一种建立cdma2000 1x Ev-Do小区与Wi-Fi热点关联的新思路
2013-08-09熊映辉
熊映辉，陈 明
（中国电信股份有限公司湖北分公司 武汉 430023）
1 引言
随着移动互联网时代的来临，无线数据流量呈现爆发式增长，各大运营商也越来越多地依靠Wi-Fi承载这些无线数据流量，因而大规模进行Wi-Fi网络建设，分担3G网络的压力，让客户体验更加美好、无处不在的优质无线网络服务势在必行。中国电信在2008年获取移动牌照后，在大规模建设3G网络的同时，也在全国各省大力推进Wi-Fi网络的建设，并提出了“C+W”（CDMA+WLAN）无线宽带融合业务，将其定为全业务运营下确立差异化竞争优势的重要举措之一。
当前中国电信Wi-Fi网络在全国已经形成相当规模，但存在着总体利用率偏低、覆盖有效性不高等问题。随着 3G数据卡业务的快速发展，部分城市热点区域已经出现了cdma2000 1x Ev-Do负荷过高、服务质量下降导致用户投诉增多的突出问题，因此需要尽快利用Wi-Fi网络分流 cdma2000 1x Ev-Do流量。
如何寻找3G高流量、高价值用户，并引导其成为Wi-Fi用户？如何寻找cdma2000 1x Ev-Do高流量小区并精确定位，在符合分流条件时，采取相应分流措施？如何有效地建设Wi-Fi网络，并提高Wi-Fi网络分流3G流量负荷的效果？3个“如何”已经成为中国电信各级维护人员在日常维护中必须面对和解决的问题。长期以来，对于cdma2000 1x Ev-Do高流量小区，由于无法知道其附近是否具有建立Wi-Fi热点所具备的分流条件，而无法对这些基站下指定用户进行推送提醒或在其周边进行针对性Wi-Fi热点建设。因此高流量cdma20001xEv-Do小区的分流效果一直不太理想。
建立Wi-Fi热点和cdma2000 1x Ev-Do小区的关联关系，既能准确定位具备分流条件的高流量cdma2000 1x Ev-Do小区，也能对未关联Wi-Fi热点的高流量cdma2000 1x Ev-Do小区进行针对性Wi-Fi热点建设，实现精确分流。在具备Wi-Fi接入条件的区域向指定的cdma2000 1x Ev-Do用户推送信息，引导用户使用Wi-Fi业务。
2 C+W网络结构
cdma2000 1x/cdma2000 1x Ev-Do/Wi-Fi多模终端在Wi-Fi覆盖区时，可以不输入账户名和密码，经过统一认证后直接连接到Wi-Fi网络，并通过宽带城域网接入wPDIF，完成C+W 终端产品的业务功能。具体C+W网络结构如图1所示。
3 建立Wi-Fi热点和cdma2000 1x Ev-Do小区关联关系的常规方法
中国电信cdma2000 1x Ev-Do网络已覆盖至农村/乡镇，而Wi-Fi网络相对cdma2000 1x Ev-Do网络而言覆盖面较薄，有Wi-Fi网络覆盖的地方必然有cdma2000 1x Ev-Do网络。因此，任何一个Wi-Fi热点必然能和一个cdma2000 1x Ev-Do小区建立关联关系。
一般而言，建立Wi-Fi热点和cdma2000 1x Ev-Do小区关联关系的常规方法有如下3种。
（1）室内分布系统自动关联
采用室内分布系统在cdma2000 1x/cdma2000 1x Ev-Do/Wi-Fi融合覆盖的楼宇内实现，Wi-Fi热点和cdma2000 1x Ev-Do小区由于信号合路的原因，可自动建立关联，此种关联关系最为准确，但只有较少的Wi-Fi热点采用室内分布系统覆盖，因而此种方式造成建立的关联关系不全。
（2）距离定位
图1 C+W网络结构
首先获取Wi-Fi热点和cdma2000 1x Ev-Do小区的经纬度信息以及cdma2000 1x Ev-Do基站的方位角信息，再利用地图的定位功能，测量Wi-Fi热点和cdma2000 1x Ev-Do小区间的直线距离，Wi-Fi热点在cdma2000 1x Ev-Do小区方位角覆盖范围内，且两者在一定距离范围内（如 300m），可认为该 Wi-Fi热点和 cdma2000 1x Ev-Do小区间存在关联关系。这种关联关系建立的方法可用系统自动实现，不需太多人为干预，但由于覆盖区域地形问题，误差较大，此种方法仅能作为补充手段，不能作为建立关联关系的主要手段。
（3）路测
在Wi-Fi热点建设完毕后，可在该热点覆盖范围内利用路测工具（测试手机即可）搜索cdma2000 1x Ev-Do信号中信号最强的导频信号，即可知道该cdma2000 1x Ev-Do小区的基站号+扇区号，从而可以直接建立该Wi-Fi热点和cdma2000 1x Ev-Do小区的关联关系。这种关联关系建立的方法需人工路测实现，建立的关联关系比较准确，但一旦发生大型网络调整或者新增cdma2000 1x Ev-Do基站或小区，会使无线信号覆盖发生变化，造成原有的关联关系信息错误，需重新进行路测。因而此种方法虽然较为准确，但耗时费力，会随网络调整而变化，且人工成本较高，一般也不宜采用。
4 利用C+W切换话单建立关联关系的原理
C+W统一认证，是指用户使用中国电信 C+W移动终端（包括 PC和手机终端），在 cdma2000 1x、cdma2000 1x Ev-Do、Wi-Fi各类无线模式下均能通过UIM卡认证接入移动核心网，这几类无线模式下的上网话单均在AAA服务器中生成。而C+W用户在cdma2000 1x Ev-Do和Wi-Fi网络间切换时会生成两条话单，话单中包含BSID、业务选择、计费标识等信息，利用这些话单中的信息建立cdma2000 1x Ev-Do小区和Wi-Fi热点的关联关系。
4.1 AAA服务器话单中含有cdma2000 1x Ev-Do小区和Wi-FiAP的BSID标识等丰富的信息
C+W统一认证用户可在这3种无线模式下进行切换，而建立关联关系需要用户在Wi-Fi网络和cdma2000 1x Ev-Do网络间切换时生成的话单，具体切换机制如下所述。
（1）Wi-Fi向 cdma2000 1x Ev-Do切换
C+W用户首选Wi-Fi上网，在Wi-Fi信号弱或覆盖不足时会向cdma2000 1x Ev-Do网络切换，在AAA服务器中会产生两条话单：一条Wi-Fi下线话单（acct-status-type=2，service option=32 876，release indicator=2），一条 cdma2000 1x Ev-Do上线话单 （acct-status-type=1，service option=59），其中Wi-Fi下线话单中的时间和cdma2000 1x Ev-Do上线话单中的时间一致。
（2）cdma2000 1x Ev-Do向 Wi-Fi切换
C+W用户使用cdma2000 1x Ev-Do上网，当用户移动到有Wi-Fi信号覆盖的地方时，会向Wi-Fi网络切换，在AAA服务器中会产生两条话单：一条cdma2000 1x Ev-Do下 线 话 单 （acct-status-type=2，service option=59，release indicator=2），一条 Wi-Fi上线话单 （acct-status-type=1，service option=32 876），其中 cdma2000 1x Ev-Do下线话单中的时间和Wi-Fi上线话单中时间一致。
需要说明的是：
·acct-status-type=1表示话单开始，acct-status-type=2表示话单结束；
·service option=32 876表示是 Wi-Fi话单，service option=59表示cdma2000 1x Ev-Do话单；
· eleaseindicator=2表示话单结束的原因是切换引起的；
·Wi-Fi话单和cdma2000 1x Ev-Do话单中均含有BSID字段。
Wi-Fi网络基本覆盖室内场景，室外覆盖也不会用于高速移动场景，因此切换时用户位置基本未发生变化。可以将切换前后的cdma2000 1x Ev-Do和Wi-Fi话单建立关联，从而将cdma2000 1x Ev-Do小区和Wi-Fi热点建立关联关系。
4.2 AAA服务器中cdma2000 1x Ev-Do小区和Wi-Fi AP的BSID的定义和获取
（1）cdma2000 1x Ev-Do小区的 BSID
cdma2000 1x Ev-Do话单中的BSID是全网唯一的cdma2000 1x Ev-Do小区标识，由 SID（16 bit）+NID（16 bit）+cell（12 bit）+sector（4 bit）组成，如：363C001B0011。
（2）Wi-Fi AP 的 BSID
Wi-Fi网络的AP本身是没有BSID标识的。但中国电信在《中国电信wPDIF设备技术规范——总体技术要求2.0》中明确要求wPDIF的WAG设备能够将WLAN模式的接入映射到相应BSID，以便计费系统根据BSID进行识别处理。wPDIF设备的WAG能够完成AP的MAC地址或者终端的IP地址段和BSID的映射，同时要求映射关系能由中国电信定制。可见Wi-Fi话单中的BSID可以根据AP的MAC地址由WAG根据一定的规则映射得到。
4.3 WAG获取AP的MAC地址的原理
图2 WAG侧信令跟踪获取到的登记请求SIP消息
在《中国电信wPDIF设备技术规范——Uw接口分册v2.0》中，Uw接口 SIP消息信元定义中，明确头字段“P-accessnetwork-info”用来传送移动终端（MS）所使用的无线接入技术和无线接入网络相关信息，以便wPDIF中的WAG和核心网根据这些信息做相应处理。MS要在任何对话请求、对话内的后续请求及响应中插入该头字段。头字段格式为P-access-network-info：
图2所示为从WAG侧信令跟踪获取到的登记请求SIP消息，从中可以看到头字段“P-access-network-info”中的网 络 类 型 是 IEEE 802.11g；SSID=ChinaNet；MAC=00-0FE2-79-FB-50。
5 湖北电信具体实现
中国电信股份有限公司湖北分公司（以下简称湖北电信）利用C+W协同分流平台采集移动用户上网话单，从中寻找C+W切换话单进行了cdma20001x Ev-Do小区和Wi-Fi热点的关联，建立了全省的关联关系库。主要分以下4步实现。
5.1 获取全省AP的MAC地址
湖北电信全省共有2万多台AP，C+W协同分流平台通过相应的处理获取到AP的MAC地址，主要有以下两种方法：
·AP厂商接口提供；
·通过SNMP下的指令采集MIB库中的MAC字段。
5.2 获取全省cdma2000 1x Ev-Do小区和AP的BSID
（1）AP 的 BSID 获取
湖北WAG采用的是UT斯达康厂商的设备，利用一定的映射规则实现APMAC地址到BSID的映射。UT斯达康支持25种映射规则，湖北省采用了其中的一种，具体映射规则如下。
AP的MAC地址共6 byte，其中第2、3字节做异或运算，填入BSID的第2字节；MAC的第1字节不变，填入BSID的第1字节；MAC的第4字节、第5字节做异或运算，填入BSID的第3字节；BSID第4字节不做要求，默认为“ee”；根据用户上网时使用的BRAS的IP地址判断用户的使用地归属的分公司，得到相关分公司的SID，填入BSID的第5、6字节，从而得到AP完整的BSID。
下面以MAC：00-0f-e2-e5-6d-c0为例，说明该MAC如何转成BSID。
MAC的第1字节c0不变，填入BSID的第1字节；MAC 的第 2、3 字节 e5（1110 0101）和 6d（0110 1101）做异或运算，得到 BSID的第 2字节 88（1000 1000）；MAC的第4、5 字节 e2（1110 0010）和 0f（0000 1111）异或得到第 3 字节ed（1110 1101）；BSID 的第 4字节默认为 ee；该 AP放置在武汉，SID=363C。最后得到该AP的BSID=363CEEED88C0。
（2）cdma2000 1x Ev-Do小区的 BSID 获取
C+W协同分流平台已与CDMA网网管系统实现接口，能够获取全省所有cdma2000 1x Ev-Do基站的配置信息（如基站号、小区号），仅需按照不同厂商的映射规则实现“分公司+基站号+小区号”到cdma2000 1x Ev-Do小区BSID的映射，即可获取全网cdma2000 1x Ev-Do小区的BSID。
5.3 寻找关联话单
从移动AAA服务器得到全省移动用户的上网话单后，需从中筛选出发生切换的C+W用户产生的（cdma2000 1x Ev-Do 或 Wi-Fi）下线和（Wi-Fi或 cdma2000 1x Ev-Do）上线话单，如表1所示。
在表1中，第1条话单是用户1使用cdma2000 1x Ev-Do业务的下线话单（计费状态=2，业务选择=59），下线原因是切换（关闭标识=2），与该条话单可建立关联的是第2条话单，即用户1使用Wi-Fi业务的上线话单（计费状态=1，业务选择=32876），其中cdma20001xEv-Do话单的下线时间和Wi-Fi话单的上线时间一致（12:40:59）；而第3条话单是用户2使用Wi-Fi业务的下线话单，下线原因是切换，与该条话单可建立关联的是第4条话单，即用户2使用cdma20001x Ev-Do业务的上线话单，其中cdma20001xEv-Do话单的下线时间和Wi-Fi话单的上线时间一致（12:35:13）。
表1 上线和下线话单
无论用户是从Wi-Fi切换到cdma2000 1x Ev-Do还是从cdma2000 1x Ev-Do切换到Wi-Fi，均会产生一条因切换引起的下线话单和切换后的上线话单，两条话单的关联标识和时间时间戳相同。
5.4 建立关联关系库
关联按Wi-Fi热点为粒度。全省cdma2000 1x Ev-Do小区和Wi-Fi热点关联关系的建立有3种途径：室内分布系统自动关联、切换话单、距离定位。其中，室内分布系统自动关联优先级最高，切换话单次之，距离定位优先级最低。
系统通过相应的规则找到关联话单后，先将关联话单中的cdma2000 1x Ev-Do小区的BSID和AP的BSID找出来，再确定该cdma2000 1x Ev-Do小区和AP所属热点，最后建立该cdma2000 1x Ev-Do小区和Wi-Fi热点的关联关系。由于存在一个Wi-Fi热点和2个及以上cdma2000 1x Ev-Do小区的切换，需根据cdma2000 1x Ev-Do小区和Wi-Fi热点间发生切换的次数，确定该cdma2000 1x Ev-Do小区和Wi-Fi热点间关联程度的强弱程度，同时周期性更新保障数据的准确性和及时性。
6 应用实践
目前湖北电信对cdma2000 1x Ev-Do、Wi-Fi网络的评估或资源利用率方面的统计是分开的，没有一个关联的资源预警机制和评估体系。湖北电信在准确构建全省Wi-Fi热点和cdma2000 1x Ev-Do小区关联关系库后，将既有Wi-Fi覆盖也有cdma2000 1x Ev-Do网络覆盖的热点区域称为“C+W流量热点”，并建立了全省C+W流量热点资源库，提出了C+W流量热点资源关联评估思路，建立了关联的资源预警机制和运行评估体系。在全省推广应用中，尤其在C+W协同分流工作中取得了一定的成效。
6.1 为湖北电信小区欢迎短信平台提供准确的Wi-Fi热点与cdma2000 1x Ev-Do小区关联关系
为提升湖北电信在Wi-Fi网络覆盖上的影响，达到Wi-Fi网络给cdma2000 1x Ev-Do网络分流的目的，提升用户对湖北电信网络覆盖的感知，湖北电信正在建设小区欢迎短信平台。小区欢迎短信平台在天翼手机用户进入Wi-Fi热点覆盖的区域时，会提示用户此区域有Wi-Fi网络覆盖，方便用户上网时选择适当的网络方式接入Internet。而Wi-Fi热点与cdma2000 1x Ev-Do小区覆盖范围并不一致，在部分C+W关联场点cdma2000 1x Ev-Do覆盖范围内，有的区域有Wi-Fi覆盖，而有的区域没有Wi-Fi覆盖，会造成信息推送错误。而关联关系库能提供关联区域内Wi-Fi的场点位置信息。在掌握关联信息和位置信息后，可以在欢迎短信中指明覆盖Wi-Fi的热点位置，从而推送提示更明确，引导用户去有ChinaNet覆盖的区域使用Wi-Fi。
6.2 在C+W协同分流工作中的应用
全省的C+W流量热点约占全网1/3的网络资源，但产生的流量却占全省无线宽带流量的55%，这些C+W流量热点以较少的资源承载了较多的流量，流量需求很高。在C+W协同分流工作中，笔者重点关注C+W流量热点的运营，对C+W流量热点进行评估和资源预警，给出针对性的建设和优化建议，在提升Wi-Fi分流比例、拉动流量增长、盘活AP存量资源方面取得了一定的成效。
某高校C+W流量热点A，校区覆盖cdma2000 1x Ev-Do载扇18个，Wi-Fi AP共82个，应用前分流比例12.57%，cdma2000 1x Ev-Do流量 1 283 GB，Wi-Fi流量184 GB，低流量AP 29个，零关联AP 16个。经过分析，该热点Wi-Fi用户较少，低流量AP和零流量AP占比较高。需加强Wi-Fi使用宣传，并调整部分AP布放位置。应用后分流比例为25.3%，cdma2000 1x Ev-Do流量较之前基本相当，但Wi-Fi流量上升一倍，达357 GB，且全月无低流量AP，零关联AP下降至1个。
某高校C+W流量热点B，该校区覆盖cdma2000 1x Ev-Do载扇79个，Wi-FiAP仅72个，应用前分流比例30.53%，cdma2000 1x Ev-Do流量 5 250GB，Wi-Fi流量 2 307 GB，超忙AP 1个。经过分析，该热点Wi-Fi资源较少，单载扇cdma2000 1x Ev-Do小区关联AP较少，平均仅为0.91；无低流量AP和零流量AP。需加强Wi-Fi使用宣传，同时考虑在部分场点增加AP资源。11月分流比例为52.87%，cdma2000 1x Ev-Do流量（5 312GB）较9月份略有上升，但Wi-Fi流量上升2.6倍，达5 959GB，且超忙AP增加至7个。
7 结束语
如何准确、便捷地建立Wi-Fi热点和cdma2000 1x Ev-Do小区关联关系库一直是分流工作的难点。传统的路测与距离定位等方法耗时费力，人工成本较高，且易受网络优化和调整的影响。而利用C+W切换话单建立关联关系的方法在中国电信集团内属于首创，节省了大量人力资源，准确性最高，且能周期性更新。建立准确的cdma2000 1x Ev-Do小区和Wi-Fi热点的关联关系后，将cdma2000 1x Ev-Do和Wi-Fi网络在局部区域关联评估，给出不同的维护和优化建议，为C+W协同发展提供了最准确的分流信息，也为C+W协同分流提供了指导意见，提高了分流效率。
1 中国电信集团公司.wPDIF设备技术规范——Ua接口分册V2.0,2009
2 中国电信集团公司.wPDIF设备技术规范——Uw接口分册V2.0,2009
3 中国电信集团公司.wPDIF设备技术规范——总体技术要求2.0,2009
