WiMAX網路地圖(1.0版)

[前言]

在埋首研究3GPP的同時，窗外WiMAX的喧囂不絕於耳，開窗探視只見黃土滔天，其勢不容小覷，看來提早同步展開對WiMAX的平行觀察才是上策。

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這是WiMAX的網路地圖，雖然3GPP還沒有正式提出UMTS與WiMAX的互連架構，而且WiMAX本身的網路架構還在研製中，筆者還是從網路上閱讀了很多資料，配合適度的推理與想像，畫出此三張WiMAX網路地圖，供各位讀者參考。

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[WiMAX的網路架構圖]

第一張是目前市面上最"流行"的網路地圖，幾乎所有提出的方案，都是參考自WiMAX論壇文章：End-to-End Network System Architecture Stage 2的[Part 1]與[Part 2]的架構，這個架構無視UMTS或cdma2000網路的存在，自成一體，自給自足，有自己的用戶設備，自己的基地台與控制器，使用自己的核心網路，目前主要的應用是Internet。我猜想目前M-Taiwan所佈建的網路，大多是屬於這一種。

- SS

WiMAX的用戶設備可以像一般手機一樣提供語音或是數據多媒體的服務，這時與GSM一樣稱為MS，另一種用途是當作WLAN AP網路線的替代品，這時可以稱為SS。SS是WiMAX特有的終端形式，可以放在屋頂，將Last Mile以WiMAX取代，屋內照樣使用WLAN，或是WiMAX公車，讓Last Mile隨著公車移動，在車內照樣提供WLAN服務。MS/SS與網路的無線界面稱為R1。802.16/16a/16c/16e等四標準所規範的，以及RCT, PCT與IOT等測試所關心的，就是在R1上的符合性議題。

- ASN

類似GERAN與UTRAN，由BS與ASN-GW組成。R8是BS與BS中間的界面，也是WiMAX特有的界面，R8的功能目前還在發展中。在GERAN/UTRAN的網路裡基地台彼此間沒有相連的界面，至於WLAN 802.11f的IAPP是在兩個AP之間的通信協定，這點看起來與R8很像，再次證明WiMAX與WLAN的血緣相似性。R6是BS與ASN-GW的界面，類似於GERAN/UTRAN的Abis/Iub，與Iub一樣，R6也是通信協定最複雜的界面，技術難度也最高，應該是IOT測試的
重點項目。值得注意的是R6也有無線的選擇，這點讓WiMAX在佈建上更具方便與彈性，其次是R6允許BS同時連到兩個ASN-GW的接法，這也是WiMAX很獨特的架構。R7是ASN-GW的內部界面，目前筆者所知不多，以後再談。R4是兩個ASN-GW之間的界面，類似於UTRAN在兩個RNC間的Iur界面，也可以視為兩個ASN間的通道。R3是ASN與CSN的界面，在WiMAX論壇的參考文件並沒有明確畫出R3界面在哪兩個網路元件之間，在此參考Tektronix的poster，大膽將ASN-GW與CSN的核心元件都串聯在一起，筆者認為示意的味道較重，這點與3GPP明確定義每個界面兩端網路元件的作法相去甚遠。

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在WiMAX論壇，經營模式似乎一直是不容忽視的重點，所以一開始就將營運模式劃分為NAP, NSP與ASP三塊，NAP經營ASN、NSP經營核心網路，ASP則經營應用服務。

- CSN

WiMAX的核心網路，類似於GSM/UMTS的PS-CN，但是更接近簡化版本IMS的功能，CSN內部的網路元件與其內部界面從文件中還看不清楚，很訝異的是目前竟然已經可以商業運作，R3與R5是CSN與CSN之間的選擇性界面，差別是當用戶從Visted CSN直接與ASP-1取得服務應用時，這時透過R5回到Home NSP的AAA Server交換用戶資訊(紅線)；當用戶必須從Visted CSN回到Home CSN取得ASP-2服務應用時，這時Visted CSN與Home CSN間的界面就是R3而非R5(紫線)。

- ASP

WiMAX的服務應用目前還是以Internet為主，IMS應該是下一步(其實是一大步)，所以筆者將IMS預先畫在這裡等待。
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[WiMAX-ASN R6的網路架構圖(GAN版本)]

這是由UMAN的架構推測而來的，目前還沒有人談論，但因為是相當優雅的架構，所以筆者還是將它畫了出來，期待有像Kineto Wireless這樣的公司出面，做出通用的UNC，可以將WLAN AP與WiMAX BS同時收容進來，後端則與既存的GSM/UMTS的CN相連。(可惜Kineto Wireless不知為何原因沒有加入WiMAX論壇，所以這個方案目前應該沒有人會推行，但我相信3G的運營商會很欣賞這個架構)

- SS

這部份與第一張圖無異。

- ASN

簡化後只剩下R8與R6'。R8的功能可以沿用或是省略，以便節省BS的開發成本，R6'則與R6可以完全一致或是視UNC需要而小幅修改。這樣架構的好處明顯可見是與CN直接接合，無論是既有的語音服務，新增的IMS或是Internet，都可以融合在3GPP R6的核心架構下，只要加入R1與R6'兩個新界面而已。

說明：UNC因為使用A/Gb界面，所以UNC與UNC兩者間的界面還未考慮，這是與GERAN一致的進展。

- CN

此核心網路與3GPP I-WLAN的一致。

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[I-WiMAX R6的網路架構]

WiMAX論壇是很令人印象深刻的論壇，原因是對UMTS充滿明顯敵意，卻又急於拉攏3GPP的市場。在一份性能分析的文章中(Mobile WiMAX - Part II: A Comparative Analysis, May 2006, WiMAX Forum)，UMTS的HSPA被拿來當作假想敵，分別與cdma2000的進化版本1xEV-DO RevA與3xEVDO RevB相比(此版本還未商用化)，甚至與WiMAX還未成熟的MIMO相比，結果當然是HSPA墊底，而WiMAX MIMO無論是在頻譜使用效率以及頻寬上面都是第一名的技術。但是另一方面，WiMAX論壇卻又主動在3GPP還未提出與WiMAX互聯架構的時候，在論壇中參考3GPP TS23.234的I-WLAN架構，將WiMAX移花接木成為I-WiMAX的方案，似乎在一番張牙舞爪之後，刻意露出友善微笑想要說服3G業者：我們其實可以和平共存。筆者認為這張圖就是此動機下的產物。

- SS

與第一張圖無異。

- ASN

R8與R4沿用，R6'可能與R6無異，由於CSN改變成I-WLAN的核心，在ASN中多加一個IWU來接取Internet的服務，同時與AAA以及WAG相連。

其餘部分，只要名稱是Wx界面，都是藉用I-WLAN架構的界面。這個架構雖然不似GAN的架構那般優雅，卻也是向前相容於R6的I-WLAN架構，非常值得鼓勵。

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[結論]
第一個架構是目前最主流的架構，由WiMAX論壇的技術文件看來，許多部分定義不夠明確，架構也不夠大器，筆者認為是一個以Internet服務為主的WiMAX網路藍圖，初期沒有考慮與其他網路的互連性，這樣終究會與WLAN一樣的命運，成為一個需要被整合的網路。但這是WiMAX初期最想推行的架構。

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第二個架構筆者認為最為優雅，但是顯然目前主流(WiMAX包含3GPP)還無人談論，因此姑且先放在冰箱，以後再談。

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第三個架構最可能成形，應該如此說，如果I-WLAN成功以此架構融入3GPP，那WiMAX就順理成章可以融合，因為畢竟WiMAX可視為一個戶外移動型的WLAN。這是3G業者未來收編WiMAX的秘密葫蘆。

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以上三者都是選項，且讓我們動觀其變吧。

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070404r3版本