周俊超

中興通訊南京研發(fā)中心 無線規(guī)劃系統(tǒng)部,，江蘇 南京 210012

　　摘要：Non 3rd Generation Partnership Project（Non-3GPP）網(wǎng)絡（如WLAN）可以通過授信或者非授信的方式接入到EPC網(wǎng)絡中,，但接入后如何實現(xiàn)用戶在Non-3GPP內的漫游限制，3GPP標準并沒有定義,。本文首先概述了3GPP定義的Non3GPP接入Evolved Packet Core（EPC）的兩種模式和參考架構,，接著介紹了Non3GPP采用非授信模式接入EPC時的流程和基本原理，然后在此基礎上,，提出了一種通過3GPP AAA服務器實現(xiàn)用戶在Non3GPP漫游限制的系統(tǒng)和方法,，并實驗室驗證了方法的可行性。

　　關鍵詞：Non-3GPP,；授信模式,；非授信模式；WLAN,；漫游限制

0引言

　　在第四代（4th Generation,，4G）移動通訊網(wǎng)絡中， 3GPP標準組織定義了Non-3GPP可以采用授信或者非授信的方式接入到4G移動通訊網(wǎng)絡演進的分組核心網(wǎng)（Evolved Packet Core,，EPC）中［1］,。Non-3GPP包含無線局域網(wǎng) (Wireless LAN, WLAN)、演進的高速分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（Evolved High Rate Packet Data,，eHRPD）等網(wǎng)絡,，本文討論的Non3GPP指的是WLAN網(wǎng)絡［2］。

　　標準中給出的Non-3GPP本地接入模式架構如圖1所示,。

　　用戶是否被允許通過WLAN網(wǎng)絡接入EPC,，可以在HSS中通過簽約信息進行控制［3］:如果簽約允許用戶從WLAN接入，則用戶可以通過WLAN網(wǎng)絡附著到4G EPC,，并通過PGW進行數(shù)據(jù)業(yè)務,；如果簽約不允許用戶從WLAN接入，則用戶無法通過WLAN網(wǎng)絡附著到4G EPC,。

　　在部署的過程中,，存在以下場景：用戶已經(jīng)在HSS中簽約允許其通過WLAN網(wǎng)絡接入EPC，但需要進一步區(qū)分WLAN位置或者標示進行漫游控制,，例如：（1）基于位置的漫游控制,。當用戶在國內通過WLAN接入EPC時允許，但用戶漫游到國外的WLAN時則不允許其接入EPC網(wǎng)絡,；或者,，用戶在校內的WLAN網(wǎng)絡接入到EPC時允許，校外的WLAN網(wǎng)絡則不被允許接入EPC等,；（2）基于WLAN標示的漫游控制,。運營商自己建設的WLAN網(wǎng)絡則允許接入,，其他第三方建設的WLAN不被允許接入等。目前的3GPP標準規(guī)范未對這種場景給出解決方案,。

　　作為對標準規(guī)范的補充和完善,，本文提出并分析研究了一種基于3GPP AAA服務器實現(xiàn)WLAN接入4G EPC時在同一種WLAN網(wǎng)絡內進行漫游控制的系統(tǒng)以及方法。涉及到的網(wǎng)元包括歸屬位置寄存器（Home Location Register,，HLR）,、歸屬用戶服務器（Home Subscriber Server，圖1標準協(xié)議定義的Non3GPP接入4G模式架構

　　圖2用戶經(jīng)WLAN以非授信模式接入EPC的流程示意圖HSS）,、服務網(wǎng)關（Serving GateWay,，SGW）、PDN網(wǎng)關（PDN Gateway,，PGW）,、演進的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關（Evolved Packet Data Gateway，ePDG）,、3GPP網(wǎng)絡AAA服務器（3GPP AAA server,，3GPP AAA）、WLAN,、WLAN 接入網(wǎng)（WLAN Access Network,，WLAN AN）、無線接入點 (Access Point, AP),、無線接入控制器（Access Controller,，AC）、無線寬帶接入服務器（Broad Radio Access Server,，BRAS）,、用戶設備即終端（User Equipment，UE）等,。

1WLAN接入EPC原理及過程

　　用戶通過WLAN接入EPC網(wǎng)絡,，有圖1所示的兩種模式。本文僅給出用戶經(jīng)WLAN采用非授信模式接入EPC的場景以及流程原理說明,，如圖2所示,。

　　（1）終端進入WLAN熱點覆蓋區(qū)域,，選擇采用WLAN模式接入網(wǎng)絡，首先通過DHCP的方式獲得在WLAN網(wǎng)絡中使用的IP地址,；

　?。?）用戶通過WLAN接入網(wǎng)關（AC/BRAS），基于SWa口到AAA進行認證授權［45］,，對用戶使用WLAN網(wǎng)絡的合法性進行校驗,；

　?。?）SWa口認證通過后，用戶查找ePDG并準備建立到ePDG的安全隧道,，此時需要經(jīng)ePDG基于SWm口到AAA進行認證授權,，獲取用戶是否可以通過WLAN網(wǎng)絡接入到EPC，以及用戶的簽約信息等,；

　?。?）在SWm口認證通過后，ePDG基于S2b口建立到PGW的連接,；

　?。?）PGW基于S6b口到AAA進行認證授權，并獲取用戶的簽約信息等,；

　?。?）認證成功后，AAA返回用戶使用業(yè)務的簽約信息等,；

　?。?）PGW為用戶建立PDN連接，并返回分配給用戶的IP地址到ePDG,；

　?。?）ePDG建立到終端間的安全隧道［6］，并攜帶PGW分配的IP地址給用戶,。

　　流程結束,，用戶可以從PGW出局使用數(shù)據(jù)業(yè)務。在以上流程中,，忽略了AAA到HSS的交互過程,，關于這個交互可以參考文獻［3］中的SWx接口。

　　從這個過程中可以看到,，在步驟（3）時,，用戶被EPC網(wǎng)絡控制是否可以使用所在的WLAN網(wǎng)絡接入EPC，但EPC網(wǎng)絡不能基于WLAN的位置或者標示來決定是否允許用戶使用該WLAN網(wǎng)絡接入EPC,。而這正是本文研究解決的問題,。

2本文研究的WLAN漫游限制技術原理

　　解決思路：在原3GPP AAA服務器上疊加一邏輯控制模塊—WLAN漫游控制模塊，負責根據(jù)用戶所在的WLAN位置或者標示,，再加上本地策略控制,，決定用戶是否允許使用所在的WLAN網(wǎng)絡接入EPC，即控制用戶在WLAN內的漫游,。

　　WLAN漫游控制模塊包含“本地策略配置表模塊”和“接入控制模塊”兩部分,。方法的原理如圖3所示。

　　原理說明：

　?。?）3GPP AAA在內部原有功能基礎上疊加接入控制模塊和本地漫游策略配置表,。

　?。?）本地漫游策略配置表負責保存維護系統(tǒng)所需要的本地漫游策略，包括但不限于以下幾種：

　?、倩谖恢玫牟呗裕夯赪LAN網(wǎng)絡接入時接入網(wǎng)關的位置信息,，例如WLAN接入網(wǎng)關的標示或者IP地址等信息，配置的允許或者拒絕從該接入網(wǎng)關接入的策略,；

　?、诨诮尤朦c名稱的策略：基于WLAN網(wǎng)絡接入時接入點的名稱，例如WLAN的服務集標示（Service Set Identifier,，SSID）等,，配置的允許或者拒絕從該接入點接入的策略。

　?。?）接入控制模塊負責在收到用戶基于SWm/SWa口的認證請求消息時,，與本地漫游策略配置表交互，獲取本地漫游控制策略,，并根據(jù)策略允許或者拒絕用戶的接入請求,，從而實現(xiàn)在同一種Non3GPP內的漫游限制。

3WLAN漫游限制實施步驟說明

　　為了便于對疊加WLAN漫游控制模塊后的業(yè)務流程進行說明,，下文以基于位置的漫游限制為例,，對WLAN接入實現(xiàn)漫游控制的過程進行簡要說明。

　　示例1：基于3GPP AAA實現(xiàn)WLAN網(wǎng)絡內基于位置的漫游限制流程示意,，如圖3所示,。其中幾個步驟說明如下。

　　步驟100：維護/管理人員通過人機接口配置本地Non3GPP的漫游策略,，并保存在“本地漫游策略配置表”中,。例如：配置WLAN接入網(wǎng)網(wǎng)關的標示或者IP地址，并指定用戶禁止從該位置下的WLAN網(wǎng)絡接入,。

　　步驟101：用戶經(jīng)非3GPP接入網(wǎng)（例如WLAN網(wǎng)絡）基于SWa/SWm口向3GPP AAA發(fā)起認證請求,，基于SWa/SWm攜帶用戶的接入點信息（例如：WLAN 接入網(wǎng)網(wǎng)關的IP地址或者標示）。

　　步驟102：3GPP AAA的“接入控制模塊”與“本地漫游策略配置表”交互,，獲取本地非3GPP的漫游控制策略,。

　　步驟103：若3GPP AAA判斷不允許用戶從非3GPP接入網(wǎng)的這個位置發(fā)起業(yè)務，則直接拒絕用戶接入,，并回應拒絕消息到非3GPP接入網(wǎng),，示例結束。如果3GPP AAA判斷允許用戶從非3GPP接入網(wǎng)的這個位置發(fā)起業(yè)務,，則轉發(fā)消息到認證授權模塊,，流程轉步驟104。

　　步驟104：3GPP AAA認證授權模塊發(fā)送鑒權請求消息到HLR/HSS。

　　步驟105：后繼流程由終端經(jīng)非3GPP接入網(wǎng)與3GPP AAA以及HLR/HSS交互,，完成對用戶的認證授權，獲取用戶的簽約信息,。

　　步驟105是3GPP技術規(guī)范定義的非3GPP接入網(wǎng)接入到EPC的標準流程,，本文不再贅述。

4結束語

　　在實驗室條件下對本文所研究的系統(tǒng)和實現(xiàn)方法進行了驗證,，當用戶通過所在的WLAN網(wǎng)絡以非授信模式接入4G EPC時,，EPC網(wǎng)絡中的3GPP AAA服務器會根據(jù)其所在的WLAN位置或者使用的業(yè)務標示（SSID），在本地配置策略的基礎上,，控制用戶是否可以在該WLAN中漫游,。證明了本文所研究的4G移動通信網(wǎng)絡中實現(xiàn)WLAN漫游控制的系統(tǒng)和方法是可行的。并且,，該方法不需要修改EPC核心網(wǎng)中的其他設備網(wǎng)元（例如HSS,、SGW、PGW等）,，對現(xiàn)網(wǎng)的改動以及影響基本可以忽略,，具有較高的工程價值。由于篇幅所限,，本文并沒有分析Non3GPP以授信模式接入EPC時的漫游限制方法,，可以作為進一步研究分析的方向。

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