WiMAX切換實(shí)現(xiàn)和對(duì)業(yè)務(wù)影響的評(píng)估

WiMAX作為新興的無(wú)線寬帶技術(shù)，受到了很多運(yùn)營(yíng)商的青睞，其中一個(gè)很重要的原因就是它對(duì)移動(dòng)性的良好支持。移動(dòng)性功能包括了對(duì)處于空閑/休眠模式和連接模式下終端跨小區(qū)移動(dòng)時(shí)的業(yè)務(wù)處理，空閑/休眠模式下的移動(dòng)性處理包括尋呼、位置更新、省電模式等功能。切換功能專(zhuān)指連接模式下的終端在不同層次的移動(dòng)應(yīng)用后，系統(tǒng)通過(guò)一定的處理來(lái)保證業(yè)務(wù)連接的連續(xù)性。本文從WiMAX網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)入手，分析不同類(lèi)型的切換處理流程，進(jìn)一步結(jié)合業(yè)務(wù)需求提出評(píng)估切換性能的一些通用指標(biāo)（KPI）。

WiMAX網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和切換分類(lèi)

在WiMAX論壇網(wǎng)絡(luò)工作組NWG定義的WiMAX端到端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（版本1.0）中，對(duì)WiMAX的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)元之間的接口作出了定義。

WiMAX終端通過(guò)空中接口R1與ASN部分進(jìn)行信令和數(shù)據(jù)交互，ASN通過(guò)R3和R4接口與CSN、相鄰的ASN進(jìn)行消息的溝通和數(shù)據(jù)的傳遞。當(dāng)WiMAX終端在移動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生小區(qū)、ASN甚至CSN的不同層次更迭和替換，服務(wù)小區(qū)發(fā)生變化后，即切換過(guò)程被觸發(fā)后，ASN等網(wǎng)元要進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)、信令承載的變化處理，來(lái)保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接的連續(xù)和一貫性，盡可能地降低對(duì)最終用戶使用感受的影響。

WiMAX終端在業(yè)務(wù)使用過(guò)程中移動(dòng)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生服務(wù)小區(qū)的變更，如果服務(wù)小區(qū)歸屬于不同的ASN-GW，也會(huì)觸發(fā)不同ASN_GW、不同外部代理FA之間的消息和數(shù)據(jù)交互；如果服務(wù)ASN和切換的目標(biāo)ASN屬于不同的網(wǎng)絡(luò)接入提供商N(yùn)AP（NetworkAccessProvider）時(shí)，還需通過(guò)同一連接業(yè)務(wù)網(wǎng)CSN部分來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)（Coordination）和傳遞（Relay）處理。

WiMAX切換的實(shí)現(xiàn)和分析

作為一個(gè)支持移動(dòng)的廣域網(wǎng)無(wú)線系統(tǒng)，WiMAX系統(tǒng)切換的底層過(guò)程與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)有一定的相似性，盡管在一些細(xì)節(jié)上有所不同，但也包括了切換前的測(cè)量和觸發(fā)、切換發(fā)生和處理、切換后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等過(guò)程。

二層切換的過(guò)程可以細(xì)化為下面幾步：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墨@取和測(cè)量、切換判決和發(fā)生、網(wǎng)絡(luò)重入和承載前轉(zhuǎn)。

如果切換過(guò)程涉及到了ASN_GW/FA的變更，則系統(tǒng)在完成MAC層、物理層的連接處理后（如二層切換的處理過(guò)程），會(huì)觸發(fā)移動(dòng)IP的處理過(guò)程來(lái)保證IP層連接的連續(xù)性。

根據(jù)完成MIP客戶端功能的網(wǎng)元的不同，WiMAX論壇定義了兩種MIP的實(shí)現(xiàn)方式：CMIP（ClientMIP）和PMIP（ProxyMIP）。CMIP指MIP的客戶端功能由WiMAX終端來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣終端側(cè)復(fù)雜性會(huì)有一定的增加；PMIP指MIP客戶端的功能由系統(tǒng)內(nèi)某一個(gè)網(wǎng)元代替終端來(lái)完成，這樣簡(jiǎn)化了對(duì)WiMAX終端的要求，但要求ASN內(nèi)部做一些特定的處理。不同廠家實(shí)現(xiàn)MIP客戶端的位置會(huì)有所不同，但MobileIP流程是相同的。

WiMAX不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景和切換對(duì)業(yè)務(wù)的影響評(píng)估

WiMAX論壇網(wǎng)絡(luò)工作組NWG將WiMAX終端的使用場(chǎng)景或移動(dòng)級(jí)別分為了四類(lèi)：固定模式（Fixed）、游牧模式（Nomadic）、簡(jiǎn)單移動(dòng)（SimpleMobility）、全移動(dòng)（FullMobility）。

在WiMAX論壇的業(yè)務(wù)需求和建議中（SPWGRequirementsRelease1.5），對(duì)幾種主要業(yè)務(wù)類(lèi)型的性能需求進(jìn)行了如表1的描述。

基于使用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)性能需求不同，參照傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)性能的評(píng)估，可以就評(píng)估WiMAX網(wǎng)絡(luò)切換對(duì)業(yè)務(wù)影響的關(guān)鍵指標(biāo)做如下一些定義。

1.切換成功率。指切換成功次數(shù)與切換請(qǐng)求次數(shù)的比值，用來(lái)整體評(píng)估切換成功執(zhí)行的情況。

2.切換過(guò)程中業(yè)務(wù)中斷時(shí)間。指業(yè)務(wù)在切換過(guò)程中中斷的時(shí)長(zhǎng)（ConnectionGap），用來(lái)評(píng)估切換執(zhí)行對(duì)業(yè)務(wù)的影響情況。

3.切換過(guò)程中丟包率。指數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在切換過(guò)程中數(shù)據(jù)丟包的比率（PacketLoss），用來(lái)評(píng)估切換過(guò)程對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的影響。

4.切換過(guò)程中數(shù)據(jù)包單向延遲。指上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在切換過(guò)程中在各個(gè)傳輸方向的延遲（OneWayPacketDeley）。

5.切換過(guò)程中數(shù)據(jù)包時(shí)延抖動(dòng)性。指上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在切換過(guò)程中在各個(gè)傳輸方向的延遲的變化程度（OneWayPacketDelay Variation）。

MotorolaWiMAX系統(tǒng)切換性能現(xiàn)狀

Motorola作為WiMAX業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者，已經(jīng)投放市場(chǎng)完全符合標(biāo)準(zhǔn)的端到端的WiMAX商用產(chǎn)品，同時(shí)也儲(chǔ)備了大量的工程技術(shù)人員，根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的實(shí)際情況（如頻率資源、站點(diǎn)分布等）來(lái)規(guī)劃和部署高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)。在目前的商用版本中，Motorola產(chǎn)品支持包括全移動(dòng)（FullMobility）在內(nèi)的全部使用場(chǎng)景，系統(tǒng)從初始就支持了小區(qū)間、基站間的切換功能和移動(dòng)IP功能，并在多個(gè)商用、試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中驗(yàn)證了其提供網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性能。

在美國(guó)某運(yùn)營(yíng)商搭建的多基站外場(chǎng)試驗(yàn)網(wǎng)中，收集了大量的路測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)Motorola系統(tǒng)的切換質(zhì)量進(jìn)行了全面的評(píng)估，涵蓋了不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景、不同移動(dòng)速度、不同業(yè)務(wù)類(lèi)型多方面的內(nèi)容�？v觀多次測(cè)試結(jié)果，切換成功率可與現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)切換性能相比，可以做到切換前后服務(wù)質(zhì)量QoS的保證，切換時(shí)延完全滿足不同業(yè)務(wù)的要求，驗(yàn)證了切換對(duì)上層業(yè)務(wù)的影響，系統(tǒng)做到了切換過(guò)程中Ping包沒(méi)有丟失，流媒體業(yè)務(wù)流暢、VoIP話音清晰，得到了客戶高度的評(píng)價(jià)，為即將開(kāi)始的大規(guī)模的商用部署建立了極大的信心。