第三代合作伙伴计划(3GPP)是领先的3G技术规范组织，由欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、韩国的TTA和美国的T1于1998年底发起并成立。它旨在研究、制定和推广基于演进的GSM核心网的3G标准，即WCDMA、TD-SCDMA、EDGE等。中国无线通信标准组织(CWTS)于1999年加入3GPP。
目前成熟的无线网络技术有很多，比如基于IEEE 802.11的WLAN，基于IMT-2000的CDMA和TDMA(3G)，蓝牙，HomeRF(家庭射频)，hiper LAN Type和Type 等。其中，WLAN和3G移动网络应用最为广泛。WLAN提供了一个高传输速率、小范围、低移动性的通信环境，这些特性与3G技术是互补的[1]。高校校园网具有地域广、业务复杂、流量大的特点，具有明显的代表性。大部分高校已经完成了校园WLAN的信号覆盖。在国内各大电信运营商大规模建设3G移动网络的背景下，如何充分利用校园网的现有资源，实现校园无线网络与3G移动网络的无缝连接，从而降低通信成本，提供便捷的信息共享，已成为一个迫切的研究课题。
基于3GPP制定的3G和WLAN融合网络架构，提出了一种新的校园WLAN和运营商网络融合机制的改进方案。
Wlan-3gpp融合网络架构
1.1基于3GPP的WLAN-3G网络融合架构
WLAN与3GPP系统互联时基本有三种结构：非漫游WLAN与3GPP系统互联；漫游WLAN接入HPLMN业务与3GPP系统互联；漫游WLAN接入VPLMN业务与3GPP系统互联。3GPP-WLAN的参考模型如图1所示。互联架构中的主要功能实体包括WLAN UE(无线局域网终端)、3GPP AAA服务器(鉴权、认证、计费服务)、分组数据网络管理PDG、WLAN接入网关WAG、在线计费系统OCS、签约定位功能SLF、归属用户服务器HSS、HLR和离线计费系统。
在3GPP标准中，提出了WLAN和3G网络融合的可行性。在3GPP系统和WLAN融合的技术规范中，设计了六个不同融合程度的融合阶段，包括最初的账单共享和最终通过WLAN和3G网络之间的数据交换实现无缝服务。随着1期到6期的发展，WLAN和3G的融合越来越紧密，对融合后提供的业务要求也越来越严格。第三阶段的目标是实现WLAN可以使用3G网络提供的消息交换服务。因此，3GPP在Release 6中也制定了3GPP系统与WLAN融合架构的技术规范。在集成方式上，可以分为松耦合模式和紧耦合模式，这两种模式在技术、成本和部署上各有优缺点。
松耦合的原理是保持两个网络的现有特性，将WLAN网络作为3G接入网的补充，只集成AAA机制，不支持复杂的IU接口。虽然在异构网络间切换时，必须先断开原连接，再建立新连接，对用户有明显的服务不连续性感知，但实现起来比较容易。虽然可以最大程度地保证业务连续性，但技术实现复杂，需要在核心网建设、协议栈规划或终端性能要求上进行大幅调整，增加新的功能模块或升级现有功能模块。目前可行性研究的主要方向是基于IP层隧道在WLAN和3GPP异构网络之间交换信令消息和数据[，其网络的演进速度还需要一段时间。
1.2基于松耦合模式的融合方案
利用组合权重的异构无线网络选择算法理论[9]，对当前校园网、宽带网和3G移动网的网络性能和服务能力进行加权，估算出现阶段校园无线局域网和3G网络的融合方案松耦合模式优于紧耦合模式，融合阶段定位于3GPP Release 6的第三阶段。方案设计使用SIP协议定义的信令流程，通过UIM卡认证以WLAN方式接入3G核心网，通过IP隧道协议封装分组数据报文，支持跨城域网，可以接入移动业务网和互联网。漫游方案和非漫游方案分别通过本地或拜访3G网络提供3GPP分组交换业务，其架构图如图1所示。Wn是WLAN接入网与WLAN接入网关(WAG)之间的链路接口，WA是WLAN接入网与3GPP认证、授权和计费(AAA)服务器或AAA代理服务器之间的接口，Wi是分组数据网关与宽带IP网之间的接口，Wp是WaG与分组数据网关()之间的接口，Wu是WLAN网络用户设备(UE)与之间的接口，Wd是3GPP AAA代理服务器。Wm是PSD到AAA服务器和跨接口协议，Wg是WAG到AAA服务器和跨接口协议，其他接口遵循运营商现有规划。
2松散耦合模式的校园网与3G网络融合组网方案
校园内用户众多，对各种电信业务和高质量的通信信号有需求。因此，如何实现3G和WLAN业务的融合接入模式，提高信号的覆盖深度，成为校园网建设的重点和难点。基于WLAN-3GPP融合网络参考模型，提出了一种改进的无线校园网松耦合融合网络方案。该方案在网络承载方式、接入方式、认证机制和安全方式等方面进行了改进，并通过实验证明了方案的可行性。
2.1网络承载方案
整体网络承载方案如下：
(1)物理层：WLAN接入由校园WLAN承载，移动终端接入由3G网络承载；
(2)传输层：由IP网络统一承载；
(3)业务层：3G网络承载移动分组业务和移动增值业务，宽带网络承载互联网业务。
对于运营商的宽带网络，需要重新部署C W的WAG功能模块，同时核心网需要考虑相应的扩容和接口物理链路的增加。此外，还需要为WAG设置公网地址，并发布到城域网，提供无线终端接入。
2.2访问模式
校园接入网的网络状况如下：对于热局域网接入，部分AP不支持多ssid、上行VLAN中继，或者将多ssid映射到不同的VLAN，终端用户的接入网关不支持将多ssid映射到不同的VLAN。根据最小网络修改，访问模式修改如下。
重新规划园区网络中所有AP节点的SSID。该计划遵循当地运营商的原则3G网络的位置规划，包括SID、NID和CELLID信息。计费系统可以根据规划标识SSID区分不同的接入方式和漫游，从而实现差异化的计费策略。同时，需要调整校园网对互联网的接入方式，改为直接连接运营商的BRAS设备，使用VLAN Trunk将SSID透明传输到运营商的BRAS设备，建立透明链路通道。改造后的网络结构示意图如图2所示。
2.3认证机制
在异构无线融合网络中，用户可能经常通过不同的接入点和接入方法连接到网络。如何认证和授权用户在异构融合网络的设计和实施中，通用和可信的合法身份将是非常重要的一部分[11]。在这个方案中，运营商统一处理，认证信令流的协议栈如图3所示。对于已经在校园网中启动认证服务的用户，可以考虑增加RADIUS协议的二次认证机制，重新确认用户的身份 acc
在省内漫游地WLAN环境下，UE通过漫游地城域网接入运营商的移动核心网，接入移动增值业务和互联网。如果UE所在的跨省漫游地进行了相应的融合改造(本省WAG要求在IP MAN上接入，漫游地所在省的BRAS设备已经改造)，也可以接入运营商的3G网络，通过漫游地的MAN接入移动增值业务和互联网。
2.5安全机制
在已部署的网络安全策略下，对本方案部署涉及的变更加强网络安全，在校园无线网络和WAG前启动防火墙，只允许业务互通所需的端口和协议通过：(1)信令流，开放UDP协议的5060端口；(2)媒体数据流，由于不同的终端厂商可能采用不同的端口，源端口和目的端口不受限制，只需要开放WAG设备目的IP地址的端口，其他流量受限制。
3功能测试结果
借助现有的运营商网络，在现有的园区网络中搭建实验环境，测试业务渗透率，其网络如图5所示。
两个终端接入成功后，流量生成软件发送特征数据报文，模拟不同业务的交互，测试其业务穿透能力。服务测试结果如表1所示。
研究和实验证明，松散耦合模式下的异构网络融合使得网络用户不需要记忆和维护他们的在线账户。在WLAN模式下，他们不仅可以上网，还可以直接使用运营商提供的移动增值服务。在运营商移动核心网支持的前提下，还可以实现省内或跨省漫游服务。该方案的设计遵循了对网络改动最小、充分利用现有资源、快速提供业务承载能力的原则，具有很强的实际指导价值。
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