5.1.1 Arquitectura de una red WIMAX.

El estándar IEEE 802.16e-2005  nos proporciona la interfaz aérea para WiMAX pero no nos define la estructura de la red de un extremo a otro.

El grupo de trabajo del foro WiMAX es  el responsable de desarrollar los requisitos de la estructura de la red, su arquitectura,los protocolos para WiMAX, usando el estándar 802.16e-2005 como interfaz aérea.

Este grupo de trabajo ha desarrollado un modelo de referencia de la red para el despliegue de estructuras de red WiMAX y para asegurar la máxima flexibilidad y la interoperabilidad entre varios equipos y operadores de WiMAX. Este modelo de referencia provee una arquitectura unificada de la red para soportar despliegues fijos, nómadas, y móviles y un modelo de servicio basado en IP. En la figura vemos una ilustración de lo que sería una red WiMAX basada en IP.

El modelo de referencia de una red WiMAX está compuesto principalmente por tres componentes interconectadas mediante interfaces estandarizadas o puntos de referencia del R1 a R5. Los tres componentes son:

1. MS: Mobile Station, usado en el extremo de la red del usuario para acceder a la red.
2. ASN: Access Service Network, comprende una o más estaciones base y una o más pasarelas ASN para formar la red de acceso radio.
3. CSN: Connectivity Service Network, que provee conectividad IP con las funciones IP del núcleo de la red.

Estructura de red basada en IP

El modelo de arquitectura de red desarrollado por el grupo de trabajo del WiMAX Forum define una serie de entidades funcionales, e interfaces entre dichas entidades (definidos como puntos de referencia).

Estación Base (BS): Implementa la capa física y MAC tal como se define en el estándar IEEE 802.16. En una red de acceso WiMAX, una BS está definida por un sector y una frecuencia asignada. En el caso de la asignación multifrecuencia de un sector, dicho sector incluye tantas BS como frecuencias asignadas haya. La conectividad a múltiples ASN-GW debe ser requerida en el caso de carga balanceada o propósitos de redundancia.

Pasarela de Acceso al Servicio (ASN-GW): 
Una pasarela ASN es una entidad lógica que actúa típicamente como un punto de agregación de tráfico de la capa de enlace dentro del ASN e incluye: Funciones de control entre entidades pares y Encaminamiento plano de portadora o funciones de puente. Una entrada completamente redundante de la red del servicio del acceso (ASN-GW) conecta las estaciones bajas de WiMAX con la red de la base. Con una capacidad de hasta 256 BS por unidad, el ASN-GW puede manejar las conexiones de más de 288.000 suscriptores, con 8.000 de el os activos simultáneamente. Las funciones principales del ASN-GW son: gestión y paginación de la localización dentro del ASN, gestión de los recursos de radio, claves de encriptación, funcionalidad de cliente de AAA, establecimiento y gestión de la movilidad con las estaciones base, aplicaciones de QoS, funcionalidad de agente externo para Mobile IP y envío a los CSN seleccionados.

Servicio de Conexión a la red (CSN): El CSN consiste en unas funciones y equipos que permiten la conectividad IP a los suscriptores WiMAX. Por ello, el CSN incluye las siguientes funciones:

1. Autorización de conexión de usuario en la capa de acceso 3. 
2. Administración de la QoS. 
3. Soporte de movilidad basado en Mobile IP. 
4. Tunelado (basado en protocolos IP) con otros equipos o redes. 
5. Facturación de los suscriptores WiMAX. Servicios WiMAX (acceso a Internet, servicios de localización, conexión de servicios Peer-To-Peer, aprovisionamiento, autorización y/o conexión a gestores de bases de datos o IMS).

Además de las entidades anteriores, el grupo de trabajo del WiMAX Forum define varios puntos de referencia entre las distintas entidades que componen la arquitectura de esta red. Esos puntos de referencia logran puntos de interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes. Hay seis puntos de referencias obligatorios (del R1 al R6) y dos opcionales (R7 y R8).

R1: Punto de referencia de la interfaz radio entre el MS y el ASN. Incluye todas las características físicas y MAC de los perfiles de WiMAX. Lleva tráfico de usuario y mensajes de control de usuario.

R2: Es la interfaz lógica entre el MS y el CSN. Contiene los protocolos y otros procedimientos implicados en la autenticación, servicios de autorización y administración de la configuración IP.

R3: Es la interfaz lógica entre el ASN y el CSN. Transporta mensajes del plano de control e información del plano de datos a través de un tunelado entre el ASN y CSN.

R4: Punto de referencia que interconecta dos ASNs (ASN perfil B) o dos ASN-GW (ASN perfiles A o C). Transporta mensajes del plano de control y de datos, especialmente durante el traspaso de un usuario WiMAX entre ASNs/ASN-GWs. Presenta interoperabilidad entre ASNs de diferentes fabricantes.

R5: Punto de referencia que interconecta dos CSNs. Consiste en el juego de métodos del plano de control y de datos para la comunicación entre el CSN del NSP visitante y el NSP.

R6: Es específico de algunos de los perfiles de ASN. En aquel os en los que el ASN se subdivide en BS y ASN-GW que corresponden con los perfiles A y C. Por tanto, este punto de referencia no es aplicable al perfil B. R6 se encarga de unir el BS y el ASN-GW. Transporta mensajes del plano de control y de datos.

R7 y R8: R7 es una interfaz lógica opcional entre funciones de decisión y aplicación en el ASN-GW. R8 es una interfaz lógica entre estaciones base y transporta flujo de intercambio del plano de control que sirve para permitir un rápido y eficiente traspaso entre estaciones base.

Puntos de referencia definidos por el WiMAX Forum