1 WiMAX的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access），即微波互聯(lián)接入。WiMAX也叫802·16無線城域網(wǎng)或802.16.WiMAX是一項(xiàng)新興的寬帶無線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)可50km.WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點(diǎn)。WiMAX的技術(shù)起點(diǎn)較高，采用了代表未來通信技術(shù)發(fā)展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先進(jìn)技術(shù)，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，WiMAX逐步實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動化，而3G則實(shí)現(xiàn)移動業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會越來越高。WiMAX的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示：

圖1 WiMAX的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

                                                                        
　　CPE是指物理上位于用戶側(cè)的硬件，如、服務(wù)器、工作站、通信硬件（CSU/DSUs,調(diào)制解調(diào)器）、 LAN設(shè)備（集線器、網(wǎng)橋、交換機(jī)）、WAN設(shè)備（路由器）；CPE的功能測試有很多方法，比較流行的是CDRouter全自動測試，、準(zhǔn)確。

　　傳送網(wǎng)絡(luò)為ASN和CSN提供業(yè)務(wù)的傳送解決方案。ASN基站數(shù)量多且分布分散，從基站到AGW的業(yè)務(wù)的傳送（通常稱為Backhaul）是WiMAX傳送解決方案的重點(diǎn)。而CSN設(shè)備數(shù)量少、分布集中，CSN設(shè)備之間的業(yè)務(wù)傳送相對簡單。本文重點(diǎn)介紹前者即Backhaul傳送的需求和方案。

　　2  業(yè)務(wù)傳送的基本需求

　　2.1 接口類型和帶寬需求

　　目前WiMAX基站設(shè)計的接口種類有N×FE、GE或N×STM-1等。其中N×FE是主要的接口形式。

　　基站的信道帶寬主要是5/10MHz,將來可能會用到20MHz等。扇區(qū)數(shù)量一般是3扇區(qū)或1扇區(qū)。1個全向基站配置1×10MHz的無線信道，傳輸帶寬要求的典型數(shù)值為30~40Mbps.1個3扇區(qū)基站如果配置3×10MHz的無線信道，傳輸帶寬要求的典型數(shù)值可以達(dá)到120Mbps.

　　2.2 Backhaul傳送的基本需求

　　回程線路（backhaul），也叫做信號隧道，是一個配置，在那里電話信令是一個網(wǎng)關(guān)到另一個媒體網(wǎng)關(guān)通過一個分組交換網(wǎng)絡(luò)的可靠傳輸。這個網(wǎng)關(guān)不需要理解和解釋這個信令信息。在無線技術(shù)中，回程（backhaul）指的是從信元站點(diǎn)向交換機(jī)傳送語音和數(shù)據(jù)流量的功能。移動網(wǎng)絡(luò)的RAN層傳輸網(wǎng)絡(luò)，通常被稱為Mobile Backhaul Transport Network,指通過多種物理媒介在基站（BS）和基站控制器（BSC）之間建立一個安全可靠的電路傳輸手段。所有的客戶終端通過RAN接入移動網(wǎng)絡(luò)、獲得移動業(yè)務(wù)，因此Backhaul的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量直接影響運(yùn)營商是否能夠快速響應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展需求；是否能夠提供更加可靠的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)；是否能夠進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本；是否能夠降低網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)成本；從而進(jìn)一步影響運(yùn)營成績。

　　2.2.1. 點(diǎn)到點(diǎn)的傳送

　　WiMAX Backhaul的業(yè)務(wù)路由確定，都是由基站到AGW的點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù)，因此在傳送的中間節(jié)點(diǎn)不需要路由功能。傳送網(wǎng)需要建立確定的面向連接的業(yè)務(wù)，以方便業(yè)務(wù)的保護(hù)和端到端的OAM.

　　2.2.2. 匯聚和帶寬的統(tǒng)計復(fù)用

　　WiMAX是全I(xiàn)P架構(gòu)，基站和AGW的接口均以FE/GE為主。業(yè)務(wù)包括寬帶接入、視頻、VoIP等。VoIP、視頻等業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是低時延和低抖動。寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是峰值流量大，峰均比動態(tài)范圍大，突發(fā)性強(qiáng)。因此一方面對時延和抖動要求高的業(yè)務(wù)如VoIP提供保證帶寬，而對于數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)必須具有匯聚和統(tǒng)計復(fù)用功能，實(shí)現(xiàn)帶寬共享，從而提高傳輸效率、降低成本。

　　2.2.3. 面向連接和端到端的OAM

　　基站與AGW之間建立可靠的面向連接的業(yè)務(wù)，提供端到端的OAM,降低維護(hù)成本。

　　2.2.4. 保護(hù)和可靠性

　　WiMAX的傳送網(wǎng)必須保證電信級的可靠性，可用性達(dá)到99.999%.網(wǎng)絡(luò)遇到故障時業(yè)務(wù)能夠及時倒換，保護(hù)倒換時間要小于50ms.

　　2.2.5. 業(yè)務(wù)感知和區(qū)分服務(wù)

　　傳送網(wǎng)需要對不同業(yè)務(wù)種類和業(yè)務(wù)流的調(diào)度實(shí)現(xiàn)DifferServ,實(shí)現(xiàn)DSCP和TOS標(biāo)識等。對于實(shí)時型業(yè)務(wù)（如VoIP），提供保證帶寬優(yōu)先傳送，而對于寬帶上網(wǎng)、email等業(yè)務(wù)，采用其它優(yōu)先級或盡力傳送的方式。

　　2.2.6.  時鐘同步要求

　　無線網(wǎng)絡(luò)對時鐘同步的要求有兩個級別：頻率同步和時鐘同步。目前WiMAX基站是TDD系統(tǒng)，OFDM系統(tǒng)對頻率準(zhǔn)確度和同步的要求高。頻率準(zhǔn)確度要求為0.04ppm,定時參考1pps的偏差要求小于2us.目前基站配置了GPS來獲取時鐘參考和實(shí)現(xiàn)定位，不需要從業(yè)務(wù)接口提取時鐘。

　　2.2.7. 低成本

　　較低的總體費(fèi)用成本（TCO）是運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中重點(diǎn)關(guān)注的對象。Backhaul作為節(jié)點(diǎn)分布密集、覆蓋廣泛、場景復(fù)雜的接入網(wǎng)，對投資成本極為敏感，而只有較低的成本才能使網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)的競爭力。另一方面，除了設(shè)備本身外，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理維護(hù)的方便性、與現(xiàn)網(wǎng)的兼容性、設(shè)備替換及演進(jìn)過程中的投資保護(hù)等都是必須要考慮的因素。

　　3 Backhaul傳送解決方案

　　隨著運(yùn)營成本壓力的逐步增加和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展帶來的帶寬壓力，Backhaul傳輸?shù)膬?yōu)化成為運(yùn)營商為關(guān)注的熱點(diǎn)問題。但是Backhaul的傳輸優(yōu)化，不是一個簡單的增加投資、擴(kuò)大建設(shè)的問題，而要從多個方面進(jìn)行考慮，諸如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹鬏斆浇?、帶寬資源、網(wǎng)元類型等。只有進(jìn)行全面的考慮，才能找到的解決方案。

　　3.1 WiMAX的傳送解決方案

　　通過以上傳送需求的分析，在WiMAX網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，MSTP仍然是解決WiMAX Backhaul業(yè)務(wù)傳送的解決方案。MSTP已經(jīng)通過范圍內(nèi)大量的成功商用，證實(shí)是滿足2G/3G過渡期間Backhaul承載的方案。基于MSTP的WiMAX傳輸解決方案見圖2所示。

圖2 WiMAX的傳輸解決方案

                                                                          
　　傳送解決方案采用接入+匯聚的雙層結(jié)構(gòu)，以提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積和接入點(diǎn)數(shù)量。接入點(diǎn)分為邊緣接入和接入；同樣，匯聚部分分為邊緣匯聚和中心匯聚，中心匯聚點(diǎn)直接連接到ASN-GW.

　　接入環(huán)采用鏈形和中小環(huán)結(jié)構(gòu)（一般不超過8個點(diǎn)），以提高網(wǎng)絡(luò)可靠性和生存性。邊緣接入設(shè)備一般采用STM-1/4級別，視光纖情況可以成環(huán)也可以采用鏈形拓?fù)?。接入設(shè)備一般采用STM-4級別，需要具備向STM-16升級的能力。接入點(diǎn)易采用緊湊型，低功耗設(shè)備，方便安裝和維護(hù)。

　　邊緣匯聚點(diǎn)對接入環(huán)上的業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚，然后送到中心匯聚點(diǎn)，業(yè)務(wù)再經(jīng)過中心匯聚點(diǎn)進(jìn)一步匯聚后送到ASN-GW.匯聚環(huán)一方面使網(wǎng)絡(luò)層次分明，使網(wǎng)絡(luò)易管理、易維護(hù)、易擴(kuò)展，另一方面可以大大減輕ASN-GW的端口壓力。

　　匯聚節(jié)點(diǎn)一般采用STM-16設(shè)備，后期業(yè)務(wù)量增大時，可以采用CWDM對業(yè)務(wù)進(jìn)行擴(kuò)容，也可以升級至STM-64.

　　圖中邊緣接入網(wǎng)絡(luò)中，會存在多種接入手段，除了主流的MSTP接入外，在光纖沒有覆蓋的地方，可能會用到微波、數(shù)據(jù)網(wǎng)等傳送技術(shù)，但考慮到這些接入手段在成本、帶寬、可靠性、OAM等方面不如MSTP,因此這些接入方式僅作為MSTP接入的輔助和補(bǔ)充。

　　3.2 解決方案的優(yōu)勢

　　該傳送解決方案采用MSTP和CWDM實(shí)現(xiàn)，由此帶來了諸多的優(yōu)勢：

　　3.2.1. 端到端傳送和強(qiáng)大的OAM

　　在傳送解決方案中，對2GE以下的業(yè)務(wù)采用MSTP建立端到端的連接，對于2GE以上的業(yè)務(wù)增加CWDM進(jìn)行端到端的透明傳送。維護(hù)人員可以繼承傳統(tǒng)的維護(hù)習(xí)慣，輕松地對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作、維護(hù)和管理。傳送網(wǎng)的運(yùn)行高效且透明，并得到電信級的保護(hù)和故障恢復(fù)。

　　3.2.2. 高可靠性和保護(hù)

　　MSTP設(shè)備通用板卡均提供1+1熱備份，業(yè)務(wù)板卡提供N+1保護(hù)。網(wǎng)絡(luò)提供多種成熟的和標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)方式，保護(hù)倒換時間都在50ms以內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)可靠性達(dá)到99.999%.

　　3.2.3. 匯聚、統(tǒng)計復(fù)用和帶寬共享

　　ZTE的MSTP產(chǎn)品提供EOS和RPR功能。EOS的匯聚比高達(dá)48:1,充分滿足WiMAX業(yè)務(wù)大量的匯聚要求，并且通過VLAN、QinQ等技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)流的邏輯隔離和帶寬共享。邏輯隔離保證了業(yè)務(wù)的安全性。帶寬共享提高了傳送效率，節(jié)約傳送成本。此外，ZTE有豐富的RPR商用經(jīng)驗(yàn)。RPR雙環(huán)同時工作，支持強(qiáng)大的統(tǒng)計復(fù)用功能，極大地提高了帶寬利用率，從而終節(jié)約成本。RPR通過MAC層實(shí)現(xiàn)的統(tǒng)計復(fù)用功能，能夠?qū)崿F(xiàn)高的效益，但成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于IP層。

　　3.2.4. QOS和區(qū)分服務(wù)

　　QoS（Quality of Service）服務(wù)質(zhì)量，是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制， 是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)。 在正常情況下，如果網(wǎng)絡(luò)只用于特定的無時間限制的應(yīng)用系統(tǒng)，并不需要QoS,比如Web應(yīng)用，或E-mail設(shè)置等。但是對關(guān)鍵應(yīng)用和多媒體應(yīng)用就十分必要。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)過載或擁塞時，QoS 能確保重要業(yè)務(wù)量不受延遲或丟棄，同時保證網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行。

　　ZTE深化了RPR技術(shù)，使內(nèi)嵌RPR能夠處理IP層的優(yōu)先級DSCP和TOS.根據(jù)接入業(yè)務(wù)的優(yōu)先級劃分，設(shè)備能夠自動配置到RPR的四個業(yè)務(wù)級別ClassA、A0、B和C.

圖3 業(yè)務(wù)感知和區(qū)分服務(wù)舉例

　　3.2.5. CWDM的大容量透明傳送

　　CWDM是一種面向城域網(wǎng)接入層的低成本W(wǎng)DM傳輸技術(shù)。從原理上講，CWDM就是利用光復(fù)用器將不同波長的光信號復(fù)用至單根光纖進(jìn)行傳輸，在鏈路的接收端，借助光解復(fù)用器將光纖中的混合信號分解為不同波長的信號，連接到相應(yīng)的接收設(shè)備。

　　CWDM具有低成本、大容量、透明傳送、易擴(kuò)展的特點(diǎn)。它是接入層和匯聚層在光纖資源緊張情況下的解決方案。同時在一對光纖上可傳輸?shù)娜萘靠梢赃_(dá)到45Gbps（即18波長×2.5Gbps）。WiMAX基站在1載扇10MHz載波的情況下，傳送帶寬達(dá)到30~40Mbps,而在3載扇采用3×10MHz的情況下，基站傳送帶寬將達(dá)到120Mbps.此時CWDM設(shè)備將大有用武之地。

　　3.2.6. 統(tǒng)一的傳送網(wǎng)絡(luò)，節(jié)約成本

　　MSTP支持多業(yè)務(wù)接入，除了能夠接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，還支持TDM業(yè)務(wù)。因此在建設(shè)WiMAX網(wǎng)絡(luò)時，如果已經(jīng)有2G網(wǎng)絡(luò)，并且2G網(wǎng)絡(luò)有自建傳輸網(wǎng)的話，那么WiMAX網(wǎng)絡(luò)所需要的傳送容量可以在原有傳輸網(wǎng)絡(luò)上擴(kuò)容實(shí)現(xiàn)。在2G與WiMAX基站共址的地方，采用同一MSTP設(shè)備接入。在WiMAX基站與2G不共址的地方，新增MSTP設(shè)備接入WiMAX業(yè)務(wù)。如果某些地區(qū)原有SDH網(wǎng)絡(luò)不具備擴(kuò)展以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的能力或擴(kuò)容能力有限，則可以采取新MSTP設(shè)備進(jìn)行替換。

　　2G和WiMAX采用統(tǒng)一的傳送網(wǎng)絡(luò)，用MSTP的以太網(wǎng)接口傳送WiMAX業(yè)務(wù)，用E1接口傳送2G語音業(yè)務(wù)。一方面保護(hù)了原有設(shè)備投資、節(jié)省了擴(kuò)容成本，另一方面?zhèn)魉途W(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和管理也僅需要一個團(tuán)隊(duì)，從而節(jié)約了維護(hù)成本。

　　3.2.7.  適應(yīng)WiMAX技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　在未來隨著WiMAX技術(shù)的進(jìn)步和用戶數(shù)量的增加，可以預(yù)見帶寬的需求穩(wěn)步增加，因此在建設(shè)WiMAX傳送網(wǎng)的時候，要考慮到帶寬的預(yù)留和設(shè)備的升級能力，確保網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展。

　　4 WiMAX業(yè)務(wù)傳送的

　　ZTE為亞太地區(qū)某著名運(yùn)營商建設(shè)了WiMAX網(wǎng)絡(luò)，圖4所示為部分WiMAX基站的位置分布圖和地物類型圖。圖5為該WiMAX網(wǎng)絡(luò)的傳送解決方案。該解決方案在利用原有傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，替換和新增了部分MSTP接入環(huán)或鏈。

 圖4 WiMAX基站位置分布和地物類型圖

圖5 WiMAX業(yè)務(wù)的傳送

                                                                         
　　該方案采用了EOS和內(nèi)嵌RPR的成熟技術(shù)，保證了業(yè)務(wù)的QoS,實(shí)現(xiàn)了區(qū)分服務(wù)和帶寬的高效統(tǒng)計復(fù)用。網(wǎng)絡(luò)不僅考慮了當(dāng)前的傳送需求，還滿足未來發(fā)展的需要，得到運(yùn)營商的肯定。