來(lái)講，雖然業(yè)務(wù)狀況良好，但移動(dòng)市場(chǎng)已趨于飽和，也出現了業(yè)務(wù)APRU(Average Monthly Revenue Per Unit)值下滑的狀況，移動(dòng)運營(yíng)商需要擴充領(lǐng)域，因而對UMA技術(shù)充滿(mǎn)了期待[3]，具體表現在以下4方面：

　　(1)移動(dòng)運營(yíng)商希望通過(guò)較低的成本提高蜂窩網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍及系統容量，UMA技術(shù)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(dòng)運營(yíng)商將UMA網(wǎng)絡(luò )與現有GERAN同時(shí)使用，可使得部分用戶(hù)通過(guò)UMA網(wǎng)絡(luò )接入GSM/GPRS核心網(wǎng)使用各項GSM/GPRS服務(wù)，能夠緩解GERAN的壓力。并且，UMA容易在室內實(shí)施，可用來(lái)解決室內覆蓋問(wèn)題。

　　(3)3G時(shí)代到來(lái)后，移動(dòng)運營(yíng)商要面對電信、網(wǎng)通等固網(wǎng)運營(yíng)商的強烈沖擊，因此必須積極拓寬服務(wù)領(lǐng)域，利用UMA技術(shù)，更好地應對FMC。

　　(4)目前，IP多媒體子系統(IMS，IP Media Subsystem)體系架構是目前公認的網(wǎng)絡(luò )融合發(fā)展方向。將來(lái)可以支持所有IMS業(yè)務(wù)的UMA是實(shí)現IMS的過(guò)渡方案，是運營(yíng)商向用戶(hù)提供FMC業(yè)務(wù)的第一步，而應用UMA解決方案向用戶(hù)提供多樣的、低價(jià)服務(wù)的運營(yíng)商將會(huì )在未來(lái)IMS大戰上取得有利地位。

　　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)設備、一個(gè)用戶(hù)界面、一套系統，便可同時(shí)處理語(yǔ)音和數據的公共網(wǎng)絡(luò )服務(wù)，以及將蜂窩網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(Wi-Fi和藍牙)合并成一套無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )來(lái)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(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )，例如IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20移動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)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 )結構上，它還存在兩條獨立的鏈路：UMA鏈路和傳統蜂窩網(wǎng)絡(luò )的鏈路;在鏈路上，還存在兩種獨立的接入點(diǎn)：UMA的AP和蜂窩網(wǎng)的BS;網(wǎng)絡(luò )控制器也是兩套獨立的設備：UNC和BSC。

　　真正的固定移動(dòng)融合應該是網(wǎng)絡(luò )各層面、終端、支撐系統的整合和融合，可為用戶(hù)提供無(wú)縫的融合業(yè)務(wù)體驗和服務(wù)能力，以及可使電信運營(yíng)商進(jìn)行客戶(hù)群細分基礎上的產(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(lái)真正網(wǎng)絡(luò )融合的架構

　　從標準、設備以及應用現狀看，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，由于在標準、設備、應用等方面都尚未成熟，許多問(wèn)題還在探討中，因此控制層的融合作為未來(lái)發(fā)展的目標，其實(shí)現將會(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的無(wú)線(xiàn)接入的藍牙手機、藍牙網(wǎng)關(guān)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(kāi)始采用開(kāi)放的操作平臺，可以讓用戶(hù)自由下載開(kāi)放的應用程序并進(jìn)行裝載。采用多模終端后，用戶(hù)可以根據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用戶(hù)的接入方式作出最佳的指令動(dòng)作。

　　4.3　業(yè)務(wù)和服務(wù)的融合

　　業(yè)務(wù)融合主要由固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)兩者業(yè)務(wù)層面的融合來(lái)實(shí)現，與運營(yíng)商的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )密切相關(guān)。業(yè)務(wù)綁定是目前最容易實(shí)施的業(yè)務(wù)融合手段，也體現了FMC 的基本特點(diǎn)。更深層次的業(yè)務(wù)融合則是通過(guò)獨立的核心網(wǎng)絡(luò )(呼叫會(huì )話(huà)控制)和接入網(wǎng)絡(luò )，為不同接 入類(lèi)型的用戶(hù)提供業(yè)務(wù)應用?；跇I(yè)務(wù)整合的應用包括一個(gè)號碼、VPN、語(yǔ)音信箱、統一消息、會(huì )議和流媒體。服務(wù)的融合則不僅依靠網(wǎng)絡(luò )融合來(lái)實(shí)現，還需要依靠固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)支撐系統的融合來(lái)實(shí)現。

　　固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )融合雖然是大勢所趨，但在政策、技術(shù)、業(yè)務(wù)以及具體市場(chǎng)操作等方面都會(huì )面臨不少挑戰。就算技術(shù)問(wèn)題得到解決，政策監管和系統整合也是不可避免的難題。

5、結束語(yǔ)

　　自從2005年9月3GPP正式接納UMA的技術(shù)以來(lái)，UMA標準化進(jìn)程發(fā)展迅速。為了更好地促進(jìn)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(jìn)行UMA終端的互操作性能測試。UMA技術(shù)在給眾多設備廠(chǎng)商帶來(lái)新利潤增長(cháng)點(diǎn)的同時(shí)，也給WLAN運營(yíng)商、移動(dòng)運營(yíng)商、內容提供商創(chuàng )造了新的發(fā)展機會(huì )。2008年，基于UMA的解決方案將會(huì )在全球更大范圍內投入使用。

　　2008年，無(wú)線(xiàn)新技術(shù)將繼續體現移動(dòng)化、寬帶化、多媒體化的發(fā)展趨勢，各種無(wú)線(xiàn)新技術(shù)的標準化、產(chǎn)業(yè)化將進(jìn)一步推動(dòng)業(yè)務(wù)和應用融合。其中，融合型技術(shù)和應用將成為2008年關(guān)注的焦點(diǎn)和競爭重點(diǎn)。

　　參考文獻

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　　[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(shí)現固網(wǎng)與蜂窩網(wǎng)絡(luò )融合的研究[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2006(3)：226-228.

　　[4]　趙婷，王文磊，趙成林，等.UMA為固定移動(dòng)業(yè)務(wù)融合加速[J].現代電信科技.2006 (6)：112-115.