CN100586094C - 宽带无线网络和有线网络互连的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种宽带无线网络和有线网络互连的方法和系统，本发明所述方法主要包括：将BWA(宽带无线接入)网络通过CM(电缆调制解调器)与MSO(多业务运营商)网络在MSO网络内的参考点CMRFI互连，再通过CMTS(电缆调制解调局端系统)将MSO网络和DSL(数字用户线)网络在参考点V互连。利用本发明所述方法可以解决WiMAX网络、DSL网络和MSO宽带网络互连的问题。本发明可以替代DOCSIS(光纤/同轴电缆混合网接入网络)和DSL的有线接入，作为DOCSIS和DSL有线接入的无线延伸。本发明基于WiMAX over DOCSIS(DOCSIS承载WiMAX网络)的概念，可以使WiMAX接入网的建设尽量利用原HFC(光纤/同轴电缆混合网)传输网络已布设的资源，直接避免基站回程的额外互连布线，从而降低了WiMAX接入网的建设成本。

Description

宽带无线网络和有线网络互连的方法和系统

技术领域

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种宽带无线网络和有线网络互连的方法和系统。

背景技术

宽带无线接入BWA(Broadband wireless access，宽带无线接入)设备可以为用户提供方便的宽带接入方式。目前有基于私有协议的宽带无线接入设备，也有基于标准协议的宽带无线接入设备。IEEE(电子电气工程师协会)802.16标准定义的宽带无线接入设备，是宽带无线接入技术的系列标准的一个子集。BWA设备中包括WIMAX(全球互动微波接入)设备。

数字技术的迅猛发展使得计算机网络、公共电信网和有线电视网这三大业务网络开始互相渗透。HFC(光纤/同轴电缆混合网)因其良好的频带资源、覆盖范围和业务综合能力已经成为业界倍受瞩目的三网业务载体之一。DOCSIS(HFC接入网络)是建立在有线电视同轴网基础上的双向交互式宽带网，它保留了传统的模拟传输方式，同时充分利用现有的有线电视同轴电缆资源，不需重新铺设配线网就可为用户提供电话、广播电视、视频点播、Internet接入、视频会议、数据等多种业务。因此，DOCSIS具有低成本、宽频带和多业务特性，它将成为解决最后1公里宽带接入的优选方案。PacketCable(分组电缆)标准是建立在DOCSIS的基础上的MSO宽带网络标准。

PacketCable分为HFC接入网络、用户驻地网和MANAGED IPNETWORK(管理IP网络)，基于HFC接入网络的PacketCable参考架构示意图如图1所示，图1中省略了BRAS中的网元。HFC接入网络和用户驻地网的主要网元包括：CMTS(电缆调制解调局端系统)、HFC/Cable Network(HFC传输网络)、CM(Cable Modem，电缆调制解调器)、多媒体终端适配器MTA(Multimedia Terminal Adapter，图中省略)等。其中，CMCI为用户驻地网中CPE(用户端设备)和CM的参考点；CMRFI为CM和HFC/CableNetwork间的参考点；CMTS-NSI为CMTS和管理IP网络间的参考点。

在MANAGED IP NETWORK和CPE间可仅采用二层网络桥接技术；也可采用IP三层路由技术。

DSL(数字用户线)网络的架构正由PPP over ATM(ATM承载点到点协议)向基于Ethernet Aggregation and connectivity(以太网汇聚和连接)的IPQoS(业务质量)使能型架构演变。该使能型架构的通用结构示意图如图2所示。

在图2中，T为CPN(用户驻地网)网络中TE(终端设备)和DSLModem(DSL调制解调器)间的参考点；U为DSL Modem和接入点DSLAM(数字用户线接入复用器)间的参考点；V为Access Network(接入网)中DSLAM和BRAS(宽带接入服务器)间的Ethernet Aggregation(以太网汇聚)参考点；A10为接入网与SP(业务提供商)间的参考点，该参考点可以连接ASP(应用服务提供商)到拥有接入网的NSP(网络服务提供商)，或在漫游情景下连接NSP到拜访地接入网。CPN网络与接入网间采用DSL接入技术互连。

IEEE 802.16是第一个宽带无线接入标准，该标准主要有两个版本：“802.16-2004”，即802.16标准的宽带固定无线接入版本。“802.16e”，即802.16标准的宽带移动无线接入版本。其中，802.16-2004仅定义了两种网元：BS(基站)和SS(用户站)，BS和SS间采用宽带固定无线接入技术互连；802.16e也仅定义了两种网元，BS和MS(移动用户站)，BS和MS间采用宽带移动无线接入技术互连。

WiMAX论坛在802.16的基础上，定义了ASN(接入服务网)和CSN(连接服务网)，构成了宽带WiMAX网络，以支持固定、游牧、便携、简单IP移动或全移动接入。以802.16e为例，WIMAX网络的参考架构示意图如图3所示。

在图3中，R1为MS/SS与ASN间的参考点，R3为ASN和CSN间的参考点。MS可以为单纯的Mobile Terminal(移动终端)，也可以在MS下面再挂接TE。

WIMAX 802.16e移动网采用两层的移动管理架构，采用802.16安全子层PKMv2(私钥管理版本2)和DHCP(动态主机配置协议)提供终端配置和链路控制及管理能力。在移动应用下，WIMAX 802.16e移动网在ASN和CSN间采用基于MIP(移动IP)的三层移动管理。

ASN出口节点和MS间可采用IP三层路由技术，在空口上支持IP CS(IP汇聚子层)；ASN出口节点和MS间也可采用二层网络桥接技术，如用以太网桥接，在空口上支持ETH CS(以太网汇聚子层)。

在现有技术中还没有将WiMAX网络、DSL网络和MSO宽带网络三网互连的方法。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种宽带无线网络和有线网络互连的方法和系统，从而解决了WiMAX网络、DSL网络和MSO宽带网络三网互连的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种宽带无线网络和有线网络互连的方法，包括：

A、在全球互动微波接入WIMAX 802.16-2004网络的基站BS或WIMAX802.16e网络的接入服务网ASN内部设置电缆调制解调器CM，或在多业务运营商MSO网络中设置CM；

B、当在所述BS或ASN内部设置CM时，所述BS或ASN直接与MSO网络在MSO网络内的参考点CMRFI互连，再通过电缆调制解调局端系统CMTS将MSO网络和数字用户线DSL网络在参考点V互连，该互连方案是基于二层桥接模式的技术方案或基于三层路由模式的的技术方案，所述的参考点V为DSL网络中的接入网中数字用户线接入复用器DSLAM和宽带接入服务器间的以太网汇聚参考点；

当在MSO网络中设置CM，所述BS或ASN通过参考点CMCI与该CM相连，再与MSO网络在MSO网络内的参考点CMRFI互连，再通过CMTS将MSO网络和DSL网络在参考点V互连，该互连方案是基于二层桥接模式的技术方案或基于三层路由模式的技术方案。

所述方法具体包括：

当在WIMAX 802.16-2004网络的BS内部设置CM时，在所述基于二层桥接的模式中，在终端设备TE到业务提供商SP的路径中，在宽带接入服务器BRAS与TE间采用二层桥接，在基站和用户站之间采用802.16-2004二层无线接入，该模式在安全方面，在基站和用户站间采用802.16安全子层PKM安全架构。

所述的802.16-2004二层无线接入在空口上支持以太网汇集子层ETH CS。

所述方法具体包括：

当在WIMAX 802.16-2004网络的BS内部设置CM时，在所述基于三层路由的模式中，在TE到SP的路径中，在BRAS与TE间采用三层路由，在基站和用户站之间的IP层运行于802.16-2004二层无线接入技术之上，该模式在安全方面，在基站和用户站间采用802.16安全子层PKM安全架构。

所述的802.16-2004二层无线接入在空口上支持IP汇聚子层IP CS。

所述方法具体包括：

当在WIMAX 802.16-2004网络的BS内部设置CM时，在所述基于二层桥接的模式中，在TE到SP的路径中，在BRAS与TE间采用二层桥接，在基站和用户站之间采用802.16-2004二层无线接入，在BRAS和TE间支持以太网承载点到点协议PPP over Ethernet作为链路协议，作为地址分配和认证机制，提供终端配置、连接的控制和管理能力。

所述的802.16-2004二层无线接入在空口上支持ETH CS。

所述方法还包括：

在所述基于二层桥接的模式中，在BRAS和SP之间采用隧道协议，该隧道协议包括第2层隧道协议L2TP协议或多协议标签交换MPLS隧道协议。

所述的802.16-2004二层无线接入在空口上支持ETH CS。

所述方法具体包括：

当在WIMAX 802.16e网络的ASN内部设置CM时，在所述基于二层桥接的模式中，在TE到SP的路径中，在BRAS与TE间采用二层桥接，在ASN和移动用户站之间采用802.16e二层无线接入，该模式在安全方面，在ASN与CMTS间延用光纤/同轴电缆混合网接入网络DOCSIS安全子层安全架构。

所述的802.16e二层无线接入在空口上支持ETH CS。

所述方法具体包括：

当在WIMAX 802.16e网络的ASN内部设置CM时，在所述基于三层路由的模式中，在TE到SP的路径中，在BRAS与TE间采用三层路由，在ASN和移动用户站之间的IP层运行于802.16e二层无线接入技术之上，该模式在安全方面，在ASN与CMTS间延用DOCSIS安全子层安全架构。

所述的802.16e二层无线接入在空口上支持IP CS。

所述方法具体包括：

当在WIMAX 802.16e网络的ASN内部设置CM时，在所述基于三层路由的模式中，在移动用户站到SP的路径中，在BRAS与移动用户站间采用三层路由，在ASN和移动用户站之间的IP层运行于802.16e二层无线接入技术之上，该模式在安全方面，在ASN与CMTS间延用DOCSIS安全子层安全架构。

所述的802.16e二层无线接入在空口上支持IP CS。

所述方法具体包括：

当在WIMAX 802.16e网络的ASN内部设置CM时，在所述基于二层桥接的模式中，在TE到SP的路径中，在BRAS与TE间采用二层桥接，在ASN和移动用户站之间采用802.16e二层无线接入，在BRAS和TE间支持PPP overEthernet作为链路协议，作为地址分配和认证机制，提供终端配置、连接的控制和管理能力，该模式延用802.16e的无线资源管理、负载平衡和安全特性。

所述的802.16e二层无线接入在空口上支持ETH CS。

所述方法还包括：

在所述基于二层桥接的模式中，在BRAS和SP之间采用隧道协议，该隧道协议包括L2TP协议或MPLS隧道协议。

所述的802.16e二层无线接入在空口上支持ETH CS。

一种宽带无线网络和有线网络互连的系统，包括：

基站设备：用于通过一对或不止一对有线线缆通过参考点CMCI和电缆调制解调器设备相连，完成无线用户的接入，并将接入的无线用户的数据包或帧传递给电缆调制解调器设备，将电缆调制解调器设备传递过来的数据包或帧输出给无线用户，所述的基站设备包括802.16基站；

电缆调制解调器设备：设置在MSO网络中，用于通过一对或不止一对有线线缆和通过参考点CMCI基站设备相连，通过一对或不止一对同轴电缆采用二层桥接的模式或三层路由的模式和MSO网络的CMTS在参考点CMRFI相连，将基站设备传递过来的数据包或帧进行光纤/同轴电缆混合网接入网络DOCSIS调制处理后传递给CMTS，将CMTS传递过来的数据包或帧进行DOCSIS解调处理后传递给基站设备。

所述的系统包括：

远程供电设备：用于将市电输入或直流电输入转换成高压直流电，通过包括双绞线在内的有线线缆输出给电缆调制解调器设备或同时输出给电缆调制解调器设备和基站设备，对电缆调制解调器设备或同时对电缆调制解调器设备和基站设备进行远程供电。

所述的基站设备包括：

基站无线处理单元：用于完成无线用户的接入，并将接入的无线用户的数据包或帧传递给基站有线业务处理单元，将基站有线业务处理单元传递过来的数据包或帧传递给无线用户，该基站无线处理单元包括一个或不止一个处理单元；

基站有线业务处理单元：用于通过一对或不止一对有线线缆和电缆调制解调器设备相连，将基站无线处理单元传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器设备，将电缆调制解调器设备传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站无线处理单元。在以上所述的基于三层路由的模式中，该基站有线业务处理单元支持IP层、数据链路层和物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该基站有线业务处理单元支持数据链路层和物理层处理。

所述的基站有线业务处理单元包括：

基站以太网业务处理单元：用于通过一对或不止一对以太网有线线缆和电缆调制解调器设备相连，将基站无线处理单元传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器设备，将电缆调制解调器设备传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站无线处理单元。在以上所述的基于三层路由的模式中，该基站以太网业务处理单元支持IP层、以太网数据链路层和以太网物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该基站以太网业务处理单元支持以太网数据链路层和以太网物理层处理。

所述的基站设备包括：

基站远程供电单元：当该基站设备不接收上述远程供电设备的供电时，用于将市电输入或直流电输入转换成高压直流电，通过包括双绞线在内的有线线缆输出给电缆调制解调器设备，对电缆调制解调器设备进行远程供电；

当该基站设备接收上述远程供电设备的供电时，用于将远程供电设备传递过来的高压直流电转换为低压直流电，对基站设备进行本地供电，或者将接收到的高压直流电进行续传，通过有线线缆向下一级远端的基站设备进行远程供电。

所述的电缆调制解调器设备包括：

电缆调制解调器有线业务处理单元：用于通过一对或不止一对有线线缆和基站设备相连，将基站设备传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器单元，将电缆调制解调器单元传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站设备。在以上所述的基于三层路由的模式中，该电缆调制解调器有线业务处理单元支持IP层、数据链路层和物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该电缆调制解调器有线业务处理单元支持数据链路层和物理层处理；

电缆调制解调器单元：用于通过一对或不止一对同轴电缆和MSO网络的CMTS在参考点CMRFI互连，将电缆调制解调器有线业务处理单元传递过来的数据包或帧进行DOCSIS调制处理后传递给CMTS，将CMTS传递过来的数据包或帧进行DOCSIS解调处理后，传递给电缆调制解调器有线业务处理单元。该电缆调制解调器单元包括一个或不止一个电缆调制解调器。

所述的电缆调制解调器有线业务处理单元包括：

电缆调制解调器以太网业务处理单元：用于通过一对或不止一对以太网有线线缆和基站设备相连，将基站设备传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器单元，将电缆调制解调器单元传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站设备。在以上所述的基于三层路由的模式中，该电缆调制解调器以太网业务处理单元支持IP层、以太网数据链路层和以太网物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该电缆调制解调器以太网业务处理单元支持以太网数据链路层和以太网物理层处理。

所述的电缆调制解调器设备包括：

电缆调制解调器远程供电单元：用于将远程供电设备传递过来的或远程供电设备和基站设备的基站远程供电单元同时传递过来的高压直流电转换为低压直流电，对电缆调制解调器设备的电源供给单元进行本地供电，或者将接收到的高压直流电进行续传，通过有线线缆向下一级远端的电缆调制解调器设备进行远程供电。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明提出二种WiMAX 802.16-2004、DSL和MSO宽带网络互连方案和二种WiMAX 802.16e、DSL和MSO宽带网络互连方案，解决了WiMAX网络、DSL网络和MSO宽带网络互连的问题；

2、本发明可以替代DOCSIS和DSL的有线接入，作为DOCSIS和DSL有线接入的无线延伸，支持固定无线、游牧、便携和移动接入应用。

3、本发明以紧耦合的方式支持DSL运营商发展WiMAX网络和MSO网络，提出了基于WiMAX over DOCSIS(HFC接入网络承载WiMAX)的概念，可以使WiMAX接入网的建设尽量利用原HFC传输网络已布设的资源，直接避免基站回程的额外互连布线，从而降低了WiMAX接入网的建设成本。

4、本发明中WiMAX和MSO宽带网络可以共享DSL的BRAS，可通过PPPoE实现针对用户的认证，为WiMAX和MSO宽带网络提供了一种用户的认证方式。

附图说明

图1为基于HFC接入网络的PacketCable参考架构示意图；

图2为DSL的使能型架构的通用结构示意图；

图3为以802.16e为例，WIMAX网络的参考架构示意图；

图4为WiMAX的BS中包含CM功能时，本发明中WiMAX 802.16-2004、DSL和MSO在参考点CMRFI/V互连的方案示意图；

图5当WiMAX的BS中没有包含CM功能时，本发明中WiMAX 802.16-2004、DSL与MSO在参考点CMRFI/V互连的方案示意图；

图6为当WiMAX的ASN中包含CM功能时，本发明中WiMAX 802.16e、DSL和MSO在参考点CMRFI/V互连的方案示意图；

图7为当WiMAX802.16e的ASN中没有包含CM功能时，本发明中WiMAX802.16e、DSL和MSO在参考点CMRFI/V互连的方案示意图；

图8为本发明所述宽带无线网络和有线网络互连的系统的一种结构图；

图9为本发明所述宽带无线网络和有线网络互连的系统的另一种结构图。

具体实施方式

本发明提供了一种宽带无线网络和有线网络互连的方法和系统，本发明的核心为：

当BS或ASN中包含CM功能时，通过BS或ASN将WiMAX网络与MSO网络在参考点CMRFI处互连，再通过CMTS将MSO网络和DSL网络在参考点V互连。

当BS或ASN中没有包含CM功能时，在MSO网络中增加一个CM，BS或ASN在参考点CMCI和该CM相连，再与MSO网络在参考点CMRFI处互连，然后，通过CMTS将MSO网络和DSL网络在参考点V互连。

下面先描述本发明所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，即WiMAX网络、DSL网络和MSO网络三网互连的方法。该方法包括四种方案。

方案1、当WiMAX802.16-2004的BS中包含CM功能时，本发明中WiMAX802.16-2004、DSL和MSO在参考点CMRFI/V互连的方案示意图如图4所示，具体描述如下：

通过BS将WiMAX网络与MSO网络在参考点CMRFI处互连，再通过CMTS将MSO网络和DSL网络在参考点V互连。该方案属于紧耦合方案。该方案有四种模式，图4中分别给出了各种模式在TE->SS->BS->CMTS->BRAS路径下的协议栈。该路径为该方案中的WiMAX 802.16-2004、DSL和MSO三网互连的端到端路径。该互连方案主要适用于固定接入应用。下面分别介绍该方案的四种模式：

1-1、模式1

在TE->SS->BS->CMTS->BRAS->SP路径下，在BRAS和TE间采用二层桥接技术，例如，以太网桥接技术，所述的采用二层桥接技术是指CMTS、BS和SS皆为二层网元，在BS和SS间采用802.16-2004二层无线接入技术替代DOCSIS和DSL的二层有线接入，或作为DOCSIS和DSL二层有线接入的二层无线延伸，该802.16-2004二层无线接入技术(如以太网桥接技术)可以在空口上支持ETH CS。

1-2、模式2

在TE->SS->BS->CMTS->BRAS->SP路径下，在BRAS和TE间采用三层路由技术，例如，IP三层路由技术，所述的采用三层路由技术是指CMTS、BS和SS皆为三层网元，在BS和SS间IP层运行于802.16-2004二层无线接入技术之上，替代DOCSIS和DSL的有线接入或作为DOCSIS和DSL的有线接入的无线延伸，该802.16-2004二层无线接入技术可以在空口上支持IP CS。

上述方案1中的两种模式在安全方面，在SS和BS间延用802.16安全子层PKM(私钥管理)安全架构，依赖PKM和DHCP提供终端配置和连接的控制和管理能力。该两种模式主要适用于固定和游牧的Triple play(提供数据+语音+视频)业务接入应用。

1-3、模式3

在TE->SS->BS->CMTS->BRAS->SP路径下，在BRAS和TE间可仅采用二层桥接技术，例如，以太网桥接技术，所述的采用二层桥接技术是指CMTS、BS和SS皆为二层网元，在BS和SS间采用802.16-2004二层无线接入技术替代DOCSIS和DSL的二层有线接入，或作为DOCSIS和DSL二层有线接入的二层无线延伸，该802.16-2004二层无线接入技术(如以太网桥接技术)可以在空口上支持ETH CS。为了支持批发业务，延用DSL论坛的推荐，在BRAS和TE间支持PPP over Ethernet(以太网承载点到点协议)作为链路协议，作为地址分配和认证机制，提供终端配置和连接的控制和管理能力，该模式适用于纯数据业务。

1-4、模式4：

该模式除了具备上述模式3的所有特点外，在网络运营商的BRAS和SP之间采用隧道协议，例如L2TP(第2层隧道协议)协议或MPLS(多协议标签交换)隧道。此处隧道协议的作用是用于区分不同的业务运营商SP。

方案2、当WiMAX802.16-2004的BS中没有包含CM功能时，本发明中WiMAX 802.16-2004、DSL和MSO在参考点CMRFI/V互连的方案示意图如图5所示，具体描述如下：

在MSO宽带网中设置一个CM，BS在参考点CMCI和该CM相连，再与MSO网络在参考点CMRFI处互连，然后，通过CMTS将MSO网络和DSL网络在参考点V互连。该方案属于紧耦合方案。该方案有四种模式，图5中分别给出了各种模式在TE->SS->BS->CM->CMTS->BRAS->SP路径下的协议栈。该路径为该方案中的WiMAX 802.16-2004、DSL和MSO三网互连的端到端路径。该互连方案主要适用于固定接入应用。

本方案与图4所示的互连方案差别在于前者BS已包含CM功能(CMCI为网元的内部接口，不对外开放)，而该方案中BS与CM为不同网元，参考点对外开放。本方案的四种模式与图4所示的互连方案的四种模式完全相同，因此，不再具体描述。

方案3、当WiMAX802.16e的ASN中包含CM功能时，本发明中WiMAX802.16e、DSL和MSO在参考点CMRFI互连的方案示意图如图6所示，具体描述如下：

当ASN中包含CM功能时，通过ASN将WiMAX网络与MSO网络在参考点CMRFI处互连，再通过CMTS将MSO网络和DSL网络在参考点V互连。该方案属于紧耦合方案，该方案有五种模式，图6中分别给出了各种模式在TE->MS-->ASN->CMTS->BRAS->Backbone路径下的协议栈。该路径为该方案中的WiMAX 802.16-2004、DSL和MSO三网互连的端到端路径。该互连方案主要适用于固定和游牧接入应用，也可支持一定程度的便携和移动接入应用。下面分别介绍该方案的五种模式：

3-1、模式1

在TE->MS-->ASN->CMTS->BRAS->Backbone路径下，在BRAS和TE间采用二层桥接技术，例如，以太网桥接技术，所述的采用二层桥接技术是指CMTS、ASN所有网元和MS皆为二层网元，在ASN和MS间采用802.16e二层无线接入技术替代DOCSIS和DSL的二层有线接入，或作为DOCSIS和DSL二层有线接入的二层无线延伸，该802.16e二层无线接入技术(如以太网桥接技术)可以在空口上支持ETH CS。

3-2、模式2

在TE->MS-->ASN->CMTS->BRAS->Backbone路径下，在BRAS和TE间采用三层路由技术，例如，IP三层路由技术，所述的采用三层路由技术是指CMTS、ASN所有网元和MS皆为三层网元，在ASN和MS间的IP层上运行于802.16e二层无线接入技术之上，替代DOCSIS和DSL的有线接入或作为DOCSIS和DSL有线接入的无线延伸，该802.16e二层无线接入技术可以在空口上支持IP CS。

3-3、模式3

在TE->MS-->ASN->CMTS->BRAS->Backbone路径下，在BRAS和MS间采用三层路由技术，例如，IP三层路由技术，所述的采用三层路由技术是指CMTS、ASN所有网元和MS皆为三层网元，在ASN和MS间的IP层上运行于802.16e二层无线接入技术之上，替代DOCSIS和DSL的有线接入或作为DOCSIS和DSL有线接入的无线延伸，该802.16e二层无线接入技术可以在空口上支持IP CS。

上述3种模式在安全方面，在ASN与CMTS间延用DOCSIS安全子层安全架构，依赖PKMv2和DHCP提供终端配置和连接的控制和管理能力。该3种模式主要适用于固定和游牧的Triple play业务接入应用。

3-4、模式4

在TE->MS-->ASN->CMTS->BRAS->Backbone路径下，在BRAS和TE间可仅采用二层桥接技术，例如，以太网桥接技术，所述的采用二层桥接技术是指CMTS、ASN所有网元和MS皆为二层网元，在ASN和MS间采用802.16e二层无线接入技术替代DOCSIS和DSL的二层有线接入，或作为DOCSIS和DSL二层有线接入的二层无线延伸，该802.16e二层无线接入技术(如以太网桥接技术)可以在空口上支持ETH CS。为了支持批发业务，延用DSL论坛的推荐，在BRAS和TE间支持PPP over Ethernet作为链路协议，作为地址分配和认证机制，提供终端配置和连接的控制和管理能力，该模式延用了802.16e的无线资源管理、负载平衡和安全特性等功能，适用于纯数据业务。

3-5、模式5：

该模式除了具备上述模式4的所有特点外，在网络运营商的BRAS和SP之间采用隧道协议，例如L2TP协议或MPLS协议。此处隧道协议的作用是用于区分不同的业务运营商SP。

方案4、当WiMAX802.16e的ASN中没有包含CM功能时，本发明中WiMAX 802.16e与MSO在参考点CMRFI互连的方案示意图如图7所示，具体描述如下：

在MSO宽带网中设置一个CM，ASN在参考点CMCI和该CM相连，再与MSO网络在参考点CMRFI处互连，然后，通过CMTS将MSO网络和DSL网络在参考点V互连，该方案属于紧耦合方案。该方案有五种模式，图7中分别给出了各种模式在TE->MS->ASN->CM->CMTS->BRAS->Backbone路径下的协议栈。该路径为该方案中的WiMAX 802.16-2004、DSL和MSO三网互连的端到端路径。该互连方案主要适用于固定和游牧接入应用，也可支持一定程度的便携和移动接入应用。

本方案与图6所示的互连方案差别在于前者ASN已包含CM功能(CMCI为网元的内部接口，不对外开放)，而该方案中ASN与CM为不同网元，参考点对外开放。本方案的五种模式与图6所示的互连方案的五种模式完全相同，因此，不再具体描述。

本发明所述宽带无线网络和有线网络互连的系统的一种结构图如图8所示，包括如下模块：

基站设备：用于通过一对或不止一对有线线缆和电缆调制解调器设备相连，完成无线用户的接入，并将接入的无线用户的数据包或帧传递给电缆调制解调器设备，将电缆调制解调器设备传递过来的数据包或帧输出给无线用户。该基站设备可以为802.16基站。基站设备包括：基站无线处理单元、基站有线业务处理单元和基站远程供电单元。

电缆调制解调器设备：用于通过一对或不止一对有线线缆和基站设备相连，通过一对或不止一对同轴电缆和MSO网络的CMTS在参考点CMRFI相连，将基站设备传递过来的数据包或帧进行DOCSIS调制处理后传递给CMTS，将CMTS传递过来的数据包或帧进行DOCSIS解调处理后传递给基站设备。电缆调制解调器单元包括：电缆调制解调器有线业务处理单元、电缆调制解调器单元和电缆调制解调器远程供电单元。

远程供电设备：用于将市电输入(例如110V/220V交流)或直流电输入(例如-48V/-60V直流)转换成高压直流电输出(例如270V直流)，通过有线线缆(例如一对或多对双绞线)向电缆调制解调器设备进行远程供电。远程供电的距离与有线线缆的线径、线对数量、基站室外单元的功耗、远程供电设备的输出电压有关，通常可以做到多达2～5公里的远程供电的距离。

上述基站设备中的基站无线处理单元：用于完成无线用户的接入，并将接入的无线用户的数据包或帧传递给基站有线业务处理单元，将基站有线业务处理单元传递过来的数据包或帧传递给无线用户，该单元包括一个或不止一个处理单元，每个处理单元由天线、射频处理模块、中频处理模块、基带处理模块、无线数据链路层处理模块和无线数据链路以上层处理模块构成。

上述基站设备中的基站有线业务处理单元：用于通过一对或不止一对有线线缆和电缆调制解调器设备相连，对基站无线处理单元传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器设备，将电缆调制解调器设备传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站无线处理单元。在以上所述的基于三层路由的模式中，该单元支持IP层、数据链路层和物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该单元支持数据链路层和物理层处理。

该单元可以为基站以太网业务处理元，此时，上述有线线缆为以太网有线线缆，上述数据链路层为以太网MAC层，上述物理层为以太网PHY层。

上述基站设备中的基站远程供电单元：该单元的功能和上述远程供电设备的功能相同。

上述电缆调制解调器设备中的电缆调制解调器有线业务处理单元：用于通过一对或不止一对有线线缆和基站设备相连，将基站设备传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器单元，将电缆调制解调器单元传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站设备。在以上所述的基于三层路由的模式中，该单元支持IP层、数据链路层和物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该单元支持数据链路层和物理层处理。

该单元可以为电缆调制解调器以太网业务处理元，此时，上述有线线缆为以太网有线线缆，上述数据链路层为以太网MAC层，上述物理层为以太网PHY层。

上述电缆调制解调器设备中的电缆调制解调器单元：用于通过一对或不止一对同轴电缆和MSO网络的CMTS在参考点CMRFI互连，对CM有线业务处理单元传递过来的数据包或帧进行DOCSIS调制处理后传递给CMTS设备，将CMTS传递过来的数据包或帧进行DOCSIS解调处理后，传递给CM有线业务处理单元。该单元包括一个或不止一个电缆调制解调器。

上述电缆调制解调器设备中的电缆调制解调器远程供电单元：用于将远程供电设备或基站设备的基站远程供电单元传递过来的高压直流电(例如270V直流)转换为低压直流电，对电缆调制解调器设备的电源供给单元进行本地供电，或者将接收到的高压直流电进行续传，通过有线线缆向下一级远端的电缆调制解调器设备进行远程供电。该单元还支持与基站设备或远程供电设备之间的相互通信，作为对电缆调制解调器设备的带外管理通道，可以实现正常与故障时的监控告警，便于设备的管理、故障定位、利于远程维护等。

本发明所述宽带无线网络和有线网络互连的系统的另一种结构图如图9所示，包括如下模块：

基站设备：用于通过一对或不止一对有线线缆和电缆调制解调器设备相连，完成无线用户的接入，并将接入的无线用户的数据包或帧传递给电缆调制解调器设备，将电缆调制解调器设备传递过来的数据包或帧输出给无线用户。该基站设备可以为802.16基站。基站设备包括：基站无线处理单元、基站有线业务处理单元和基站远程供电单元。

电缆调制解调器设备：用于通过一对或不止一对有线线缆和基站设备相连，通过一对或不止一对同轴电缆和MSO网络的CMTS在参考点CMRFI相连，将基站设备传递过来的数据包或帧进行DOCSIS调制处理后传递给CMTS，将CMTS传递过来的数据包或帧进行DOCSIS解调处理后传递给基站设备。电缆调制解调器单元包括：电缆调制解调器有线业务处理单元、电缆调制解调器单元和电缆调制解调器远程供电单元。

远程供电设备：用于将市电输入(例如110V/220V交流)或直流电输入(例如-48V/-60V直流)转换成高压直流电输出(例如270V直流)，通过有线线缆(例如一对或多对双绞线)向电缆调制解调器设备和基站设备进行远程供电。远程供电的距离与有线线缆的线径、线对数量、基站室外单元的功耗、远程供电设备的输出电压有关，通常可以做到多达2～5公里的远程供电的距离。

上述基站设备中的基站无线处理单元：用于完成无线用户的接入，并将接入的无线用户的数据包或帧传递给基站有线业务处理单元，将基站有线业务处理单元传递过来的数据包或帧传递给无线用户，该单元包括一个或不止一个处理单元，每个处理单元由天线、射频处理模块、中频处理模块、基带处理模块、无线数据链路层处理模块和无线数据链路以上层处理模块构成。

上述基站设备中的基站有线业务处理单元：用于通过一对或不止一对有线线缆和电缆调制解调器设备相连，对基站无线处理单元传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器设备，将电缆调制解调器设备传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站无线处理单元。在以上所述的基于三层路由的模式中，该单元支持IP层、数据链路层和物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该单元支持数据链路层和物理层处理。

该单元可以为基站以太网业务处理元，此时，上述有线线缆为以太网有线线缆，上述数据链路层为以太网MAC层，上述物理层为以太网PHY层。

上述基站设备中的基站远程供电单元：用于将远程供电设备传递过来的高压直流电(例如270V直流)转换为低压直流电，对基站设备的电源供给单元进行本地供电，或者将接收到的高压直流电进行续传，通过有线线缆向下一级远端的基站设备进行远程供电。该单元还支持与远程供电设备之间的相互通信，作为对BS的带外管理通道，可以实现正常与故障时的监控告警，便于设备的管理、故障定位、利于远程维护等。

上述电缆调制解调器设备中的电缆调制解调器有线业务处理单元：用于通过一对或不止一对有线线缆和基站设备相连，将基站设备传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器单元，将电缆调制解调器单元传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站设备。在以上所述的基于三层路由的模式中，该单元支持IP层、数据链路层和物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该单元支持数据链路层和物理层处理。

该单元可以为电缆调制解调器以太网业务处理元，此时，上述有线线缆为以太网有线线缆，上述数据链路层为以太网MAC层，上述物理层为以太网PHY层。

上述电缆调制解调器设备中的电缆调制解调器单元：用于通过一对或不止一对同轴电缆和MSO网络的CMTS在参考点CMRFI互连，对CM有线业务处理单元传递过来的数据包或帧进行DOCSIS调制处理后传递给CMTS设备，将CMTS传递过来的数据包或帧进行DOCSIS解调处理后，传递给CM有线业务处理单元。该单元包括一个或不止一个电缆调制解调器。

上述电缆调制解调器设备中的电缆调制解调器远程供电单元：用于将远程供电设备传递过来的高压直流电(例如270V直流)转换为低压直流电，对电缆调制解调器设备的电源供给单元进行本地供电，或者将接收到的高压直流电进行续传，通过有线线缆向下一级远端的电缆调制解调器设备进行远程供电。该单元还支持与基站设备或远程供电设备之间的相互通信，作为对电缆调制解调器设备的带外管理通道，可以实现正常与故障时的监控告警，便于设备的管理、故障定位、利于远程维护等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (27)

1、一种宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，包括：

A、在全球互动微波接入WIMAX 802.16-2004网络的基站BS或WIMAX802.16e网络的接入服务网ASN内部设置电缆调制解调器CM，或在多业务运营商MSO网络中设置CM；

B、当在所述BS或ASN内部设置CM时，所述BS或ASN直接与MSO网络在MSO网络内的参考点CMRFI互连，再通过电缆调制解调局端系统CMTS将MSO网络和数字用户线DSL网络在参考点V互连，该互连方案是基于二层桥接模式的技术方案或基于三层路由模式的的技术方案，所述的参考点V为DSL网络中的接入网中数字用户线接入复用器DSLAM和宽带接入服务器间的以太网汇聚参考点；

当在MSO网络中设置CM，所述BS或ASN通过参考点CMCI与该CM相连，再与MSO网络在MSO网络内的参考点CMRFI互连，再通过CMTS将MSO网络和DSL网络在参考点V互连，该互连方案是基于二层桥接模式的技术方案或基于三层路由模式的技术方案。

2、根据权利要求1所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

当在WIMAX 802.16-2004网络的BS内部设置CM时，在所述基于二层桥接的模式中，在终端设备TE到业务提供商SP的路径中，在宽带接入服务器BRAS与TE间采用二层桥接，在基站和用户站之间采用802.16-2004二层无线接入，该模式在安全方面，在基站和用户站间采用802.16安全子层PKM安全架构。

3、根据权利要求2所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述的802.16-2004二层无线接入在空口上支持以太网汇集子层ETHCS。

4、根据权利要求1所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

当在WIMAX 802.16-2004网络的BS内部设置CM时，在所述基于三层路由的模式中，在TE到SP的路径中，在BRAS与TE间采用三层路由，在基站和用户站之间的IP层运行于802.16-2004二层无线接入技术之上，该模式在安全方面，在基站和用户站间采用802.16安全子层PKM安全架构。

5、根据权利要求4所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述的802.16-2004二层无线接入在空口上支持IP汇聚子层IP CS。

6、根据权利要求1所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

当在WIMAX 802.16-2004网络的BS内部设置CM时，在所述基于二层桥接的模式中，在TE到SP的路径中，在BRAS与TE间采用二层桥接，在基站和用户站之间采用802.16-2004二层无线接入，在BRAS和TE间支持以太网承载点到点协议PPP over Ethernet作为链路协议，作为地址分配和认证机制，提供终端配置、连接的控制和管理能力。

7、根据权利要求6所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述的802.16-2004二层无线接入在空口上支持ETH CS。

8、根据权利要求6所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述基于二层桥接的模式中，在BRAS和SP之间采用隧道协议，该隧道协议包括第2层隧道协议L2TP协议或多协议标签交换M PLS隧道协议。

9、根据权利要求8所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述的802.16-2004二层无线接入在空口上支持ETH CS。

10、根据权利要求1所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

当在WIMAX802.16e网络的ASN内部设置CM时，在所述基于二层桥接的模式中，在TE到SP的路径中，在BRAS与TE间采用二层桥接，在ASN和移动用户站之间采用802.16e二层无线接入，该模式在安全方面，在ASN与CMTS间延用光纤/同轴电缆混合网接入网络DOCSIS安全子层安全架构。

11、根据权利要求10所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述的802.16e二层无线接入在空口上支持ETH CS。

12、根据权利要求1所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

当在WIMAX802.16e网络的ASN内部设置CM时，在所述基于三层路由的模式中，在TE到SP的路径中，在BRAS与TE间采用三层路由，在ASN和移动用户站之间的IP层运行于802.16e二层无线接入技术之上，该模式在安全方面，在ASN与CMTS间延用DOCSIS安全子层安全架构。

13、根据权利要求12所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述的802.16e二层无线接入在空口上支持IP CS。

14、根据权利要求1所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

当在WIMAX802.16e网络的ASN内部设置CM时，在所述基于三层路由的模式中，在移动用户站到SP的路径中，在BRAS与移动用户站间采用三层路由，在ASN和移动用户站之间的IP层运行于802.16e二层无线接入技术之上，该模式在安全方面，在ASN与CMTS间延用DOCSIS安全子层安全架构。

15、根据权利要求14所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述的802.16e二层无线接入在空口上支持IP CS。

16、根据权利要求1所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

当在WIMAX802.16e网络的ASN内部设置CM时，在所述基于二层桥接的模式中，在TE到SP的路径中，在BRAS与TE间采用二层桥接，在ASN和移动用户站之间采用802.16e二层无线接入，在BRAS和TE间支持PPP overEthernet作为链路协议，作为地址分配和认证机制，提供终端配置、连接的控制和管理能力，该模式延用802.16e的无线资源管理、负载平衡和安全特性。

17、根据权利要求16所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述的802.16e二层无线接入在空口上支持ETH CS。

18、根据权利要求15所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述基于二层桥接的模式中，在BRAS和SP之间采用隧道协议，该隧道协议包括L2TP协议或MPLS隧道协议。

19、根据权利要求18所述宽带无线网络和有线网络互连的方法，其特征在于，所述的802.16e二层无线接入在空口上支持ETH CS。

20、一种宽带无线网络和有线网络互连的系统，其特征在于，包括：

基站设备：用于通过一对或不止一对有线线缆通过参考点CMCI和电缆调制解调器设备相连，完成无线用户的接入，并将接入的无线用户的数据包或帧传递给电缆调制解调器设备，将电缆调制解调器设备传递过来的数据包或帧输出给无线用户，所述的基站设备包括802.16基站；

电缆调制解调器设备：设置在MSO网络中，用于通过一对或不止一对有线线缆和通过参考点CMCI基站设备相连，通过一对或不止一对同轴电缆通过基于二层桥接的模式或基于三层路由的模式和MSO网络的CMTS在参考点CMRFI相连，将基站设备传递过来的数据包或帧进行光纤/同轴电缆混合网接入网络DOCSIS调制处理后传递给CMTS，将CMTS传递过来的数据包或帧进行DOCSIS解调处理后传递给基站设备。

21、根据权利要求20所述宽带无线网络和有线网络互连的系统，其特征在于，所述的系统包括：

远程供电设备：用于将市电输入或直流电输入转换成高压直流电，通过包括双绞线在内的有线线缆输出给电缆调制解调器设备或同时输出给电缆调制解调器设备和基站设备，对电缆调制解调器设备或同时对电缆调制解调器设备和基站设备进行远程供电。

22、根据权利要求20所述宽带无线网络和有线网络互连的系统，其特征在于，所述的基站设备包括：

基站无线处理单元：用于完成无线用户的接入，并将接入的无线用户的数据包或帧传递给基站有线业务处理单元，将基站有线业务处理单元传递过来的数据包或帧传递给无线用户，该基站无线处理单元包括一个或不止一个处理单元；

基站有线业务处理单元：用于通过一对或不止一对有线线缆和电缆调制解调器设备相连，将基站无线处理单元传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器设备，将电缆调制解调器设备传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站无线处理单元。在以上所述的基于三层路由的模式中，该基站有线业务处理单元支持IP层、数据链路层和物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该基站有线业务处理单元支持数据链路层和物理层处理。

23、根据权利要求22所述宽带无线网络和有线网络互连的系统，其特征在于，所述的基站有线业务处理单元包括：

基站以太网业务处理单元：用于通过一对或不止一对以太网有线线缆和电缆调制解调器设备相连，将基站无线处理单元传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器设备，将电缆调制解调器设备传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站无线处理单元。在以上所述的基于三层路由的模式中，该基站以太网业务处理单元支持IP层、以太网数据链路层和以太网物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该基站以太网业务处理单元支持以太网数据链路层和以太网物理层处理。

24、根据权利要求22所述宽带无线网络和有线网络互连的系统，其特征在于，所述的基站设备包括：

基站远程供电单元：当该基站设备不接收上述远程供电设备的供电时，用于将市电输入或直流电输入转换成高压直流电，通过包括双绞线在内的有线线缆输出给电缆调制解调器设备，对电缆调制解调器设备进行远程供电；

当该基站设备接收上述远程供电设备的供电时，用于将远程供电设备传递过来的高压直流电转换为低压直流电，对基站设备进行本地供电，或者将接收到的高压直流电进行续传，通过有线线缆向下一级远端的基站设备进行远程供电。

25、根据权利要求20、21、22、23或24所述宽带无线网络和有线网络互连的系统，其特征在于，所述的电缆调制解调器设备包括：

电缆调制解调器有线业务处理单元：用于通过一对或不止一对有线线缆和基站设备相连，将基站设备传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器单元，将电缆调制解调器单元传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站设备。在以上所述的基于三层路由的模式中，该电缆调制解调器有线业务处理单元支持IP层、数据链路层和物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该电缆调制解调器有线业务处理单元支持数据链路层和物理层处理；

电缆调制解调器单元：用于通过一对或不止一对同轴电缆和MSO网络的CMTS在参考点CMRFI互连，将电缆调制解调器有线业务处理单元传递过来的数据包或帧进行DOCSIS调制处理后传递给CMTS，将CMTS传递过来的数据包或帧进行DOCSIS解调处理后，传递给电缆调制解调器有线业务处理单元。该电缆调制解调器单元包括一个或不止一个电缆调制解调器。

26、根据权利要求25所述宽带无线网络和有线网络互连的系统，其特征在于，所述的电缆调制解调器有线业务处理单元包括：

电缆调制解调器以太网业务处理单元：用于通过一对或不止一对以太网有线线缆和基站设备相连，将基站设备传递过来的数据包或帧进行处理后传递给电缆调制解调器单元，将电缆调制解调器单元传递过来的数据包或帧进行处理后，传递给基站设备。在以上所述的基于三层路由的模式中，该电缆调制解调器以太网业务处理单元支持IP层、以太网数据链路层和以太网物理层处理，在以上所述的基于二层桥接的模式中，该电缆调制解调器以太网业务处理单元支持以太网数据链路层和以太网物理层处理。

27、根据权利要求25所述宽带无线网络和有线网络互连的系统，其特征在于，所述的电缆调制解调器设备包括：

电缆调制解调器远程供电单元：用于将远程供电设备传递过来的或远程供电设备和基站设备的基站远程供电单元同时传递过来的高压直流电转换为低压直流电，对电缆调制解调器设备的电源供给单元进行本地供电，或者将接收到的高压直流电进行续传，通过有线线缆向下一级远端的电缆调制解调器设备进行远程供电。

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