基于IP的WiMAX移动网络的研究
3 基于IP的移动WiMAX网络
由以上分析可以看出，IEEE 802.16e提供了在物理层和MAC层中支持移动性的能力，WiMAX论坛则提供了MAC层之上的网络接口和互联模型，更包括了提供移动性管理、资源管理和AAA服务能力。以下研究基于移动IP和WiMAX技术的移动网络服务。
3.1 基于IP的移动WiMAX应用模型
图 3所示为基于IP的移动WiMAX应用模型。模型包括有如下功能：提供逻辑分割上述步骤的能力和基于IP的选路和连接管理以支持在孤岛和互联模式下的不同应用场景；支持多个NSP共享1个NAP的ASN网络；支持1个NSP向多个ASN提供服务以管理1个或多个NAP；支持移动站或SS发现和选择接入的 NSP；支持NAP采用1个或多个ASN网络拓扑；支持通过互联接入不同运营商的服务；提供在不同组的网络实体开放参考点，使不同运营商基于不同实体实现不同功能组合。为实现IP移动网络管理，该网络应支持移动IP技术，也即CSN需向WiMAX用户提供包括IP连接服务、网络切换和系统漫游的能力。
3.2 移动IP技术
移动IP允许移动站在不改变其IP地址的情况下变更其接入Internet的接人点，也即允许移动站在执行切换时保持传输和高层的连接。指向移动站的分组包首先被选路至家乡网络，移动站的家乡代理截获该分组并将其隧道化给该移动站常报告的当前地址。WiMAX论坛的NWG组允许2种移动解决方案时。利用用户 MIP(Client MIP)解决方案，可利用传统的移动IP信令完成移动管理。在代理MIP(proxyMIP)，网络侧可以初始化一个移动IP客户端过程，由该虚拟客户完成移动IP信令过程。
3.3 WiMAX网络应用模型的系统切换和漫游服务
WiMAX应用模型可以支持在同网关(ASN-GW)内的系统内切换，不同网关间的切换以及漫游服务，以下结合IEEE 802.16e协议进行进一步分析。
根据IEEE 802.16e提供的物理层和MAC层能力以及WiMAX网络参考模型完成Intra-ASN系统内切换。其中可采用R8接口(图3未示出)实现基站间的通信。在OFDMA系统中，可根据载干比(CINR)参数来决定切换。在各种切换类型中，连续的CINR测量都是必须的。遵照IEEE 802.16e协议的相关规定，系统可以通过扫描请求和响应消息使移动站周期扫描邻区基站，触发邻区扫描并发起切换。包括如下步骤：
(1) 当移动站检测到服务基站的CINR信号低于剔除门限(H_Delete_Threshold)，则可发起邻区扫描，测量邻区基站的CINR值。当移动站检测到某个邻区基站的CINR值高于服务基站信号的增加门限(H_Add Threshold)时，则发起切换请求。
(2)基站和移动站均可决定选取目标基站的过程。移动站可经过扫描选取目标基站完成切换过程；移动站也可通过MOB_移动站SHO_REQ消息反馈测量结果给服务基站，由服务基站决定最终选取的目标基站。
借助移动IP技术、基于MIP和基于代理MIP移动性管理方式完成跨ASN-GW切换。在基于MIP的切换模式下，MIP客户端驻留在移动站，由移动站实现MIP功能，跨ASN-GW的切换由网络侧发起。包括以下步骤：
(1)切换的触发条件发生；
(2)ASN-GW向移动站发送代理公告消息；
(3)移动站在收到带有新转交地址(CoA)的代理公告后，向归属网络代理(HA)发送．MIP注册消息，以保证移动站会话连续性；
(4)向HA转发MIP注册消息，HA返回MIP注册应答，并由当前服务的拜访地网络代理(FA)最终向移动站返回MIP注册应答。
在基于代理MIP的切换模式中，由ASN-GW承担代理MIP功能的方式。MIP客户端驻留在ASN-GW上，由ASN-GW为移动站代理实现MIP功能。代理MIP方式下，ASN-GW在鉴权阶段从AAA服务器获得MIP注册所需要的相关信息，包括DHCP服务地址，生成鉴权扩展的安全信息等，跨ASN- GW切换处理对移动站而言是透明的。
包括以下步骤：
(1)服务ASN-GW通知目标ASN-GW建立一个新的MIP会话；
(2)目标ASN-GW向HA发送MIP注册；
(3)新MIP会话建立。在MIP成功注册后，HA将把移动站的后续前向报文发往目标ASN-GW；
(4)触发目标ASN-GW建立与基站的隧道；
(5)目标ASN-GW与基站之间建立新的Intra-ASN隧道关系。
漫游功能使得WiMAX用户能够在拜访地网络的覆盖区域内，使用系统提供的包括鉴权、计费等网络服务，从而为用户提供广泛的覆盖和业务接入范围。如图4所示的WiMAX支持漫游。ASN提供无线接入，拜访地NSP的V-CSN为用户提供Internet接人、AAA代理等功能，归属地NSP的H-CSN为用户提供Internet接入、用户鉴权、授权和计费等功能。漫游用户可以通过V-CSN或H-CSN接入到Internet网络中。主要流程步骤：
(1)移动站接入网络；
(2)归属地NSP的H-CSN对移动站进行用户／设备鉴权和IP地址分配；
(3)可选的，如果用户支持标准MIP或代理MIP业务，那么系统还将使用标准MIP方式或代理MIP方式为用户建立MIP会话；
(4)用户可以通过V-CSN接人到Internet网络中；
(5)如果有强制隧道要求，那么用户将通过H-CSN接入到Internet网络中。
当用户签约为支持漫游的WiMAX用户，且其归属网络与拜访地网络间支持漫游，那么，用户无论是使用游牧式、便携式还是完全移动式业务，都能在拜访地网络接入到WiMAX系统，从而使用系统提供的服务。
4 结 语
本文综合研究了在IEEE 802.16e技术规范和WiMAX网络结构中支持移动性的服务能力，进一步给出了基于IP的移动WiMAX网络的应用模型，为基于IEEE 802.16技术的应用和产业链的形成提供一个参考。研究进一步发现，虽然IEEE 802.16e提供了一系列WiMAX网络的物理层和MAC层的移动服务能力，而且WiMAX提供了移动性管理、鉴权以及网络接口，但WiMAx论坛尚未完善和优化以支持互联移动管理和资源管理，而且基于移动IP的应用的网络应用仍在研究之中，将进一步研究优化网络资源下的WiMAX网络的移动服务管理。