1 引言

　　本地IP 接入（Local IPAccess,，LIPA）和IP 數(shù)據(jù)分流（Selected IP Traffic Offload,，SIPTO）技術(shù)最初是基于家庭基站（Home （enhanced）Node B,， H(e)NB） 網(wǎng)絡(luò)提出的，其含義是用戶的業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)直接從家庭基站進(jìn)行接入,，不經(jīng)過運(yùn)營商的核心網(wǎng)絡(luò),，相對于運(yùn)營商的核心網(wǎng)絡(luò)來說，這部分業(yè)務(wù)是直接從H(e)NB 就分流出去了,，從而減輕了核心網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷和傳輸成本,。

　　如果通信系統(tǒng)中部署了H(e)NB，對于H(e)NB 的用戶來說,，除了可以使用公眾的Internet 業(yè)務(wù)外,，還可以與家庭網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系，以共享家庭網(wǎng)絡(luò)中的資源,， 并能與家庭網(wǎng)絡(luò)中的拜訪用戶進(jìn)行通信,。如果引入LIPA 技術(shù),，用戶與家庭網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳遞完全可以直接通過H(e)NB 實(shí)現(xiàn)，而無需再傳遞到核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn),， 這樣既能減少數(shù)據(jù)傳遞時(shí)延,，也能減少核心網(wǎng)元的信令負(fù)荷，降低核心網(wǎng)吞吐量和傳輸成本,，并且運(yùn)營商可將核心網(wǎng)資源最大化利用,，為有價(jià)值的業(yè)務(wù)提供更好服務(wù)，提高用戶體驗(yàn),。

　　LIPA 技術(shù)是對H(e)NB 功能的增強(qiáng),，允許終端通過H(e)NB 訪問家庭/ 企業(yè)內(nèi)部的IP 資源。這為運(yùn)營商基于H(e)NB,，開發(fā)更多的家庭/ 企業(yè)特色的應(yīng)用提供了可能,。對于沒有Wi-Fi 能力的終端可以做到類似本地Wi-Fi 訪問的效果。同時(shí),， 這種本地IP 訪問和Wi-Fi 等的聯(lián)合使用,，通過一些新型的流移動(dòng)性技術(shù)，可以提升用戶的體驗(yàn),。

　　隨著無線接入技術(shù)的發(fā)展,，數(shù)據(jù)傳輸以更高的速率傳遞，用戶數(shù)量的增加和用戶數(shù)據(jù)傳輸速率的提高都對核心網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元性能提出了更高要求,?；贖(e)NB 的LIPA 技術(shù)討論成果， 運(yùn)營商對分流IP 業(yè)務(wù)的興趣和需求越來越強(qiáng)烈,。業(yè)界認(rèn)為這種分流不僅僅可以用于H(e)NB 系統(tǒng),，也可以在宏網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，即把特定的IP 業(yè)務(wù)從無線側(cè)就分流出去,， 以節(jié)省傳輸資源,。由此，提出了基于宏網(wǎng)絡(luò)的SIPTO 技術(shù),，目的是為IP流量選擇更優(yōu)的路徑,。

　　與所有的IP 數(shù)據(jù)包都路由到相對集中的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（如以省為單位的集中部署GGSN）相比，在宏網(wǎng)絡(luò)中采用SIPTO,，可以允許在靠近用戶的位置（如市,、區(qū)等）、以分布的方式部署網(wǎng)關(guān)設(shè)備,，如GGSN,，從而允許用戶的數(shù)據(jù)能夠從地理/ 邏輯更近的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由。一方面避免了IP 流量迅速增加后,，對核心網(wǎng)壓力的持續(xù)增加,；另一方面就近為IP 數(shù)據(jù)選擇路由,，提高了IP 數(shù)據(jù)包（如訪問Internet 的數(shù)據(jù)包）的路由效率。

2 技術(shù)需求分析

　　在3GPP 標(biāo)準(zhǔn)制定過程中,，最初的H(e)NB 需求文稿（3GPP TS 22.220）中只有LIPA 的概念,，應(yīng)用場景是基于H(e)NB 用戶，其業(yè)務(wù)可以是家庭/ 企業(yè)網(wǎng)的業(yè)務(wù),，也可以是Internet 網(wǎng)業(yè)務(wù),。但是明確了對宏網(wǎng)絡(luò)中的Internet 業(yè)務(wù)進(jìn)行分流的需求以后，SIPTO 概念隨之提出,。鑒于這兩個(gè)概念可能出現(xiàn)的重疊性,，3GPP在SA#46 會(2009 年12 月)上對SIPTO 和LIPA 的應(yīng)用場景重新進(jìn)行了定義， 對3GPPTS22.220 中的需求也做了相應(yīng)修改,，明確場景如下：

　　●用于家庭/ 企業(yè)網(wǎng)業(yè)務(wù)的LIPA,，終端可以通過H(e)NB 直接訪問用戶家庭網(wǎng)絡(luò)或企業(yè)網(wǎng)中其他具備IP 能力的設(shè)備。

　　●用于H(e)NB 中的SIPTO,，終端可以通過H(e)NB 直接訪問互聯(lián)網(wǎng),。

　　●用于宏網(wǎng)絡(luò)中的SIPTO，終端可以通過宏基站直接訪問互聯(lián)網(wǎng),。

　　分類可從兩個(gè)層面來理解：首先,，從業(yè)務(wù)的形式來看，LIPA 用于H(e)NB 內(nèi)的業(yè)務(wù),，而SIPTO 用于公網(wǎng)的業(yè)務(wù),；其次，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來說,，LIPA 用于H(e)NB,，而SIPTO 可用于H(e)NB， 也可用于宏網(wǎng)絡(luò),。LIPA/SIPTO 的架構(gòu)如圖1 和圖2 所示,，圖1 描述的是H(e)NB 的應(yīng)用場景，圖2 描述的是3G/LTE 宏網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景,。

                                                                    圖1 用于家庭基站的LIPA/SIPTO

圖2 用于宏網(wǎng)絡(luò)的LIPA/SIPTO

　　雖然LIPA 和SIPTO 有不同的應(yīng)用場景,， 但是從功能和結(jié)構(gòu)方面來看,，LIPA/SIPTO 的問題是相似的,，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也是基本相同的。因此,，為了保持解決方案的一致性,，3GPP 在TR 23.829 中對這兩個(gè)技術(shù)進(jìn)行了集中分析和研究。

　　(1) LIPA 技術(shù)的需求

　　●應(yīng)能支持UE 接入到移動(dòng)運(yùn)營商的核心網(wǎng),，同時(shí)通過LIPA 方式接入到家庭/ 企業(yè)IP 網(wǎng)絡(luò),。

　　●LIPA 僅用于在UE,，H(e)NB 和家庭/ 企業(yè)網(wǎng)間進(jìn)行業(yè)務(wù)路由。

　　●使用LIPA 的UE 也必須有合法的簽約數(shù)據(jù),，通過了運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán),。

　　●UE 能通過漫游協(xié)議在拜訪網(wǎng)絡(luò)中使用LIPA。

　　●UE 漫游到特定VPLMN 的時(shí)候,，HPLMN 能夠關(guān)閉LIPA,。

　　●LIPA 的使用， 不應(yīng)該影響UE其他并行的業(yè)務(wù),。

　　●如果家庭/ 企業(yè)網(wǎng)能夠提供LIPA 技術(shù),，應(yīng)能通知UE。

　　●UE 在同一個(gè)家庭/ 企業(yè)網(wǎng)內(nèi)的H(e)NB 間移動(dòng)時(shí),，應(yīng)能夠維持UE到家庭/ 企業(yè)網(wǎng)的IP 連接性,。

　　●運(yùn)營商可以針對H(e)NB 和UE 關(guān)閉/ 開啟LIPA。

　　●LIPA 的使用不能減弱運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的安全性,。

　　(2) 用于H(e)NB 的SIPTO 技術(shù)需求

　　●可以在靠近UE 附著到接入網(wǎng)絡(luò)的位置,， 對特定的業(yè)務(wù)進(jìn)行分流。

　　●運(yùn)營商可以針對用戶開啟/ 關(guān)閉SIPTO 技術(shù),，例如可以基于用戶的費(fèi)用或者簽約信息等,。

　　●對于同一個(gè)UE 進(jìn)行的多個(gè)業(yè)務(wù)， 可以只對其中的一部分業(yè)務(wù)進(jìn)行分流,，而不影響其他業(yè)務(wù)的使用,。

　　●SIPTO 的使用不應(yīng)減弱移動(dòng)運(yùn)營商的安全性。

　　●無須用戶的參與,，就能執(zhí)行SIPTO,。

　　●SIPTO 要支持宏網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性，也要支持家庭基站和宏網(wǎng)絡(luò)之間以及家庭基站間的移動(dòng)性,。

　　●HPLMN 可以給VPLMN 提供用戶的SIPTO 信息,，如是否允許在拜訪網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行SIPTO，以及哪些網(wǎng)絡(luò)中可以進(jìn)行SIPTO 等,。

　　(3) 用于宏網(wǎng)絡(luò)的SIPTO 技術(shù)需求

　　●運(yùn)營商可以對網(wǎng)絡(luò)中特定區(qū)域進(jìn)行SIPTO 的開啟/ 關(guān)閉,。

　　●SIPTO 不能減弱所分流出去的業(yè)務(wù)的完整性和保密性。

　　(4) LIPA/SIPTO 技術(shù)中需要解決的關(guān)鍵問題

　　●業(yè)務(wù)分流點(diǎn)或者說業(yè)務(wù)的中斷點(diǎn)的位置在哪里,，是由哪個(gè)網(wǎng)元來決定進(jìn)行業(yè)務(wù)中斷的,？

　　●基于什么的原則對業(yè)務(wù)進(jìn)行分流，即什么樣的業(yè)務(wù)需要分流,？

　　●分流后的業(yè)務(wù),，該怎么實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)？ 怎么上報(bào)計(jì)費(fèi)信息？ 由哪個(gè)網(wǎng)元上報(bào),？

　　●是否需要支持合法監(jiān)聽,？ 如果要支持，其合法監(jiān)聽點(diǎn)在什么位置,？

　　●執(zhí)行LIPA/SIPTO 時(shí),，由于家庭基站沒有Gx 接口，是否只能基于靜態(tài)策略進(jìn)行QoS 控制,？

　　●執(zhí)行LIPA/SIPTO 時(shí),， 是否運(yùn)營商可以基于系統(tǒng)的配置和負(fù)荷，動(dòng)態(tài)發(fā)生,？ 還是基于配置數(shù)據(jù),，靜態(tài)發(fā)生的？

　　在討論和研究LIPA/SIPTO 技術(shù)的解決方案過程中,，需要遵循的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基本原則有：

　　——對于要通過運(yùn)營商核心網(wǎng)的業(yè)務(wù),，S-GW/SGSN 用戶平面功能在運(yùn)營商核心網(wǎng)內(nèi)。

　　——移動(dòng)性管理信令由運(yùn)營商核心網(wǎng)處理,。

　　——進(jìn)行LIPA/SIPTO 時(shí),， 其會話管理信令以及要通過核心網(wǎng)傳遞的業(yè)務(wù)是在核心網(wǎng)終結(jié)的。

　　——業(yè)務(wù)分流點(diǎn)應(yīng)該是盡量靠近用戶的,，這個(gè)分流點(diǎn)可以在空閑模式的移動(dòng)性程序中進(jìn)行重選,。

3 解決方案

　　針對以上關(guān)鍵問題和基本架構(gòu)原則，3GPP 提出了6 種解決方案,。下面分別對這6 種方案進(jìn)行簡單的描述,。

　　(1) 方案1

　　該方案適用于H(e)NB 的業(yè)務(wù)分流。方案的原則是,，本地網(wǎng)關(guān)（LocalGateWay,，L-GW）與H(e)NB 合設(shè)，用一個(gè)專用的APN 來標(biāo)識需要進(jìn)行業(yè)務(wù)分流的PDN,，運(yùn)營商核心網(wǎng)中的業(yè)務(wù)則用與該P(yáng)DN 不同的PDN 連接進(jìn)行傳遞,，L-PGW （本地P-GW） 和L-GGSN（本地GGSN） 的位置是在家庭/ 企業(yè)網(wǎng)的， 比如在H(e)NB 中,。UE 和網(wǎng)絡(luò)間的移動(dòng)性管理信令在核心網(wǎng)中處理,， 會話管理信息在核心網(wǎng)中終結(jié)，LIPA/SIPTO業(yè)務(wù)的尋呼功能位于核心網(wǎng)中的SGSN/MME,。

　　該方案可以基于S5 接口實(shí)現(xiàn),， 即空閑狀態(tài)下的下行分組數(shù)據(jù)存放在S-GW 中， 并通過S-GW 和L-GW 間的S5 接口進(jìn)行前轉(zhuǎn),； 也可以基于S4/S11 接口來實(shí)現(xiàn),， 此時(shí)L-GW 與MME/SGSN 間會有S11/S4接口， 其功能是S11/S4 接口功能的子集,， 主要完成LIPA 業(yè)務(wù)的會話管理,。

　　(2) 方案2

　　該方案可用于H(e)NB，但不能用于宏網(wǎng)絡(luò),。其思路是通過H(e)NB 中的NAT 實(shí)現(xiàn)LIAP/SIPTO,， 由H(e)NB 根據(jù)運(yùn)營商的策略來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流的分拆和插入，并由H(e)NB 子系統(tǒng)中的NAT 來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流的路由,。終端僅采用一個(gè)PDN 連接在家用基站子系統(tǒng)中增加NAT 和路由策略的功能以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分流,， 該方案能夠有效支持單PDN 連接的終端。

　　(3) 方案3

　　該方案可用于3G 網(wǎng)絡(luò),。其原則是,，在無線基站上部署本地網(wǎng)關(guān)，由無線側(cè)網(wǎng)元上報(bào)適合分流的本地網(wǎng)關(guān)地址,； 核心網(wǎng)通過用戶的簽約判斷是否允許SIPTO建立并進(jìn)行本地網(wǎng)關(guān)的選擇,；SGSN 需要為LIPA/SIPTO連接建立直接隧道。SGSN 可以基于運(yùn)營商策略,，根據(jù)分流點(diǎn)的位置不同,，選擇合適的GGSN，進(jìn)行業(yè)務(wù)疏導(dǎo)或分流,。中斷點(diǎn)的位置可以在RNC,，HNB-GW 或者HNB。

　　(4) 方案4

　　該方案僅適用于3G 網(wǎng)絡(luò),。方案的原則是基于NAT,，在Iu-PS 執(zhí)行業(yè)務(wù)分流。架構(gòu)中增加了一個(gè)新的網(wǎng)元,，即業(yè)務(wù)分流功能（TOF,，TrafficOffload Function）。TOF 位于Iu-PS 接口,，可以獨(dú)設(shè)或與RNC/HNBGW 合設(shè),。TOF 能夠決定分流策略，進(jìn)行業(yè)務(wù)的分流和插入,，提供標(biāo)準(zhǔn)的Iu-PS 接口到RNC 和SGSN,， 并可以基于運(yùn)營商策略，通過NAT 和SPI/DPI 功能為運(yùn)營商提供不同等級的SIPTO 應(yīng)用,。該方案可以采用一個(gè)PDN連接或一個(gè)PDP 上/ 下文同時(shí)實(shí)現(xiàn)分流類和非分流類的業(yè)務(wù),。

　　(5) 方案5

　　該方案適用于對Internet 業(yè)務(wù)進(jìn)行分流， 但不適用于家庭基站內(nèi)的業(yè)務(wù),。方案是基于本地P-GW 選擇來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分流的,。MME/SGSN 在進(jìn)行GW 選擇的時(shí)候,，要考慮用戶的位置，選擇一個(gè)靠近用戶的網(wǎng)關(guān),，可以使用基于DNS 機(jī)制來執(zhí)行網(wǎng)關(guān)選擇,。另外，方案將用戶面網(wǎng)元下移至無線側(cè),， 對于GPRS 系統(tǒng),， 本地GGSN 部署在RNC 上或者RNC 附近，采用直接隧道,；對于EPS 系統(tǒng),，L-GW 部署在基站上或者基站附近，本地S-GW 和本地P-GW 可合設(shè),， 用戶面數(shù)據(jù)都要通過S-GW,。

　　(6) 方案6

　　該方案適用于業(yè)務(wù)分流的所有場景。方案是基于本地網(wǎng)關(guān)的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分流,， 增加了L-GW 支持LIPA/SIPTO,， 在L-GW 和P-GW/GGSN 之間， 配置了直接的擴(kuò)展隧道,， 便于空閑態(tài)下用戶的LIPA/SIPTO下行數(shù)據(jù)的傳輸及連接狀態(tài)下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),。L-GW 的功能可以在無線側(cè)，也可以在核心網(wǎng)側(cè),。L-GW 并不是把P-GW/GGSN 功能遷移到eNB/E-UTRAN,， 而只包括其中很少的一部分功能。為支持單PDN 連接的終端,，本地網(wǎng)關(guān)需要具有NAT 功能,，用戶地址由核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分配。對于支持多PDN 連接的終端來說,，本地網(wǎng)關(guān)進(jìn)行用戶地址分配,。

4 結(jié)束語

　　國際標(biāo)準(zhǔn)化方面，3GPP SA1 工作組目前已經(jīng)確定訪問控制,， 計(jì)費(fèi),，SIPTO 和LIPA 移動(dòng)性等多項(xiàng)需求，但對于家庭基站下的SIPTO 的需求場景仍然不清晰,，需要進(jìn)一步明確,。

　　3GPP 的SA2 工作組目前進(jìn)行的是R10 階段的LIPA/SIPTO 技術(shù)討論，眾多的通信廠商和運(yùn)營商提出了一些有競爭力的解決方案,?；诤昃W(wǎng)絡(luò)的SIPTO 解決方案在2010 年3 月SA2 78 次會議上已經(jīng)選定，最后確定將采納方案5 和方案4 為宏網(wǎng)絡(luò)的SIPTO 架構(gòu)的進(jìn)一步討論的基礎(chǔ),。預(yù)計(jì)宏網(wǎng)絡(luò)的SIPTO 方案在2010 年9 月R10 階段完成,。LIPA 的方案在2010 年5月SA2 79 次會議上也已經(jīng)確定,，要求LIPA 僅關(guān)注合設(shè)網(wǎng)關(guān)的情況，并將采用方案1 中的S5 接口結(jié)構(gòu),。目前,，技術(shù)方案相對穩(wěn)定，但相關(guān)的實(shí)現(xiàn)方式還需要繼續(xù)討論,， 預(yù)計(jì)LIPA 方案的最終完成可能會到R11 完成,。SA2 組用于家庭/ 企業(yè)網(wǎng)的SIPTO 架構(gòu)討論可能會推遲到R11 完成,。

　　3GPPCT 組剛剛通過該項(xiàng)目的立項(xiàng),，計(jì)劃2010 年底完成項(xiàng)目相關(guān)的STAGE3 工作。

　　從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展來看,， 未來的移動(dòng)通信網(wǎng)將具有更明顯的Internet 特征,， 即具備Internet 網(wǎng)的扁平化、自運(yùn)營的特性,，為用戶提供更加方便,、快捷的連接和更有競爭力的服務(wù)。同時(shí),，固定網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢,， 家庭基站將在其中發(fā)揮重要作用，而采用LIPA/SIPTO 技術(shù)將使部署了家庭基站架構(gòu)的移動(dòng)系統(tǒng)具有更優(yōu)的性能,。LIPA/SIPTO 技術(shù)同時(shí)也反映了網(wǎng)絡(luò)扁平化的趨勢,，值得業(yè)界進(jìn)行深入研究。