一種多手段隨遇接入組網控制技術

程亮亮 胡智煒

摘? 要：隨遇接入組網控制技術是為了解決通信不同接入子網接入骨干網時，對不同用戶接入控制服務進行差異性管理。文章給出了一種多手段隨遇接入組網控制技術方案和實現方式，通過分析民用移動通信接入NAS協議，結合戰術窄帶通信網絡現有相關特征，設計出一種多手段隨遇接入技術，來滿足戰術窄帶通信網絡中一些典型場景下用戶的使用需求。該技術已實現并應用。

關鍵詞：接入網;骨干網;NAS;隨遇接入;組網控制

中圖分類號：TP393? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）22-0051-03

Abstract： Random access networking control technology is to solve the problem of differential management of access control services for different users when different access subnets of communication access the backbone network. This paper gives a multi-means random access networking control technology scheme and implementation approach， through analyzing civil mobile communication access NAS protocol， combined with the related feature of tactical narrowband communication network， this paper designs a multi-means random access technology to satisfy the user’s using requirements in tactical narrowband communication network under some typical scenarios. The technology has been implemented and applied.

Keywords： access network; backbone network; NAS; random access; networking control

0? 引? 言

在戰術窄帶通信網絡中，業務傳輸速率均較低，一般物理傳輸能力最大為1 Mbps，接入網模式作為用戶主要使用模式。在接入網絡設計中，接入技術包含接入波形和接入組網控制。通過在鏈路上設計的一種傳輸接入波形，由通信網絡控制器內部集成接入基站控制器功能，通過動態分配管理信道資源，為用戶業務提供“面向連接”的服務，同時通信網絡控制器通過組網控制協議實現跨網之間的數據、話音傳輸。

在現有的戰術窄帶通信網絡中，為有效利用寶貴的帶寬資源，設計的接入方式是與所直連的通信網絡控制器緊密耦合，通過控制信令和業務不分離，實現接入機制和實際的接入信道融合設計、綁定緊密。在目前戰術窄帶通信網絡接入組網設計中，其用戶需求和設計理論均由五至十年前提出，考慮當時用戶使用場景單一、組網需求規模范圍較小，面對新型戰術窄帶通信網絡系統內存在多種網絡使用廠家、多種通信體制手段混搭，如新增超短波等其他無線通信體制時，現存的網絡組網控制協議已無法滿足多手段的隨遇接入能力需求。

為解決不同特性、不同場景的窄帶無線通信手段與網絡控制控制器緊耦合，通信組網控制器迫切需要設計一種多手段隨遇接入控制協議，可滿足網絡中多接入手段的靈活擴展，為此本文設計了一種多手段隨遇接入控制協議。

1? NAS協議研究

民用移動通信組網控制技術對比戰術通信組網控制技術發展迅猛，在新時期戰術通信相關組網技術運用方面，文章中通過對民用相關技術進行深入研究，吸收先進的接入組網控制技術，結合自身戰術通信特點，設計出符合戰術窄帶通信接入組網控制技術。在民用移動通信系統中，比如4G、Wi-Fi等系統應用時，普遍存在隨遇接入控制的需求。針對接入管理這塊，目前民用接入系統中主要是采用NAS協議來實現。NAS協議是用于接入用戶與接入控制服務之間的移動性管理策略。NAS協議是由接入用戶通過基站的透傳實現接入用戶與接入控制服務之間的通信。

NAS接入協議有如下幾個特點：（1）接入協議的主體是接入用戶和接入控制服務，接入基站負責信息的透傳和通信信道的建立。（2）在通信主體之間創建了一條虛擬通信通道，負責接入信息的管理。

基于民用通信系統較大的通信帶寬，NAS協議可發揮出良好的實用性，但是同時通過研究發現，NAS協議的實用性也掩蓋了其協議的一些缺點，文中具體總結出幾點如下：（1）NAS協議完成的接入是扁平式的接入方式，接入用戶直接和接入控制信令交互，沒有把交換設備的多級接入關系體現出來，由于民用接入設備與交換設備分離，在原理設計上不是很貼合戰術無線通信系統的需要。（2）在接入用戶與接入控制服務之間創建了虛擬的通信通道，對接入用戶有通信協議的要求。在鏈路上創建的虛擬通道對傳輸帶寬有資源消耗，對比民用通信幾千兆傳輸帶寬，虛擬通道一些占有往往可以忽略不計。目前在戰術窄帶通信系統中，傳輸帶寬往往僅有幾兆，在已有固化的接入網上，協議修改的牽涉面和難度都比較大，靠簡單的創建虛擬傳輸通道消耗本身較窄的通信網絡資源實際也不可行。（3）民用接入地址大多使用私網地址，不能在全網通信，需要使用通用地址替換或隧道封裝的方式進行通信，就是在一個接入控制內部也是使用建立虛擬通道實現通信，管理效率較低。

通過研究NAS協議，結合新時期戰術窄帶通信接入組網需求論證，本文設計了一種戰術多手段隨遇接入組網控制技術，方案并已經實現并運用。

2? 多手段接入控制

2.1? 同一接入控制技術設計

戰術特定用戶使用環境要求接入點，具備接入手段同時接入的情況，由于戰術接入手段的通信體制、鏈路帶寬及鏈路的接入機制千差萬別，統一接入機制不太現實。如果在各接入機制上再統一承載一套接入協議，這樣的接入效率對帶寬很低的鏈路來說接入效率太大。

同一接入控制服務的隨遇接入是指參與的源基站和目標基站對應的交換設備都屬于同一接入控制服務管理類型，由該服務輔助完成移動設備的動態接入，同一接入控制服務使用場景如圖1所示。

本文設計的同一接入控制服務隨遇接入如圖2所示，在接入入網時，移動設備向源基站發起切換請求，基站根據評估結果判斷是否發起切換。在決定發起切換時，就需要在源基站和目標基站之間執行切換準備工作，以便在目標基站中預留切換后所需要的資源。一旦源基站接收到目標基站的切換應答后，設計將源基站自身接收到的下行數據直接通過交換設備發送給目標基站，同時給移動設備發起無線資源重配命令。移動設備接入目標基站，并向目標基站發送無線資源重配完成指令。目標基站向接入控制服務發送接入位置更新命令，更新映射數據庫，此時移動設備可將上行數據直接發送給目標基站。最后接入控制服務向原基站發送釋放資源命令，待接收到源基站回送的應答后，完成這一場景下的隨遇接入流程。

2.2? 跨網接入控制技術設計

在用戶跨網接入應用場景下，接入控制服務指的是網絡中存在的源基站和目標基站分別屬于不同的兩個接入子網和接入服務，該場景下整個隨遇接入流程需要多個不同接入控制服務技術完成，典型的跨域接入控制服務技術應用環境如圖3所示。

本文設計的跨域不同接入控制服務間隨遇接入流程如圖4所示，源基站向所屬的接入控制服務發起切換請求命令，隨后該接入控制服務向目標控制服務發送重定向請求。目標控制服務接收到服務重定向請求后向目標基站發送切換請求，使其分配無線資源，并進行準入認證，目標基站將結果發送給目標接入控制服務，該服務對重定向請求向源接入控制服務進行應答，源接入控制服務接收到應答后向源基站發送切換命令。待移動設備接入到新的基站后由目標基站向目標接入控制服務發送切換通告，新的控制服務更新映射數據庫后發送服務重定向完成命令給源控制服務，最后接入控制服務向原基站發送釋放資源命令，待接收到源基站回送的應答后完成整個隨遇接入流程。

2.3? 操作維護

操作維護在設計上提供命令管理功能、軟件下載升級和上傳功能。通過FTP標準協議實現軟件下載升級和上傳備份的功能，命令股主要為設備操作人員提供基于命令和網管的人機接口，便于對網絡的維護和管理，支持參數配置、路由信息查詢顯示、設備調試信息控制打印等功能。

3? 實現效果

隨遇接入控制技術在很多類型的民用接入網（移動4G、Wi-Fi等）中都有成熟的技術體制，但戰術的VHF、UHF等接入網的接入機制是與鏈路傳輸統一設計實現的，一般沒有考慮多異構組網的統一接入需求。為滿足越來越復雜的戰術通信系統運用需求，本文設計的多手段隨遇接入控制技術在借鑒民用成熟、優秀的接入協議前提下，結合已有戰術接入控制技術的現狀，設計的一種多手段接入控制服務，可滿足戰術多異構子網的混合接入，該設計具有下述技術優點：

3.1? 服務參數不需要重新配置

在接入控制服務隨遇接入管理中，當移動設備首次接入網絡系統時自身沒有IP地址，接入控制服務根據接入協議會自動為該移動設備分配IP地址，并在映射服務器中記錄該位置信息。當移動接入子網位置變化時，子網的設備的位置信息根據切換流程會在接入控制服務中的映射表更新，而所有的信令交互用戶無須感知，從而使得用戶不需要對通信網絡參數如：MAC、IP、子網號等進行重新配置，極大提高了用戶使用體驗性。

3.2? 數據不丟失

可實現業務通信過程中，接入控制服務在切換過程中信息（數據、話音）不會丟失，切換過程采用了信息轉發的方法。源基站將切換準備過程中緩沖的下行數據或話音信息通過通信組網控制設備直接轉發給目標基站，當移動設備移動到目標基站后，該基站經過調度將通過組網控制設備接口收到的源基站轉發數據或話音信息先發給移動設備，待轉發數據或話音數據發送完后再從業務接口接收的下行數據發送給移動設備。保證接入網中移動設備在轉網時信息傳輸不丟失，可提高用戶網絡傳輸穩定性。

4? 結? 論

本文提出一種戰術接入網模式下的多手段隨遇接入控制服務技術，研究多應用場景網絡運行需求，通過實現漫游切換入、按需服務等關鍵控制技術，可滿足合理、快速地搭建多種通信手段的需求。高效的多手段隨遇接入設計，可提高戰術窄帶通信網絡系統的開通便捷性、使用高效性和傳輸穩定性。

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作者簡介：程亮亮（1987—），男，漢族，安徽合肥人，通信工程師，碩士研究生，研究方向：無線通信和組網。