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网络无缝融合技术
作者：滕颖蕾 袁超伟
来源：中国计算机报
日期：2007-07-18 10:20:25
摘要：未来通信发展的趋势是融合。当前，未来通信网络的构架日渐明朗。基于全IP的核心网是所有运营商、设备商及IT工程师们最无可争议的网络结构，同时，终端标准也在趋于一致。但目前来看，最能体现未来无线通信个性和多样性的关键技术只存在于终端的接入技术。如何融合现有的无线接入技术，最大可能地利用现有的网络资源和用户资源，并且逐步向公认的一致性方向发展是当前通信技术发展中最为紧迫的问题。
未来通信发展的趋势是融合。当前，未来通信网络的构架日渐明朗。基于全IP的核心网是所有运营商、设备商及IT工程师们最无可争议的网络结构，同时，终端标准也在趋于一致。但目前来看，最能体现未来无线通信个性和多样性的关键技术只存在于终端的接入技术。如何融合现有的无线接入技术，最大可能地利用现有的网络资源和用户资源，并且逐步向公认的一致性方向发展是当前通信技术发展中最为紧迫的问题。
其中，不同标准之间的互联互通更成为问题的焦点所在。目前，业界的讨论主要围绕着两大阵营提出的两个标准进行：一个是英特尔在2006年秋季英特尔开发者论坛(Intel IDF)上提出的802.21标准，另一个是以设备厂商巨头诺基亚为主提出的UMA(Unlicensed Mobile Access,无授权移动接入)技术。
IEEE 802.21 标准
早在2004年3月，IEEE就成立802.21工作小组。802.21是英特尔主导的无线接口标准，目的是让用户在使用网络时，能跨越多种异构网络实现无间断的连接，使Wi-Fi、WiMAX及3G网络之间能进行无缝切换。用户就算使用内置802.21技术芯片的手机，也会自动感知并切换网络，不会因网络技术的不同而被迫中断通信。
802.21标准的提出试图填补现行WLAN、WiMAX与蜂窝网络间的空隙，并计划于今年下半年定案。英特尔希望能借助802.21实现让3G、WiMAX、Wi-Fi、UWB、BlueTooth和RFID等同时共存并紧密连接的混合网络(MxN)。要实现WLAN、3G到WiMAX之间的语音与数据传输，且能无缝整合，其关键就在于填补这些无线标准空隙的无线接口标准IEEE 802.21。
IEEE 802.21标准在MIH并没有做任何的传递处理，对现有的PHY和MAC层没有做任何修改，也不需要上层新的移动协议的支持。可以这样认为，IEEE 802.21 标准建立了一套独立于介质之上的切换方案,在融合WLAN、WMAN和蜂窝网络的过程中将扮演重要角色。
IEEE802.21标准主要针对无缝切换能力、区分业务的QoS保障、最优网络选择、安全机制和电源管理五个方面来定义。通过IEEE 802.21标准可以感知周围现在哪个网络是可用的，而且能迅速改变网络的使用状态，使客户端设备在网间漫游时能自动选择最好的网络连接类型，无缝切换话路，而无需用户干预。然而，IEEE 802.21目前面临来自UMA的竞争，同时，在单一行动装置上整合多重无线电所面临的干扰、功耗及成本挑战，也是英特尔发展MxN亟待解决的课题。
UMA技术
UMA即无授权移动接入技术，由部分网络运营商和设备生产商于2004年1月提出，其主要目的是开发一个新的技术标准，将GSM语音和GPRS数据服务延伸到蓝牙和Wi-Fi等无授权频谱。2005年9月，3GPP组织同意将UMA作为通用接入网络标准纳入3GPP Release 6标准中，并且定义了对移动网络和Wi-Fi融合的接入。
UMA是利用ISM频段(工业、科学和医用频段)的无线接入技术。对于移动运营商来说，UMA可以提供经济的室内覆盖，通过将室内的移动话务从GSM无线网络旁路到低成本的Wi-Fi网络上，可以节省在GSM频谱上的投资和蜂窝网络的运营成本，从而可以将授权频谱和资金运用到更需要扩充容量的区域。同时，借助Wi-Fi网络，UMA增大了数据业务的带宽，可以提供更多的流媒体、视频和互动游戏等增值数据服务。对固网运营商来说，UMA更是救命稻草，采用无需申请的免费IMS频段，成功地在移动网络中分得一杯羹。
对于用户来说，由于UMA并不对现有的运营业务劈刀动斧，可以在现有的业务上体验升级的服务，并且能享受低廉的成本所带来的通信资费的降低。总之，UMA打破了原有固定与移动运营商的明确界线，为固定与移动的无缝融合提供了新的解决方案。
UMA解决方案开拓了迅速发展的宽带业务和室内、热点区域的Wi-Fi应用。它提供了一个安全的、宽带的、低成本的可接入传统蜂窝网络的无线接入网络。同时，这一技术带来的新应用——EMS(企业无缝移动)，已成为应用于企业无缝移动办公的解决方案。
各有千秋
IEEE 802.21和获3GPP批准的UMA都是致力于WLAN和蜂窝网络融合的标准，二者几乎同时被两大阵营提出，目前正处于紧张的试验阶段。但是，立足于融合Wi-Fi和现有GSM/GPRS的UMA技术走得更快一些，UMA在定义之初就面向现有的蜂窝网络。而IEEE 802.21标准的着眼点更远一些，从Wi-Fi、WiMAX与3G的融合的角度定义。
通过对比可看出，IEEE802.21标准和UMA技术的目标虽然都是实现网络的无缝切换问题，但却风格迥异。
IEEE802.21标准定义了一套独立于介质之上的切换方案的出发点极具吸引力，并且其希望融合3G、WiMAX、Wi-Fi、UWB、蓝牙等建立MxN的愿景也极具魅力。但是，由于把主要的技术难点都放在MIH的功能定义上，必然增加了标准的复杂度，而且其在实现成本上很显然地输于UMA，终端干扰和功耗等问题也是其发展的难点所在。目前，对于IEEE802.21相关支持产品的上市时间的预测还不容乐观。但是，英特尔表示要打破高性能和低耗电互相矛盾的宿命，同时尽量做到较低成本地实现不同无线技术的干扰问题。
IEEE 802.21的商用问题将在今年下半年标准定案后才能正式被请上议题，但是，其标准的复杂度、技术瓶颈以及成本问题都有待进一步探究和验证。因此，802.21标准距离真正商用还有很长的路要走。相比而言，UMA技术利用ISM频段的无成本和现有移动网络技术的低成本优势，通过增加简单的网络元素，实现了Wi-Fi和蜂窝网络的无缝融合，不仅降低了网络部署成本，而且节约了宝贵的频谱资源。
目前，以英国电信为首的网络运营商，以及诺基亚等多家巨头级设备生产商加入的UMA网络和终端设备都在紧锣密鼓的部署和试验阶段。UMA技术已经得到了电信业各方的认同。谁抢占了先机，谁就拥有市场。因此，就目前来讲，UMA多模终端的逐步商用和网络部署试验的初步成功，表明UMA技术已经初占先机。
其中，不同标准之间的互联互通更成为问题的焦点所在。目前，业界的讨论主要围绕着两大阵营提出的两个标准进行：一个是英特尔在2006年秋季英特尔开发者论坛(Intel IDF)上提出的802.21标准，另一个是以设备厂商巨头诺基亚为主提出的UMA(Unlicensed Mobile Access,无授权移动接入)技术。
IEEE 802.21 标准
早在2004年3月，IEEE就成立802.21工作小组。802.21是英特尔主导的无线接口标准，目的是让用户在使用网络时，能跨越多种异构网络实现无间断的连接，使Wi-Fi、WiMAX及3G网络之间能进行无缝切换。用户就算使用内置802.21技术芯片的手机，也会自动感知并切换网络，不会因网络技术的不同而被迫中断通信。
802.21标准的提出试图填补现行WLAN、WiMAX与蜂窝网络间的空隙，并计划于今年下半年定案。英特尔希望能借助802.21实现让3G、WiMAX、Wi-Fi、UWB、BlueTooth和RFID等同时共存并紧密连接的混合网络(MxN)。要实现WLAN、3G到WiMAX之间的语音与数据传输，且能无缝整合，其关键就在于填补这些无线标准空隙的无线接口标准IEEE 802.21。
IEEE 802.21标准在MIH并没有做任何的传递处理，对现有的PHY和MAC层没有做任何修改，也不需要上层新的移动协议的支持。可以这样认为，IEEE 802.21 标准建立了一套独立于介质之上的切换方案,在融合WLAN、WMAN和蜂窝网络的过程中将扮演重要角色。
IEEE802.21标准主要针对无缝切换能力、区分业务的QoS保障、最优网络选择、安全机制和电源管理五个方面来定义。通过IEEE 802.21标准可以感知周围现在哪个网络是可用的，而且能迅速改变网络的使用状态，使客户端设备在网间漫游时能自动选择最好的网络连接类型，无缝切换话路，而无需用户干预。然而，IEEE 802.21目前面临来自UMA的竞争，同时，在单一行动装置上整合多重无线电所面临的干扰、功耗及成本挑战，也是英特尔发展MxN亟待解决的课题。
UMA技术
UMA即无授权移动接入技术，由部分网络运营商和设备生产商于2004年1月提出，其主要目的是开发一个新的技术标准，将GSM语音和GPRS数据服务延伸到蓝牙和Wi-Fi等无授权频谱。2005年9月，3GPP组织同意将UMA作为通用接入网络标准纳入3GPP Release 6标准中，并且定义了对移动网络和Wi-Fi融合的接入。
UMA是利用ISM频段(工业、科学和医用频段)的无线接入技术。对于移动运营商来说，UMA可以提供经济的室内覆盖，通过将室内的移动话务从GSM无线网络旁路到低成本的Wi-Fi网络上，可以节省在GSM频谱上的投资和蜂窝网络的运营成本，从而可以将授权频谱和资金运用到更需要扩充容量的区域。同时，借助Wi-Fi网络，UMA增大了数据业务的带宽，可以提供更多的流媒体、视频和互动游戏等增值数据服务。对固网运营商来说，UMA更是救命稻草，采用无需申请的免费IMS频段，成功地在移动网络中分得一杯羹。
对于用户来说，由于UMA并不对现有的运营业务劈刀动斧，可以在现有的业务上体验升级的服务，并且能享受低廉的成本所带来的通信资费的降低。总之，UMA打破了原有固定与移动运营商的明确界线，为固定与移动的无缝融合提供了新的解决方案。
UMA解决方案开拓了迅速发展的宽带业务和室内、热点区域的Wi-Fi应用。它提供了一个安全的、宽带的、低成本的可接入传统蜂窝网络的无线接入网络。同时，这一技术带来的新应用——EMS(企业无缝移动)，已成为应用于企业无缝移动办公的解决方案。
各有千秋
IEEE 802.21和获3GPP批准的UMA都是致力于WLAN和蜂窝网络融合的标准，二者几乎同时被两大阵营提出，目前正处于紧张的试验阶段。但是，立足于融合Wi-Fi和现有GSM/GPRS的UMA技术走得更快一些，UMA在定义之初就面向现有的蜂窝网络。而IEEE 802.21标准的着眼点更远一些，从Wi-Fi、WiMAX与3G的融合的角度定义。
通过对比可看出，IEEE802.21标准和UMA技术的目标虽然都是实现网络的无缝切换问题，但却风格迥异。
IEEE802.21标准定义了一套独立于介质之上的切换方案的出发点极具吸引力，并且其希望融合3G、WiMAX、Wi-Fi、UWB、蓝牙等建立MxN的愿景也极具魅力。但是，由于把主要的技术难点都放在MIH的功能定义上，必然增加了标准的复杂度，而且其在实现成本上很显然地输于UMA，终端干扰和功耗等问题也是其发展的难点所在。目前，对于IEEE802.21相关支持产品的上市时间的预测还不容乐观。但是，英特尔表示要打破高性能和低耗电互相矛盾的宿命，同时尽量做到较低成本地实现不同无线技术的干扰问题。
IEEE 802.21的商用问题将在今年下半年标准定案后才能正式被请上议题，但是，其标准的复杂度、技术瓶颈以及成本问题都有待进一步探究和验证。因此，802.21标准距离真正商用还有很长的路要走。相比而言，UMA技术利用ISM频段的无成本和现有移动网络技术的低成本优势，通过增加简单的网络元素，实现了Wi-Fi和蜂窝网络的无缝融合，不仅降低了网络部署成本，而且节约了宝贵的频谱资源。
目前，以英国电信为首的网络运营商，以及诺基亚等多家巨头级设备生产商加入的UMA网络和终端设备都在紧锣密鼓的部署和试验阶段。UMA技术已经得到了电信业各方的认同。谁抢占了先机，谁就拥有市场。因此，就目前来讲，UMA多模终端的逐步商用和网络部署试验的初步成功，表明UMA技术已经初占先机。
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IEEE 802.21标准和UMA技术比较
链 接:UMA产品
能够在GSM网络和WLAN之间实现无逢切换是诺基亚6086手机最大的功能特色，通过UMA技术，用户可利用Wi-Fi网络来弥补室内手机信号较弱的缺陷。当手机网络繁忙或者信号不好时，手机用户可通过Wi-Fi网络来进行语音通信，并且手机两种网络之间的转换是通过VoIP技术进行的，这意味着移动IP电话功能将带来极其低廉的通话费用。除了能够利用UMA技术在WLAN网络中实现语音通话之外，该机还支持全频EDGE/GSM 850/900/1800/1900网络，可在全球随意实现无缝漫游。
6136是诺基亚推出的第二款UMA手机，是第一款基于S40平台的UMA非智能手机。诺基亚6136的另一大卖点还在于配备了全新的DARP(Downlink Advanced Receiver Performance)接收器，能够保证该机在未来的可视收音机(Visual Radio)网络中拥有更清晰的话音质量和更快的数据传输速度。
