WiMAX切換實現(xiàn)和對業(yè)務(wù)影響的評估

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WiMAX作為新興的無線寬帶技術(shù),受到了很多運營商的青睞,其中一個很重要的原因就是它對移動性的良好支持。移動性功能包括了對處于空閑/休眠模式和連接模式下終端跨小區(qū)移動時的業(yè)務(wù)處理,空閑/休眠模式下的移動性處理包括尋呼、位置更新、省電模式等功能。切換功能專指連接模式下的終端在不同層次的移動應(yīng)用后,系統(tǒng)通過一定的處理來保證業(yè)務(wù)連接的連續(xù)性。本文從WiMAX網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)入手,分析不同類型的切換處理流程,進一步結(jié)合業(yè)務(wù)需求提出評估切換性能的一些通用指標(KPI)。

WiMAX網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和切換分類

在WiMAX論壇網(wǎng)絡(luò)工作組NWG定義的WiMAX端到端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(版本1.0)中,對WiMAX的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)元之間的接口作出了定義。

WiMAX終端通過空中接口R1與ASN部分進行信令和數(shù)據(jù)交互,ASN通過R3和R4接口與CSN、相鄰的ASN進行消息的溝通和數(shù)據(jù)的傳遞。當WiMAX終端在移動時會發(fā)生小區(qū)、ASN甚至CSN的不同層次更迭和替換,服務(wù)小區(qū)發(fā)生變化后,即切換過程被觸發(fā)后,ASN等網(wǎng)元要進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)、信令承載的變化處理,來保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接的連續(xù)和一貫性,盡可能地降低對最終用戶使用感受的影響。

WiMAX終端在業(yè)務(wù)使用過程中移動時,可能會發(fā)生服務(wù)小區(qū)的變更,如果服務(wù)小區(qū)歸屬于不同的ASN-GW,也會觸發(fā)不同ASN_GW、不同外部代理FA之間的消息和數(shù)據(jù)交互;如果服務(wù)ASN和切換的目標ASN屬于不同的網(wǎng)絡(luò)接入提供商NAP(NetworkAccessProvider)時,還需通過同一連接業(yè)務(wù)網(wǎng)CSN部分來進行協(xié)調(diào)(Coordination)和傳遞(Relay)處理。

WiMAX切換的實現(xiàn)和分析

作為一個支持移動的廣域網(wǎng)無線系統(tǒng),WiMAX系統(tǒng)切換的底層過程與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)有一定的相似性,盡管在一些細節(jié)上有所不同,但也包括了切換前的測量和觸發(fā)、切換發(fā)生和處理、切換后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等過程。

二層切換的過程可以細化為下面幾步:網(wǎng)絡(luò)拓撲的獲取和測量、切換判決和發(fā)生、網(wǎng)絡(luò)重入和承載前轉(zhuǎn)。

如果切換過程涉及到了ASN_GW/FA的變更,則系統(tǒng)在完成MAC層、物理層的連接處理后(如二層切換的處理過程),會觸發(fā)移動IP的處理過程來保證IP層連接的連續(xù)性。

根據(jù)完成MIP客戶端功能的網(wǎng)元的不同,WiMAX論壇定義了兩種MIP的實現(xiàn)方式:CMIP(ClientMIP)和PMIP(ProxyMIP)。CMIP指MIP的客戶端功能由WiMAX終端來實現(xiàn),這樣終端側(cè)復(fù)雜性會有一定的增加;PMIP指MIP客戶端的功能由系統(tǒng)內(nèi)某一個網(wǎng)元代替終端來完成,這樣簡化了對WiMAX終端的要求,但要求ASN內(nèi)部做一些特定的處理。不同廠家實現(xiàn)MIP客戶端的位置會有所不同,但MobileIP流程是相同的。

WiMAX不同業(yè)務(wù)場景和切換對業(yè)務(wù)的影響評估

WiMAX論壇網(wǎng)絡(luò)工作組NWG將WiMAX終端的使用場景或移動級別分為了四類:固定模式(Fixed)、游牧模式(Nomadic)、簡單移動(SimpleMobility)、全移動(FullMobility)。

在WiMAX論壇的業(yè)務(wù)需求和建議中(SPWGRequirementsRelease1.5),對幾種主要業(yè)務(wù)類型的性能需求進行了如表1的描述。

基于使用場景和業(yè)務(wù)性能需求不同,參照傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對移動性能的評估,可以就評估WiMAX網(wǎng)絡(luò)切換對業(yè)務(wù)影響的關(guān)鍵指標做如下一些定義。

1.切換成功率。指切換成功次數(shù)與切換請求次數(shù)的比值,用來整體評估切換成功執(zhí)行的情況。

2.切換過程中業(yè)務(wù)中斷時間。指業(yè)務(wù)在切換過程中中斷的時長(ConnectionGap),用來評估切換執(zhí)行對業(yè)務(wù)的影響情況。

3.切換過程中丟包率。指數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在切換過程中數(shù)據(jù)丟包的比率(PacketLoss),用來評估切換過程對數(shù)據(jù)傳輸可靠性的影響。

4.切換過程中數(shù)據(jù)包單向延遲。指上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在切換過程中在各個傳輸方向的延遲(OneWayPacketDeley)。

5.切換過程中數(shù)據(jù)包時延抖動性。指上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在切換過程中在各個傳輸方向的延遲的變化程度(OneWayPacketDelay Variation)。

MotorolaWiMAX系統(tǒng)切換性能現(xiàn)狀

Motorola作為WiMAX業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者,已經(jīng)投放市場完全符合標準的端到端的WiMAX商用產(chǎn)品,同時也儲備了大量的工程技術(shù)人員,根據(jù)運營商的實際情況(如頻率資源、站點分布等)來規(guī)劃和部署高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)。在目前的商用版本中,Motorola產(chǎn)品支持包括全移動(FullMobility)在內(nèi)的全部使用場景,系統(tǒng)從初始就支持了小區(qū)間、基站間的切換功能和移動IP功能,并在多個商用、試驗網(wǎng)絡(luò)中驗證了其提供網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性能。

在美國某運營商搭建的多基站外場試驗網(wǎng)中,收集了大量的路測數(shù)據(jù),對Motorola系統(tǒng)的切換質(zhì)量進行了全面的評估,涵蓋了不同業(yè)務(wù)場景、不同移動速度、不同業(yè)務(wù)類型多方面的內(nèi)容?v觀多次測試結(jié)果,切換成功率可與現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換性能相比,可以做到切換前后服務(wù)質(zhì)量QoS的保證,切換時延完全滿足不同業(yè)務(wù)的要求,驗證了切換對上層業(yè)務(wù)的影響,系統(tǒng)做到了切換過程中Ping包沒有丟失,流媒體業(yè)務(wù)流暢、VoIP話音清晰,得到了客戶高度的評價,為即將開始的大規(guī)模的商用部署建立了極大的信心。

作者:付建軍   來源:通信世界周刊
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