论文部分内容阅读
【摘要】在当前三网融合的发展环境之下，无线接入系统的网络架构技术面临着很多技术难题。本文较为深入的总结了网络融合环境产生的影响及研究，基于技术发展背景，探讨了设计BWA网络架构的技术要点及其技术特色。
【关键词】网络环境；多网融合；无线接入系统；网络架构
1.引言
无线接入是指从交换节点到用户终端之间，部分或全部采用了无线手段，当前通信行业最为热点的研究技术为宽带无线接入，即BWA。典型的无线接入系统主要由控制器、操作维护中心、基站、固定用户单元和移动终端等几个部分组成。受到当前网络融合环境的冲击和影响，结构和功能较为简单的传统无线接入系统简单的使用模式已经适应不了用户的需求。无线接入系统的网络架构发展必须遵从自身的特点和环境背景，科学调整完善。
2.网络融合环境产生的影响及研究
2.1 网络融合改变了行业技术发展方向以及进取目标
世界发达国家对于网络融合都给予高度评价，以宏观角度来看，其必将成为社会的信息化发展方向。这方面的研究，国外较国内发展要全面，早在1996年，美国就已经通过了打破国家电信产业与广播电视市场统筹的《电信法》，这也是美国电信行业发展迅猛的关键原因之一。我国在2009年对于三网融合做出了规划，出台了《电子信息产业调整和振兴规划》，并对三网融合提出了具体要求。
就社会微观角度而言，由于各企业都力争网络融合业务上的主动权，网络融合业务受到众多无线接入高频积极业务的推动。国际著名咨询企业Yankee Group早在2004年就已经对市场进行了调查，结果显示已经有85%的全球电信巨头开始落实网络融合的方案。经过几年的发展，众多电信企业在网路融合方面的成效已经初见端倪。随着我国3G时代的带来，中国电信于2009年启动了其“天翼”技术，与此同时中国移动将其“G3”品牌顺利推出，而中国联通的“沃”品牌服务也开始成形，三大无线网络服务奋力拼抢无线接入系统网络架构制高点，这一信息时代竞争体系加速了无线接入系统同互联网架构融合的发展。
网络环境融合实现了网络的通达，提升了无线接入系统的操作融合性，使得很多新兴的网络架构开始出现在选择项目之中。2008年，中国移动推出的手机奥运会官方服务项目实现了奥运无线视频同步传输、照片信息随拍随传以及同步通信的多项功能，提升了该界奥运会传播咨询的深度及速度。随着科技的高速发展，网络融合的进一步深化，无线接入系统的网络架构设计要求越来越高，对技术的依赖也越来越明显。
2.2 网络融合环境研究现状
目前仍然缺乏更为优异的无线接入系统网络架构同发展中的网络融合环境相配套，无线接入系统还跟不上网络融合的实践步伐。一方面，无线接入系统研究重视网络融合发展，但是轻视了后期信息服务使用，所架构的网络人性化程度较低。当前较为集中的研究领域主要有三个部分，即：通信机构转型为服务机构领域，同终端企业合作；无线网络全业务技术探讨，携号转移方案过度；新一代无线接入系统网络架构，实施标准与应用技术。另一方面，网络融合环境之下的无线接入系统应用未能普及，部分情报研究工作者正在试图探寻无线接入系统应用在该方向上的新领域，更多的应用领域尚未开发。
3.技术发展背景以及目标
无线接入系统按照覆盖的范围及应用模式不同主要分为无线个域网络系统、无线局域网络系统、无线广域网络系统以及无线城域网络系统。无线局域网络系统能够提供百米以内的高速网路无线接入，而无线城域网络系统主要提供介于几公里至几十公里以内的无线接入，这两者是目前发展最为迅猛的网络架构，两者分别依托WiFi产业和WiMAX网络架构技术。移动WiMAX网络架构技术能够更好的满足便携、移动和固定等场景的使用要求，可以更加合理的分解网络结构网片，同时支持多业务产品客户共享一个无线接入系统，发展前景广阔。
WiMAX的应用会给最终网络融合环境下使用用户带来新的网络生活体验。采用WiMAX宽带无线接入方式，每个家庭可以享受到25MB以上的宽带应用服务。每个人随时随地都能享受资讯的快乐。WiMAX，将为宽带无线通讯领域带来巨大的突破。同时，随着技术及标准的发展与成熟，在未来的无线通讯产业上，WiMAX也有很大的发展空间。WiMAX的发展还需要一定的时间，需要各个组织、企业及市场的支持，在新环境下WiMAX无线接入技术一定能主导市场及生活。
4.WiMAX网络架构研究及管理
WiMAX（World-wide Interoperability For Microwave Access），即全球微波互联接入，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。WiMax是基于IEEE 802.16标准的一项面向城域网（WMAN）的宽带无线接入技术，其为第四个3G标准，通过认证、认证中继、密钥分发和密钥接收等四个实体可以更好地实现WiMAX安全架构，保证无线接入系统安全性。图1所示为常规的WiMAX网络架构规范线路图，由图可知，该架构线路思路清晰，便于开发、研究以及管理。
WiMAX网络架构最常用的接入网络ASN是一个逻辑实体，其用于管理IEEE802.16空中接口，为WiMAX用户提供无线接入，具有非常强大的功能链条。首先，发现网络，选择CSN/NSP（根据策略限制，选择某个基站，获得无线接入服务）。其次，在基站和MSS之间建立第2层连接。再次，在Proxy Mobile IP（PMIP）模式下，将AAA控制消息传递给用户归属NSP，协助完成鉴权，业务授权和计费。此外，协助高层与MSS建立第2层连接。另外还实现了无线资源管理；根据分级机构进行ASN内移动性管理，如类型切换；ASN内寻呼和位置管理；ASN和CSN之间隧道建立和管理以及存储临时用户信息列表，类似于3G网络中的VLR功能。
一个ASN可以由两部分逻辑实体：基站（BS）和接入网关（ASN网关）组成，如何对应到具体物理实体，由厂商实现时根据具体情况决定，只要满足功能和互连要求。ASN网关主要实现到CSN的接口功能和ASN的管理功能，即：ASN间位置管理；在线无线负载均衡，用于决定切换，以及离线无线统计，用于网络优化；ASN临时用户信息列表和加密密钥，类似VLR功能；鉴权密钥产生和分发；在PMIP模式下，作为AAA客户/代理，向选定的CSN AAA发送Radius或Diameter消息；和BS合作，建立和管理移动隧道；会话/移动性管理；QoS和策略执行；MIP下的外部代理（FA），路由到选定的CSN。图2所示为漫游模式下WiMAX网络架构参考模型。 参考点R1：移动用户台（MSS）与接入网（ASN）之间的接口，与IEEE802.16空中接口物理层和MAC层一致，但可能包含管理片面的功能。参考点R2：移动用户台（MSS）与连接服务网络（CSN）之间的逻辑接口，建立在MSS到CSN的物理连接之上，提供鉴权，业务授权和IP主机配置等服务。鉴权在MSS和归属NSP的CSN之间进行；在漫游模式下，拜访地NSP的ASP和CSN也可能处理部分鉴权流程和机制；IP主机配置管理可以在MSS和归属地NSP或者拜访地的CSN之间进行。R2接口可能还包含管理和承载平面的移动性管理。参考点R3：接入网络（ASN）和连接服务网络（CSN）之间的互操作的接口，包括一系列控制和承载平面协议。承载平面由ASN和CSN之间的IP隧道构成，IP隧道粒度与不同的QoS有关，也和不同的CSN相关；控制平面包括IP隧道建立以及由于终端的移动而产生的隧道释放等控制协议；当然还包括AAA，ASN和CSN之间的策略以及QoS执行等协议。参考点R4：用于处理接入网络（ASN）网关间与移动性相关的一系列控制和承载平面协议。参考点R5：功能与R3类似，但IP隧道建立在拜访CSN与归属CSN之间。参考点R6：BS和ASN网关之间的互操作接口，属于ASN内接口，包括一系列控制和承载平面协议。承载平面由BS和ASN网关之间的IP隧道构成；控制平面由终端移动而产生的隧道建立和释放等控制协议。参考点R7：属于ASN网关内部接口。参考点R8：BS之间的接口，用于快速无缝切换功能，由一系列控制和承载平面协议组成。承载平面定义了一套协议，允许切换时在所有涉及到的BS之间传递数据，控制平面包含BS之间的通信协议，允许在所有涉及的BS之间传递控制信息。
图3显示的是上述ASN接入网络的内部移动性管理模型图，图中数据通道颗粒为ASN网关发送到BS的下行数据或者BS发送到ASN网关的上行的分类级别，其中BS与MSS/SS关联，ASN网关向MSS/SS选定的CSN转发分组。数据通道颗粒可定义为数据通道组合的颗粒，如果一套数据通道组合需要ASN网络进行相同处理，将数据通道组合集中到单个数据通道可能更为有利。这一内部模型通过两种形式得以实现，即：静态模型和动态模型。静态模型条件下用户终端不允许改变已经定义的业务流参数或者动态创建一个业务流；动态模型条件下SS或者BS可以动态地创建，修改或者删除业务流。而该动态创建的业务流由BS根据定义的QoS信息来决定是否允许。根据IEEE802.16标准，一个用户能够与许多业务流关联，这些业务流可以有不同的QoS属性。
5.结语
WiMAX从技术到应用仅仅依赖于IEEE802.16标准是不够的，整个进程的完善要从底层技术、互连互通、网络架构到应用模式等各个环节的支撑，而WiMAX网络架构的移动组网具有非常关键的作用。在网络融合环境之下，无线接入系统的网络架构研究工作必须给予应用层面展开，其中WiMAX网络架构下的接入网络ASN通过R3接口与3G的演进核心网相连，继而接入IMS，这是该方向的趋势之一。
参考文献
[1]王娜，尚铁力.国际宽带政策比较研究[J].电信网技术，2013（1）：41-44.
[2]夏南强，殷克涛.网络融合环境下信息服务研究的思考[J].情报理论与实践，2010（7）：31-34.
[3]吕颖磊，宋佳娉，戴建云等.三网融合环境下有线电视网络接入网方案研究[J].中国新通信，2013（1）：86-87.
作者简介：王立峰（1965—），男，山东烟台人，大学本科，工程师，研究方向：计算机应用、信息化、系统集成。
【关键词】网络环境；多网融合；无线接入系统；网络架构
1.引言
无线接入是指从交换节点到用户终端之间，部分或全部采用了无线手段，当前通信行业最为热点的研究技术为宽带无线接入，即BWA。典型的无线接入系统主要由控制器、操作维护中心、基站、固定用户单元和移动终端等几个部分组成。受到当前网络融合环境的冲击和影响，结构和功能较为简单的传统无线接入系统简单的使用模式已经适应不了用户的需求。无线接入系统的网络架构发展必须遵从自身的特点和环境背景，科学调整完善。
2.网络融合环境产生的影响及研究
2.1 网络融合改变了行业技术发展方向以及进取目标
世界发达国家对于网络融合都给予高度评价，以宏观角度来看，其必将成为社会的信息化发展方向。这方面的研究，国外较国内发展要全面，早在1996年，美国就已经通过了打破国家电信产业与广播电视市场统筹的《电信法》，这也是美国电信行业发展迅猛的关键原因之一。我国在2009年对于三网融合做出了规划，出台了《电子信息产业调整和振兴规划》，并对三网融合提出了具体要求。
就社会微观角度而言，由于各企业都力争网络融合业务上的主动权，网络融合业务受到众多无线接入高频积极业务的推动。国际著名咨询企业Yankee Group早在2004年就已经对市场进行了调查，结果显示已经有85%的全球电信巨头开始落实网络融合的方案。经过几年的发展，众多电信企业在网路融合方面的成效已经初见端倪。随着我国3G时代的带来，中国电信于2009年启动了其“天翼”技术，与此同时中国移动将其“G3”品牌顺利推出，而中国联通的“沃”品牌服务也开始成形，三大无线网络服务奋力拼抢无线接入系统网络架构制高点，这一信息时代竞争体系加速了无线接入系统同互联网架构融合的发展。
网络环境融合实现了网络的通达，提升了无线接入系统的操作融合性，使得很多新兴的网络架构开始出现在选择项目之中。2008年，中国移动推出的手机奥运会官方服务项目实现了奥运无线视频同步传输、照片信息随拍随传以及同步通信的多项功能，提升了该界奥运会传播咨询的深度及速度。随着科技的高速发展，网络融合的进一步深化，无线接入系统的网络架构设计要求越来越高，对技术的依赖也越来越明显。
2.2 网络融合环境研究现状
目前仍然缺乏更为优异的无线接入系统网络架构同发展中的网络融合环境相配套，无线接入系统还跟不上网络融合的实践步伐。一方面，无线接入系统研究重视网络融合发展，但是轻视了后期信息服务使用，所架构的网络人性化程度较低。当前较为集中的研究领域主要有三个部分，即：通信机构转型为服务机构领域，同终端企业合作；无线网络全业务技术探讨，携号转移方案过度；新一代无线接入系统网络架构，实施标准与应用技术。另一方面，网络融合环境之下的无线接入系统应用未能普及，部分情报研究工作者正在试图探寻无线接入系统应用在该方向上的新领域，更多的应用领域尚未开发。
3.技术发展背景以及目标
无线接入系统按照覆盖的范围及应用模式不同主要分为无线个域网络系统、无线局域网络系统、无线广域网络系统以及无线城域网络系统。无线局域网络系统能够提供百米以内的高速网路无线接入，而无线城域网络系统主要提供介于几公里至几十公里以内的无线接入，这两者是目前发展最为迅猛的网络架构，两者分别依托WiFi产业和WiMAX网络架构技术。移动WiMAX网络架构技术能够更好的满足便携、移动和固定等场景的使用要求，可以更加合理的分解网络结构网片，同时支持多业务产品客户共享一个无线接入系统，发展前景广阔。
WiMAX的应用会给最终网络融合环境下使用用户带来新的网络生活体验。采用WiMAX宽带无线接入方式，每个家庭可以享受到25MB以上的宽带应用服务。每个人随时随地都能享受资讯的快乐。WiMAX，将为宽带无线通讯领域带来巨大的突破。同时，随着技术及标准的发展与成熟，在未来的无线通讯产业上，WiMAX也有很大的发展空间。WiMAX的发展还需要一定的时间，需要各个组织、企业及市场的支持，在新环境下WiMAX无线接入技术一定能主导市场及生活。
4.WiMAX网络架构研究及管理
WiMAX（World-wide Interoperability For Microwave Access），即全球微波互联接入，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。WiMax是基于IEEE 802.16标准的一项面向城域网（WMAN）的宽带无线接入技术，其为第四个3G标准，通过认证、认证中继、密钥分发和密钥接收等四个实体可以更好地实现WiMAX安全架构，保证无线接入系统安全性。图1所示为常规的WiMAX网络架构规范线路图，由图可知，该架构线路思路清晰，便于开发、研究以及管理。
WiMAX网络架构最常用的接入网络ASN是一个逻辑实体，其用于管理IEEE802.16空中接口，为WiMAX用户提供无线接入，具有非常强大的功能链条。首先，发现网络，选择CSN/NSP（根据策略限制，选择某个基站，获得无线接入服务）。其次，在基站和MSS之间建立第2层连接。再次，在Proxy Mobile IP（PMIP）模式下，将AAA控制消息传递给用户归属NSP，协助完成鉴权，业务授权和计费。此外，协助高层与MSS建立第2层连接。另外还实现了无线资源管理；根据分级机构进行ASN内移动性管理，如类型切换；ASN内寻呼和位置管理；ASN和CSN之间隧道建立和管理以及存储临时用户信息列表，类似于3G网络中的VLR功能。
一个ASN可以由两部分逻辑实体：基站（BS）和接入网关（ASN网关）组成，如何对应到具体物理实体，由厂商实现时根据具体情况决定，只要满足功能和互连要求。ASN网关主要实现到CSN的接口功能和ASN的管理功能，即：ASN间位置管理；在线无线负载均衡，用于决定切换，以及离线无线统计，用于网络优化；ASN临时用户信息列表和加密密钥，类似VLR功能；鉴权密钥产生和分发；在PMIP模式下，作为AAA客户/代理，向选定的CSN AAA发送Radius或Diameter消息；和BS合作，建立和管理移动隧道；会话/移动性管理；QoS和策略执行；MIP下的外部代理（FA），路由到选定的CSN。图2所示为漫游模式下WiMAX网络架构参考模型。 参考点R1：移动用户台（MSS）与接入网（ASN）之间的接口，与IEEE802.16空中接口物理层和MAC层一致，但可能包含管理片面的功能。参考点R2：移动用户台（MSS）与连接服务网络（CSN）之间的逻辑接口，建立在MSS到CSN的物理连接之上，提供鉴权，业务授权和IP主机配置等服务。鉴权在MSS和归属NSP的CSN之间进行；在漫游模式下，拜访地NSP的ASP和CSN也可能处理部分鉴权流程和机制；IP主机配置管理可以在MSS和归属地NSP或者拜访地的CSN之间进行。R2接口可能还包含管理和承载平面的移动性管理。参考点R3：接入网络（ASN）和连接服务网络（CSN）之间的互操作的接口，包括一系列控制和承载平面协议。承载平面由ASN和CSN之间的IP隧道构成，IP隧道粒度与不同的QoS有关，也和不同的CSN相关；控制平面包括IP隧道建立以及由于终端的移动而产生的隧道释放等控制协议；当然还包括AAA，ASN和CSN之间的策略以及QoS执行等协议。参考点R4：用于处理接入网络（ASN）网关间与移动性相关的一系列控制和承载平面协议。参考点R5：功能与R3类似，但IP隧道建立在拜访CSN与归属CSN之间。参考点R6：BS和ASN网关之间的互操作接口，属于ASN内接口，包括一系列控制和承载平面协议。承载平面由BS和ASN网关之间的IP隧道构成；控制平面由终端移动而产生的隧道建立和释放等控制协议。参考点R7：属于ASN网关内部接口。参考点R8：BS之间的接口，用于快速无缝切换功能，由一系列控制和承载平面协议组成。承载平面定义了一套协议，允许切换时在所有涉及到的BS之间传递数据，控制平面包含BS之间的通信协议，允许在所有涉及的BS之间传递控制信息。
图3显示的是上述ASN接入网络的内部移动性管理模型图，图中数据通道颗粒为ASN网关发送到BS的下行数据或者BS发送到ASN网关的上行的分类级别，其中BS与MSS/SS关联，ASN网关向MSS/SS选定的CSN转发分组。数据通道颗粒可定义为数据通道组合的颗粒，如果一套数据通道组合需要ASN网络进行相同处理，将数据通道组合集中到单个数据通道可能更为有利。这一内部模型通过两种形式得以实现，即：静态模型和动态模型。静态模型条件下用户终端不允许改变已经定义的业务流参数或者动态创建一个业务流；动态模型条件下SS或者BS可以动态地创建，修改或者删除业务流。而该动态创建的业务流由BS根据定义的QoS信息来决定是否允许。根据IEEE802.16标准，一个用户能够与许多业务流关联，这些业务流可以有不同的QoS属性。
5.结语
WiMAX从技术到应用仅仅依赖于IEEE802.16标准是不够的，整个进程的完善要从底层技术、互连互通、网络架构到应用模式等各个环节的支撑，而WiMAX网络架构的移动组网具有非常关键的作用。在网络融合环境之下，无线接入系统的网络架构研究工作必须给予应用层面展开，其中WiMAX网络架构下的接入网络ASN通过R3接口与3G的演进核心网相连，继而接入IMS，这是该方向的趋势之一。
参考文献
[1]王娜，尚铁力.国际宽带政策比较研究[J].电信网技术，2013（1）：41-44.
[2]夏南强，殷克涛.网络融合环境下信息服务研究的思考[J].情报理论与实践，2010（7）：31-34.
[3]吕颖磊，宋佳娉，戴建云等.三网融合环境下有线电视网络接入网方案研究[J].中国新通信，2013（1）：86-87.
作者简介：王立峰（1965—），男，山东烟台人，大学本科，工程师，研究方向：计算机应用、信息化、系统集成。