Wi-Fi спешит на помощь

К малым сотам относятся не только работающие в лицензируемых диапазонах частот, такие как фемто-, пико-, микро- и метросоты 3G или LTE, но и соты, работающие в нелицензируемых диапазонах, такие как точки доступа Wi-Fi. Еще недавно Wi-Fi безоговорочно относился операторами к "недоверенным" технологиям радиодоступа, поскольку уровень безопасности в таких сетях по сравнению с другими, например с 3G, считался недостаточно высоким, особенно в части защищенности и прозрачности процесса аутентификации абонентов. Однако с реализацией технологий 802.1x, 802.11i, 802.11u и Hotspot 2.0 уровень безопасности и удобства использования Wi-Fi стал соответствовать уровню 3G и LTE. Например, управляемый оператором хотспот с шифрованием 802.11i в радиоканале и аутентификацией через Wi-Fi с задействованием SIM-карт терминалов и домашнего регистра сотового оператора может считаться доверенной сетью доступа и рассматриваться как равноправное дополнение к радиосетям 2G/3G/LTE.

А раз так, имеет смысл "приземлять" абонентские сессии Wi-Fi в пакетной опорной сети сотового оператора. В том числе для того, чтобы иметь возможность применять к ним такие же политики обслуживания и тарификации, как, например, к сессиям LTE. Различными аспектами интеграции Wi-Fi с опорной сетью занимается 3GPP. Основными вехами в этом направлении можно назвать стандартизацию в 3GPP ряда архитектур и механизмов.

Первой ласточкой стала стандартизация в Release 6 архитектуры I-WLAN, предназначенной для интеграции недоверенного Wi-Fi с пакетной опорной сетью 2G/3G. Она подразумевала поддержку на абонентских терминалах определенных методов туннелирования данных и процедур аутентификации через Wi-Fi. Поскольку производители мобильных устройств не спешили с их реализацией, эта архитектура не получила широкого распространения.

Надежная взаимная аутентификация абонентских терминалов в сотовой сети через сеть Wi-Fi является, пожалуй, одним из наиболее важных аспектов интеграции Wi-Fi с мобильными сетями. В Release 6 и 7 в качестве основного метода был стандартизован расширяемый протокол аутентификации EAP. Причем для аутентификации устройств с SIM-картами типа смартфонов были разработаны методы EAP-SIM и EAP-AKA. А для аутентификации устройств без SIM-карт типа планшетов было предложено использовать другие методы EAP, например PEAP или EAP-TTLS. И хотя EAP в той или иной форме поддерживается практически всеми абонентскими терминалами, реализация ключевых методов EAP-SIM и EAP-AKA в заводских версиях операционных систем практически не встречается даже на современных смартфонах. По крайней мере, пока. Исключение составляют разве что iPhone и некоторые модели смартфонов Samsung, Sony и LG.

Другой важный аспект интеграции Wi-Fi – сохранение IP-адреса при переключении терминала из сети 3GPP в сеть Wi-Fi. В Release 8 решать эту задачу был призван протокол Dual-Stack Mobile IP v6, работающий между программным клиентом на терминале и домашним агентом в пакетной опорной сети. И хотя на сегодняшний день ни одно из доступных на рынке абонентских устройств не поддерживает этот протокол, большинство производителей запланировало его реализацию.

Еще один важный аспект – автоматизация выбора сети доступа терминалом. Ведь как было бы здорово, оказавшись, например, в перегруженной макросоте LTE, автоматически подключиться к совершенно определенной сети Wi-Fi и продолжить передачу данных уже через нее! Для отработки подобных сценариев в том же Release 8 появился, а в Release 10 получил дальнейшее развитие, новый функциональный элемент пакетной опорной сети, названный ANDSF. Правила выбора сети доступа создаются и обновляются оператором, они хранятся на сервере ANDSF и по определенным триггерам загружаются в мобильные устройства, где и отрабатываются. Для поддержки ANDSF на устройстве должно быть запущено соответствующее приложение. Его прототипы и даже коммерческие версии уже предлагаются некоторыми разработчиками программного обеспечения.

Еще более удобной была бы возможность передавать данные через оба радиоинтерфейса смартфона – 3G/LTE и Wi-Fi – одновременно. Причем по установленным правилам, загружаемым в смартфон и обновляемым с того же сервера ANDSF. Например, передавать данные, относящиеся к подключению к корпоративной сети, через LTE, а данные параллельного подключения к Интернету – через Wi-Fi. Или при единственном подключении к APN направлять потоки данных одних приложений, например голосовых, через LTE, а других (веб, почта и т.д.) – через Wi-Fi. Именно этой цели служат механизмы, стандартизованные в Release 10.

Что же касается полной и бесшовной интеграции доверенных сетей Wi-Fi с пакетной опорной сетью LTE, поэтапная проработка вопроса началась в Release 11. Результаты изучения были включены в основную спецификацию, посвященную усовершенствованиям архитектуры опорной сети с целью интеграции с ней сетей радиодоступа, регулирование которых не входит в сферу деятельности 3GPP, таких как Wi-Fi, CDMA2000 и WiMAX. Очень важно отметить, что  на первом этапе, зафиксированном в документах Release 11, никакие доработки мобильных терминалов не предполагаются. Следствием этого стали существенные ограничения. Так, в Release 11 не поддерживаются переключение терминала из сети 3GPP в сеть Wi-Fi с сохранением IP-адреса, присоединение терминала через Wi-Fi к сети с именем APN, отличным от заданного в качестве APN по умолчанию, а также параллельные присоединения терминала через Wi-Fi к различным APN, инициируемые самим абонентом.

Изучение вопроса продолжается в рамках подготовки спецификаций Release 12, и его основная цель – снятие ограничений Release 11. В Release 12 уже предполагается доработка абонентских устройств, однако одной из целей изучения стало сведение таких доработок к минимуму. В настоящее время проводится анализ различных подходов к организации плоскостей сигнализации и передачи данных  через Wi-Fi между терминалами и пакетной опорной сетью. В одном из обсуждаемых подходов для сигнализации параметров предлагается использовать старый добрый протокол EAP, тот или иной метод которого давно реализован в абонентских устройствах.

В заключение хотелось бы подчеркнуть, что сети Wi-Fi как равноправное дополнение к сетям радиодоступа 3GPP – это уже не фантастика, однако массовое их использование в этом качестве можно ожидать только в течение одного-двух лет. Как мы видели, многое в этом направлении уже сделано, но многое еще предстоит сделать, особенно на абонентских устройствах.