为WiMAX构建端到端的网络架构

    1 引言

    互联网和移动通信技术的飞速发展，正促使通信领域朝着宽带化、无线化和移动化的方向发展。从最终用户的角度来看，一方面，传统的固定宽带用户不再满足于仅仅在固定环境中使用宽带接入业务，他们希望摈弃固定接入的束缚获得宽带接入的移动性；另一方面，传统的移动用户也不满足于传统语音、短信和低速数据业务，他们希望获得更高速率的多媒体业务。从运营商角度来看，固定网络运营商希望把业务拓展到移动领域，而移动运营商希望在传统业务的基础上提供高数据率的业务，从而提高ARPU值。这种最终用户的需求和运营商策略的改变，催生了未来网络技术的业务宽带化和移动化趋势。
 
    WiMAXIEEE802.16e正是迎合这种业务和网络技术发展趋势的技术，由于其采用OFDM技术、MIMO技术，并具有非视距移动性支持以及对IP的天然支持等特性，因此能够满足目前最终用户对业务和应用的宽带化和移动性的需求，以及运营商对其运营业务范围进行扩展的策略。但WiMAX不是一种孤立的无线接入手段，要使WiMAX在市场上真正取得成功，必须把它作为一个端到端网络架构的一部分，使得一方面可以充分利用现有网络资源从而减少投资，另一方面，也可以对业务范围进行拓展，使其和现有业务范围形成互补。

    端到端网络的最终目标是确保业务能够有质量保证并安全地发布到最终用户，因此涉及WiMAX流量的回程、汇聚、无线接入控制以及核心网络和应用等，同时还要求网络具备端到端的QoS架构和标准的安全机制。

    2  WiMAX的市场驱动力

    WiMAXIEEE802.16e的市场驱动主要体现在最终用户的需求和运营商策略的演进两方面。用户需求的主要特征是“宽带无线化”和“无线宽带化”趋势，运营商策略的演进主要体现在逐渐从关注家庭市场的固定宽带接入向关注个人市场的移动业务发展；而个人移动市场也存在向更高带宽以及向家庭市场渗透的需求。

    最终用户对他们使用的业务和如何获得业务有着越来越高的期望。他们不仅希望更高速率的连接，而且希望永远在线和不受限制地使用，同时又希望得到更高的业务质量保证和更好的业务体验。在获得业务的方式上，更是希望能在任何时候、任何地点通过任何终端获得他们订阅的业务。

    运营商的策略也在不断演进。对于固网运营商来说，宽带无线接入则意味着提供了一个在现有的三重播放业务基础上提供无线业务的机会，WiMAX就成了一种让他们在现有用户基数的基础上获得游牧甚至移动业务的手段。宽带是固网运营商原本的优势，有了无线接入，就能突破有线的束缚提供宽带无线业务。

    对于移动运营商而言，在传统电路业务的基础上引入数据业务是提高ARPU的手段。HSDPA将是其演进过程中重要的一步，同样紧随其后的HSUPA、LTE和WiMAX将起到非常重要的作用。

    3  WiMAX成功的关键因素

    足够大的市场是任何新技术或新业务成功的关键。市场预测数据显示，未来5年累计在WiMAX网络基础设施上的投资将达到150亿欧元，而且移动运营商、固网运营商、全业务运营商都对此表现出了极大的兴趣。WiMAX高带宽和移动性等特点，可以满足新兴市场和成熟市场的多种需求，如：固网运营商用于扩展其固定宽带接入；移动用户可以在原有传统语音和短消息业务的基础上在WiMAX网络中提供具有互补性的高带宽数据业务；另外，WiMAX可以作为无线DSL提供互联网接入服务。

    频谱的可用性是影响无线技术成功的又一关键因素。迄今为止，全球已经颁布的WiMAX频段已经覆盖超过一半的人口，而且越来越多的国家将颁布WiMAX的频率许可。另外，WiMAX论坛也正努力把WiMAX技术作为第6种IMT-2000技术，从而在未来可以让WiMAX技术和目前的三大3G技术共享频谱资源。国际社会对消除数字鸿沟也给予了足够的重视，作为消除数字鸿沟的合适技术，WiMAX必将会得到足够重视，因此频谱资源的获得最终将不是问题。

    技术的先进性和高性能是WiMAX成功的有力保障，由于采用了和4G一样的先进技术，如OFDM技术、MIMO技术，以及其他诸如非视距移动性支持以及端到端的IP支持，还有先进的天线技术（如波束形成技术），WiMAX相对于其他技术已经具有足够的竞争力。

    最后，一个完整健康的产业链是无线WiMAX技术成功的保障，要知道，WiMAX技术不是单独存在的技术，它只是一个端到端网络的一部分。芯片厂商/终端厂商的大力支持以及系统设备厂商的支持可以为WiMAX的端到端部署铺平道路。只有产业链的通力合作，才能保障WiMAX技术的最终成功。

    当然，WiMAX只是一种宽带无线接入技术，要真正发挥其优势，必须为它构建合适的业务生成环境，同时还要构建一个能够保障业务安全可靠传输到最终用户的业务控制网络。这正是本文所要阐述的端到端网络架构。

    4  端到端网络架构及其优势

    端到端网络架构分为两部分，即WiMAX接入网以及核心网和应用，如图1所示。



 
    图1  基于WiMAX接入的端到端网络架构

    核心网和应用包括3个选项，如下：

    l和NGN/IMS架构完全集成并支持所有多媒体业务，即图1中A+B+C；

    l作为互补或独立的网络支持具有QoS的VoIP，即图1中B+C；

    l无线DSL部署，即图1中C。

    在接入网络部分，无线网络主要包括基站设备，回程和汇聚网络包括各种各样的回程方式以及电信级以太网汇聚。WiMAX运营商对回程和汇聚网络有不同的需求，主要考虑的因素有：如何充分利用现有资源；业务容量的大小；业务类型的不同；覆盖范围等。但总的来说，运营商需要一种灵活、易于扩容、面向数据业务优化的回程技术。下面就几种回程方案进行介绍。

    4.1利用微波作为回程

    和租用线路相比，微波技术的优点是高度的灵活性和地形的无关性、大容量、易于扩容、成本较低以及快速开通等。目前的微波技术是基于SDH的技术，它能够在一条链路上提供E1和以太流量的混合传输，但不同类型的流量是作为独立的流进行传输的，没有带宽的争用。尽管如此，由于数据业务越来越占主导地位，因此有必要针对分组传输进行优化，从而允许在单个流中混合传统流量TDME1（封装在分组中，即“伪线”）和具有不同QoS需求的IP流量。另外，自适应调制技术也大大增加了微波技术的带宽能力。阿尔卡特朗讯的9500MSS平台提供了分组微波能力，它具有很高的可扩性，适用于不同的用户密度分布区域，较低的维护成本和快速的部署等优势。

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