网路架构Word文档格式.docx
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ii.Internet的存取。
iii.AAAServer。
iv.tunnel的建立（CSN與SS之間）。
v.付費/計費制度（pricing）。
vi.MS漫遊通道的建立。
vii.MS在ASN之間的移動管理。
5.NAP（NetworkAccessProvider）:
提供WiMAX無線訊號架構給一個或是多個WiMAX網路服務提供者（NSP）使用，一個NAP可以包含多個ASN網路。
6.HA（homeAgent）:
為了支援移動性（mobility），CSN網路提供MIP的功能，而HA就是負責維護MS的位置資訊，以及轉送要通往MS的封包至MS所在的網路區域（FA的網域），在此架構裡，HA的位置是在CSN內。
7.FA（ForeignAgent）:
同樣是為了支援移動性的角色，負責轉送所有MS在此mobileIP下內發出的封包，HA會與FA中間建立一條通道（tunnel），所有要從FA送往HA的封包都會經過tunnel加上HA的IP-address，使得所有原本要送出去的封包都會先送給HA，我們定義此動作為Encapsulation。
接著，HA收到封包以後會將封包作decapsulation，把封包的HoA,CoA拿掉，再將PacketForward出去。
（相關細節在這邊不詳述，讀者可以參考MIPv4draft_RFC3344）
8.LR（LocationRegister）:
記錄使用者的登錄資訊與位置資訊。
9.BS:
包含WiMAX802.16版本MAC/PHY的完整功能，提供無線訊號給MS/SS，並且具備無線網路資源的管理（RadioResourceManagement）。
10.參考點（ReferencePoint:
RP）:
WiMAXForum的網路參考模型（NRM）中，定義了R1~R8的參考點，我們在這邊做了整理，如表X3
連接位置
功能
R1
MS--ASN
主要由802.16標準來規範其功能與需求
R2
MS--CSN
MS的認證、授權和IP設定管理
R3
ASN--CSN
AAA決策實行、移動管理（包含tunnel建立與封包轉送）
R4
ASN-GW--ASN-GW
不同ASN間的移動換手管理
R5
CSN--CSN
不同CSN間的移動換手管理
R6
BS--ASN-GW
溝通BS與ASN-GW之間的路徑（建立,修改與刪除路徑）
R7
InASN-GW
ASN-GW內的資料與控制的協議
R8
BS--BS
控制通訊協定的流程，確保MS能夠快速換手
圖3.ReferencePointsR1~R8
※WiMAX進入網路程序
X4.WiMAX進入網路程序流程圖
WiMAXForumstage2/3所定義的之進入網路程序是建立在802.16e之上可以分為以下幾個步驟：
[tw1]
1.ND&
S搜尋網路與選擇（NetworkDiscoveryandSelection）
其中ND&
S搜尋網路與選擇（NetworkDiscoveryandSelection）又包含
i.NAPDiscovery
MS掃描Channel（s），並偵測是否有NAP在提供服務，如果有，則與之同步，並decodeDL-MAP、UL-MAP、DCD、UCD等。
詳細細節定義在IEEE802.16d/e。
ii.NSPdiscovery
圖4.BaseStationIDFormat[archi1]
如圖4，如果MS發現BSID裡的NSPidentifierFlagLSB等於1，則代表此NAP後面有一個以上之NSP，MS可取得NSPIDList，取得之後，MS必須對每個NSP做NSPDiscovery，直到發現所有後端的NSP為止。
反之，如果為NSPidentifierFlagLSB等於0，MS就知道此NAP後面只有一個NSP在提供服務。
iii.NSPEnumerationandSelection
MS執行NSPdiscovery結束之後，產生一份NSPList，之後可由使用者手動選擇或是自動模式選擇NSP。
iv.ASNAttachmentbasedonNSPSelection
MS根據NSP的選擇，連接上有與該NSP連接的NAP，並提供MS的NAI（networkaccessidentifier）給ASN。
2.驗證
圖5.WiMAX使用者驗證機制[archi1]
WiMAX使用了PKMv1與PKMv2，透過ExtensibleAuthenticationProtocol（EAP）對使用者作認證，PKMv1對於Device作Authentication，PKMv2則是針對MS與CSN間提供DeviceAuthentication與UserAuthentication。
不同腳色之間也使用不同的驗證協定，在WiMAX進入網路流程中，DeviceAuthentication是Optional，UserAuthentication則是可選擇性的（Madatory）。
當只進行DeviceAuthentication或UserAuthentication時，使用SingleEAP即可；
但當兩者都要做認證，且分別使用不同的AAAServer時（如兩個認證伺服器分別位於不同的CSN），就要用到doubleEAP。
3.連線設定（ConfigurationSetup）
認證完成之後，便進入了ConfigurationSetup的動作，基於網路是否有DHCP功能與MobileIPv6的功能，可定義為以下幾種連線流程：
PMIP4/CMIP4/PMIP6/CMIP6，MS具備有MobileIP（MIPv4/MIPv6）之功能，即不需網路端的額外設備輔助傳送資料，PMIP4即是ProxyMobileIPv4的意思，其中Proxy為放置在ASN中之設備，叫做PMIPClient，負責代表MS向HA註冊與處理其他有關MIP的signaling，如此可讓不具備有MobileIPv4功能之MS也能夠有MobileIP的功能。
4.資料傳輸（DataTransfer）
接下來MS具備使用WiMAX網路的功能，使用者可以進行上網與資料傳輸等無線網路的功能。
在使用者移動的過程下，接續網路可能會面臨更換使用者IPaddress的問題，接下來將探討MS/ASN/CSN在移動過程所發生的動作。
※WiMAX行動管理
IEEE802.16e[ieee80216e]定義了SS/ms的移動管理，一個移動用戶可以從一個BS的涵蓋範圍內移動到另外一個BS的移動範圍下，在此種情境下，必須使用MobileIP的架構才可以運作[3344]，MobileIP是一個IETF開放標準，提供使用者在漫遊不同的IP網路時維持同樣的IP位址，以持續性的使用各種應用程式不至中斷。
只要可以使用在IP上的應用程式即可對應到MobileIP上。
在WiMAX網路下，如圖6所表示，referencemodel在跨越多個ASN的情況，MS換手的情況有以下兩種：
1.MS移動離開了目前ASN目前接取BS的覆蓋範圍，換手到此ASN底下的其他BS。
我們稱為Intra-ASNmobility。
2.MS移動離開了目前ASN的網路環境，到了新的ASN網路環境下，因此換手到新的ASN網路下的BS。
我們稱為Inter-ASNmobility
圖6.MobilityscenariowithmultipleASN-GW[asn-gw]
根據以上兩種情形，我們可以看得出來其中移動的範圍與程度是不同的，WiMAXForum在2007年3月提出的“WiMAXEnd-to-EndNetworkSystemsArchitectureStage3”裡有提到ASNAnchoredMobility與CSNAnchoredMobility：
1.Stage2/3將ASNAnchoredMobility分為準備階段（Preparationphase）和行動階段（Actionphase），這兩個階段分別由802.16e規格定義的MOBMSHO-REQ（在Networkinitiated時，為MOBBSHO-REQ）與MOBHO-IND訊息所發起，準備階段有些步驟是Optional的，可以留到行動階段再執行；
相反來說，如果準備階段已經執行過的步驟，行動階段則可省略。
這樣的好處是可以節省換手延遲時間。
圖7ASNanchoredmobilityscenario
2.CSNanchoredmobility:
針對使用者在不同ASN換手的情況，可，此使用者會以原本的CSN服務網路為瞄點，從原本CSN-ASNtunnel轉換到新的CSN-ASNtunnel.CSNAnchoredMobility有異於ASNAnchoredMobility，主要牽涉到CoA
（CareofAddress）的改變，也就是牽涉到IPlayer的訊息交換。
圖8CSNASNanchoredmobilityscenario
針對以上兩種使用者的mobility運作方式，作了相關的比較內容：
內容
ASN-AnchoredMobility
CSN-AnchoredMobility
換手時間
較快-因為換手過程不經過後端網路（FA）
較慢-因為換手過程經由後端網路
FA變動與否
ASN-GW內的FA不會變動，原本的ASN內的FA，會做轉送
CSN更換新的FA，重新與CSN內的HA做MIP註冊的動作，之後由新的FA做封包轉送。
網路變化
當MS移動到其
它的ASN底下，對於HA來說，是不知情的
對於HA來說，是會更換其CoA
轉送效率
較差
較佳
※HOFunctionNetworkTransaction
圖9
整個流程如圖9所示：
1.首先ServingHO功能實體，會收到來至底層的訊息，要求進行換手的動作。
ServingHO此時會發出HORequest的訊息，並送往TargetHO功能實體。
在收到HandoverIndication時，ServingHOFunction則會傳送HOConfirm的訊息至唯一的TargetHOFunction。
2.TargetHOFunction在收到HORequest後，會回覆HOResponse給ServingHOFunction。
在此訊息流程中，可允許多個TargetHOFunction同時進行。
ServingHOFunction可以和TargetHOFunction直接作訊息溝通，或者是可藉由多個RelayHOFunction來轉送訊息。
3.從ServingHOFunction傳送過來的HORequest可包含多個TargetHOFunction此時RelayHOFunction可個別的送個HORequest給每個TargetHOFunction，並收集所有的HOResponse後，再將其結果送至原來的ServingHOFunction。
※QoS功能服務
IEEE802.16所定義的QoS屬於連線導向，針對每條連線，完成建立後，提供其中的一種排程服務，其中定義包含-Resourceallocation,admission,以及scheduling.而WiMAXforum定義了網路端的QoS，如圖10所表示:
其功能有以下幾種：
1.支持ASN初始化建立，修改與刪除業務功能
2.提供用戶Qos信息和策略功能（policyFunction）的DATABASE，
3.TheprovisionedQoSprofileservestoauthorizedynamicrequestsinitiatedbytheMSortheBS
整個架構下的有幾個重要元件如以下說明：
1.SFA
服務流授權（ServiceFlowAuthorization,SFA）:
是一個位於ASN-GW上的元件，主要的任務為根據使用者的身分向AAA伺服器要求相關的QoS設定檔，配合自身的本機政策資料庫（LocalPolicyDatabase），根據這些設定檔來進行服務流的管理。
SFA有兩種，一種是AnchorSFA，另一種是ServingSFA。
在一個存取網路服務（ASN）中，對任一MS都只存在一個AnchorSFA，而AnchorSFA主要是在負責進行上述所說的服務流管理任務。
至於ServingSFA則是直接跟MS進行溝通的媒介，它會將AnchorSFA所決定的服務流訊息傳到MS的SFM上。
當然，AnchorSFA和ServingSFA可位於同一台ASN-GW上。
2.SFM
服務流管理（ServiceFlowManagement,SFM）:
是一個位於BS上的原件，負責建立、修改、刪除IEEE802.16e的服務流，它還包含了AdmissionControl的功能，負責檢查底層的無線資源，檢查服務流是否能按所需的QoS參數建立。
3.PF
政策功能（PolicyFunction,PF）:
主要包含一個政策資料庫，負責和AAA伺服器以及AF溝通，提供相關的政策。
4.AF
應用功能（ApplicationFunction,AF）:
主要是應用層的介面，根據應用層的特性來觸發PF，進而建立符合需求的服務流。
5.AAAServer:
儲存用戶的QoS的參數與政策規則（policyrole），剛開始，使用者進入網路時，會將自己的QoS資訊下載到SFA作為認證與授權程序的一部份。
AAAserver也可以提供資訊給PF，讓PF決定要如何處理AAAserver傳來的資料。
QoS功能服務的架構說明了WiMAX網路支援動態的建立、授權、修改、以及刪除使用者服務流程，依照不同用戶和不同的服務流程，來由上層網路端定義QoS差異化的服務。
※WiMAX系統佈建的考量
取決於幾個重要的大層面，分別包含了1.網路計畫2.服務品質管理3.移動管理以及4.網路管理等，針對這幾個層面作分析與說明
1.網路規劃（networkplanning）
網路規劃是電信業者與網路業者在佈建網路的第一考量，A.成本的花費-設備費用（CAPEX）C.營運的花費-操作費用（OPEX），C.佈建足夠的資料密度（datadensity）
A.設備費用包含了無線端設備（BS/SS/RS）與骨幹網路（backhole）的費用，通常，在前置營運部分，所花費的費用，我們都可以歸類為設備費用，所以對於WiMAX來說，會有付費頻譜的問題，不同連續channel或是不連續channel亦有不同價格的問題，所以這些費用在營運商初期的時候也是必須規劃，列入設備費用來計算。
B.操作費用（OPEX）包含了相關軟硬體租用費，營運費用與廣告費用等等在執行網路服務時所支出的成本內容皆包含在內。
C.佈建足夠的資料密度[Wimax-dep]：
如X2圖所示，考量1.目標市場2.區域資訊3.提供的服務項目，區域資訊夾帶著人口與住家的網路需求。
給定4.期望的市場佔有率，則可以算出5.期望的使用人數，整個市場環境下的使用人數可以算出資料密度。
而資料密度給佈建者在考量佈建的同時可以估算自己佈建基地台的位置與密度。
圖X2.規劃與計算資料密度
2.服務品質管理
在802.16的定義中有許多提供QoS的項目，可以達到所需的要求與可接受的服務品質，例如聲音與影像的品質。
而電信網路營運商也會有自己對於客戶的服務品質管理，針對客戶的需求提供不同費用的服務項目，也意味著對不同的客戶提供差異性服務。
也就是說，必須要考量適合的服務品質與費用之間的搭配，才能夠使用戶的滿意，也能夠獲得好的收益。
3.移動管理
IEEE802.16e[ieee80216e]定義了SS/ms的移動管理，一個移動用戶可以從一個BS的涵蓋範圍內移動到另外一個BS的移動範圍下，在此種情境下，必須使用MobileIP的架構才可以運作，針對移動管理的運作在之前已經詳細說明，事實上除了一般的換手操作流程考慮到的確保換手過程不間斷以外，換手的策略也是網路業者與使用者很好的著眼點，從使用者與網路端與使用者方面考量的方向還具備以下因素[agent]：
大致上除了從網路端與使用者端考量換手，我們會針對幾個必較常用評估方法來觀察：
1.換手延遲時間2.耗電/省電的情況3.整理網路的流暢度等等的評估方式來觀察換手策略的優與劣。
4.網路管理
整個網路架構完成之後，網路的營運與管理是重要的關鍵。
綜觀而言，無線網路的管理可以被分成以下部分：
管理項目
管理內容
網路元件管理
BS,SS,Router,Switch等網路設備的管理
網路建設管理
針對網路系統與骨幹網路的整合，以及與其他網路服務互動
網路盤點管理
包含網路資源的管理如IP、頻寬使用率的統計
網路計劃
考慮網路覆蓋率、無線電資源與相關的管理項目
網路服務
管理使用者的帳號、使用網路資源的權限
帳單服務
針對使用者訂閱的服務與基本費率的計價
顧客管理
客服中心、維修服務與服務申請
資料探勘
透過資料庫，尋找使用者偏好的資訊
※Wimax電信網路計費
我們要如何在Wimax網路下做電信計費以及加值服務呢？
電信網路針對AAA-認證（Authentication）、授權（Authorization）、計費（Accounting）三方面成為一個標準平台，提供安全、便利的收費系統，其中認證與授權的部分在先前已經提過，是以EAP的流程進行，之後在針對連線上的MS作計費。
圖.電信網路計費架構
NWG定義了電信計費的架構-AccountingArchitecture[archi1]，如圖所示，包含在NAP,VisitedNSP以及homeNSP內部加入功能元件，而整個流程是以RADIUS作為基礎，支援offline（post-paid）,QoS-Based以及online（prepaid）accounting的計費方式（Theseincludethedeliveryofinformationforthepurposeofbilling（bothprepaidandpostpaidbilling）andinformationthatcanbeusedtoauditsessionactivitybyboththehomeNSPandvisitedNSP.），我們會針對這幾點作簡單的操作流程說明：
1.Offline（post-paid）accounting
Post-paid的流程是針對使用者的使用量紀錄（UsageDataRecords-UDRs）來作計費，對WiMAXcoreNetwork來說，UDRs是一種無線連結紀錄（AirlinkRecords），ASN網路必須從MS連線到ASN之後，直到MS與ASN斷線。
其中的資料流量都必須被記錄載於ASN，ASN透過IP網路將一筆或是多筆的UDRs包裝成RADIUS計費訊息（RADIUSaccountingmessages）傳給CSN內的homeRADIUSServer，並且CSN內的HomeAAAserver也會根據其內容做相關的電信計費。
2.QoS-Basedaccounting
在這邊所提到QoS的計費模型，分為兩種QoS，一種包含使用者針對連線過程中，對於網路加值內容的對於計費的影響，例如使用者若是付費有關頻寬保證或是連線保證的服務，則這種情況計費可能會有所謂的未滿足使用者需求的減價計費，例如:
使用者的上網接通率不如電信業者所提供的預期，在CSN的HomeAAAserver也必須有能力支援加值計費的QoSservice。
而另外一種，是針對WiMAX的QoS服務等級，不同的servicesession，有不同的計費方式。
針對上述此種QoS-Basedaccounting，例如：
電信業者可以針對FTP的session以量計費，也可以針對VoIPseeion以時間作計費，此種類型的計費模型必須把這些紀錄（UsageDataRecords-UDRs）加入計費的內容，所以ASNnetwork內的ASN-gw或是BS必須紀錄相關的連線ID（CID），或是其連線的port，才能完成此類的計費模型。
3.Online（prepaid）accounting
電信業者對使用者提供預付的機制，類似所謂的預付卡或是易付卡，使用者購買電信業者提供的服務（prepaiddataservice）。
當MS連上線之後，會從Home
升级会员 