GSM与WLAN融合与分流部署策略研究

2013-08-09张科陈安华杨辉刘德全

电信工程技术与标准化 2013年2期

张科, 陈安华，杨辉, 刘德全

（1 中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司，广州 510623; 2 中国移动通信集团广东有限公司，广州 510623, 3 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

1 GSM网络和WLAN发展现状

随着智能终端的普及，近年来移动互联网服务发展迅猛，微博、微信、在线视频等大量新兴移动互联网业务在给运营商带来可观流量的同时，也使得传统蜂窝网络面临巨大挑战。

目前中国移动在手机上网体验竞争中全面处于劣势：GSM网络技术相对落后，峰值速率仅400kbit/s左右，且数据业务消耗过多信道，导致话音质量下降，但当前仍为移动数据流量的承载主体；TD-SCDMA网络覆盖广度、深度较竞争对手均有较大差距，对数据业务的总体分流效果欠佳；TD-LTE网络部署范围和支持终端数量有限，规模商用尚待时日。相关参数如表1所示。

与此同时，WLAN业务本身发展较为迅速，用户数量增长迅猛，流量保持大幅度上升。根据某省统计数据，WLAN所产生的流量在3网中占比已超过60%。但从WLAN网络承载数据业务的对象来看，手机终端产生的流量只占总流量的20%左右，PC产生流量占比约为70%，其它类型终端流量占比约为10%，如图1所示。

WLAN对手机数据流量分流效果不佳的主要原因如下：

图1 WLAN网络现状

表1 各制式网络技术参数

（1） WLAN体验效果较差，上网速度慢、认证步骤繁琐、掉线等问题严重影响用户感知。

（2）热点部署不够准确，已有的“热点不热”，对可能存在的热点没有发现及预测的办法。

（3） WLAN与蜂窝网未能有效融合，现有平台不能支持手机用户实现从GSM/TD-SCDMA到WLAN的平滑切换。

（4）用户对WLAN资费的敏感度较高，未能形成统一的市场资费策略，以引导用户使用习惯。

2 GSM网络和WLAN融合部署策略建议

在当前网络环境下，中国移动应重点考虑将GSM网络数据业务负荷分流到WLAN，一方面提升移动互联网用户的感知体验，另一方面也可保证GSM自身的网络质量，提升WLAN网络利用率，实现GSM/WLAN协同与负荷均衡。

2.1 WLAN用户体验提升是实现网络融合和业务分流的前提

2.1.1 优化认证，让用户接入更便捷安全

当前WLAN网络认证主要采用“用户名+密码”的Web Portal认证方式。这种方式较适合PC类型终端，而手机终端屏幕小、难以支持多页面，认证步骤繁琐，用户体验较差，亟待引入更便捷的认证方式。

目前存在两种优化方向：一是在终端侧安装客户端软件，通过Cookie方式实现Web Portal自动认证，譬如“随e行”客户端等。这种方式核心网侧无需改动。另一种方向是引入PEAP和EAP-SIM等更先进的认证方式。这种方式核心网侧需改造AAA和AC服务器。

2.1.2 优化质量，提升网络抗干扰能力

近两年WLAN建设规模迅速扩大，但网络建设的质量还有待提高。用户投诉网络中存在大量弱覆盖、干扰严重、掉线等问题，需要全方位开展WLAN网络优化工作。

在工程建设阶段，需要通过一整套详细的模版和施工流程来规范WLAN的建设。受限于WLAN的无线频点资源情况及开放共享的技术特点，WLAN频率规划尤显重要，应注意合理规划频点，避免产生同、邻频干扰，各AP覆盖区域形成间隔保护。同时还需注意优化调整现网AP功率，减少WLAN干扰情况。在设备维护阶段，应加强网络分析与预警，提升故障定位与排查能力。

2.1.3 积极引入新技术与组网方式，提升业务吞吐速率

在新技术产品方面，根据IEEE 802.11n产品的更新发展，后续考虑采用支持3×3 MIMO的高性能802.11n AP设备，将吞吐速率进一步提高到450 Mbit/s。同时，密切跟踪802.11ac产品的进展。

在组网方面，针对适用场景考虑引入室外型AP+定向天线、Mesh（无线网状网）、WLAN基站等新型组网模式，以更灵活的方式满足WLAN网络覆盖需求。

2.2 热点精确部署是实现网络融合和业务分流的基础

为了更科学的指导WLAN网络建设，找准数据业务热点，需要研究开发WLAN网络业务定位及预测的方法体系，推动热点精确部署，具体可从以下两个角度：

（1）基于对现网数据的分析，按照场景分类与组织，多维度筛选小区热点活跃度，综合评估热点小区，构建全网数据业务(2G/3G/WLAN)热点区域分布信息，找出现网中的热点。

（2）基于流量预测技术，进行栅格级话务密度/用户密度分布预测，构建WLAN潜在业务热点精确预测分布信息，预判分析未来可能的热点。

2.3 前、后端的平台融合是实现网络融合和业务分流的核心

根据业界最新技术动态以及中国移动产品研发的相关分析，以下3种解决方案可在不同程度实现网络与终端融合。

2.3.1 EasyWLAN客户端方案

EasyWLAN是一种手机客户端应用软件产品，其主要功能是WLAN自动发现与后台自动认证，并适配不同类型的手机终端，目前主要应用于Android、Symbian、iOS等操作系统。

图4 服务器/客户端架构

图3 EasyWLAN功能

相比之前繁琐的Web Portal认证流程，手机安装客户端后可大幅提高WLAN接入便捷性；同时通过Wi-Fi热点扫描，提高热点的发现概率；借助于手机默认的WLAN优选模式，可提高用户使用WLAN网络的积极性，提升WLAN业务分流效果。为减少Wi-Fi扫描带来的手机电量消耗，系统还具备热点自学习机制，通过本地和云端存储基站信息机制，及时发现新热点。具体功能如图3所示。

2.3.2 服务器/客户端架构下的无缝切换方案

该方案（如图4所示）通过在服务器与客户端之间建立主/备通信隧道（对应GSM与WLAN两种接入方式），将用户流量封装在隧道中。对于手机侧的上层应用，在不同网络中对外使用相同IP，从而实现GSM与WLAN的无缝切换。

该系统可对WLAN自动发现、自动认证连接、并与蜂窝网自动无缝切换，兼具数据压缩功能，相当于将智能管道延伸至用户终端侧，目前已在西班牙电信、意大利电信移动公司等运营商网络中商用。

2.3.3 ANDSF架构方案

接入网络发现和选择功能（ANDSF，Access Network Discovery and Selection Function）是3GPP R8阶段提出的新网元，如图5所示。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。

2.4 业务营销策略是实现网络融合和业务分流的支撑

要实现数据业务负荷的有效分流，离不开业务营销策略的支撑，主要包括业务宣传推广与资费设计两方面。

在市场用户拓展方面，发展WLAN客户规模，必须公众市场、政企市场、家庭市场协同发展，形成合力。在终端方面，大力拓展WLAN终端及客户端产品，对于定制终端主推WLAN手机，非定制手机主推WLAN客户端产品。在营销渠道方面，应从服务厅、核心渠道、3C卖场等合作渠道着手，积极开展WLAN业务体验、WLAN套餐、EasyWLAN手机及客户端营销推广工作，全方位扩大WLAN手机渗透率和WLAN品牌知晓率。