Базовая модель сети.

Спецификации стандарта WiMAX определяют передачу трафика и сигнальный обмен только на радиоинтерфейсе. Что касается соединения БС с Интернетом, сетями беспроводного доступа и сетями различных операторов, решения по архитектуре сети принимает оператор совместно с производителем. В целях унификации и определенной оптимизации WiMAX Forum предложена базовая архитектура сети (рис. 1.12).

На рис. 1.12 показана NRM (network reference model – базовая модель сети) WiMAX, которая является логическим представлением сетевой архитектуры. NRM разделяет систему на три логические части:

1. мобильные станции, используемые абонентами для получения доступа к сети;

2. ASN (access services network) – сеть доступа к услугам, которая является собственностью оператора доступа к сети (NAP – Network Access Provider); ASN состоит из одной или нескольких базовых станций, которыми управляет один или несколько шлюзов ASN (ASN-GW).

3. CSN (connectivity services nerwork) – подсеть оператора, обеспечивающая выход на IP и другие сети для реализации абонентских услуг. Эта подсеть обеспечивает необходимые коммутационные функции и функции безопасности. Абонента может обслуживать оператор домашней сети NSP (Network Services Provider). Абонент может также находиться в роуминге. В этом случае его обслуживает оператор визитной сети; при этом происходит обмен сигнальной информацией CSN визитного и домашнего оператора.

Рис. 1.11. Базовая модель сети.

 

ASN выполняет следующие функции:

· соединение на уровне L2 с АС;

· поиск и выбор сети на основе предпочтений абонента о CSN/NSP;

· обеспечение безопасности: передача данных об устройствах, пользователях, и услугах, серверу безопасности, временное хранение профилей пользователей;

· организация сквозных IP-соединений между АС и CSN;

· управление радиоресурсом (RRM) в соответствии с классом трафика и требуемым QoS;

· обеспечение мобильности, т.е. выполнение процедур хэндовера, локализации и пейджинга.

 

WiMAX Forum определил различные способы организации ASN, получившие название профилей. Существуют профили A, B, C. Шлюз ASN представляет логическое устройство, которое может быть организовано по-разному. Профиль B ASN представляет простую организацию, которая включает БС и шлюз ASN. Профили A и C разделяют функции между БС и шлюзом ASN по-разному, а именно, в управлении мобильностью и радиоресурсами.

Функционально БС обеспечивает как один сектор с выделенным частотным диапазоном, поддерживая интерфейс IEEE 802.16e с АС. Дополнительные функции, выполняемые БС в обоих профилях, включают распределение для восходящего и нисходящего каналов, классификацию трафика и SFM (управление сервисным потоком). При этом должны быть выполнены требования по QoS для различных классов трафика, передаваемых по радиоинтерфейсу. БС также управляет статусом АС (активный, неработающий), поддерживает туннельный протокол в направлении к шлюзу ASN, обеспечивает с помощью сервера DHCP динамическими адресами. БС также транслирует сигнальный обмен по протоколам MM, обеспечивая все уровни защиты, предусмотренные стандартом. БС может быть подключена одновременно к двум шлюзам для баланса нагрузки.

Шлюз ASN является основным элементом сети. Во время сеансов связи шлюз организует хэндовер абонентам и пейджинг АС, управляет доступом к сети. Для каждого подсоединенного абонента в шлюзе открыта база данных, содержащая профили абонента и ключи шифрования. На шлюз возложены задачи авторизации потока услуг согласно профилю абонентов и QoS. В направлении БС шлюз поддерживает туннельное соединение; в направлении ядра сети (CSN) шлюз организует соединение по стандартному IP протоколу.

В табл. 1.8 показано разделение функций в ASN между БС и шлюз ASN в соответствии с профилями ASN, установленными WiMAX Forum. Профиль B характеризуется интеграцией в одном элементе. Профиль целесообразно использовать в небольшим по объему сетях. Профили A и C предусматривают организацию шлюза в виде отдельного функционального узла. Отличие между профилями А и С незначительны. В профиле A за хэндовер отвечает шлюз ASN; в профиле C это БС, а шлюз ASN выполняет функцию переключения при хэндовере. В профиле A управление радиоресурсами осуществляет шлюз ASN, что позволяет динамически перераспределять радиоресурс между разными БС. В профиле C радиоресурс фиксирован для каждой БС и его назначение для конкретных абонентов производит сама БС.

 

Таблица 1.8.

 

Процедура	Функция	Имя объекта ASN
	Профиль A	Профиль B	Профиль C
Безопасность	Аутентификатор	Шлюз ASN	ASN	Шлюз ASN
Ретранслятор аутентификации	БС	ASN	БС
Распределитель ключей	Шлюз ASN	ASN	Шлюз ASN
Получатель ключей	БС	ASN	БС
Мобильность	Маршрутизация потока данных	Шлюз ASN и БС	ASN	Шлюз ASN и БС
Управление хэндовером	Шлюз ASN	ASN	БС
Сервер контекста (буфер)	Шлюз ASN и БС	ASN	Шлюз ASN и БС
ПО мобильного интернета	Шлюз ASN	ASN	Шлюз ASN
Управление радиоресурсами	Контроллер радиоресурсов	Шлюз ASN	ASN	БС
ПО контроллера	БС	ASN	БС
Пейджинг	ПО пейджинга	БС	ASN	БС
Управление пейджингом	Шлюз ASN	ASN	Шлюз ASN
QoS	Авторизация сервисного потока	Шлюз ASN	ASN	Шлюз ASN
Управление сервисным потоком	БС	ASN	БС

 

CSN обеспечивает следующие функции:

· выделение адресов IP АС для сеансов связей;

· безопасность в сети, для чего в CSN организуют сервер AAA (authentication, authorization and accounting – аутентификации, авторизации и учета);

· организацию передачи трафика с необходимым QoS в соответствием уровнем обслуживания абонентов. При нахождении абонента в роуминге CSN домашнего оператора поддерживает профиль услуг абонента у обслуживающего оператора;

· биллинг предоставленных абоненту услуг;

· туннелирование потоков между CSN различных операторов с целью обеспечения роуминга;

· управление мобильностью (хэндовер между БС, управляемыми различными ASN);

· выход на другие сети, прежде всего в Интернет, и обеспечение таких современных услуг как локализация абонентов, VoIP и передача мультимедийной информации