前言

为了建立无线都会网路以取代有线的ADSL及cable网路，在以Intel为主的国际大厂推动之下，制订了IEEE 802.16的国际标准。当厂商们开始制造802.16的相关产品时，为了确保不同厂商之间所开发的设备能够互通，因此成立了WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）组织来验证802.16产品的相容性，WiMAX也就成了802.16的代名词。一般来说，WiMAX网路指的是前端的802.16无线网路与后端的存取网路（Access Network）所构成的完整网路。

原本的IEEE 802.16【1】只支援fixed的通讯装置；也就是说，使用者可能无法一边走路一边透过802.16无线网路来通讯。这样将会大幅降低WiMAX的潜在商机。为了能够让80​​2.16支援行动通讯的功能，IEEE因此制订了802.16的扩充版本，称之为802.16e【2】。和802.16相比，802.16e额外支援了省电和换手（handover）的功能。然而，802.16e只定义了行动通讯台（mobile station；MS）与基地台（base station；BS）之间的控制讯息。要让WiMAX网路支援行动通讯的功能，除了MS与BS，Access Network中的各个元件也必须相互合作来完成此一任务。因应此一需求，WiMAX forum【3】成立了NWG（Network Working Group）来规范Access Network中的各个元件的运作模式。网路中各个元件的运作必须符合802.16以及NWG的规范以支援MS在WiMAX网路间换手的功能。

换手的目的在于确保连线中的通讯不要因为使用者的移动而中断。如图一（a）所示，一开始MS透过BS、gateway或router和网路另一端的使用者（corresponding node；CN）正在通讯。如图一（b）所示，当MS从BS1的涵盖范围移动到BS2的涵盖范围时，仍然可以和CN继续保持通讯而不中断，这就是换手的主要目的。

当MS在WiMAX网路中移动时，行动管理机制是MS能否快速换手的关键。换言之，网路中的各个元件必须密切合作来将MS的资料流正确地转换到新的BS。

在本文中，我们将介绍换手时所需要的管理机制以及各个元件如何相互合作来加快换手的完成。

《图一 （a）换手之前，MS透过BS1和CN保持联机通讯。（b）换手程序执行完毕之后，MS透过BS2继续和CN保持联机。》

架构与名词解释

WiMAX网路是由许多个不同功能性实体所组成的，如图二所示，这些功能性实体各负责不同通讯协定和流程的运作。在解释WiMAX架构前，读者须对各实体所扮演的角色和功能须有基本的认知与观念，以利于研读本文之后的章节。以下为各个实体的基本介绍。

《图二 WiMAX网络架构实体》

AAA（Authentication,Authorization,Accounting）

是基于IETF通讯协定下的一个架构，这些协定的目的在于制定如何对使用者作认证、授权及计费的流程，而这些流程可以在不同的存取技术架构下正常运作。

ASN（Access Service Network）

为多个网路功能的集合，目的在于提供WiMAX用户端（Subscriber）的无线讯号存取功能。包含WiMAX Layer 2连接、传送WiMAX AAA讯息、WiMAX NSP选择、转送建立Layer-3连线、无线讯号管理、以及与CSN之间的通道（Tunnel）建立。

ASN-GW（Gateway）

为多个控制功能所组成的，负责控制ASN里的封包转送。包括与CSN和其它ASN之间的连结沟通。 ASN-GW的建置通常都包含了备援与负载平衡的能力。

ASP（Application Service Provider）

通常是一个营利组织，专门提供网路上的应用服务。

BS（Base Station）

含有WiMAX MAC及PHY的完整功能，提供无线讯号资讯给MS，并管理后端网路与无线网路间的传输控制。在WiMAX架构里，BS可控制上传和下载资料的封包排程。

CSN（Connectivity Service Network）

为多个网路功能的集合，提供使用者IP网路连结的服务。包括MS IP位址、网路的存取、AAA代理伺服器、决策（Policy）及权限控管、支援ASN和CSN的通道（Tunnel）建立、付费制度、CSN之间的漫游通道建立、ASN之间的移动管理及WiMAX相关的服务。

Firewall

为保护企业内部网路和外部网路之间的第一道防线，并监视网路之间的封包流动，过滤非法或不允许流入的封包。 Firewall可视为一连串的规则和决策制定，用来允许或阻断封包的流入和流出。

FA（Foreign Agent）

也是Mobile IP里重要的角色，负责监视及转送MN所发出的Mobile IP注册封包。 HA会和FA建立一条通道路径，并经由这条路径封装封包至FA，FA收到封包之后会作解封装的动作，再将封包转送至MN上。在WiMAX架构里，FA通常是在ASN GW里。

HA（Home Agent）

是Mobile IP里其中一个角色，负责维护MN（Mobile Node）的位置资讯，以及转送​​要通往给MN的封包至MN所在的网路区域。在WiMAX架构里，HA的位置是在CSN里。

LR（Location Register）

为一个负责储存Idle mode MS资讯的资料库。包含了MS Paging（呼叫）的资讯，以及MS服务流资讯。

MS（Mobile Station）

一般指的是可移动的通讯设备，提供在客户端和基地台之间的连结能力。 MS可以是一个主机，或是可支援多主机的能力。

NAP（Network Access Provider）

提供WiMAX无线讯号架构给一个或多个WiMAX网路服务提供者（NSP）使用，一个NAP可包含多个ASN网路。

NMS（Network Management System）

利用通讯协定管理网路上的元件。网管人员须利用NMS管理网路元件的设定，包括效能设定、容错设定、决策设定、及稽核管理设定等。

NSP（Network Service Provider）

通常为营利组织，依照和使用者所签署的服务契约，提供IP连结和WiMAX相关服务。 NSP通常必须和多个NAP签署契约，以提供WiMAX无线服务。与其它NSP业者签订契约，以提供漫游服务，以及和外部服务提供者签订契约，以提供WiMAX用户端的应用服务。

Reference Point（简称RP）

在WiMAX架构里，我们使用RP来代表一个两个功能实体间的连结，这些功能性实体有可能是在CSN中、ASN中、或是MS本身。这些参考点不一定有真实两个实体介面，除非这些功能性实体是在不同的硬体设备上。在WiMAX里，我们将RP分类，以表达不同功能性实体间的功能介面，以及所产生的封包转送路径。

Reference Point 1（简称R1）

指的是在MS和ASN之间的实体空气介面上的通讯协定和程序。

Reference Point 2(简称R2)

指的是在MS和CSN之间的通讯协定和程序，用以认证、授权服务和IP设定管理。这个路径指的是逻辑上的路径，并不是实体路径。

Reference Point 3（简称R3）

指的是在ASN和CSN之间的控制和流程协定，支援AAA决策实行和移动管理能力。并且包括承载资料平台间的通道建立，用以传输在CSN和ASN之间的资料封包。

Reference Point 4（简称R4）

包含控制和承载资料协定的流程，负责协调在不同的ASN之间的移动管理。

Reference Point 6（简称R6）

包含控制和承载资料协定的流程，负责沟通BS和ASN GW的路径。藉由相关的通讯协定，根据MS移动触发的事件，建立、修改和删除资料路径。

Reference Point 8（简称R8）

指的是在BS之间中，一连串控制讯息的通讯协定和流程，以确保快速并稳定的MS换手程序。并在换手程序中，利用彼此之间的控制协定，可允许BS间资料流暂时的流通。

行动管理机制范畴与所需元件

当MS于WiMAX网路中漫游时，保持网路服务不中断是一个相当重要的议题。但由于MS于基地台间换手时，必须要重新建立原有的数据连线以便在目标基地台（Target BS）上继续接收资料，其中包括建立MS与BS端的连结以及BS与ASN GW端的资料通道。此过程若历时太长则会造成换手延迟与大量的封包遗失，这对于宣称支援服务品质的WiMAX网路而言是无法接受的。因此WiMAX网路中的各个元件如何协同管理MS的各种讯息以加快换手速度，达到无接缝换手之目的是行动管理机制的主要目标与范畴。

行动管理机制范畴

在WiMAX的网路环境下，MS换手的原因有两个：一是因为MS移动而离开Anchored ASN下BS的覆盖范围，甚至是离开Anchored ASN的管辖范围，移动至新的ASN网路；二是因为网路资源最佳化的考量，ASN（或CSN）主动要求MS做handover的动作。根据移动的范围与程度，MS换手的方式可分为两种：

（一）ASN anchored mobility（micro mobility）：MS在同一个anchored FA下移动（更换BS），资料流皆从CSN流至anchored FA，因为FA并没有变动，CSN并不会察觉到ASN内的资料流路径改变。以Mobile IP的角度来说，ASN Anchored Mobility指的是MS移动的范围，不须经过MIP的Care of address更新，便能完成移动的能力。

（二）CSN anchored mobility（macro mobility）：MS移动后，改变至新的anchored FA，新的FA会透过R3与CSN交换讯息，并建立新的Mobile IP资料流通道。

在本文中，我们将介绍ASN Anchor mobility并说明在换手程序中各个网路元件所扮演的角色以及元件之间如何合作来加速换手的完成。

ASN Anchor Mobility所需元件

在WiMAX网路中，要达成ASN Anchored Mobility所需的管理元件主要可以分成以下三种：

资料路径功能（Data Path）

负责管理资料传输路径的建立及资料的传输动作。当MS换手到Target BS时，可以将资料路径正确地由Serving BS转换到Target BS。

换手功能（Handoff）

控制和管理所有一切跟换手动作相关的流程及讯息。此元件为行动管理机制中主要的决策单位，负责指挥其他两个元件以完成换手。

背景资讯交换功能（Context）

为了能设定或取回任何网路实体里的资讯，所作的必要资讯交换程序。

行动管理机制运作

WiMAX网路的行动管理主要可以分为两个部份，分别为网路拓墣获得及实际换手步骤。在网路拓墣获得的部份，服务基地台（Serving BS）可以经由ASN GW得知邻近BS的资讯并将这些讯息告知MS，或是由MS自行扫瞄网路上有哪些BS可提供服务。经由这两种方式，MS可以得知附近有哪些基地台以及每个基地台的频道资讯及可以提供的服务品质（QoS）等讯息。这些网路拓墣的讯息可作为MS在实际换手步骤时的判断依据，例如是否要进行换手以及要换手到哪一个基地台。实际换手步骤开始于MS或Serving BS送出换手要求那一刻，并且在换手的过程中所有的网路元件必须相互合作使得MS可以快速地连结到Target BS。另一方面，资料流也必须正确地转换到Target BS以减少资料封包的遗失。 WiMAX连线服务网路中的行动管理机制，就是要让ASN GW以及BS能够快速并正确地取得MS的相关讯息来加速换手的完成。在本节中我们将三个子章节来介绍换手前的准备作业以及实际换手时所可能需要的决策及其相关的控制讯息。

网路拓墣获得

MS获得网路拓墣资讯的方法主要可以分成两种。一种方法为BS主动提供所搜集到的邻近BS讯息给MS，此方法称做网路拓墣广播；另一种方法为MS主动扫瞄附近有哪些BS。以下就两种方法各别做进一步的说明：

被动取得网路拓墣广播

如图三所示，ASN GW会收集定期利用RRM-Radio-Config-Update搜集其所属BS的运作参数，并将这些参数利用RRM-NBR-BS-STATUS-UPDATE传给其他所属的BS。每个BS会定期的将所搜集到的邻近BS讯息利用MOB_NBR-ADV广播给所属的MS。 MS可以从MOB_NBR-ADV中得到邻近BS的以下资讯：（1）物理通道参数。 （2）所支援的服务流种类。例如UGS、rtPS、nrtPS、BE以及ertPS。 （3）换手的相关参数。例如在换手时哪些步骤可以省略以加速换手的完成。

《图三 网络拓墣广播范例》

主动扫瞄邻近网路拓墣

除了被动地从MOB_NBR-ADV获得邻近BS的讯息之外，MS也可以主动的扫瞄其所在地的附近有哪些BS适合当做换手的目标基地台（Target BS）。在扫瞄的期间，MS可能会切换到不同的频率去监听网路上是否有其他的BS可提供服务，因此MS在扫瞄的期间无法与Serving BS收送资料。所以Serving BS在这段期间必须将要送给MS的资料存在buffer中，在每次扫瞄的间隔中或是MS结束扫瞄程序之后才将buffer里头的资料传送给MS。

当MS决定要对网路进行扫瞄后，就会发出MOB_SCN-REQ向Serving BS要求一段时间来执行邻近基地台的扫瞄。其要求的内容主要有：（1）想进行扫瞄的BS、（2）总共扫瞄的次数、（3）每次扫瞄的间隔、（4）每次扫瞄的时间、（5）对每个被扫瞄的BS所想要进行的扫瞄型态。

当Serving BS收到MS传来的扫描要求后，会透过ASN GW向候选的基地台（Candidate BS）协商可支援的扫描模式以及传输该扫描模式所需要的运作参数，MS的扫瞄模式可根据是否要进行association分为四种。在这里association就是初始调整的别名，其目的主要是为了获得调整参数及可获得服务讯息，以便将来选择适合的Target BS及加速换手。以下就四种扫瞄的模式分别作进一步的说明：

Scanning without association

只进行扫描的动作而不与被扫描的BS(candidate BS)做初始调整(ranging)的动作。 MS只监听candidate BS所广播的控制讯息以作为未来换手时的参考数据。

Scanning with association level 0

除了进行扫瞄并自行利用竞争的方式与candidate BS作调整的动作。在扫瞄阶段执行调整的目的是要获得物理通道的特征以及服务流的服务等级预测以评估某个candidate BS是否适合作为Target BS。

Scanning with association level 1

除了进行扫瞄并协同candidate BS进行非竞争方式的调整。其方法是由candidate BS提供一个专用的CDMA code以及专用的传送区间，让MS进行非竞争式的调整动作以便加速调整。

Scanning with association level 2

除了进行扫瞄及非竞争方式的调整之外，Serving BS还会居中协调association的运作。在调整的期间MS只须传送一次RNG-REQ给candidate BS，不须要等候RNG-RSP的回传。而这些被扫瞄的BS会将RNG-RSP传给Serving BS，再由Serving BS将收集到的调整结果（例如：时间、功率、频率以及调整成功与否）汇整成报告，并使用MOB_ASC_REPORT将此一报告传送给MS。

当Serving BS收MS提出的扫瞄要求MOB_SCN-REQ时，会利用HO_ASSO_REQ与candidate BS协商扫描模式与运作参数，并将结果透过MOB_SCN-RSP回传给MS。若Serving BS不同意MS进行扫描，则会在MOB_SCN-RSP里头将可扫瞄时间为设定0；若BS同意MS进行扫瞄，则MOB_SCN-RSP里头会携带以下讯息：（1）MS可扫瞄的BS list、可执行哪种型态的扫瞄以及association level的相关参数。例如：被扫瞄的BS所分配专属于该MS的非竞争时段（non-contention ranging period）所在的frame（rendezvous time），以及启始时间（transmission opportunity offset）（2）扫瞄启始时间、 （3）每次扫瞄的时间。也就是说，BS会分配一段大于或等于MS所要求的时间给该MS（4）总共扫瞄的次数、（5）扫瞄完成后是否要回报扫瞄的结果给Serving BS。MS在扫描完毕后,可以利用MOB_SCN-REP将被搜寻BS的讯号强度回传给Serving BS,此资料可以作为将来在换手过程中Serving BS推荐Target BS的参考依据。

图四示范了MS如何执行网路扫瞄，MS一开始先传送MOB_SCN-REQ给Serving BS要求进行网路扫瞄，Serving BS收到该讯息后会透过ASN GW传送HO_ASSOC_REQ给candidate BS。在此两个BS所交换的讯息主要是candidate BS是否有专用的时间以及CDMA code给MS、是否能满足该MS的QoS需求以及所支援HO最佳化程度。接着Serving BS会将这些讯息经由MOB_SCN-RSP传给MS。当MS在收到MOB_SCN-RSP后，就会依照其所携带的讯息在Serving BS规定的时间（start time）进行扫瞄并在所分配到的non-contention ranging period（Rendezvous time＋transmission opportunity offset）开始与candidate BS进行调整。扫瞄完成后MS会将扫瞄的结果回传给Serving BS。

《图四 MS主动扫瞄网络上邻近BS的讯息》

换手决策和初始

MS在换手程序的一开始必须和Target BS同步以获得Target BS的物理通道参数（例如：DCD/UCD、DL-MAP、UL-MAP）以便进一步做调整的动作。若MS在换手前已经利用网路拓墣获得的方法来取得Target BS的物理通道参数，则此步骤可以省略。

当MS准备将Serving BS上的所有连线转移到Target BS时，换手的动作就已经开始了。标准规格书中并没有明确定义换手的决策标准，MS或是Serving BS皆可以启始换手的动作，分别说明如下：

由MS所起始的换手程序

当MS决定要进行换手时会传送MOB_MSHO-REQ告知BS，在该讯息中MS利用之前所获得的网路拓墣资讯，选择一个或多个Neighbor BS作为Target BS，并且回报该BS传输品质的相关参数给Serving BS。 Serving BS在收到该讯息后会回传MOB-BSHO-RSP给MS并提供一组BS给MS，MS会在Serving BS所提供的BS set中选择一个BS做为Target BS。详细的讯息交换步骤如图五：

《图五 由MS所起始的换手程序【4】》

由Serving BS所起始的换手程序

当Serving BS决定要触发某个MS进行换手时，会在Neighbor BS中选择一个或多个BS当作recommended Target BS，并利用MOB_BSHO-REQ触发MS进行换手的动作并告知recommended Target BS。 Neighbor BS的资讯可能来自于MS的扫描回报讯息（MOB_SCN_REP）或是经由骨干网路交换取得。选择recommended Target BS的标准并不在规格书的规范之中，可以考虑根据该BS的channel品质或是该BS是否能满足MS的QoS要求作为判断。详细讯息交换步骤如图六：

《图六 由Serving BS所起始的换手程序【4】》

不论是由MS或是Serving BS所发起的换手，当Serving BS向MS推荐Target BS list后，MS有权决定要不要进行换手以及要换手到哪一个Target BS，并利用MOB_HO-IND告知Serving BS自己的决定。若MS不进行换手，则双方回到正常模式继续运作；若MS要进行换手，则Serving BS会启动Resource Retain Timer在一段时间内保留该MS的相关资讯（例如：资料路径或是MAC层的CID），以确保换手失败时MS可以马上与Serving BS联系回到正常模式运作；另一方面Serving BS会经由骨干网路通知可能的Target BS关于MS即将执行换手的消息，并且传送MS的相关讯息给该BS，以减少MS在该BS上做网路重新进入（Network Re-entry）的步骤。

换手机制运作

依照MS移动时的不同行为，可以分为可预测的Fully Controlled HO以及无法预测的Uncontrolled HO。 Fully Controlled HO意指MS​​在移动的过程中提前向Serving BS提出即将换手的讯息，以便Serving BS能做出相对应的换手讯息传递。 Uncontrolled HO正好相反，亦即在移动过程中并没有提前通知Serving BS，在无预警的情形下直接移动至Target BS下，同时并非发出初始网路登入的请求，而是发出换手的请求。在这一小节将根据两个不同的换手机制，从底层的WiMAX讯息到上层的后端网路处理作介绍。

Fully Controlled HO

由于MS进行Fully Controlled HO的流程较为繁杂，本文将MS在Serving BS以及Target BS进行Fully Controlled HO的流程分开讨论为图七和图八。

MS在Serving BS下进行Fully Controlled HO的流程可大致分为准备步骤（Preparation Phase）和行动步骤（Action Phase）如图七。准备步骤主要是将MS的基本资料和安全认证相关资讯（AK Context）带给Target BS，并建立相关的资料路径（Data Path），以便在MS移动到Target BS的时候，能够快速的提供MS网路服务，避免不必要的延迟。行动步骤则是通知Serving BS告知即将换手的讯息，让Target BS设定一个等待时间直到MS成功在Target BS下进行网路重新登入（Network Re-entry）。下面针对两个步骤分别说明如下：

准备步骤：

MS决定好要换手的Target BS之后会透过MOB_MSHO-REQ的R1讯息通知Serving BS，在这里MS可以选择一个或一个以上的Target BS作为可能的换手目标。当Serving BS收到讯息后，会利用后端的网路和Target BS与相关的ASN-GW预先作好换手的预备动作，主要需要完成三件事情：第一是和Target BS完成基本资料交换，第二是和认证单位（Authenticator）取得安全认证，第三是Target BS向ASN-GW预先建立资料路径减少MS移动后换手讯息传递所需的时间，其中第二与第三是可以根据使用者需求选择性的提前执行，下面将分为这三个部分作说明。

基本资料交换是完成Fully Controlled HO流程所必须，由Serving BS发起，透过R6的HO-Request、HO-Response两个讯息和Target BS沟通MS相关的必要资讯，例如SBC/PKM/SF/Authentication Policy/ HO Optimization等资讯。在两个讯息之间，可以依使用者需求决定是否需要执行取得安全认证以及预先建立DP等步骤，一旦收到由ASN-GW传来的HO-Response讯息，Serving BS便会透过R1讯息MOB_BSHO- RSP通知MS准备步骤已完成。

取得安全认证是由Target BS发起，透过R6的Context-Request、Context-Response向认证单位取得MS相关的安全认证资讯，此一步骤可以依据使用者需求选择在行动步骤时才执行，但最晚在行动步骤时就一定要执行，主要原因是当MS进入Target BS下进行网路重新登入时，Target BS就需要MS身份认证的资讯，如果没有则Target BS会改为从后端网路向Serving取得，换手流程将改为Uncontrolled HO。

预先建立资料路径的步骤则是由Target BS向ASN-GW发起，预先建立MS在Target BS下的R6后端传输路径，主要是经由R6的Path Pre-Registration Request、Path Pre-Registration Response、Path Pre -Registration Acknowledgement的3-way讯息交换来完成。此一步骤和取得安全认证的步骤相同，一样可以根据使用者需求决定是否在准备步骤时执行，亦可在行动步骤时再完成，但和取得安全认证的步骤差别在于，即便使用者完全没有开启预先建立Data Path的功能也不影响Fully Controlled HO的流程，主因是当MS移动至Target BS并做完网路重新登入之后，自然会在Target BS 和ASN-GW间建立Data Path，但预先建立的动作可以省去换手过程中造成的延迟及资料流失。

行动步骤（Action Phase）：

在此阶段MS从建议的BS列表中，选出最适当的BS之后，发出R1的MOB_HO-IND讯息通知Serving BS，此时Serving BS才真正确定MS的选择对象，之后MS将不会再等待Serving BS的回应自行在Target BS底下登入网路。 Serving BS收到MS的R1讯息后，会发出R6的HO-Confirm讯息通知Target BS，告知MS将会立即移动到服务范围内的资讯，并针对先前已预先建立资料路径，但确定不会移动至该BS下的所有BS，取消资料路径的建立。Target BS收到HO-Confirm的讯息之后，会开启Resource Retain Timer在一定时间内等待MS进入服务范围内，如果在时效内MS依然没有进行网路重新登入的动作，则会删除所有MS的相关资讯以及预先建立的资料路径。

《图七 MS在Serving BS下Fully Controlled HO运作机制》

当MS成功的在Serving BS下做完Fully Controlled HO所有必须执行的动作之后，MS会在选定的Target BS服务范围内进行网路重新登入如图八。 MS收到R1广播出来的MAP讯息之后，会以竞争的方式发出CDMA Ranging Code，其中带有HO Ranging的资讯。 Target BS收到这个资讯后会透过Ranging-Response和MS确认是否需要重送，并在MAP讯息里分配频宽提供MS发出Ranging-Request的请求，其中包含了MS希望拥有的最佳化支援（Optimization ）。这时Target BS可以根据目前拥有的MS相关资讯决定应该提供MS哪些讯息的最佳化，由于先前已透过Fully Controlled HO的机制取得了MS相关的基本资讯以及安全认证，因此MS可以省去原本网路连线所需的SBC/PKM/REG等R1讯息交换，直接进入要求频宽传输的步骤。在这里最佳化步骤是可以根据使用者需求来决定是否重传特定R1讯息，图中则是以完全最佳化（Full Optimization）来说明。

传送完R1讯息之后，Target BS也分为三件事情要完成，一是建立与删除资料路径，二是向认证单位更新金钥，三是向Serving BS回覆HO完成的讯息。当MS提出频宽需求，Target BS会透过R6的Pre-Registration Request、Path Pre-Registration Response、Path Pre-Registration Acknowledgement向ASN-GW发出资料路径建立的请求，若之前已预先建立资料路径，则此时建立资料路径只需要2-way讯息交换确认使用该资料路径；反之则需进行基本的3-way讯息交换，较为耗时。之后Target BS会使用R6的CMAC-Key-Count-Update向认证单位更新金钥以便支援尔后传输的加密。一旦MS在Target BS完成网路重新登入的流程，Target BS会向Serving BS发出HO-Complete的讯息，通知Serving BS结束HO的流程，同时ASN-GW会透过R6 Path De-Registration Request的讯息主动通知Serving BS删除先前MS建立的资料路径，至此整个Fully Controlled HO流程才真正完成。

《图八 MS在Target BS下Fully Controlled HO运作机制》

Uncontrolled HO

Uncontrolled HO指的是MS未经过HO的准备阶段，即无预警的移动到另外一个BS上，同时并非发出初始网路登入的请求，而是发出换手的请求，此种无法预测的换手都可以经由Uncontrolled HO的流程来达到资料的连续。

如图九，当MS无预警的移动到Target BS下，收到R1广播出来的MAP讯息之后，会以竞争的方式发出带有HO Ranging资讯的CDMA Ranging Code。 Target BS接着会透过Ranging-Response和MS确认是否需要重送，并在MAP讯息里分配频宽提供MS发出Ranging-Request的请求，其中包含了MS希望拥有的最佳化支援。

由于Target BS并没有任何MS相关的基本资讯以及安全认证，因此会透过R6的Context-Request向Serving BS询问MS的基本资料，同时也会向认证单位取得MS的相关安全认证资讯，并建立MS的资料路径，此一部份的动作和Fully Controlled HO的准备步骤相当类似，主要差异点在于HO-Request是提供基本资料给Target BS并透过HO-Response带回MS与Target BS间需要的安全凭证；而Context-Request则是向Serving BS询问MS的基本资料，透过Context-Response带回。同时NWG的规范里并没有强制规定MS资料路径建立的时间点，在取得MS基本资料之后皆可进行资料路径的建立。

透过R6讯息取得MS相关资讯后，和一般认知较为不同的是，依然可以省去原本网路连线所需的SBC/PKM/REG等R1讯息交换，绝大部分的换手机制在无预警（ un-control）的前提下都无法进行所谓的最佳化。在这里最佳化步骤一样可以根据使用者需求来决定是否重传特定R1讯息，图中则是以完全最佳化（Full Optimization）来说明。接着进行的认证单位金钥更新以及删除资料路径都和MS在Target BS下进行Fully Controlled HO的运作相同，在此不再赘述，唯一的差别在于Uncontrolled HO运作不会包含HO-Complete的讯息，理由是一开始就没有准备步骤因此不需要额外通知Serving BS结束HO的流程。

《图九 MS在Target BS下Uncontrolled HO运作机制》

结语

由于支援高速传输与行动通讯，因此对于提供都会规模的无线存取服务而言，IEEE 802.16e是一个令人看好的国际标准，搭配上NWG的标准规范，形成了一个完整的网路架构。本文以简单且具体的方式分三部份来介绍802.16e的换手机制，并搭配范例说明一个MS如何从获得网路拓墣资讯开始、实际执行换手步骤，到换手完成。同时结合NWG的协定，从底层的R1讯息到后端的R6讯息做了整体性的介绍，相信阅读完本文之后，读者便可对WiMAX行动网路的换手技术有一个全面性的初步了解。

--作者林靖伦、林钰翔目前皆任职于资策会网路多媒体研究所副工程师

参考文献

1.IEEE Standard 802.16, IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks, Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, Oct. 2004.

2.IEEE Standard 802.16e, IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks, Part 16, Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands, Feb. 2006.

3.WiMAX Forum. http://www.wimaxforum.org.

4.WiMAX Forum. WiMAX Forum Network Architecture(Stage 3: Detailed Protocols and Procedures)Release 1.0.0, Mar 2007.