1 WiMAX的網絡架構
WiMAX是基于IEEE 802.16系列的寬頻無線標準，可提供固定、便攜、直至全移動形式的無線寬帶連接，并最終能夠在不需要直接視距基站的情況下提供最后一英里的無線寬帶接入。WiMAX的網絡架構如圖1所示：
圖1 WiMAX的網絡架構
CPE是WiMAX系統的用戶部分，有通用移動設備MS、通用固定設備SS。接入服務網絡ASN由基站BS和接入網關ASN-GW組成。連接服務器網絡CSN可以由路由器、AAA服務器、HA、EMS、DHCP Server、因特網網關設備等組成。
傳送網絡為ASN和CSN提供業務的傳送解決方案。ASN基站數量多且分布分散，從基站到AGW的業務的傳送（通常稱為Backhaul）是WiMAX傳送解決方案的重點。而CSN設備數量少、分布集中，CSN設備之間的業務傳送相對簡單。本文重點介紹前者即Backhaul傳送的需求和方案。
2 業務傳送的基本需求
2.1 接口類型和帶寬需求
目前WiMAX基站設計的接口種類有N×FE、GE或N×STM-1等。其中N×FE是主要的接口形式。
基站的信道帶寬主要是5/10MHz，將來可能會用到20MHz等。扇區數量一般是3扇區或1扇區。1個全向基站配置1×10MHz的無線信道，傳輸帶寬要求的典型數值為30~40Mbps。1個3扇區基站如果配置3×10MHz的無線信道，傳輸帶寬要求的典型數值可以達到120Mbps。
2.2 Backhaul傳送的基本需求
2.2.1. 點到點的傳送
WiMAX Backhaul的業務路由確定，都是由基站到AGW的點到點業務，因此在傳送的中間節點不需要路由功能。傳送網需要建立確定的面向連接的業務，以方便業務的保護和端到端的OAM。
2.2.2. 匯聚和帶寬的統計復用
WiMAX是全IP架構，基站和AGW的接口均以FE/GE為主。業務包括寬帶接入、視頻、VoIP等。VoIP、視頻等業務的特點是低時延和低抖動。寬帶數據業務的特點是峰值流量大，峰均比動態范圍大，突發性強。因此一方面對時延和抖動要求高的業務如VoIP提供保證帶寬，而對于數據類業務傳送網必須具有匯聚和統計復用功能，實現帶寬共享，從而提高傳輸效率、降低成本。
2.2.3. 面向連接和端到端的OAM
基站與AGW之間建立可靠的面向連接的業務，提供端到端的OAM，降低維護成本。
2.2.4. 保護和可靠性
WiMAX的傳送網必須保證電信級的可靠性，可用性達到99.999%。網絡遇到故障時業務能夠及時倒換，保護倒換時間要小于50ms。
2.2.5. 業務感知和區分服務
傳送網需要對不同業務種類和業務流的調度實現DifferServ，實現DSCP和TOS標識等。對于實時型業務（如VoIP），提供保證帶寬優先傳送，而對于寬帶上網、email等業務，采用其它優先級或盡力傳送的方式。
2.2.6. 時鐘同步要求
無線網絡對時鐘同步的要求有兩個級別：頻率同步和時鐘同步。目前WiMAX基站是TDD系統，OFDM系統對頻率準確度和同步的要求高。頻率準確度要求為0.04ppm，定時參考1pps的偏差要求小于2us。目前基站配置了GPS來獲取時鐘參考和實現定位，不需要從業務接口提取時鐘。
2.2.7. 低成本
較低的總體費用成本（TCO）是運營商在網絡建設中重點關注的對象。Backhaul作為節點分布最密集、覆蓋最廣泛、場景最復雜的接入網，對投資成本極為敏感，而只有較低的成本才能使網絡具有強的競爭力。另一方面，除了設備本身外，網絡運營管理維護的方便性、與現網的兼容性、設備替換及演進過程中的投資保護等都是必須要考慮的因素。
3 Backhaul傳送解決方案
3.1 WiMAX的傳送解決方案
通過以上傳送需求的分析，在WiMAX網絡建設時，MSTP仍然是解決WiMAX Backhaul業務傳送的最佳解決方案。MSTP已經通過全球范圍內大量的成功商用，證實是滿足2G/3G過渡期間Backhaul承載的優秀方案?；贛STP的WiMAX傳輸解決方案見圖2所示。
圖2 WiMAX的傳輸解決方案
傳送解決方案采用接入＋匯聚的雙層結構，以提高網絡的覆蓋面積和接入點數量。接入點分為邊緣接入和接入；同樣，匯聚部分分為邊緣匯聚和中心匯聚，中心匯聚點直接連接到ASN-GW。
接入環采用鏈形和中小環結構（一般不超過8個點），以提高網絡可靠性和生存性。邊緣接入設備一般采用STM-1/4級別，視光纖情況可以成環也可以采用鏈形拓撲。接入設備一般采用STM-4級別，需要具備向STM-16升級的能力。接入點易采用緊湊型，低功耗設備，方便安裝和維護。
邊緣匯聚點對接入環上的業務進行匯聚，然后送到中心匯聚點，業務再經過中心匯聚點進一步匯聚后送到ASN-GW。匯聚環一方面使網絡層次分明，使網絡易管理、易維護、易擴展，另一方面可以大大減輕ASN-GW的端口壓力。
匯聚節點一般采用STM-16設備，后期業務量增大時，可以采用CWDM對業務進行擴容，也可以升級至STM-64。
圖中邊緣接入網絡中，會存在多種接入手段，除了主流的MSTP接入外，在光纖沒有覆蓋的地方，可能會用到微波、數據網等傳送技術，但考慮到這些接入手段在成本、帶寬、可靠性、OAM等方面不如MSTP，因此這些接入方式僅作為MSTP接入的輔助和補充。
3.2 解決方案的優勢
該傳送解決方案采用MSTP和CWDM實現，由此帶來了諸多的優勢：
3.2.1. 端到端傳送和強大的OAM
在傳送解決方案中，對2GE以下的業務采用MSTP建立端到端的連接，對于2GE以上的業務增加CWDM進行端到端的透明傳送。維護人員可以繼承傳統的維護習慣，輕松地對網絡進行操作、維護和管理。傳送網的運行高效且透明，并得到電信級的保護和故障恢復。
3.2.2. 高可靠性和保護
MSTP設備通用板卡均提供1+1熱備份，業務板卡提供N+1保護。網絡提供多種成熟的和標準的保護方式，保護倒換時間都在50ms以內，網絡可靠性達到99.999%。
3.2.3. 匯聚、統計復用和帶寬共享
ZTE的MSTP產品提供EOS和RPR功能。EOS的匯聚比高達48：1，充分滿足WiMAX業務大量的匯聚要求，并且通過VLAN、QinQ等技術可以實現不同業務流的邏輯隔離和帶寬共享。邏輯隔離保證了業務的安全性。帶寬共享提高了傳送效率，節約傳送成本。此外，ZTE有豐富的RPR商用經驗。RPR雙環同時工作，支持強大的統計復用功能，極大地提高了帶寬利用率，從而最終節約成本。RPR通過MAC層實現的統計復用功能，能夠實現高的效益，但成本遠遠低于IP層。
3.2.4. QOS和區分服務
ZTE深化了RPR技術，使內嵌RPR能夠處理IP層的優先級DSCP和TOS。根據接入業務的優先級劃分，設備能夠自動配置到RPR的四個業務級別ClassA、A0、B和C。
圖3 業務感知和區分服務舉例
3.2.5. CWDM的大容量透明傳送
CWDM具有低成本、大容量、透明傳送、易擴展的特點。它是接入層和匯聚層在光纖資源緊張情況下的最佳解決方案。同時在一對光纖上可傳輸的最大容量可以達到45Gbps（即18波長×2.5Gbps）。WiMAX基站在1載扇10MHz載波的情況下，傳送帶寬達到30～40Mbps，而在3載扇采用3×10MHz的情況下，基站傳送帶寬將達到120Mbps。此時CWDM設備將大有用武之地。
3.2.6. 統一的傳送網絡，節約成本
MSTP支持多業務接入，除了能夠接入數據業務外，還支持TDM業務。因此在建設WiMAX網絡時，如果已經有2G網絡，并且2G網絡有自建傳輸網的話，那么WiMAX網絡所需要的傳送容量可以在原有傳輸網絡上擴容實現。在2G與WiMAX基站共址的地方，采用同一MSTP設備接入。在WiMAX基站與2G不共址的地方，新增MSTP設備接入WiMAX業務。如果某些地區原有SDH網絡不具備擴展以太網業務的能力或擴容能力有限，則可以采取新MSTP設備進行替換。
2G和WiMAX采用統一的傳送網絡，用MSTP的以太網接口傳送WiMAX業務，用E1接口傳送2G語音業務。一方面保護了原有設備投資、節省了擴容成本，另一方面傳送網絡的維護和管理也僅需要一個團隊，從而節約了維護成本。
3.2.7. 適應WiMAX技術的發展趨勢
在未來隨著WiMAX技術的進步和用戶數量的增加，可以預見帶寬的需求穩步增加，因此在建設WiMAX傳送網的時候，要考慮到帶寬的預留和設備的升級能力，確保網絡的可持續發展。
4 WiMAX業務傳送的案例
ZTE為亞太地區某著名運營商建設了WiMAX網絡，圖4所示為部分WiMAX基站的位置分布圖和地物類型圖。圖5為該WiMAX網絡的傳送解決方案。該解決方案在利用原有傳輸網絡的基礎上，替換和新增了部分MSTP接入環或鏈。
圖4 WiMAX基站位置分布和地物類型圖
圖5 WiMAX業務的傳送案例
該方案采用了EOS和內嵌RPR的成熟技術，保證了業務的QoS，實現了區分服務和帶寬的高效統計復用。網絡不僅考慮了當前的傳送需求，還滿足未來發展的需要，得到運營商的肯定。