随着数字网络的兴起，通讯网络的应用与技术已成了推动时代前进的巨轮。要勾勒出它在未来的样貌时，不能只是凭空想象，而得从当前可行的技术中去做延伸规划。就现有的通讯版图来说，简单地分，即是有线与无线/行动网络与电路交换（Circuit Switched）式语音与分组交换（Packet Switched）式IP服务的交插分类，而未来的4G或宽带通讯网络，即在于打造一个无缝链接的大一统通讯环境。

很显然地，离这样的境界仍有一大段距离，现在只能按部就班地一步一步向理想迈进。在本文所关注的行动/无线网络领域中，现有两大阵营，一是发展较早且已取得全球广大用户的蜂窝式（Cellular）网络，其标准主要规范在3GPP/3GPP2下，分别涵盖GSM/GPRS/EDGE/WCDMA与cdma2000/1x EV-DO两大标准；另一个阵营则为遵循Internet IP规范的各类无线技术，包括WLAN、WiMAX、UWB、Bluetooth、Zigbee等等，其中又以WLAN（Wi-Fi）的布建发展最为迅速，其接续的广域标准WiMAX则备受注目。

这两大阵营各有其优势及劣势，彼此截长补短显然比各自独立发展来得容易多了。就务实面来看，最具有整合潜力的两项技术，即是3GPP/3GPP2系统与WLAN，将两者做适度的整合，有助于加速宽带无缝网络的成形。下文将就此做进一步的剖析说明。

双网竞合剖析

先来看看两者是否有整合的必要性。就带宽来说，WLAN动辄上数十Mbps的高速带宽曾被视为不易跨越的优势，但随着HSDPA的提出，在其拟定的三阶段下行峰值速率中，将可分别达到10.8～14.4Mbps、30Mbps及50～100Mbps的下行峰值速率，与WLAN已不惶多让；就涵盖范围与行动性来说，WiMAX已如火如荼地在推动中，其中802.16a的涵盖范围达7～50公里，而其行动宽带标准802.16-2005（即802.16e）则可在高速行驶下仍保有链接性。

这样看起来，两者似乎可以独立发展，各自达成数据网络化与广域网化的目标，成为两项完全对抗的技术。然而，上述的发展蓝图仍有待时间去落实，而一旦涉及通讯骨干的改朝换代，除了旷日废时外，更是一项全球性资本动员的事，而且没有人能保证所有投资一定能回收，因为后头总有更好的新技术、新方案等着取代旧技术、旧方案，上一回的3G投资案就是最好的例子，让电信业者的脚步更为审慎；而一旦钱投下去，设备、系统建置好了，业者总希望能看到血本回归了，才愿意再往下走。

这是电信业者不得不然的务实策略。然而，现阶段两大系统确实存在一些彼此欠缺的优势：3GPP的蜂巢系统拥有的是当前最广泛的覆盖率、最普及的用户群，以及完善的认证（Authentication）、授权（Authorization）和计费（Accounting）3A机制；WLAN则具有建置容易、建置成本低、采用免费频段，以及带宽足以满足室内多媒体应用需求的优势。

以目前的情况来看，虽然3GPP系统的覆盖率已经很高，但在地下室或极封闭的室内环境中，仍存在着许多死角，而这些领域正是WLAN定位的涵盖范围；此外，就频谱的利用上，由于频谱的有限性，3GPP采用的收费频谱资源非常珍贵，若能在WLAN范围内切换到免费的频段，就能释放出更多的收费频谱资源，这对电信业者也是一大利多。

相较之下，舍去自行布建的公共WLAN（Public WLAN；PWLAN）业者，专属的WLAN网络营运业者（WLAN ISP；WISP）至今因欠缺足够的用户基础而难以获利生存，因此若能整合到3GPP系统当中，就能扩大用户群，并且利用其既有的3A机制，也就是为用户提供统一的账单及服务窗口。

跨网整合架构

如果两者整合的利基是存在的，现在的问题就在于如何落实这样的想法。在整合的形式上，可以分为宽松性的结合（loose coupling）与紧密性的结合（tight coupling）。宽松性结合的原则是保有两大网络的既有属性，让WLAN仍专注提供Internet/Intranet接取，而3GPP的服务内容也不变；由于只针对AAA机制做整合，避免了不同网络间数据流量的混合流通，是较容易达成的方式。

若采用紧密性结合的架构，则是将WLAN视为与3GPP互补的一项接取技术，并让WLAN网络与3GPP系统的核心网相连，进而能充分利用该网络既有的行动、安全与服务质量等机制。在此架构中，强调的是WLAN在覆盖面上的延伸，而非其高带宽的特性；但要建构一套无缝切换的双网环境，不论就系统的骨干布建上、软件堆栈的规划上或终端产品的设计上，两套系统中都有需要做幅度颇大的更动，因此在推动上会有较大的困难。

3GPP的六阶段蓝图

关于WLAN与3GPP系统的整合，3GPP早在2002年发表的3GPP TR22.934（Feasibility Study on 3GPP System to Wireless Local Area Network Interworking）文件中即已提出从简单互连到完全无缝互连的系统间操作的六种情景（Scenario）：

1、公共计费和客户服务

这是最简单的互通方式。在这种方式下，仅对客户关系上是统一的，用户收到行动电信公司包含行动和WLAN服务的统一账单，但两个系统的安全机制可完全独立。

2、基于3GPP系统的接取和计费

3GPP系统和WLAN在安全上采用相同的机制，其中认证、授权和计帐由3GPP系统来提供，采用的是SIM-based的认证。不过，对WLAN用户来说，服务内容上并没有什么不同。

3、将3GPP PS服务延伸到WLAN

可从WLAN接取到3GPP系统分组交换式（PS）的服务，包括IMS、定位服务（LBS）、即时消息（IM）、Presence Based Services。举例来说，笔记本电脑的双模网卡可透过3GPP或WLAN来接收MMS。不过，在两系统间的服务连续性支持仍未被要求建立，如(图一)所示。

《图一 情景三的跨网整合架构》

＜数据源：3GPP TS 23.234 V6.0.0，2004-03＞

4、服务连续性

基于3GPP系统的PS服务在两系统间转换时，仍然能保有服务的连续性。不过，用户可能会察觉其中的转换变化，这是因为两系统的特性不同，在此阶段仍未做到优化的沟通，而且某些服务在此架构下并无法提供。

5、无缝的服务

基于3GPP系统的PS服务能达成两系统转换上的无缝链接。无缝服务的连续性是指：在两种无线接取技术之间，尽可能降低数据丢失和切换的延迟时间，在服务质量（QoS）上的差异性也要尽量缩小。举例来说，在此情况下当用户离开WLAN的涵盖范围时，仍能继续多媒体及VoIP的应用，而且不会察觉有异。

6、对3GPP系统电路交换（CS）服务的接取

透过WLAN也能接取到3GPP电路交换核心网络。可以由以下技术方式实现：透过WLAN接口接取到3GPP电路交换核心网络中，在不同接取技术之间进行无缝和用户透明的交换，以连接承载电路交换的服务。

当进入到第三阶段后，两个系统之间就开始进行服务内容上的整合。其中关键性的系统单元包括WLAN用户设备（UE）、3GPP AAA Proxy、3GPP AAA Server、无线接取网关（Wireless Access Gateway；WAG）、封包数据网关（Packet Data Gateway）等，如(图二)所示。其中WAG位于3GPP的受访网络（Visited Network）中，为WLAN和3GPP网络间的数据传递提供过滤、管理和计费功能；PDG则提供WLAN用户到PS网络的接取处理，包括IP定位、转换和比对，两个网络间的封包路由管理，并会产生付费信息。

《图二 将3GPP PS-based服务延伸到WLAN UE架构》

＜数据源：工研院电通所周胜邻博士演讲，2005 EEdesign Mobile Forum＞

至于接取控制（Access Control）方面，主要可实行两种方式：一是One-time Password（OTP），一是SIM-based认证服务器。OTP的方式很单纯，也就是由WLAN UI送出手机号码，给HTTP服务器，此服务器会以简讯（SMS）传回一组OTP到手机，UI再打入此组密码，即可进行联机。

采用SIM-based认证服务器的方式则将WLAN与手机网络做了更紧密的整合，可以执行认证与计费等工作，并可弹性支持802.1x的机制。SIM-based的认证标准为EAP-SIM，这是由3GPP所提的标准，主要想要结合电信业者现有的SIM卡认证体系，因为电信业者的认证体系相当成熟，因此不需重新建设后端认证系统，但是客户端需要额外设备。(图三)为EAP-SIM基本架构，主要利用SIM card与Operator认证中心（Authentication Center；AuC）互相共享的密钥及相关算法，达成互相认证的功能。

《图三 EAP-SIM基本架构》

＜数据源：工研院电通所周胜邻博士演讲，2005 EEdesign Mobile Forum＞

EAP-SIM基本架构

UMA的解决之道

3GPP虽然已提出两系统的整合规划蓝图，但就业界来说，仍有缓不济急的感受，因此才有UMA（Unlicensed Mobile Access）协会的成立。UMA协会由包括Motorola、Nokia、Nortel、British Telecom、Cingular、Siemens、Sony Ericsson和T-Mobile US等手机、电信系统与电信服务大厂在2004年共同成立，目标是提出一套解决方案，让用户许可证频段的GSM和GPRS和使用无需授权频段的Bluetooth和802.11彼此间能够互相漫游，此外，UMA也能用在CDMA技术之上。

UMA技术规格在2004年9月提出，并递交给3GPP组织，成为「A/Gb接口的通用接取」（Generic Access to A/Gb interfaces）工作项目的一部分；在2005年4月，3GPP通过了此一规格Release 6的版本。UMA协会基于推动目标已经达成，因此已停止了相关的运作，并将所有的技术移转到3GPP。

UMA提出的架构并不复杂，基本上将WLAN视为是与3GPP系统中的GERAN（GSM EDGE Radio Access Network）互补的独立性接取网络，即UMAN（Unlicensed Mobile Access Network）。UMAN中的关键单元是所谓的UNC（UMA Network Controller），它的角色犹如GERAN中的BSS（Base Station Subsystem）。

《图四 UMA的功能性架构》

＜数据源：工研院电通所周胜邻博士演讲，2005 EEdesign Mobile Forum＞

UMA的功能性架构

从(图五)可以看到，在运作上，行动终端可透过宽带IP接取网络（如ADSL）链接到UNC，并利用3GPP系统做认证和授权，授权通过后，就能在UMAN网络中接取GSM的语音或GPRS的数据服务，使用上就像在GERAN网络中一样。

《图五 UMA系统架构》

＜数据源：工研院电通所周胜邻博士演讲，2005 EEdesign Mobile Forum＞

UMA系统架构

双网手机发展现况

《图六 双网手机终端市场趋势分析》

双网手机终端市场趋势分析

目前市面上已经有包括FOMA（Motorola代工）、T-Mobile（宏达代工）、诺基亚（Nokia）、明基电通（BenQ）与多普达（Dopod）等厂商，推出结合WCDMA/GPRS与WLAN的双网手机，但价位仍高，而且以欧美的企业商务市场为主。

在芯片部分，多家厂商从2004年底开始，即陆续推出手机用的单芯片WLAN解决方案，例如飞利浦半导体（Philips）的BGW211单芯片802.11g SiP WLAN方案、德州仪器（TI）的WiLink系列WLAN芯片、CSR的UniFi-1 WLAN芯片等。强调的都是如何降低功耗与尺寸，例如TI即采用最新的90奈米技术来生产其整合MAC/BB/RF的802.11a/b/g单芯片。此外，软件部分也是设计上的一大重点，除了支持基本的802.11a/b/g协议外，还得支持包括QoS（802.11e、Wi-Fi-WMM、Wi-Fi-WMM-SA）和安全性（802.11i、Wi-Fi-WPA/WPA2、CCX）等应用功能。

结语

此外，软件部分也是设计上的一大重点，除了支持基本的802.11a/b/g协议外，还得支持包括QoS（802.11e、Wi-Fi-WMM、Wi-Fi-WMM-SA）和安全性（802.11i、Wi-Fi-WPA/WPA2、CCX）等应用功能。

不过，3GPP的GSM/GPRS/EDGE/WCDMA系统毕竟是现今商业化最成功的一套行动架构，虽然这套系统准备一步步迈向宽带的IP服务网络，但此一理想的达成仍有待时间的考验。在此之前，从以最少的投资换取更多样化加值服务的角度来看，与WLAN做适度的整合该是值得尝试的经营模式。

目前不论是系统面的解决之道，或者是终端的软硬件方案，就双网整合的服务上已大致齐备，现在的问题看来还在于电信业者是否买账，是将WLAN视为亲人，还是敌人？且让我们拭目以待。

（作者为作者担任电子产业媒体工作者多年，现为自由写作工作者）

[2] D.A. Smolyansky, Time Domain Network Analysis:Getting S-parameters from TDR/T Measurements - Infiniband PlugFest, 2004＞

未来智能手机的电源管理技术 （作者为作者担任电子产业媒体工作者多年，现为自由写作工作者）如果说IT（Information Technology；信息技术）界要颁发最速黯淡奖，那么笔者可能会提名InfiniBand，理由是InfiniBand的规格及标准规范自1999年开始起草，2000年正式 发表，之后主力业者纷纷退出。 WLAN与Mobile的特性恰好互补，WLAN可以提供价格低廉的高速数据但是覆盖率低；Mobile可以提供高覆盖率，但却是低速且价昂的数据能力。因此有识之士认为若能将此两种无线技术整合在同一只手机上，就能具有完美的行动数据能力，因而形成双网手机的概念。InfiniBand：还会有多少人想起我？ 双网手机发展现况剖析你可在「 行政院科技顾问组正式从2004年7月，在行政院国家信息基础建设推动小组NII改组后成立的NICI旗下，设立了双网整合办公室，担任我国双网整合计划的重要推手。主要工作就是建构领先世界的双网环境和产业，协助国内业者掌握核心技术，成为整合技术与服务的领导者和重镇。 」一文中得到进一步的介绍。 行政院科技顾问组正式从2004年7月，在行政院国家信息基础建设推动小组NII改组后成立的NICI旗下，设立了双网整合办公室，担任我国双网整合计划的重要推手。主要工作就是建构领先世界的双网环境和产业，协助国内业者掌握核心技术，成为整合技术与服务的领导者和重镇。在「 双网需求的整合是由行动系统服务提供商（Operator）所提出，希望藉由同时提供GPRS及WLAN能兼顾用户在广域及局域网络的需求，当然服务业者更希望在3G利多迟迟未来的情况下，可藉由将无线区域功能纳入手机平台上而得以分享无线局域网络市场的一杯羹。」一文为你做了相关的评析。

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