Архитектура и протоколы мобильного WiMAX – ЧАСТЬ 1
5.7.1. Сетевая архитектура и интерфейсы
Стандартами семейства IEEE 802.16 описаны физический и МАС-уровень региональных сетей широкополосного доступа, но не определена их архитектура. Вопросами архитектуры и протоколов взаимодействия сетевых объектов WiMAX занимается рабочая группа NWG (Network Working Group) консорциума WiMAX-Forum. Эта рабочая группа разработала эталонную модель архитектуры WiMAX (Network Reference Model, NRM), основанную на платформе All- IP и технологии пакетной коммутации.
Упомянутая модель предусматривает объединенную архитектуру сети (см. рис. 5.59) с поддержкой фиксированного, перемещаемого и мобильного доступа [5]. Модульный характер данной архитектуры и ее гибкость позволяет создавать сети различного масштаба как в лицензируемых, так и в нелицензируемых частотных диапазонах. Основные функциональные объекты и интерфейсы разработанной группой NWG модели сети WiMAX показаны на рис. 5.59.
Рис. 5.59. Базовая архитектурная модель сети WiMAX [5]
Логически сеть WiMAX можно разделить на три основных части [5]:
• пользовательские (мобильные) станции;
сеть сервисного доступа (access service network, ASN), объединяющую одну или несколько БС и ASN-GW (gateways, шлюз);
• сеть подключения к услугам (connectivity service network, CSN). Каждый из сетевых объектов представляет собой совокупность физических
объектов. Например, сеть доступа ASN объединяет БС и шлюз сети ASN-GW.
В качестве пользовательских станций могут использоваться следующие устройства [22]:
• портативные компьютеры (ноутбуки) с встроенными WiMAX-адаптерами;
• коммуникаторы и смартфоны с функцией поддержки WiMAX;
• пользовательские устройства CPE (customer premises equipment), такие как беспроводные маршрутизаторы WiMAX с картой PCMCIA и USB- адаптеры;
мультимедийные и многорежимные персональные устройства беспроводного широкополосного доступа;
• ультрамобильные PC (UMPC);
пользовательские станции внутреннего и наружного исполнения. Сеть услуг доступа (ASN) выполняет следующие функции [22]:
• обеспечивает соединение с ПС;
• обнаруживает сеть, осуществляет выбор предпочтительного оператора связи, а также обеспечивает передачу сообщений аутентификации, авторизации и биллинга в сеть домашнего оператора для каждого сеанса связи;
• осуществляет управление частотным ресурсом;
выполняет процедуры хэндовера, определения местоположения и управления пейджингом;
• обеспечивает туннелирование между сетями ASN и CSN. Предусматривается три возможных профиля сети ASN: А, В и С. Каждый
из них определяет функциональные возможности сетевых элементов: БС и ASN- GW. Например, в сети А-профиля функции управления хэндовером и частотным ресурсом возложены на ASN-GW, тогда как в сети с профилем С эти же функции выполняет базовая станция. Для профиля В такое конкретное разделение функций между сетевыми элементами отсутствует.
Базовые станции обеспечивают радиоинтерфейс для пользовательских станций. Кроме того, они могут выполнять функции управления мобильностью, (хэндовер), классифицировать трафик, осуществлять управление радиоресурсами, QoS и сеансами связи [22].
Шлюз ASN осуществляет управление соединениями, хэндовером между БС, пейджингом, мобильностью, использованием радиоресурса и биллингом. Он же отвечает за агрегацию трафика и выполнение протоколов аутентификации и безопасности. Предусматривается [5,22] три профиля исполнения
(А, В, С) шлюза ASN.
Сеть подключения к услугам (CSN) обеспечивает подключение к IP сетям и другим сетям (общего пользования или ведомственным), участвует в управлении QoS, IP-адресацией, безопасностью и поддержкой роуминга между разными NSP и ASN. Сеть CSN принадлежит организации, предоставляющей прикладные услуги (Network Service Provider, NSP). Она включает сетевой элемент аутентификации, авторизации и учета AAA (authentication, authorization, accounting), оборудование MIP-HA, OSS, DHCP сервер и DNS (не показаны на рисунке).
Сетевой элемент AAA выполняет следующие функции [22]:
• осуществляет проверку подлинности ПС и самих пользователей в отношении правомочности использования запрашиваемых ими услуг;
• осуществляет авторизацию, обеспечивающую доступ к услугам на основании ограничений, установленных для конкретного пользователя;
• обеспечивает сбор и хранение биллинговой информации по использованию сетевых ресурсов.
Домашний агент МЕР-НА обеспечивает поддержку технологии mobile IP, что позволяет пользователю перемещаться как в пределах, так и за пределами зоны, обслуживаемой данной ASN, сохраняя свой IP-адрес.
Сервер DHCP динамически распределяет абонентам IP-адреса. DNS (Domain Name System) сохраняет связанную с доменными именами информацию (например, IP-адреса) [22].
Система сетевого управления (OSS) – программное обеспечение, которое помогает поставщику услуг осуществлять контроль, анализ и управление в сети.
Базовая модель архитектуры сети WiMAX определяет следующие восемь интерфейсов (рис. 5.60) [5]: • R1 – интерфейс между ПС и ASN; R2 – интерфейс между ПС и CSN; R3 – логический интерфейс между ASN и CSN; R4 – логический интерфейс между ASN и ASN; R5 – логический интерфейс между CSN и CSN; R6 – логический интерфейс между БС и ASN-GW; R8 – логический интерфейс между БС и БС.
Рис. 5.60. Интерфейсы
сети
WiMAX [5]
В табл. 5.20 приведена краткая характеристика этих интерфейсов.
Характеристика интерфейсов WiMAX [5]
Тип интерфейса |
Конечные точки |
Предназначение (краткая характеристика) |
R1 |
ПС и ASN |
Радиоинтерфейс, описываемый спецификациями IEEE 802.16-х. Передача пользовательских данных и управляющих сообщений |
R2 |
ПС и CSN |
Аутентификация пользователя, авторизация услуг, управление мобильностью и конфигурацией IP-host |
R3 |
ASN и CSN |
Передача туннелированных данных между ASN и CSN. Передача управляющих сообщений сетевого элемента AAA, QoS и управления мобильностью |
R4 |
ASNHASN |
Взаимодействие объектов в пределах ASN, а также между ASN разного профиля (ASN-B и ASN-B, ASN-A и ASN-C) |
R5 |
CSN и CSN |
Взаимодействие объектов разных CSN |
R6 |
BChASN-GW |
Обеспечивает передачу управляющих сообщений и данных между в БС и ASN-GW |
R8 |
БС и БС |
Обеспечивает передачу служебной информации и данных между разными БС |
R7 (опция) |
ASN-GW-DP, ASN-GW-EP |
|
Эталонная модель NRM ориентирована на ее использование виртуальными мобильными операторами (продающих услуги под собственной торговой маркой, задействуя инфраструктуру других операторов). В этой бизнес-модели различают оператора сети услуг доступа, осуществляющего строительство и эксплуатацию ASN, операторов транспортно-сетевых услуг CSN (строительство и эксплуатация базовой/опорной сети) и провайдеров приложений NAP (Network Access Provider) (предоставление услуг конечным пользователям). В последнем случае оператор является оператором ASN, предоставляющим инфраструктуру сети радиодоступа WiMAX для одного или более поставщиков сетевых услуг NSP (Network Services Provider). Он может обслуживать несколько сетей ASN [23].
«Домашний» провайдер сетевых услуг Home-NSP – это оператор, который на основании своего соглашения с абонентами осуществляет аутентификацию и авторизацию пользовательских сессий, биллинг. В целях поддержки роуминга он взаимодействует с другими NSP-операторами.
«Гостевой» провайдер сетевых услуг Visited-NSP обеспечивает роуминг абонентам сети WiMAX. В зависимости от роумияговых соглашений между «домашним» и «гостевым» NSP, последний может предоставлять услуги абонентам и/или осуществлять маршрутизацию трафика данных [23].
Провайдер приложений ASP – это оператор, предоставляющий конечным пользователям услуги с использованием сетей провайдеров NSP.
Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.