1　WiMAX的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
     WiMAX是基于IEEE 802.16系列的寬頻無線標(biāo)準(zhǔn)，可提供固定、便攜、直至全移動(dòng)形式的無線寬帶連接，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
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?；贛STP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)?。接入設(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
    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(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×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
    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(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，還滿足未來發(fā)展的需要，得到運(yùn)營商的肯定。