標簽：WiMAX MS

摘要 WiMAX是一種基于標準的技術，具有標準化、技術成熟、傳輸速度快、覆蓋范圍廣、良好的抗雨衰性能、擴容性強，組網靈活的優點，已成為當前運營商寬帶城域網建設“最后一公里”理想的無線接入手段。文章給出了WiMAX網絡詳細的入網過程，包括網絡發現與選擇、鑒權注冊、業務流和數據通道的建立，并給出了WiMAX網絡的自舉過程及每個過程中詳細的通信流程圖。

1、概述

WiMAX網絡中的MS入網過程，包含網絡發現與選擇、鑒權認證、業務流(ISF)和數據通道(DP)的建立和MS自舉，如圖1所示。

圖1 MS入網過程

MS開機后首先進行網絡發現和選擇過程，它是在第一次使用網絡、初始網絡進入、網絡重進入、或當MS穿越NAP覆蓋區域的時候執行。此過程包括選擇網絡，獲取DL、UL信道參數和MAC同步，基本能力協商等。MS的EAP過程完成MS的授權、認證(身份和設備認證)和計費。通過802.16e注冊過程[1]，MS被允許進入網絡。ISF和DP建立，MS和ASN使用ISF傳送控制業務，如IP配置管理和IPclient應用信令(DHCP信令、 RA、NIP和SIP等)。MS需要通過自舉過程獲得家鄉代理(HA)地址、家鄉地址(HoA)和建立與HA之間的安全聯盟(SA)。

2、網絡發現和選擇及EAP認證和802.16e注冊

MS開機后進行網絡發現和選擇過程，執行EAP認證并進行802.16e注冊。其詳細流程圖如圖2所示。

圖2 網絡發現和選擇以及EAP認證和802.16e注冊

2.1 網絡發現和選擇[2]

圖2中的1、2步驟為注冊啟動，MS選擇網絡，獲取下行鏈路信道、MAC同步和獲取上行鏈路信道參數。MS通過RNG-REQ/RNG-RSP消息交換完成測距(Ranging)流程。3、6步驟為MS發送SBC-REQ消息給BS啟動SBC(SSBasicCapabilities)基本能力協商，MS和BS協商PKM協議版本、認證策略。收到SBC-REQ的BS發送SBC-RSP消息到執行鑒權架構策略(PKMv2、singleEAP、 CMAC模式)的MS。4、5、7步驟為BS發送MS_PreAttachment_Req消息給它默認的ASN-GW，通知有新的MS進入網絡。接收到 MS_PreAttachment_Req的ASN GW生成一個關于該MS ID的新上下文塊，并向BS響應MS_PreAttachment_Rsp消息。BS發送MS_PreAttachment_Ack消息到ASN GW，確認SBC-RSP已經發送到MS。

2.2 EAP認證

步驟8為MS接入到網絡，首先進行認證過程。過程中，ASN充當認證者(Authenticator)和AAA客戶端，負責把MS傳送來的EAP包封裝成AAA包傳遞給AAA服務器。認證結束后，MS獲得授權進行業務通信，可獲得MSK、EMSK等一系列KEY，MS開始業務流建立。

2.3 802.16e注冊

步驟9、12為MS執行802.16e注冊過程，發送REG-REQ消息給BS，該消息中攜帶MS支持能力。BS發送REG-RSP消息到MS，消息中攜帶有適當的參數(根據BS策略或ASN-GW的響應)。何時發送REG-RSP取決于BS的決策。步驟10、11、13為，BS通過 MS_Attachment_Req消息將EAP認證的結果轉發給ASN-GW的認證者。ASN-GW認證者收到MS_Attachment_Req消息后，向BS響應MS_Attachment_Rsp消息。然后，BS發送MS_Attachment_Ack消息ASN-GW的認證者，通知ASNGW認證者發送的MS_Attachment_Rsp消息已經接收到，并且已經向MS發送了REG-RSP消息及觸發ASN-GW認證者發起預置服務流的建立。

3、DP和ISF建立

數據通道(DP)功能在兩個對端之間管理承載平面的建立，可包含處理承載平面所需的任何隧道和/或附加功能的建立。數據通道功能可用于基站之間、ASNGW之間或者基站和ASNGW之間建立承載平面，也可處理多播或廣播。DP和ISF建立流程圖如圖3所示。

圖3 DP和ISF建立

圖3中的(1)作為接入認證的一部分，anchorSFA從HAAA上下載MS的QoSprofile。AnchorSFA發送RR_Req至 Serving SFA用于請求SF的建立。(2)Serving SFA檢查DP是否需要創建，若需要創建DP，則serving SFA發送Path_Reg_Req至SFM。(3)SFM檢查是否有足夠的無線資源，并根據QoS-Info參數和可用資源決定是否接收請求。如果接收請求，則將發送DSA-Request至MS。(4)MS接收或拒絕DSA-Request。(5)當SFM收到DSA-Response OK響應后，發送Path_Reg_Rsq至serving SFA確認預留。此時，減少的資源由SFM授予，QoS參數由SFM返回至serving SFA。(6)收到來自SFM的響應后，serving SFA發送RR_Rsp(包含QoS-Info參數和授予的QoS值)至Anchor SFA確認預留。請求與響應的SFID進行匹配，若不匹配則丟棄。(7)serving SFA返回Path_Reg_Ack至SFM。(8)收到來自serving SFA的成功響應后，Anchor SFA返回RR_Ack至serving SFA。完成ISF和DP建立。

4、自舉(bootstrapping)

自舉[3]定義為MS獲得HA地址和家鄉地址(HoA)，并建立了MS和HA之間的安全聯盟(SA)的過程。自舉流程如圖4所示。

圖4 自舉

自舉步驟為：(1～5)在EAP認證和授權中，AAA通過檢查用戶的profile，分配相關的自舉信息至 Anchorauthenticator。自舉信息中包含HA地址，可能包含HL和HoA。在DP和ISF建立后，MS在鏈路上發送RS或ASN-GW在鏈路上發送RA。MS收到RA中，從中提取出鏈路的前綴。MS根據此鏈路前綴自動配置地址或者使用DHCPv6進行地址配置[4]。(6～7)MS發送 DHCPv6Info-Req消息至Anchorauthenticator，請求自舉信息。收到請求信息后，ASN將使用DHCP Reply返回自舉信息至MS。(8)MS和HA之間用IKEv2建立安全聯盟SA，返回MS的HOA給MS[5]。