1 WiMAX的网络架构

　　WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access），即微波互联接入。WiMAX也叫802·16无线城域网或802.16.WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离远可50km.WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。WiMAX的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，随着技术标准的发展，WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高。WiMAX的网络架构如图1所示：

图1 WiMAX的网络架构

                                                                        
　　CPE是指物理上位于用户侧的硬件，如、服务器、工作站、通信硬件（CSU/DSUs,调制解调器）、 LAN设备（集线器、网桥、交换机）、WAN设备（路由器）；CPE的功能测试有很多方法，比较流行的是CDRouter全自动测试，、准确。

　　传送网络为ASN和CSN提供业务的传送解决方案。ASN基站数量多且分布分散，从基站到AGW的业务的传送（通常称为Backhaul）是WiMAX传送解决方案的重点。而CSN设备数量少、分布集中，CSN设备之间的业务传送相对简单。本文重点介绍前者即Backhaul传送的需求和方案。

　　2  业务传送的基本需求

　　2.1 接口类型和带宽需求

　　目前WiMAX基站设计的接口种类有N×FE、GE或N×STM-1等。其中N×FE是主要的接口形式。

　　基站的信道带宽主要是5/10MHz,将来可能会用到20MHz等。扇区数量一般是3扇区或1扇区。1个全向基站配置1×10MHz的无线信道，传输带宽要求的典型数值为30~40Mbps.1个3扇区基站如果配置3×10MHz的无线信道，传输带宽要求的典型数值可以达到120Mbps.

　　2.2 Backhaul传送的基本需求

　　回程线路（backhaul），也叫做信号隧道，是一个配置，在那里电话信令是一个网关到另一个媒体网关通过一个分组交换网络的可靠传输。这个网关不需要理解和解释这个信令信息。在无线技术中，回程（backhaul）指的是从信元站点向交换机传送语音和数据流量的功能。移动网络的RAN层传输网络，通常被称为Mobile Backhaul Transport Network,指通过多种物理媒介在基站（BS）和基站控制器（BSC）之间建立一个安全可靠的电路传输手段。所有的客户终端通过RAN接入移动网络、获得移动业务，因此Backhaul的网络质量直接影响运营商是否能够快速响应业务发展需求；是否能够提供更加可靠的网络业务；是否能够进一步降低网络建设成本；是否能够降低网络的运行维护成本；从而进一步影响运营成绩。

　　2.2.1. 点到点的传送

　　WiMAX Backhaul的业务路由确定，都是由基站到AGW的点到点业务，因此在传送的中间节点不需要路由功能。传送网需要建立确定的面向连接的业务，以方便业务的保护和端到端的OAM.

　　2.2.2. 汇聚和带宽的统计复用

　　WiMAX是全IP架构，基站和AGW的接口均以FE/GE为主。业务包括宽带接入、视频、VoIP等。VoIP、视频等业务的特点是低时延和低抖动。宽带数据业务的特点是峰值流量大，峰均比动态范围大，突发性强。因此一方面对时延和抖动要求高的业务如VoIP提供保证带宽，而对于数据类业务传送网必须具有汇聚和统计复用功能，实现带宽共享，从而提高传输效率、降低成本。

　　2.2.3. 面向连接和端到端的OAM

　　基站与AGW之间建立可靠的面向连接的业务，提供端到端的OAM,降低维护成本。

　　2.2.4. 保护和可靠性

　　WiMAX的传送网必须保证电信级的可靠性，可用性达到99.999%.网络遇到故障时业务能够及时倒换，保护倒换时间要小于50ms.

　　2.2.5. 业务感知和区分服务

　　传送网需要对不同业务种类和业务流的调度实现DifferServ,实现DSCP和TOS标识等。对于实时型业务（如VoIP），提供保证带宽优先传送，而对于宽带上网、email等业务，采用其它优先级或尽力传送的方式。

　　2.2.6.  时钟同步要求

　　无线网络对时钟同步的要求有两个级别：频率同步和时钟同步。目前WiMAX基站是TDD系统，OFDM系统对频率准确度和同步的要求高。频率准确度要求为0.04ppm,定时参考1pps的偏差要求小于2us.目前基站配置了GPS来获取时钟参考和实现定位，不需要从业务接口提取时钟。

　　2.2.7. 低成本

　　较低的总体费用成本（TCO）是运营商在网络建设中重点关注的对象。Backhaul作为节点分布密集、覆盖广泛、场景复杂的接入网，对投资成本极为敏感，而只有较低的成本才能使网络具有强的竞争力。另一方面，除了设备本身外，网络运营管理维护的方便性、与现网的兼容性、设备替换及演进过程中的投资保护等都是必须要考虑的因素。

　　3 Backhaul传送解决方案

　　随着运营成本压力的逐步增加和数据业务发展带来的带宽压力，Backhaul传输的优化成为运营商为关注的热点问题。但是Backhaul的传输优化，不是一个简单的增加投资、扩大建设的问题，而要从多个方面进行考虑，诸如网络拓扑、传输媒介、带宽资源、网元类型等。只有进行全面的考虑，才能找到的解决方案。

　　3.1 WiMAX的传送解决方案

　　通过以上传送需求的分析，在WiMAX网络建设时，MSTP仍然是解决WiMAX Backhaul业务传送的解决方案。MSTP已经通过范围内大量的成功商用，证实是满足2G/3G过渡期间Backhaul承载的方案。基于MSTP的WiMAX传输解决方案见图2所示。

图2 WiMAX的传输解决方案

                                                                          
　　传送解决方案采用接入+汇聚的双层结构，以提高网络的覆盖面积和接入点数量。接入点分为边缘接入和接入；同样，汇聚部分分为边缘汇聚和中心汇聚，中心汇聚点直接连接到ASN-GW.

　　接入环采用链形和中小环结构（一般不超过8个点），以提高网络可靠性和生存性。边缘接入设备一般采用STM-1/4级别，视光纤情况可以成环也可以采用链形拓扑。接入设备一般采用STM-4级别，需要具备向STM-16升级的能力。接入点易采用紧凑型，低功耗设备，方便安装和维护。

　　边缘汇聚点对接入环上的业务进行汇聚，然后送到中心汇聚点，业务再经过中心汇聚点进一步汇聚后送到ASN-GW.汇聚环一方面使网络层次分明，使网络易管理、易维护、易扩展，另一方面可以大大减轻ASN-GW的端口压力。

　　汇聚节点一般采用STM-16设备，后期业务量增大时，可以采用CWDM对业务进行扩容，也可以升级至STM-64.

　　图中边缘接入网络中，会存在多种接入手段，除了主流的MSTP接入外，在光纤没有覆盖的地方，可能会用到微波、数据网等传送技术，但考虑到这些接入手段在成本、带宽、可靠性、OAM等方面不如MSTP,因此这些接入方式仅作为MSTP接入的辅助和补充。

　　3.2 解决方案的优势

　　该传送解决方案采用MSTP和CWDM实现，由此带来了诸多的优势：

　　3.2.1. 端到端传送和强大的OAM

　　在传送解决方案中，对2GE以下的业务采用MSTP建立端到端的连接，对于2GE以上的业务增加CWDM进行端到端的透明传送。维护人员可以继承传统的维护习惯，轻松地对网络进行操作、维护和管理。传送网的运行高效且透明，并得到电信级的保护和故障恢复。

　　3.2.2. 高可靠性和保护

　　MSTP设备通用板卡均提供1+1热备份，业务板卡提供N+1保护。网络提供多种成熟的和标准的保护方式，保护倒换时间都在50ms以内，网络可靠性达到99.999%.

　　3.2.3. 汇聚、统计复用和带宽共享

　　ZTE的MSTP产品提供EOS和RPR功能。EOS的汇聚比高达48:1,充分满足WiMAX业务大量的汇聚要求，并且通过VLAN、QinQ等技术可以实现不同业务流的逻辑隔离和带宽共享。逻辑隔离保证了业务的安全性。带宽共享提高了传送效率，节约传送成本。此外，ZTE有丰富的RPR商用经验。RPR双环同时工作，支持强大的统计复用功能，极大地提高了带宽利用率，从而终节约成本。RPR通过MAC层实现的统计复用功能，能够实现高的效益，但成本远远低于IP层。

　　3.2.4. QOS和区分服务

　　QoS（Quality of Service）服务质量，是网络的一种安全机制， 是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。 在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS,比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS 能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。

　　ZTE深化了RPR技术，使内嵌RPR能够处理IP层的优先级DSCP和TOS.根据接入业务的优先级划分，设备能够自动配置到RPR的四个业务级别ClassA、A0、B和C.

图3 业务感知和区分服务举例

　　3.2.5. CWDM的大容量透明传送

　　CWDM是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术。从原理上讲，CWDM就是利用光复用器将不同波长的光信号复用至单根光纤进行传输，在链路的接收端，借助光解复用器将光纤中的混合信号分解为不同波长的信号，连接到相应的接收设备。

　　CWDM具有低成本、大容量、透明传送、易扩展的特点。它是接入层和汇聚层在光纤资源紧张情况下的解决方案。同时在一对光纤上可传输的容量可以达到45Gbps（即18波长×2.5Gbps）。WiMAX基站在1载扇10MHz载波的情况下，传送带宽达到30~40Mbps,而在3载扇采用3×10MHz的情况下，基站传送带宽将达到120Mbps.此时CWDM设备将大有用武之地。

　　3.2.6. 统一的传送网络，节约成本

　　MSTP支持多业务接入，除了能够接入数据业务外，还支持TDM业务。因此在建设WiMAX网络时，如果已经有2G网络，并且2G网络有自建传输网的话，那么WiMAX网络所需要的传送容量可以在原有传输网络上扩容实现。在2G与WiMAX基站共址的地方，采用同一MSTP设备接入。在WiMAX基站与2G不共址的地方，新增MSTP设备接入WiMAX业务。如果某些地区原有SDH网络不具备扩展以太网业务的能力或扩容能力有限，则可以采取新MSTP设备进行替换。

　　2G和WiMAX采用统一的传送网络，用MSTP的以太网接口传送WiMAX业务，用E1接口传送2G语音业务。一方面保护了原有设备投资、节省了扩容成本，另一方面传送网络的维护和管理也仅需要一个团队，从而节约了维护成本。

　　3.2.7.  适应WiMAX技术的发展趋势

　　在未来随着WiMAX技术的进步和用户数量的增加，可以预见带宽的需求稳步增加，因此在建设WiMAX传送网的时候，要考虑到带宽的预留和设备的升级能力，确保网络的可持续发展。

　　4 WiMAX业务传送的

　　ZTE为亚太地区某着名运营商建设了WiMAX网络，图4所示为部分WiMAX基站的位置分布图和地物类型图。图5为该WiMAX网络的传送解决方案。该解决方案在利用原有传输网络的基础上，替换和新增了部分MSTP接入环或链。

 图4 WiMAX基站位置分布和地物类型图

图5 WiMAX业务的传送

                                                                         
　　该方案采用了EOS和内嵌RPR的成熟技术，保证了业务的QoS,实现了区分服务和带宽的高效统计复用。网络不仅考虑了当前的传送需求，还满足未来发展的需要，得到运营商的肯定。