【正文】 圖 34 基本 MIP的 InterASN GW 切換 主要流程步驟： ① 切換的觸發(fā)條件發(fā)生 ?；?MIP 的切換流程是標(biāo)準(zhǔn)的 MIP 流程。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 系統(tǒng)間切換 跨 ASNGW 切換可采用以下兩種方式實(shí)現(xiàn)：基于標(biāo)準(zhǔn) Mobile IP(簡(jiǎn)稱MIP)方式和基于代理 MIP 方式。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 33 MS發(fā)起 MM_UnRegister：該消息從 Serving 區(qū) 發(fā)送到 ASN GW，告訴 ASN GW拆掉對(duì)應(yīng) MS 在 s區(qū) 上的業(yè)務(wù)流通道 (R6 隧道 )[11]。MS 通過 MOBMSHOREQ 消息反饋測(cè)量結(jié)果給 s區(qū) ，自己不能作決定 。通過掃描測(cè)量， MS 得到鄰區(qū) 區(qū) 的 CINR 和當(dāng)前服務(wù) 區(qū) (s區(qū) )的 CINR 值進(jìn)行比較從而決定是否發(fā)起切換 [10]。根據(jù) 協(xié)議規(guī)定，可以通過掃描請(qǐng)求和掃描響應(yīng)消息使 MS 周期掃描鄰區(qū) 區(qū) 。為了獲得準(zhǔn)確可靠的 CINR(Carrier to Interference plus Noise Ratio)值， MS 應(yīng)該連續(xù)測(cè)量鄰區(qū) 區(qū) 信號(hào)并在一個(gè)給定的時(shí)間內(nèi)計(jì)算出 CINR 平均值。切換場(chǎng)景主要參考圖 32 的網(wǎng)絡(luò)參考模型 [9]。 WiMax 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的切換主要有系統(tǒng)內(nèi)切換和 系統(tǒng)間的切換。WiMax_CSN 為 WiMax 用戶提供 IP 連接服務(wù)，包含很多功能實(shí)體，例如路由器、 AAA 代理 /服務(wù)器、用戶數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)關(guān)等。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 31 WiMax網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) WiMax 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括 WiMax 接入網(wǎng) (WiMax_AN)和 WiMax 核心網(wǎng) (WiMax_CSN)。其中切換 管理是在終端移動(dòng)狀態(tài)下，保障激活業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，將對(duì) WiMax 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及組網(wǎng)方式有著重要的影響 [8]。從協(xié)議進(jìn)展的歷程可以看出， WiMax 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)為固定 → 游牧 → 移動(dòng)，并將最終成為全面支持移動(dòng)性的網(wǎng)絡(luò)。 WiMax 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述 隨著 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的正式通過，無線城域網(wǎng) (Wireless MAN)的發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新階段，即全面支持移動(dòng)性階段。 對(duì)接口物理媒體控制層做了重大改進(jìn)，并在媒體接入控制層增加了切換流程等新特性。如何真正實(shí)現(xiàn)這兩種技術(shù)的完美結(jié)合，提供完整的、可實(shí)現(xiàn)的解決方案，隨著 WiMax技術(shù)和設(shè)備的不斷發(fā)展和成熟，相信在不久的將來必將給出完滿的答案，本文提 出的建設(shè)方案也將得到具體的實(shí)現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)高校已有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，保證了 WiMax 作為校園無線網(wǎng)的接人方案在技術(shù)上是可行的。但從另一方面來說，這是目前無線、有線技術(shù)相融合過程 中必然會(huì)面臨的問題，也是 WiMax 這一新技術(shù)和現(xiàn)有成熟技術(shù)磨合，并逐步趨向?qū)嶋H應(yīng)用的過程中必須要克服的障礙。這時(shí)，中繼基站不僅要處理自己覆蓋校區(qū)的用戶接入，同時(shí)還要處理基站 C 的匯聚業(yè)務(wù)。在圖 211 中， A 為中心基站，它通過有線鏈路與 IP 網(wǎng)相連，遠(yuǎn)端基站 B 通過中心基站 A 與核心網(wǎng)相連。各非中心基站的上行數(shù)據(jù)在中心基站處匯聚并發(fā)送到 Inter，而 Inter 將返回的所有下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)合并發(fā)送到中心基站，再由中心基站向各個(gè)非中心基站轉(zhuǎn)發(fā)。 ⑵ 基站互聯(lián) 在 IEEE802． 16／ WiMax 的組網(wǎng)過程中，基站的無線互聯(lián)是對(duì)傳統(tǒng)接河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 人的突破，它的關(guān)鍵是中心基站概念的提出。如果是在戶外，學(xué)生可以利用攜帶的筆記本電腦，隨時(shí)利用校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，甚至可以參加學(xué)校范圍內(nèi)的師生討論或者加入直播課堂的學(xué)習(xí)。戶內(nèi)外的學(xué)生可以方便地集中學(xué)習(xí)區(qū)域，如教室、湖 邊、小樹林等。具體拓?fù)溥B接如圖 211 所示。這樣做的好處是對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造較小，兩種網(wǎng)絡(luò)共享 AAA 服務(wù)器，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，并且形成獨(dú)立的業(yè)務(wù)模式；但缺點(diǎn)是有較大的網(wǎng)間切換時(shí)延，不適合提供實(shí)時(shí) }生業(yè)務(wù)。通過和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行耦合 (松耦合和緊耦合 )，藉以滿足高速數(shù)據(jù)的傳輸要求，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問的無縫切換。 表 21基站技術(shù)指標(biāo) CPU 32位 ARM處理器 存儲(chǔ)器 2M 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 系統(tǒng)時(shí)鐘（主頻） 50MHz 網(wǎng)絡(luò)速度 100M 用戶鑒權(quán) 信道即可鑒權(quán) 用戶資料 50個(gè) PFIX 共 40萬用戶 RAM 16M 遠(yuǎn)程維護(hù) 支持 指揮調(diào)度功能包括單呼、群（組）呼、廣播呼、系統(tǒng)全呼、緊急呼叫、優(yōu)先呼叫、跨站組呼、轉(zhuǎn)移呼叫、有 /無線呼叫、信道開放等。其特點(diǎn)是：自帶無線鏈路，無需額外的專用鏈路設(shè)備，節(jié)省費(fèi)用；撥號(hào)簡(jiǎn)單，易于掌握和使用；施工架設(shè)方便，選址靈活；功能較為完備。會(huì)議能力 30方 x2，同時(shí)可召開 30個(gè)會(huì)議，一個(gè)會(huì)議最多可以有 30方成員，還可擴(kuò)至 30方 x6。節(jié)點(diǎn)控制器以 IP 的形式與節(jié)點(diǎn)綜合復(fù)用交換機(jī)連接。裝有大型分布式數(shù)據(jù)庫，運(yùn)行節(jié)點(diǎn)服務(wù)器控制軟件，統(tǒng)一控制用戶跨網(wǎng)呼叫、數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)和語音交換。每個(gè)信道控制器在系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部都有自身的 IP 地址（與外網(wǎng)隔離）。 系統(tǒng)構(gòu)成：包括信道控制器、基站控制器、節(jié)點(diǎn)控制器、綜合復(fù)用交換機(jī)。無線寬帶技術(shù) 使得現(xiàn)在指揮調(diào)度系統(tǒng)做到了大容量、高可靠、呼叫快、接口全、好管理、易維護(hù)，在硬件配置、軟件平臺(tái)等方面，都有良好的功能?？稍谌魏蔚攸c(diǎn)方便的接人網(wǎng)絡(luò)：基層辦公網(wǎng)絡(luò)、光纖骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。整套系統(tǒng)具有體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性能好等顯著優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)礦山、石油北工、電力、公安、武警、邊防、碼頭、交通、倉庫、學(xué)校等各類地點(diǎn)進(jìn)行監(jiān) 控監(jiān)測(cè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，無線寬帶回傳遙測(cè)遙控?cái)?shù)據(jù)或視頻圖像。 目前中國(guó)使用的現(xiàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)主要是軍轉(zhuǎn)民品，視音頻壓縮編碼采用MPEG2/4或?qū)Ｓ兴惴?，具有畫質(zhì)清晰、色彩亮麗、圖像流暢的特點(diǎn)，實(shí)時(shí)傳輸 DVD 畫質(zhì)數(shù)字圖像、高保真立體聲語音及用戶數(shù)據(jù)的能力。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 210 數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)框圖 系統(tǒng)功能：前端的視頻圖像采集可以是可見光，也可以根據(jù)客戶的選擇，加 配紅外／微光采集功能。傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式已無法滿足使用要求，為了解決這一問題，一般由現(xiàn)場(chǎng)攝像發(fā)射機(jī)、便攜中繼、固定中繼、控制中心四大部分組成。下面就前二者加以詳細(xì)描述。 面對(duì)野外復(fù)雜的周邊環(huán)境， WiMax基站及其他終端產(chǎn)品可以滿足防震、防塵、防水的要求，迅速組建綜合通信平臺(tái)，上傳視頻圖像信息，接受各級(jí)指揮中心的指揮調(diào)度，并且可與各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)接，進(jìn)行高速的海量數(shù)據(jù)交換傳輸，支持各種文件格式的遠(yuǎn)距離傳輸。 WiMax 端網(wǎng)絡(luò)組建方案 災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng) WiMax 端網(wǎng)絡(luò)組建方案 面對(duì)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害 的現(xiàn)場(chǎng)情況，如何及時(shí)、準(zhǔn)確、深入的掌握事件第一手資料，對(duì)各級(jí)指揮人員能否做出正確的判斷和處理起著至關(guān)重要的作用。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 在組網(wǎng)過程中，始終要關(guān)心 WiMax 的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化，為了減少網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化的工作量，同時(shí)滿足靈活組網(wǎng)的需要，建議基站之間采用無線互聯(lián)方案。 從目前的無線通信系統(tǒng)發(fā)展來看， WiMax 在最近幾年可以被移動(dòng)或者固定運(yùn)營(yíng)商作為分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的補(bǔ)充網(wǎng)絡(luò)，在第一階段不支持 用戶終端的移動(dòng)性。此外，如何在全網(wǎng)范圍內(nèi)分配頻段，使不同層次的基站能同時(shí)通信，也是需 要深入 研究的問題。盡管基站的位置固定，路由選擇也近似固定，但是一旦無線信道的條件突然變化時(shí)，遠(yuǎn)端基站就需要重新從多條可選路由中選擇最佳路由，增大了系統(tǒng)處理的開銷。 (2)基站 A 的集中協(xié)調(diào)同步過程將大大增加基站間數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)，并且傳輸效率也將明顯降 低，這對(duì)于需要保證延時(shí)的通信是非常敏感的， QoS得不到保證。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 這種方案的主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠通過類似基站 B、 E 的中繼，使基站 C、D 能夠覆蓋到離中心 IP 網(wǎng)接入點(diǎn)較遠(yuǎn)的地區(qū)，從而達(dá)到擴(kuò)展基站覆蓋的目的。 另外一種方式為：所有的基站仍都只采用一套收發(fā)設(shè)備，但采用 Mesh組網(wǎng)機(jī)制，即中心基站 A 對(duì)所有遠(yuǎn)端基站進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，使得最終接入基站 A 的任意兩基站間的通信在基站 A 的調(diào)度下不會(huì)干擾其他基站間通信。一種方式為：在中繼基站 B 內(nèi)設(shè)置兩套收發(fā)設(shè)備，分別與中心基站 A 和下游的遠(yuǎn)端基站 C 及 D 進(jìn)行 通信。比如，基站 C 想通過基站 B 來轉(zhuǎn)發(fā)，但獲知基站 B 中繼負(fù)載較重或基站 C 和基站 B 間信道條件較差的反饋后，可以選擇更優(yōu)基站 G 來進(jìn)行中繼，最后仍通過基站 A 接入互聯(lián)網(wǎng)。所有的基站都首先提供覆蓋小區(qū)的用戶接入，此外，基站 B 作為中繼基站提供對(duì)遠(yuǎn)端基站 C 和 D 業(yè)務(wù)的匯聚，基站 A 則負(fù)責(zé)基站 BF 的上下行數(shù)據(jù)調(diào)度。這要求基站提供兩套設(shè)備，一套供基站之間無線通信需要，另外一套供基站和用戶站之間通信使用。假定每個(gè)非中心小區(qū)使用相同的頻段，如果設(shè)置為相鄰小區(qū)，則必定相互干擾難以利用全部帶寬資源，所以我們假設(shè)遠(yuǎn)端基站間的距離較遠(yuǎn)，足以消除同頻干擾對(duì)每個(gè)小區(qū)可用帶寬的影響，使遠(yuǎn)端基站到用戶站的傳輸成為資源受限而非干擾受限系統(tǒng)。 頻段覆蓋范圍與 頻段覆蓋范圍部分重疊，但互不干擾，如同兩個(gè)單獨(dú)的寬帶無線接入系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙?圖 28 所示， 中心基站直接 與互聯(lián)網(wǎng)相連并負(fù)責(zé)本小區(qū)的用戶站接入；遠(yuǎn)端基站與中心基站無線連接并不直接與互聯(lián)網(wǎng)相連。下面介紹我們提出的兩種組網(wǎng)方案供參考。 同時(shí)，在支持 中定義的移動(dòng)性問題上，采用基站間無線互聯(lián)方案的優(yōu) 勢(shì)也是非常明顯的。非中心基站與中心基站的連接方式可以是多跳也可以是直接相聯(lián)，視其服務(wù)區(qū)域與中心基站的遠(yuǎn)近而定。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 無線基站互聯(lián)的結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)單描述如下：中心基站惟一可以接入互聯(lián)網(wǎng)，其他無線基站 (非中心基站或遠(yuǎn)端基站 )不能直接接入互聯(lián)網(wǎng)，而是通過無線方式連接到中心基站。 相對(duì)來說，無線傳輸手段具有快速靈活的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用在基站互聯(lián)上，具有投資少、見 效快、組網(wǎng)靈活的特點(diǎn)，同時(shí)將擴(kuò)大系統(tǒng)覆蓋范圍，解決更大范圍的寬帶無線接入問題，可以幫助運(yùn)營(yíng)商在激烈的寬帶業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)中快速、有效地占領(lǐng)市場(chǎng)。如果采用上述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，區(qū) 與 區(qū) 間的信息交互一定要經(jīng)過邊緣路由器、區(qū)域節(jié)點(diǎn)，然后再通過邊緣路由器經(jīng)過有線線路返回到 區(qū) 。同時(shí)對(duì)于離互聯(lián)網(wǎng)接入點(diǎn)較遠(yuǎn)的地區(qū)，如邊遠(yuǎn)山區(qū)建立基站勢(shì)必將投入較大的有線傳輸線路費(fèi)用，以致基于成本的考慮對(duì)這些地區(qū)不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的覆蓋 [4]。盡管有一些運(yùn)營(yíng)商在嘗試光纖接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，但是對(duì)于今天追求資本回報(bào)率，希望快速占領(lǐng)市場(chǎng)、快速贏利的運(yùn)營(yíng)商，很難說它就是最好的策略。在有寬帶接入需求的區(qū)域一般會(huì)選取一個(gè)最合適的位置來安裝基站，但這個(gè)位置不一定有現(xiàn)成的有線接入點(diǎn)，很多情況下距離有線接入點(diǎn)還有較 長(zhǎng)距離。按傳統(tǒng)方式，基站通過有線方式如光纖連接到集線器、路由器或網(wǎng)橋設(shè)備。其中 OSPFv6 是可以用于 IPv6 的 OSPF 版本，它也是 IPv6 推薦的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議 (IGP)，作為所有路由器的標(biāo)準(zhǔn)，適用于大型網(wǎng)絡(luò)，所以需要優(yōu)先考慮其如何應(yīng)用于 WiMax 的核心網(wǎng)中。s Next Generation Inter)互連互通具有深刻意義， 區(qū) 也必須支持此功能。這里的 區(qū) 兼容了路由功能，所以必須支持核心網(wǎng)上使用的主要路由協(xié)議。用戶接入核心網(wǎng)的過程為：用戶數(shù)據(jù)經(jīng)采用 WiMax 技術(shù)的接入網(wǎng)的空中接口到達(dá)基站后，通過 “ WiMaxIPv6核心 ” 接口抵達(dá) WMAN核心網(wǎng)的邊緣路由器，由該邊緣路由器對(duì)其進(jìn)行三層操作后，進(jìn)入支持 MPLS 的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)傳輸，經(jīng)標(biāo)簽交換后，抵達(dá) WMAN 與核心網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)，然后進(jìn)入核心網(wǎng)。 基于 IPv6 的無線城域網(wǎng)分為兩部分：接入網(wǎng)與核心網(wǎng)。在不久的將來，基于 IPv6 的無線城域網(wǎng)將形成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的新業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，將給運(yùn)營(yíng)商帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益和大大提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，未來的發(fā)展趨勢(shì)是 IPv6 將代替 IPv4 以滿足更高的要求。圖 27 所示 為 WiMax 與 WCDMA 緊耦合時(shí)的網(wǎng)絡(luò)組成， WiMax 的基站直接和 WCDMA 的RNC 或者 SGSN 相連。 緊耦合模式下 WiMax 的數(shù)據(jù)流需要經(jīng)過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)和核心網(wǎng)，所以這需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造。松耦合模式下兩種網(wǎng)絡(luò)共享 AAA 服務(wù)器，使得不同網(wǎng)絡(luò)在混合的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用一致的用戶鑒權(quán)機(jī)制，從而可以使運(yùn)營(yíng)商更好地建立獨(dú)有的業(yè)務(wù)模式 ，充分利用原有計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和客戶關(guān)系。這種方式保證了 WiMax 和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立，并且可以使用移動(dòng) IP 支持網(wǎng)間的移動(dòng)性，但這會(huì)導(dǎo)致較高的延時(shí)。 如果混合組網(wǎng)， WiMax 可以通過兩種方式和現(xiàn)有無線通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：緊耦合和松耦合。 圖 25 WiMax網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 WiMax 和其他現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通 由于 系列協(xié)議只定義了無線空中接口標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于 WiMax 的核心網(wǎng)沒有涉及。而 WiMax接入網(wǎng)主要指基站，需要支持無線資源管理等功能，有時(shí)為方便和