WiMAX MAC層基礎知識：WiMAX網絡體系結構

WiMAX MAC 層或 IEEE 802.16 MAC 是整個 WiMAX 軟件堆棧中的基本元素。這些元素使 WiMAX 能夠作為一個有效的無線寬帶系統運行。

WiMAX MAC 層是用于 WiMAX 系統的 MAC 的一種形式。

WiMAX MAC 層基礎知識

MAC 層或媒體訪問控制數據通信協議子層也可以稱為介質訪問控制層。

MAC 層是數據鏈路層的子層。這在標準的七層 OSI 模型中定義為第 2 層。MAC 層提供尋址和信道訪問控制機制，使多個終端或網絡節點能夠在多點網絡（通常是局域網 （LAN） 或城域網 （MAN））內進行通信。

WiMAX MAC 經過設計和優化，可實現點對多點無線應用，WiMAX MAC 層在物理層和堆棧內的更高應用層之間提供接口。

WiMAX MAC 層必須滿足以下幾個要求：

點對多點：WiMAX的主要要求之一是基站必須能夠與許多不同的外圍用戶（固定用戶或移動用戶）進行通信。為了實現這一點，IEEE 802.16、WiMAX MAC層基于沖突檢測多址接入和沖突避免，CSMA/CA提供點對多點、PMP功能。

以連接為導向：??

支持所有條件下的通信：WiMAX MAC 層必須能夠支持大量用戶以及高數據速率。由于流量是面向分組數據的，因此它必須能夠支持連續和“突發”流量。大多數數據流量本質上是“突發”的，具有短時間的高數據速率，然后在短時間內保持休眠狀態。

高效使用頻譜：WiMAX MAC 必須能夠支持能夠非常有效地使用頻譜的方法。

多種 QoS 選項：為了支持從語音數據到互聯網沖浪等不同形式的流量，需要各種不同類別和形式的QoS支持。對 QoS 的支持是 WiMAX MAC 層的基本組成部分。WiMAX MAC 利用了 DOCSIS 電纜調制解調器標準中嵌入的一些概念。

多個 WiMAX/IEEE 802.16 物理層：對于不同的變體，WiMAX MAC 層必須能夠為不同的 PHY 提供支持。

WiMAX MAC 層操作

WiMAX MAC 層主要是物理層和整個堆棧中的上層之間的適配層。

WiMAX MAC 層的主要任務之一是在各層之間傳輸數據。

數據傳輸 - 從上層接收MAC服務數據單元MSDU。然后，它將它們聚合并封裝到 MAC 協議數據單元 MPDU 中，然后將它們傳遞到物理層 PHY 進行傳輸。

接收數據 — WiMAX MAC 層從物理層獲取 MPDU。它將它們解封并重組為 MSDU，然后將它們傳遞給上層協議。

對于不同的格式：IEEE 802.16-2004 和 IEEE 802.16e-2005，WiMAX MAC 設計包括一個收斂子層。這用于與各種更高層的協議連接，例如 ATM、以太網、IP、TDM 語音和其他未來可能出現的協議。

WiMAX 定義了服務流的概念，并具有隨附的服務流標識符 SFID。業務流是具有一組特定 QoS 參數的數據包的單向流，標識符用于標識流以啟用操作。

WiMAX 協議棧

在WiMAX MAC本身和上層之間有一個附加層。這稱為收斂子層。對于上層協議層，收斂子層充當 WiMAX MAC 的接口。目前，收斂子層僅支持 IP 和以太網，但可以通過封裝數據來支持其他協議。

WiMAX MAC 層為不同的用戶提供了靈活的容量分配?？梢允褂脕碜圆煌髁康牟煌笮〉?MPDU，這些 MPDU 可以包含在一個數據突發中，然后再移交給 PHY 層進行傳輸。此外，可以將多個小 MSDU 聚合為一個較大的 MPDU。相反，一個大的MSDU可以分割成多個小的MSDU，以進一步提高系統性能。這種靈活性大大提高了整體效率。

WiMAX MAC 連接標識符

在通過 WiMAX 鏈路傳輸任何數據之前，用戶設備或移動站和基站必須在兩個站的 WiMAX MAC 層之間建立連接。為此，將生成一個稱為連接標識符 CID 的標識符，并將其分配給每個上行鏈路/下行鏈路連接。CID 充當通過 WiMAX 鏈路傳輸的數據包的中間地址。

WiMAX MAC 層內還使用了另一個標識符。這稱為服務流標識符 SFID，由基站分配給單向數據包數據流量。值得注意的是，基站WiMAX MAC層還處理SFID到CID的映射，以提供所需的服務質量。

WiMAX MAC 層還包含許多其他功能，包括電源管理技術和安全功能。

WiMAX MAC層的開發是為了提供點對多點系統所需的功能，并提供無線寬帶。WiMAX MAC 層還能夠為正在使用的不同風格的 WiMAX 所需的不同物理層提供支持。

WiMAX 網絡體系結構在空中接口之后定義系統，以實現完整的端到端網絡。

為了使用來自不同供應商的網絡設備元件，有必要定義所有 WiMAX 網絡通用的 WiMAX 網絡體系結構。通過這種方式，可以獲得規模經濟以及能夠在所有條件下可靠運行的強大網絡。

基本的 WiMAX 標準沒有定義端到端連接的 WiMAX 網絡。然而，對標準 WiMAX 網絡體系結構的需求已經實現，WiMAX 論壇網絡工作組已經制定了定義 WiMAX 網絡體系結構的標準。

現在使用的標準可從 WiMAX 論壇獲得，作為 WiMAX 論壇網絡體系結構，文檔：WMF - T32-002-R010v04，日期為 2009 年 2 月 3 日。

WiMAX網絡架構主要實體

WiMAX形式支持的WiMAX架構是支持固定、游牧和移動操作的統一網絡架構。WiMAX 網絡體系結構基于全 IP 模型。

WiMAX 網絡體系結構包括三個主要元素或區域。

遠程或移動站：這些是用戶設備，可以是移動的或固定的，可以位于用戶的場所內。

接入服務網絡，ASN ：這是在邊緣形成無線接入網絡的 WiMAX 網絡區域，它由一個或多個基站和一個或多個 ASN 網關組成。

連接服務網絡，CSN：WiMAX 網絡的這一部分提供 IP 連接和所有 IP 核心網絡功能。在蜂窩術語中，它可以稱為核心網絡。

WiMAX 網絡體系結構參考模型

WiMAX 網絡體系結構

整個 WiMAX 網絡由許多不同的實體組成，這些實體構成了上述不同的主要領域。這些實體包括以下實體

用戶站，SS / 移動站，MS ：用戶站 SS 通?？煞Q為客戶端設備 CPE。這些有多種形式，可以稱為“室內 CPE”或“室外 CPE”——術語是不言自明的。室外CPE的優點是，由于天線的位置更好，它提供了更好的性能，而室內CPE可以由用戶安裝。也可以使用移動站。這些通常以筆記本電腦的加密狗等形式出現。

基站，BS：基站是 WiMAX 網絡的基本組成部分。它負責為用戶和移動站提供空中接口。它在微移動管理功能方面提供了附加功能，例如切換觸發和隧道建立、無線電資源管理、QoS 策略實施、流量分類、DHCP（動態主機控制協議）代理、密鑰管理、會話管理和組播組管理。

ASN 網關，ASN-GW：WiMAX 網絡體系結構中的 ASN 網關通常充當整個 ASN 中的第 2 層流量聚合點。

ASN-GW 還可以提供附加功能，包括：ASN 內部位置管理和尋呼、無線電資源管理和準入控制、用戶配置文件和加密密鑰的緩存。ASN-GW 還可能包括 AAA 客戶端功能（見下文）、建立和管理帶有基站的移動隧道、QoS 和策略實施、移動 IP 的外地代理功能以及路由到選定的 CSN。

家庭代理，HA：WiMAX 網絡中的家鄉代理位于 CSN 內。由于移動 IP 是 WiMAX 技術中的關鍵要素，家鄉代理與“外國代理”（如 ASN 網關）協同工作，以提供高效的端到端移動 IP 解決方案。家鄉代理充當訂戶的錨點，提供具有 QOS 功能的安全漫游。

身份驗證、授權和記帳服務器，AAA：與任何需要訂閱服務的通信或無線系統一樣，使用身份驗證、授權和記帳服務器。這包含在 CSN 中。

審核編輯：黃飛