為WiMAX構(gòu)建端到端的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

摘要 本文首先分析了WiMAX技術(shù)的市場驅(qū)動力和影響其成功部署的關(guān)鍵因素，隨后介紹了一個基于WiMAX接入技術(shù)的端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括回程、匯聚、接入控制、以及核心網(wǎng)絡(luò)，并對該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的特點和優(yōu)勢進行了分析。

1 引言

因特網(wǎng)和移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，正促使通信領(lǐng)域朝著寬帶化、無線化和移動化方向發(fā)展。從最終用戶的角度，傳統(tǒng)的固定寬帶用戶不再滿足于僅僅在固定環(huán)境中使用寬帶接入業(yè)務(wù)，他們希望擯棄固定接入的束縛獲得寬帶接入的移動性；另一方面，傳統(tǒng)的移動用戶也不滿足于傳統(tǒng)語音、短信和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，希望獲得更高速率的多媒體業(yè)務(wù)。從運營商角度，固定網(wǎng)絡(luò)運營商希望把業(yè)務(wù)拓展到移動業(yè)務(wù)，而移動運營商希望在傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上提供高數(shù)據(jù)率的業(yè)務(wù)從而提高ARPU值。這種最終用戶的需求和運營商策略的改變，催生了未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的業(yè)務(wù)寬帶化和移動化趨勢。

WiMAX IEEE802.16e正是迎合這種業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢的技術(shù)，由于其采用OFDM、MIMO，并具有非視距移動性支持，以及對IP的天然支持等特性，使其能夠滿足目前最終用戶對業(yè)務(wù)和應(yīng)用的寬帶化和移動性的需求，以及運營商對其運營業(yè)務(wù)范圍進行擴展的策略。但WiMAX不是一種孤立的無線接入手段，要使WiMAX在市場上真正取得成功，必須把它作為一個端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一部分，從而使得一方面可以充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源從而減少投資，另一方面，也可以對業(yè)務(wù)范圍進行拓展，使其和現(xiàn)有業(yè)務(wù)范圍形成互補。

端到端網(wǎng)絡(luò)的最終目標是確保業(yè)務(wù)最終能夠有質(zhì)量保證并安全地發(fā)布到最終用戶，因此涉及WiMAX流量的回程、匯聚、無線接入控制、以及核心網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用等，同時還要求網(wǎng)絡(luò)具備端到端的QoS架構(gòu)和標準的安全機制。

本文以下章節(jié)將首先介紹WiMAX的市場驅(qū)動力和影響其成功的關(guān)鍵因素，然后給出端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其特點和優(yōu)勢。

2 WiMAX的市場驅(qū)動力

WiMAX IEEE802.16e的市場驅(qū)動主要體現(xiàn)在最終用戶的需求和運營商策略的演進兩方面，用戶需求的主要特征是“寬帶無線化”和“無線寬帶化”趨勢，運營商策略的演進主要體現(xiàn)在逐漸從關(guān)注家庭市場的固定寬帶接入向關(guān)注個人市場的移動業(yè)務(wù)發(fā)展；而個人移動市場也存在向更高帶寬以及向家庭市場滲透的需求。

最終用戶對他們使用的業(yè)務(wù)和如何獲得業(yè)務(wù)有著越來越高的期望。他們不僅希望更高速率的連接，而且希望永遠在線和不受限制的使用，同時又希望更高的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證和更好的業(yè)務(wù)體驗。在獲得業(yè)務(wù)的方式上，更是希望任何時候，任何地點通過任何終端獲得他們訂閱的業(yè)務(wù)。
運營商的策略也在不斷演進。對固網(wǎng)運營商來說，寬帶無線接入意味著一個在現(xiàn)有的三重播放業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上提供無線業(yè)務(wù)的機會。WiMAX就成了一種讓他們在現(xiàn)有用戶基數(shù)的基礎(chǔ)上獲得游牧甚至移動業(yè)務(wù)的手段。寬帶是固網(wǎng)運營商原本的優(yōu)勢，有了無線接入，就能突破有線的束縛提供寬帶無線業(yè)務(wù)。

對移動運營商而言，在傳統(tǒng)電路業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上引入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是提高ARPU的手段。HSDPA將是其演進過程中重要的一步，同樣緊隨其后的HSUPA，LTE和WiMAX將起到非常重要的作用。

3 WiMAX成功的關(guān)鍵因素

足夠大的市場是任何新技術(shù)或新業(yè)務(wù)成功的關(guān)鍵。市場預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，未來五年累計在WiMAX網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的投資將達到150億歐元。而且移動運營商、固網(wǎng)運營商、全業(yè)務(wù)運營商都對此表現(xiàn)了極大的興趣。由于其高帶寬和移動性等特點，可以滿足新興市場和成熟市場的多種需求，如固網(wǎng)運營商用于擴展其固定寬帶接入，從而也可以進入個人用戶市場；移動用戶可以在原有傳統(tǒng)語音和短消息業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上在WiMAX網(wǎng)絡(luò)中提供具有互補性的高帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；另外，WiMAX可以作為無線DSL提供因特網(wǎng)接入服務(wù)。

頻譜的可用性是影響無線技術(shù)成功的又一關(guān)鍵因素。迄今為止，全球已經(jīng)頒布的WiMAX頻段已經(jīng)覆蓋超過一半的人口，而且越來越多的國家將頒布WiMAX的頻率許可。另外，WiMAX Forum也正努力把WiMAX技術(shù)作為第六種IMT-2000技術(shù)，從而使得未來可以讓W(xué)iAMX技術(shù)和目前的三大3G技術(shù)共享頻譜資源。國際社會對消除數(shù)字鴻溝也給予了足夠的重視，作為消除數(shù)字鴻溝的合適技術(shù)，WiMAX也必將得到足夠重視，因此頻譜資源的獲得最終將不是問題。

技術(shù)的先進性和高性能是WiMAX成功的有力保障，由于采用了和4G一樣的先進技術(shù)如OFDM技術(shù)，MIMO技術(shù)，以及其他諸如非視距移動性支持以及端到端IP支持，以及先進的天線技術(shù)如波束形成技術(shù)，WiMAX相對于其他技術(shù)已經(jīng)具有足夠的競爭力。

最后，一個完整健康的產(chǎn)業(yè)鏈是無線WiMAX技術(shù)成功的保障，要知道，WiMAX技術(shù)不是單獨存在的技術(shù)，它只是一個端到端網(wǎng)絡(luò)的一部分。芯片廠商/終端廠商的大力支持以及系統(tǒng)設(shè)備廠商的支持可以為WiMAX的端到端部署鋪平道路。只有產(chǎn)業(yè)鏈的通力合作，才能保障WiMAX技術(shù)的最終成功。

當然，WiMAX只是一種寬帶無線接入技術(shù)，要真正發(fā)揮其優(yōu)勢，必須為它構(gòu)建合適的業(yè)務(wù)生成環(huán)境，同時還要構(gòu)建一個能夠保障業(yè)務(wù)安全可靠傳輸?shù)阶罱K用戶的業(yè)務(wù)控制網(wǎng)絡(luò)。這正是本文所要闡述的端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

4 端到端網(wǎng)絡(luò)架及其優(yōu)勢

端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為兩部分，即WiMAX接入網(wǎng)以及核心網(wǎng)和應(yīng)用，如圖1所示。

圖 1基于WiMAX接入的端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

核心網(wǎng)和應(yīng)用包括三個選項，即

和NGN/IMS架構(gòu)完全集成并支持所有多媒體業(yè)務(wù)，即圖中A+B+C；

作為互補或獨立的網(wǎng)絡(luò)支持具有QoS的VoIP，即圖中B+C；

無線DSL部署，即圖中C。