行動式WiMAX除結合無線寬頻的傳輸速率，具有行動力的優勢，同時也提供固網與行動網路業者各種可補足其營運策略與技術規畫的服務選項，因而在近期頗受期待。然而WiMAX進軍可攜式行動裝置，仍須先解決各項難題，才能真正步入現實。
近期各家行動通訊產業龍頭對行動式全球微波存取互通介面標準(WiMAX)，也就是業界熟知的IEEE 802.16e標準愈來愈感興趣，除了因為行動式WiMAX有潛力成為行動寬頻電信中最可能的商用技術之一外，行動式WiMAX也提供具成本效益的途徑，讓大眾市場得以採行這項無線寬頻服務。
WiMAX蓄勢待發
業者對行動式WiMAX感興趣的許多因素，包括來自目前尚未部署3G網路的國家，特別是主要的亞洲經濟體，例如印度、巴基斯坦以及東歐，試圖帶動跳躍式的成長。
由於目前在全世界逾八百家行動業者中，只有約兩百家獲得3G執照，因而未取得第一回合3G執照的業者，希望積極開拓新商機。
正在發展「混合」情境的現有3G業者也同樣躍躍欲試，如在大都會地區使用3G進行語音傳輸，並使用WiMAX進行資料傳輸，要刺激更多應用服務。在這樣的前提之下，讓各家業者對行動式WiMAX的推廣不遺餘力。
而從技術與成本上，WiMAX確實也有不少誘人之處。舉例來說，運用正交分頻多工接取(OFDMA)和多重輸入與多重輸出(MIMO)技術的WiMAX，能讓每個可用頻譜達到更高的傳輸效率，而這些技術也支援更為強大有效的資源管理，讓現有使用者對應用程式的需求得到滿足，資料串也會指派給搭配的子通道，以確保所服務品質(QoS)等級。
另外，與部署3G和3.5G基礎架構的成本相比，部署WiMAX網路基礎架構的成本相對較低。而以目前投資WiMAX業者的數目、規模與氛圍，也都對WiMAX有利。既然行動式WiMAX技術仍處於生命週期的初始階段，現在已正是蓄勢待發的時刻了。
新技術帶來新挑戰
新技術的出現，向來也都帶來許多新挑戰。對WiMAX來說，這包括了從業務與技術風險管理到投資保護的新挑戰。雖說業務風險與投資保護之挑戰，可利用早先3G與3.5G網路所採取的相同策略來解決，但在面對WiMAX的技術風險時，可能須要特別關注和「量身訂作」的方法。
訊號偵測愈趨複雜
首先，當數位射頻(RF)技術快速轉變為WiMAX之類的封包導向網路技術時，封包碰撞與混附訊號偵測變得越來越複雜。此外，WiMAX服務可能會跟其他非同步運作的服務共享頻譜，使得偵測干擾相當困難，但對於正常運作卻又至關重要。
此外，跟隨著從UMTS-UTRAN規格開始的趨勢，行動式WiMAX架構將越來越多的「智慧」轉移到網路的邊緣。這讓基地台變得比以往更加重要，不只是因為提供網路覆蓋範圍，也由於基地台控制如動態無線資源管理等關鍵流程。
R1介面中的IEEE 802.16e媒體存取控制器(Media Access Control, MAC)通訊協定，證明了在設計新的行動式WiMAX基地台時，所增加的複雜性，此一層級的網路架構如圖1。
MAC通訊協定處理多項工作：它支援了超高頻寬(全雙工)的傳輸；執行各種應用程式，包括資料服務、VoIP，以及其他IP式的應用程式；同時管理恆定位元率流量及爆衝流量的需求。而理所當然的，它也能支援使用者應用程式所需的各種QoS層級。
由於須執行上述工作，因而R1介面的完全存取與可見度極為重要。R1除了是唯一確保基地台與行動(MS/SS)間互通性控制的方法，也是維護基地台效能，以及疑難排解MAC層功能問題的關鍵。但R1介面的存取與可見度並非永遠如此簡單明瞭，特別在同時須要考慮到無線介面的存取時，就變得更加複雜。如圖2所示，某些R3與R6介面中的重要通訊協定，尚未被標準化。
附帶地，R6介面也為開發人員帶來另一項技術性挑戰--基地台測試。開發人員須要進行包括測試基地台與存取網路閘道(Access Network Gateways, ASN-GW)間的互通性，以及測試服務品質與行動管理等。
WiMAX安全性升溫
而IEEE 802.16e架構中的安全性及其實作議題，也常讓開發人員感到頭痛。由於用戶對安全性的要求日益增加，對安全性的需求相對提高，以致在新的行動通訊標準間新興的安全性解決方案也漸趨複雜。
由於透過R1介面可使基地台與行動台(MS)連線，而針對這項無線介面的加密，結合了RSA公開金鑰與EAP加密演算法。此種設計非常安全且難以破解，如連接ASN與CSN的R3介面IP-Sec，其回程線路(Backhaul)就是使用這種設計，讓IP-Sec也很難破解。
這些事實對終端使用者來說或許是好消息，但對開發人員來說，卻是極壞的消息，因為任何越難破解的程序，也越難針對網路進行測試與疑難排解。
當然，WiMAX要能天衣無縫地與其他技術共同運作，包括3G與其下一代技術，就更增加了開發測試的難度。
由於一般用戶多希望高傳輸速率，給予想要執行大量應用程式的用戶，因而開發人員必須提供確保資料擷取與資料處理效能之方法，以達每個區段的最大WiMAX基地台輸出率，也就是上行鏈路為28Mbit/s，下行鏈路為63Mbit/s。
務實測試克服WiMAX挑戰
要解決上述挑戰，首先工程師需要一套完備的測試儀，能夠快速地偵測、診斷並解決WiMAX終端使用者產品的設計問題，包括消費性電子產品、電腦及掌上型裝置等。而這台測試儀必須能夠針對正交分頻多工(OFDM)和OFDMA訊號進行頻譜及調變量測，也必須能夠擷取間歇性或隨機事件。
WiMAX相容性量測與其他重要的實體(PHY)層量測尚應包括誤差向量振幅(EVM)、功率頻譜密度(PSD)、互補累進分布函數(CCDF)及802.16e相對應的設定等。
此外，有一個方法可以測試基地台並確保基地台與裝置之間的互通性，這是許多知名廠商在致力WiMAX開發時已採用的方法，也就是在基地台設計中納入專用的測試埠。
測試埠只是反映在基地台與SS/MS間交換的無線傳輸，提供了複雜R1介面的方便直接存取。傳輸內容可送到被動式的通訊協定監控裝置，該裝置會存取和解碼MAC通訊協定資料單元，以及所有MAC與PHY層間傳遞的訊息。測試埠的價值在於，它可將對於射頻介面測試的需求及與其有關的中斷事件減到最小。
當然，任何有效的測試或監控解決方案必須能夠隨時取用其他的實體鏈結，包括R3(ASN-GW至ASN-GW)與R6(ASN至CSN)介面，而且也必須能夠同時擷取控制訊息與用戶資料中的協定資料單元(Protocol Data Unit, PDU)，並予以解碼，並以可解讀的格式顯示。
而WiMAX網路元件的測試/監控解決方案也應包括這些功能：多重Rx介面的時間同步擷取(R1、R3、R6等)、訊號資料的即時與離線解碼、重組片段的協定資料單元、用於協定訊息與資訊訊息的過濾器。
如果使用測試/監控平台進行疑難排解，可能會需要更多項的進階功能，包括對於所有隸屬於該多重介面(多介面通話追蹤)之相同通話/程序的訊息，進行自動的線上關聯建立；經由符合特定事件的過濾器觸發指定動作；針對通訊協定訊息、程序與封包，進行統計性資訊的計算以及產生通話細節紀錄等。
為了符合本文先前所討論到的WiMAX安全性實作問題，所有的這些測試相關活動都必須隨附解密功能，才能針對設計驗證與疑難排解，提供可靠有效的存取。最後，工具的資料擷取與處理效能應足以滿足WiMAX網路的產出需求。
即時頻譜分析助益大
正因為面臨上述挑戰，因而工程團隊必須能夠更快速地偵測、診斷與解決WiMAX設計錯誤，若要達成此一目標，必須以符合行動式WiMAX標準的方式，針對OFDM與OFDMA訊號進行頻譜與調變量測。
以已問世的即時頻譜分析儀來說，部分產品可擷取到其他解決方案遺漏的間歇性與隨機事件，讓工程團隊更快速地偵測、診斷並解決設計問題。
即時頻譜分析儀結合RSA-IQWIMAX解調變軟體，可讓工程師得以進行最需要的時域、頻域及調變域量測，以分解訊號並發現異常，並在設計階段針對 WiMAX裝置的疑難排解，做出深度分析。
隨著新的加密與驗證程序的日益複雜化，基地台與 ASN的通訊協定實作也將會更加複雜。開發人員將會面臨到較先前的通訊協定，更具挑戰性的設計驗證與疑難排解程序。
今日部分網路設備製造商與行動業者會同時使用通訊協定分析儀與網路服務分析儀，前者協助測試功能性、效能、符合性與互通性及基也台之安裝；後者則支援端對端流量分析，以確定行動式WiMAX之多介面通話追蹤，以省去故障排除之作業時間。
行動式WiMAX所提供的高效能、彈性與安全性，讓此標準成為在市場中的適當選項。從業者的角度來看，WiMAX提供了極具價值的新商機，以及更多的無線寬頻選項，可以有利的方式提供給用戶。然而，在開發與部署時所增加的複雜性，則是必須為此項新技術所付出的代價。
(本文作者任職於太克科技)