1　WiMAX的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
     WiMAX是基于IEEE 802.16系列的寬頻無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，可提供固定、便攜、直至全移動(dòng)形式的無(wú)線寬帶連接，并最終能夠在不需要直接視距基站的情況下提供最后一英里的無(wú)線寬帶接入。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WiMAX系統(tǒng)的用戶部分，有通用移動(dòng)設(shè)備MS、通用固定設(shè)備SS。接入服務(wù)網(wǎng)絡(luò)ASN由基站BS和接入網(wǎng)關(guān)ASN-GW組成。連接服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)CSN可以由路由器、AAA服務(wù)器、HA、EMS、DHCP Server、因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備等組成。
    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(duì)簡(jiǎn)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(jì)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(lái)可能會(huì)用到20MHz等。扇區(qū)數(shù)量一般是3扇區(qū)或1扇區(qū)。1個(gè)全向基站配置1×10MHz的無(wú)線信道，傳輸帶寬要求的典型數(shù)值為30~40Mbps。1個(gè)3扇區(qū)基站如果配置3×10MHz的無(wú)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
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(jì)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(shí)延和低抖動(dòng)。寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是峰值流量大，峰均比動(dòng)態(tài)范圍大，突發(fā)性強(qiáng)。因此一方面對(duì)時(shí)延和抖動(dòng)要求高的業(yè)務(wù)如VoIP提供保證帶寬，而對(duì)于數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)必須具有匯聚和統(tǒng)計(jì)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(jí)的可靠性，可用性達(dá)到99.999%。網(wǎng)絡(luò)遇到故障時(shí)業(yè)務(wù)能夠及時(shí)倒換，保護(hù)倒換時(shí)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(duì)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(shí)等。對(duì)于實(shí)時(shí)型業(yè)務(wù)（如VoIP），提供保證帶寬優(yōu)先傳送，而對(duì)于寬帶上網(wǎng)、email等業(yè)務(wù)，采用其它優(yōu)先級(jí)或盡力傳送的方式。
2.2.6.  時(shí)鐘同步要求
    無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)鐘同步的要求有兩個(gè)級(jí)別：頻率同步和時(shí)鐘同步。目前WiMAX基站是TDD系統(tǒng)，OFDM系統(tǒng)對(duì)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(shí)參考1pps的偏差要求小于2us。目前基站配置了GPS來(lái)獲取時(shí)鐘參考和實(shí)現(xiàn)定位，不需要從業(yè)務(wù)接口提取時(shí)鐘。
2.2.7. 低成本
    較低的總體費(fèi)用成本（TCO）是運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。Backhaul作為節(jié)點(diǎn)分布最密集、覆蓋最廣泛、場(chǎng)景最復(fù)雜的接入網(wǎng)，對(duì)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(jìng)爭(zhēng)力。另一方面，除了設(shè)備本身外，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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
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(shí)，MSTP仍然是解決WiMAX Backhaul業(yè)務(wù)傳送的最佳解決方案。MSTP已經(jīng)通過全球范圍內(nèi)大量的成功商用，證實(shí)是滿足2G/3G過渡期間Backhaul承載的優(yōu)秀方案。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(gè)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(jí)別，視光纖情況可以成環(huán)也可以采用鏈形拓?fù)洹＝尤朐O(shè)備一般采用STM-4級(jí)別，需要具備向STM-16升級(jí)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(duì)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(shí)，可以采用CWDM對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行擴(kuò)容，也可以升級(jí)至STM-64。
    圖中邊緣接入網(wǎng)絡(luò)中，會(huì)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(huì)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(shì)
    該傳送解決方案采用MSTP和CWDM實(shí)現(xiàn)，由此帶來(lái)了諸多的優(yōu)勢(shì)：
3.2.1.　端到端傳送和強(qiáng)大的OAM
    在傳送解決方案中，對(duì)2GE以下的業(yè)務(wù)采用MSTP建立端到端的連接，對(duì)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(duì)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(jí)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(shí)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(jì)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(shí)工作，支持強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，極大地提高了帶寬利用率，從而最終節(jié)約成本。RPR通過MAC層實(shí)現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)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)
    ZTE深化了RPR技術(shù)，使內(nèi)嵌RPR能夠處理IP層的優(yōu)先級(jí)DSCP和TOS。根據(jù)接入業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)劃分，設(shè)備能夠自動(dòng)配置到RPR的四個(gè)業(yè)務(wù)級(jí)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最佳解決方案。同時(shí)在一對(duì)光纖上可傳輸?shù)淖畲笕萘靠梢赃_(dá)到45Gbps（即18波長(zhǎng)×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(shí)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(shí)，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(yǔ)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(gè)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(shì)
    在未來(lái)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(shí)候，要考慮到帶寬的預(yù)留和設(shè)備的升級(jí)能力，確保網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展。
4　WiMAX業(yè)務(wù)傳送的案例
    ZTE為亞太地區(qū)某著名運(yùn)營(yíng)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)的傳送案例
    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(jì)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(lái)發(fā)展的需要，得到運(yùn)營(yíng)商的肯定。