WiMAX网络体系结构及其应用模式探讨

文章介绍了WiMAX|0">

务器网络（CSN）可以由路由器、AAA代理或服务器、用户数据库、因特网网关设备等组成，CSN可作为全新的WiMAX系统的一个新建网络实体，也可利用部分现有的网络设备实现CSN功能。CSN为WiMAX用户提供IP连接，主要功能有：因特网接入，为用户会话连接，给终端分配IP地址；AAA代理或者服务器，用户计费以及结算；基于用户系统参数的QoS及许可控制；ASN之间的移动性管理，ASN和CSN之间的隧道建立和管理；WiMAX服务，如基于位置的服务、组播服务等。

2.4网络接口

WiMAX网络开放接口如图5所示。接口R1至R5为网络工作组初步确定了在Release1规范中定义的开放接口，接口R6至R8为后续版本中考虑开放的接口。各个接口的定义和功能如图6所示。

图5 WiMAX网络开放接口

图6 IEEE802.16空中接口协议栈模型

（1）R1：MSS与ASN之间的接口，可能包含管理平面的功能。

（2）R2：MSS与CSN之间的逻辑接口，提供鉴权、业务授权和IP主机配置等服务。此外，可能还包含管理和承载平面的移动性管理。

（3）R3：ASN和CSN之间互操作的接口，包括一系列控制和承载平面的协议。

（4）R4：用于处理ASNGW间移动性相关的一系列控制和承载平面协议。

（5）R5：拜访CSN与归属CSN之间互操作的一系列控制和承载平面协议。

（6）R6：BS和ASNGW间的互操作接口，属于ASN内的接口，由一系列控制和承载平面协议构成。

（7）R7：该接口属于ASNGW内部接口，图5中没有标注，具体定义还在讨论之中。

（8）R8：BS之间的接口，用于快速无缝切换功能，由一系列控制和承载平面协议组成。

2.5协议栈参考模型

IEEE802.16标准描述了一个点到多点的固定宽带无线接入系统的空中接口。空中接口由物理层和MAC层组成，见图6。IEEE802.16MAC层能支持多种物理层规范，以适合各种应用环境。

物理层由传输汇聚子层（TCL）和物理媒质依赖子层（PMD）组成，通常说的物理层主要是指PMD。物理层定义了两种双工方式：时分双工（TDD）和频分双工（FDD），这两种方式都使用突发数据传输格式，这种传输机制支持自适应的突发业务数据，传输参数（调制方式、编码方式、发射功率等）可以动态调整，但是需要MAC层协助完成。

MAC层分成三个子层：特定服务汇聚子层（CS，ServiceSpecificConvergenceSublayer）、公共部分子层（CPS，Common Part Sublayer）、安全子层（PS，Privacy Sublayer）。

（1）CS子层主要功能是负责将其业务接入点（SAP）收到的外部网络数据转换和映射到MAC业务数据单元（SDU），并传递到MAC层的SAP。协议提供多个CS规范作为与外部各种协议的接口。

（2）CPS是MAC的核心部分，主要功能包括系统接入、带宽分配、连接建立和连接维护等。它通过MACSAP接收来自各种CS层的数据并分类到特定的MAC连接，同时对物理层上传输和调度的数据实施QoS控制。

（3）安全子层的主要功能是提供认证、密钥交换和加解密处理。

3、WiMAX的应用模式

从技术特点分析，WiMAX不适合单独组网进行运营，从目前运营商的情况来看，WiMAX的应用模式主要有以下场景。

3.1固网宽带业务的接入

WiMAX固定应用模式采用符合IEEE802.16d标准的设备，工作频段根据标准规定和国家的频率划分可以为3.5GHz频段，载波带宽为3.5MHz。由于技术的限制，网络不支持小区间的用户数据的切换。终端设备的形式为固定安装在室内的或可携带的调制解调器形式。在WiMAX固定应用模式中，WiMAX网络主要作为IP/E1的承载。在光纤或其他有线资源到位后，网络设备可以移到其他地方布网。

WiMAX的固定应用模式主要包括两个方面，如图7所示：

图7 WiMAX作为固网宽带业务的接入

（1）家庭宽带接入市场

作为xDSL方式的互补。由于WiMAX设备成本呈现逐渐下滑的趋势，且用户峰值接入速率较高，安装方便，同时具有一定的便携能力，因此运营商可利用WiMAX技术，在客户端采用室内型CPE，快速进入个人宽带接入市场，提供宽带数据业务。

（2）商企等大客户接入市场

大客户接入主要实现基于IP和电路业务的综合接入。运营商可利用WiMAX作为数字分组网（DDN）、帧中继（FR）网络等有线接入平台的补充，在客户端采用室内型或室外型CPE。而新兴运营商或移动运营商可利用宽带无线设备迅速开展业务，抓住重要客户，弥补其固网资源的不足。

3.2NGN网络的接入

WiMAX可用作NGN网络的接入，如图8所示。利用IP语音业务可实时带宽分配、占用空中无线资源