網絡演進,無線接入網和IP的聯手是必然
無線接入網是網絡發展不可或缺的。以IP為根本,成就移動終端與互聯網的完美結合。在網絡逐漸融合統一的趨勢下,對無線接入網的了解就顯得尤為重要了。下面就將闡述無線接入網和IP結合的方案與設計。
隨著無線接入技術和集成電路技術的發展,無線接入網通信得到了廣泛的應用。以電話業務為主的移動運營商都對無線接入網數據業務提供了支持,但是作為為大眾服務的公共電信,數據傳輸能力是在多用戶之間共享的,對一些特殊部門:如公安、消防等在需要時很難保證得到有效的帶寬支持,何況其中往往有一些不適合在公共電信網絡里傳輸的敏感信息。這些決定了公共無線數據業務在這些專業部門難以得到有效應用。
另一方面,隨著三金工程的實施,這些部門逐步建立了較完善的遍布全市的有線網絡,例如,公安系統的光纖敷設到了基層派出所。因此,選取恰當的基層單位,利用有線網絡,架設覆蓋一定范圍的無線接入網通信基站可以實現網絡的全市覆蓋,從而實現無線IP城域網。
IP無線接入網方案設計
BS是無線接入網的基站,它與有線網絡相連,MS是移動終端。SCC是系統控制中心,它包含BS、用戶和終端數據庫,操作人員通過CMT管理平臺實現數據的錄入與修改。在SCC中,每個用戶包含了賬號與密碼、業務權限等靜態參數,在用戶登錄時,SCC給終端分配IP地址,并記錄用戶接入的BS地址等動態參數。SCC還要對每個BS和終端設備進行鑒權和管理,避免丟失的設備接入系統而損害系統安全性。
SPC為業務處理中心,是系統中的業務處理單元,它支持任意類型的IP業務,為分散業務處理負荷,系統中允許若干個SPC存在,每個SPC獨立運作,完成一個或若干個目的IP段的業務處理功能。每個SPC至少有兩個網絡接口,一個分配用于與SCC和BS的通信的IP地址,另外的接口作為無線接入網網絡的網關接口,按照有線網絡的路由協議,該SPC處理的IP業務段將按照目的IP地址被路由到對應的接口上,從而可被SPC截獲,并完成業務的轉發功能。例如,在圖 2中,某SPC有三個網絡接口,10.3.23.50作為SPC自身的IP地址,用于與SCC和BS的基于TCP的通信,而10.72.0.0/20和 10.72.224.0/19為網關接口,以10.72.0.0/20和10.72.224.0/19為目的地址段的報文將被路由到對應的SPC接口上。
系統啟動后,無線接入網的BS和SPC分別與SCC建立連接,完成各BS和SPC的初始化過程,隨后SCC向每個BS下發SPC列表,通知各BS每個SPC的地址和處理的IP業務范圍,各BS隨后建立與每個SPC的IP隧道。每個終端開機后,首先掃描無線信道,尋找信號最佳的BS作為接入節點,向該BS發起入網請求,在該請求中包含設備串號、用戶標識、用戶密鑰等信息,BS將對應的信息轉發給SCC,SCC鑒權通過后,登記該用戶的接入基站,修改用戶狀態,根據用戶屬性,為用戶分配IP地址,并通知對應的BS和終端,完成用戶的入網過程。隨后SCC根據剛分配的IP地址,確定處理該終端業務的SPC,通知該 SPC終端接入位置(即BS的地址)。以后每次終端狀態改變時,SCC都將及時將狀態推送到對應的SPC,使得SPC中保存的用戶狀態最新。
進入無線網絡中的IP包可以由無線接入網終端產生,或者由無線接入網之外的節點產生。無線接入網終端產生的IP包首先被對應的基站接收到,基站選擇處理該用戶業務的SPC,將完整IP報文通過基站與SPC之間的隧道轉發到SPC,SPC將從TCP消息中提取到終端的原始報文,如果目的地址在自己的處理范圍內,則查找對應目的地址所在的基站,將原始報文再次以隧道方式轉發給目的基站,由目的基站通過無線接口下發給目的終端處理;否則SPC對原始報文加入二層幀頭,轉發給對應的路由器,使得該報文進入內部網絡,經過正常的路由過程送到目的終端或者路由到其他SPC的網關接口進行處理。
按照無線接入網的設計過程,無線網外進入網內的報文將按照目的地址進行路由,必然會路由到某個SPC的網關接口上。綜合以上,當SPC接收到IP報文時,將按照圖3對報文進行處理。終端在移動過程中,需要進行位置更新。為此,終端不停檢測網絡信號,發現有信號更好的小區時,終端向新小區的BS發起切換請求,BS 響應并轉發切換請求至SCC,SCC更新用戶狀態,并通知SPC用戶新位置,SCC向原接入小區發出切換通知,并向新小區發送確認消息。