確保行動WiMAX連線品質 基地台換手機制不容忽視

2007-07-24
為了讓802.16支援行動通訊的功能,IEEE因此制訂802.16的擴充版本,稱之為802.16e。和802.16相比,802.16e額外支援省電和換手(Handover)的功能。
換手的目的在於確保連線中的通訊不要因為使用者的移動而中斷,如圖1(a)所示,一開始行動通訊台(Mobile Station, MS)透過基地台(Base Station, BS)、閘道器或路由器和網際網路另一端的使用者CN(Corresponding Node)正在通訊。如圖1(b)所示,換手的目的是希望當行動通訊台從基地台1的涵蓋範圍移動到基地台2的涵蓋範圍時,仍然可以和CN繼續保持通訊而不中斷。
圖1 (a)換手之前,行動通訊台透過基地台1和CN保持連線通訊;(b)換手程序執行完畢之後,行動通訊台透過基地台2繼續和CN保持連線。

IEEE 802.16e的換手程序主要可以分為兩個部分,分別為網路拓撲獲得及實際換手步驟。在網路拓撲獲得的部分,服務基地台(Serving BS)可以經由骨幹網路蒐集鄰近基地台(Neighbor BS)的資訊並將這些訊息告知行動通訊台,或是由行動通訊台自行掃描網路上有哪些基地台可提供服務。經由這兩種方式,行動通訊台可以得知附近有哪些基地台,以及每個基地台的通道資訊和可以提供的服務品質(QoS)等訊息。

這些網路拓撲的訊息可作為行動通訊台在實際換手步驟時的判斷依據,例如是否要進行換手以及要換手到哪一個基地台。  

除了一般的硬式換手機制之外,IEEE 802.16e也支援兩種軟式換手機制分別為宏分集切換(Macro Diversity Handover, MDHO)與快速基地台切換(Fast BS Switch, FBSS)。  

行動通訊台取得網路拓撲方式  

行動通訊台獲得網路拓撲資訊的方法主要可以分成兩種,一種方法為基地台主動提供所蒐集到的鄰近基地台訊息給行動通訊台,此方法稱做網路拓撲廣播;另一種方法為行動通訊台主動掃描附近有哪些基地台。  

基地台主動提供鄰近基地台資訊  

如圖2所示,每個基地台都會利用骨幹網路和鄰近的基地台交換網路運作的參數,並定期的將所蒐集到的鄰近基地台訊息利用MOB_NBR-ADV廣播給所有鄰近的行動通訊台。行動通訊台可以從MOB_NBR-ADV中得到鄰近基地台的以下資訊:物理通道參數;所支援的服務流種類,例如UGS、rtPS、nrtPS、BE以及ertPS;換手的相關參數,例如在換手時哪些步驟可以省略以加速換手的完成。

圖2 網路拓樸廣播

行動通訊台主動掃描鄰近基地台  

除了被動地從MOB_NBR-ADV獲得鄰近基地台的訊息之外,行動通訊台也可以主動掃描其所在地的附近有哪些基地台適合當做換手的目標基地台(Target BS)。  

在掃描的期間,行動通訊台可能會切換到不同的頻率去監聽網路上是否有其他的基地台可供服務,因此行動通訊台在掃描的期間無法與服務基地台收送資料。所以服務基地台在這段期間須將要送給行動通訊台的資料存在緩衝器(Buffer)中,在每次掃描的間隔中或是行動通訊台結束掃描程序之後,才將緩衝器裡頭的資料傳送給行動通訊台。  

當行動通訊台決定要對網路進行掃描後,就會發出MOB_SCN-REQ,向服務基地台要求一段時間來執行鄰近基地台的掃描。其要求的內容主要有:想進行掃描的基地台、每次掃描的時間、每次掃描的間隔、總共掃描的次數、對每個被掃描的基地台所想要進行的掃描型態。  

行動通訊台的掃描型態可根據是否要進行連結(Association)分為四種,在這裡Association就是初始調整的別名,其目的主要是為了獲得調整參數(Ranging Parameter)及可獲得服務訊息(Service Availability Information),以便將來選擇適合的目標基地台及加速換手,以下就四種掃描的型態分別作進一步的說明。

Scanning Without Association
  只進行掃描動作而不與被掃描的基地台做初始調整(Ranging)的動作。
Scanning With Association Level 0
  除了進行掃描並自行利用競爭的方式與被掃描的基地台作調整的動作,在掃描階段執行調整的目的是要獲得物理通道的特徵以及服務流的服務等級預測,以評估某個基地台是否適合作為目標基地台。
Scanning With Association Level 1
  除了進行掃描並可與被掃描的基地台進行非競爭方式的調整,其方法為在服務基地台的幫助下,由被掃描的基地台提供一段非競爭的時間來作調整的動作,以加速調整。
Scanning With Association Level 2
  除了進行掃描及非競爭方式的調整之外,服務基地台還會居中協調Association的運作,在調整的期間行動通訊台只須傳送一次RNG-REQ給被掃描的基地台而不須要等候RNG-RSP的回傳。而這些被掃描的基地台會將RNG-RSP傳給服務基地台,再由服務基地台將收集到的調整結果例如時間、功率、頻率以及調整成功與否等,彙整成報告,並使用MOB_ASC_REPORT將此一報告傳送給行動通訊台。
基地台收到行動通訊台提出的掃描要求MOB_SCN-REQ時,會回傳MOB_SCN-RSP。若基地台不同意,則會在MOB_SCN-RSP裡頭將可掃描時間為設定0;若基地台同意行動通訊台進行掃描,則MOB_SCN-RSP裡頭會攜帶以下訊息:掃描起始時間;每次掃描的時間,亦即基地台會分配一段大於或等於行動通訊台所要求的時間給該行動通訊台;總共掃描的次數;行動通訊台可掃描的基地台列表、可執行哪種型態的掃描以及Association Level的相關參數,例如被掃描的基地台所分配專屬於該行動通訊台的非競爭調整期間(Non-contention Ranging Period)所在的訊框(Frame)(即Rendezvous Time),以及起始時間(Transmission Opportunity Offset)。  

掃描完成後是否要回報掃描結果給服務基地台,行動通訊台在掃描完畢後,可利用MOB_SCN-REP將被搜尋基地台的訊號強度回傳給服務基地台,此資料可以作為將來在換手過程中服務基地台推薦目標基地台的參考依據。  

圖3示範行動通訊台如何執行網路掃描,行動通訊台一開始先傳送MOB_SCN-REQ給服務基地台,要求進行網路掃描。服務基地台收到該訊息後,會利用骨幹網路與被掃描的基地台交換訊息,並回傳MOB_SCN-RSP。

圖3 行動通訊台主動掃描網路上鄰近基地台的訊息

當行動通訊台在收到MOB_SCN-RSP後,就會依照其所攜帶的訊息在服務基地台規定的開始時間(Start Time)進行掃描,並在所分配到的非競爭調整期間(包括Rendezvous Time+Transmission Opportunity Offset),開始與被掃描的基地台進行調整。掃描完成後行動通訊台會將掃描結果回傳給服務基地台。如前所述,在進行網路掃描的期間,服務基地台會將屬於該行動通訊台的資料先存在緩衝器中,並在每次掃描的間隔中或是在掃描結束後,將這些資料傳給行動通訊台。

不論是使用上述哪一種方法獲得網路拓撲的資訊,其目的都是為了讓行動通訊台知道其周遭有哪些鄰近基地台以及這些鄰近基地台所能提供的服務。有了這些資訊後,行動通訊台在實際換手時就可選擇最理想的鄰近基地台當作目標基地台以加速換手的執行。

選擇最佳目標基地台執行換手步驟  

IEEE 802.16e的換手主要可分成六個步驟,包括行動通訊台在換手前要先進行小區重新選擇,並將連線轉移至目標基地台,同時與目標基地台維持同步狀態;接著,行動通訊台將會重新進入網路並建立連線,待成功換手至目標基地台後,則會終止服務,最後取消換手作業,以下分別詳細介紹。  

換手前進行小區重新選擇  

行動通訊台在換手進行前取得鄰近基地台資訊的動作稱為小區重新選擇(Cell Reselection),這些資訊可以做為未來換手時選擇目標基地台的參考依據,其使用方法為前一節所提到的網路拓撲廣播及行動通訊台主動掃描網路。  

MS將連線轉移至目標基地台  

當行動通訊台準備將在服務基地台上的所有連線轉移到目標基地台時,換手的動作就已開始。802.16e規格中並沒有明確定義換手的決策標準,行動通訊台或是服務基地台皆可發起換手的動作。  

當行動通訊台決定要進行換手時會傳送MOB_MSHO-REQ告知基地台,在該訊息中,行動通訊台利用之前所獲得的網路拓撲資訊,選擇一個或多個鄰近基地台當作目標基地台,並且回報該基地台的傳輸品質相關參數給服務基地台。服務基地台在收到該訊息後會回傳MOB-BSHO-RSP給行動通訊台並提供一組基地台給行動通訊台,行動通訊台會在服務基地台所提供的基地台清單中選擇一個基地台做為目標基地台。  

反之,若當服務基地台決定要觸發某個行動通訊台進行換手時,會在鄰近基地台中選擇一個或多個基地台當作建議(Recommended)目標基地台,並利用MOB_BSHO-REQ觸發行動通訊台進行換手的動作,並告知建議目標基地台。鄰近基地台的資訊可能來自於行動通訊台的掃描回報訊息(MOB_SCN_REP),或是經由骨幹網路交換取得。選擇建議目標基地台的標準並不在規範之中,可行的選擇標準包含該基地台的通道品質或是該基地台是否能滿足行動通訊台的服務品質需求。  

不論是由行動通訊台或是服務基地台所發起的換手,服務基地台都會為行動通訊台調查哪些鄰近基地台可以提供較佳的服務,並產生一個或多個建議目標基地台列表給行動通訊台。此外,服務基地台還可能會請該列表中的某個基地台配置一段非競爭調整期間給該行動通訊台,以加速網路重新進入調整的動作。  

當服務基地台向行動通訊台推薦目標基地台列表後,行動通訊台有權決定要不要進行換手以及要換手到哪一個目標基地台,並利用MOB_HO-IND告知服務基地台自己的決定。若行動通訊台不進行換手,則回到正常模式繼續運作;若行動通訊台要進行換手,則服務基地台會啟動資源保留時間(Resource Retain Timer),並繼續保留該行動通訊台的相關資訊,例如各個連線的訊息或是媒體存取控制(MAC)層的狀態機(State Machine)一段時間,而不會立刻刪除這些訊息,以確保換手失敗時,行動通訊台可以馬上與服務基地台回到正常模式運作。  

另一方面,服務基地台會經由骨幹網路,通知可能的目標基地台有關於行動通訊台即將執行換手的消息,並且傳送行動通訊台的相關訊息給該基地台,以減少行動通訊台在該基地台上做網路重新進入的步驟。  

與目標基地台同步  

行動通訊台在換手程序的一開始必須和目標基地台同步(Synchronization to Target BS Downlink),以獲得通道的物理參數,以便進一步做調整。若行動通訊台在換手前已經利用網路拓撲獲得的方法來取得目標基地台的物理通道參數,則此步驟可以省略。  

網路重新進入  

當行動通訊台準備要連接到目標基地台時,會先跟目標基地台進行調整,在此做調整的目的主要是為了獲得物理通道特徵、服務等級預測以及網路重新(Network Re-entry)進入中的哪些步驟可以被省略。  

首先行動通訊台會在RNG-REQ中攜帶服務基地台的識別碼(BS_ID),並設定Ranging Purpose Indication Bit #1=1來告知目標基地台,自己是要作換手中的網路重新進入。  

此時目標基地台就可以利用由骨幹網路蒐集到的行動通訊台資訊,來決定重新進入的哪一個步驟可以省略並利用RNG-RSP中的HO Process Optimal TLV來告知行動通訊台網路重新進入中可省略的步驟。舉例來說,若目標基地台從骨幹網路得到行動通訊台的安全相關參數,則行動通訊台在網路重新進入時,毋須重新執行認證的動作。目標基地台擁有的行動通訊台資訊愈多,可以省略的動作就愈多,網路重新進入就可以愈快完成。  

網路重新進入的最後一個步驟為連線的重新建立,其目的是為了讓行動通訊台在換手的過程中毋須使用DSA-REQ/RSP/ACK,重新建立每個在服務基地台上的連線,因為目標基地台會透過骨幹網路向服務基地台要求所有連線的訊息,並在目標基地台上重新建立這些連線,以加速換手。當目標基地台已經將所有的連線都建好後,會將每個服務流(Service Flow)的SFID及連接的CID的對應表傳給行動通訊台,行動通訊台利用這個對應表,就可以得知原本在服務基地台上的某個連接在目標基地台的新CID及新SFID。  

在換手的過程中,行動通訊台必須維護每個連線的傳送狀態。在換手完成後,新服務基地台可以分配一段時間,讓行動通訊台利用SN Report MAC Header上傳每個連線的傳輸狀態,例如某個連線中,上一個資料的順序號碼。有了這些訊息後,新服務基地台就可以知道每個連線所需傳送的下一筆資料為何,以達成資料傳輸的連續性。  

終止服務  

當行動通訊台成功換手到目標基地台,現在是新服務基地台後,傳送MOB_HO-IND告知舊服務基地台。在確認行動通訊台已經完成換手後,舊服務基地台會將該行動通訊台的所有相關資訊刪除,此時換手的動作才算完成。  

換手取消  

行動通訊台可以在換手開始之後的任何時間告知服務基地台取消換手(HO Cancellation)的動作。其方法為傳送MOB_HO-IND,並將模式設為0b00,且HO-IND_type設為0b01。若取消換手的時間在資源保留時間結束前,因為此時行動通訊台的相關資訊仍然保留在服務基地台上,故行動通訊台可回到正常模式繼續運作。  

若取消換手的時間在資源保留時間結束之後,則此時服務基地台上已沒有該行動通訊台的訊息,故行動通訊台必須重新執行完整的網路進入動作後,才能從服務基地台獲得服務。  

換手程序實例說明  

以圖4為例說明一個由行動通訊台發起的換手程序,在通過鄰近基地台掃描而獲得網路拓撲資訊後,若行動通訊台決定要進行換手,會發送MOB_MSHO-REQ給服務基地台(基地台#1)來請求換手,並在該訊息中回報基地台#2及基地台#3的訊號強度。

圖4 由行動通訊台發起的換手程序

基地台#1在接收到行動通訊台的換手請求訊息後,會先透過骨幹網路向基地台#2及基地台#3發送切換預先通知訊息。該訊息中攜帶行動通訊台的ID、需要的頻寬及服務品質相關參數等資訊。  

之後基地台#2及基地台#3向基地台#1發送回復訊息,基地台#2的回覆訊息告知其所能提供的服務品質等級低於當前行動通訊台所要求的服務品質等級,而基地台#3回覆訊息告知其所能提供的服務品質等級可以滿足當前行動通訊台所要求的服務品質等級。  

這表示基地台#3可以提供比基地台#2更好的服務品質給行動通訊台,因此基地台#1會向行動通訊台推薦基地台#3當作目標基地台,並告知基地台#3準備執行換手的動作。在此同時基地台#1和基地台#3可能會交換行動通訊台的資訊,以加速之後換手的執行。  

行動通訊台若決定要換手會以MOB_HO-IND通知基地台#1,並開始與基地台#3執行網路重新進入的動作,而基地台#1會繼續保留行動通訊台的相關資訊直到換手完成或是資源保留時間結束為止。  

支援MDHO與FBSS軟切換機制  

除以上所介紹的換手方式外,IEEE 802.16e還支援另外兩種屬於選擇項的軟式換手機制,分別是宏分集切換(MDHO)與快速基地台切換(FBSS)。  

MDHO及FBSS的基本概念如圖5所示:當使用者在基地台1、基地台2及基地台3間移動時,若這三個基地台同時擁有行動通訊台的所有資料,例如能力資訊(Capability Information)、安全資訊(Security Information)及連接資訊(Connection Information),則行動通訊台毋須經過完整網路進入程序例如調整、認證及註冊等動作,而直接與三個基地台中的一個或多個基地台收送資料,以此確保在換手的過程中,不容易發生封包遺失的現象。

圖5 MDHO/FBSS架構圖

當行動通訊台在移動時,會利用之前掃描網路所獲得的網路拓撲資訊,選擇出服務品質較佳的基地台集合,並告訴服務基地台說自己想透過這些基地台來接受換手的服務。之後服務基地台就會利用骨幹網路將行動通訊台的所有訊息傳給這些基地台,因此行動通訊台在這些基地台之間移動時,若某一個基地台的訊號太差時,就可以立刻與其他基地台收送資料而不會造成連線的中斷。  

支援MDHO或FBSS的行動通訊台和基地台都會維護一個與行動通訊台進行MDHO或是FBSS的基地台列表,稱為分集組(Diversity Set)。在分集組中定義一個泊繫基地台(Anchor BS),用來負責與行動通訊台進行控制訊號的交換,例如分集組的維護以及泊繫基地台的選擇與變更。  

當行動通訊台向某個基地台註冊時,基地台會利用REG-RSP訊息告訴行動通訊台是否開啟MDHO或FBSS模式。在分集組中的所有基地台在時間上必須要同步、使用相同的傳輸通道以及分享行動通訊台的所有相關資訊。  

進入MDHO或是FBSS模式,可以由行動通訊台或是基地台來觸發,但最後的決定權是在基地台,也就是基地台有權決定要使用一般換手模式、MDHO或是FBSS。  

適時收送資料  

在MDHO方面,行動通訊台可同時與分集組中的所有基地台收送資料,對於下行資料而言,兩個以上的基地台同步傳送資料給行動通訊台,行動通訊台可以獲得分集增益(Diversity Gain),以改善訊號品質。對於上行資料而言,行動通訊台同時傳送資料給多個基地台,行動通訊台所送出的訊號可被分集組中的多個基地台接收,並且將正確接收的訊框資料往上回傳。  

對於行動通訊台而言,有兩種方法知道何時可以傳送或接受資料:一種方法是監聽泊繫基地台的上/下行控制訊息UL-MAP/DL-MAP,此時泊繫基地台的上/下行控制訊息中會包含Non-Anchor BS的傳送/接收時間;另一種方法是監聽分集組中所有基地台的上/下行控制訊息UL-MAP/DL-MAP,此時任一個基地台的上/下行控制訊息中可能會包含其他基地台的傳送/接收時間。  

服務基地台會在REG-RSP中告知行動通訊台要使用哪一種方式,與一個行動通訊台進行MDHO的多個基地台對於與該行動通訊台之間建立的連線必須採用相同的一組CID;也就是說,分集組中所有的基地台都必須使用相同的一組CID和行動通訊台收送資料。當分集組有變動時,泊繫基地台可能會分配一組新的CID給行動通訊台,以確保行動通訊台仍然使用相同CID組和分集組中所有的基地台收送資料。  

對於FBSS而言,行動通訊台只與分集組中的泊繫基地台進行資料傳送,並能夠根據訊號的變化情況來更新泊繫基地台,而且毋須執行網路重新進入的動作,就能由目前的泊繫基地台快速的切換到新的泊繫基地台。與行動通訊台進行FBSS的基地台,對於與該行動通訊台之間建立的連線,採用共享的CID分配機制;也就是說,當泊繫基地台分配某個CID給行動通訊台後,泊繫基地台會把這個CID通知分集組中的其他基地台,且分集組中其他基地台上的相同CID,也自動地分配給該行動通訊台。這種方式可以確保當行動通訊台在分集組中的基地台之間切換時,毋須重新建立連線或是執行連線參數的Re-mapping。  

維護分集組  

支援MDHO或是FBSS的基地台必須利用DCD訊息,將H_Add_Threshold和H_Delete_Threshold告知行動通訊台。行動通訊台利用這兩個門檻值來維護分集組,例如當某個基地台的訊雜比長期小於H_Delete_Threshold時,行動通訊台就可以使用MOB_MSHO-REQ通知泊繫基地台,將該基地台從分集組中刪除。反之若某個基地台的訊雜比長期大於H_Add_Threshold時,行動通訊台就會利用MOB_MSHO-REQ通知泊繫基地台將該基地台加入分集組。  

分集組的維護可以由行動通訊台或是分集組中的任一基地台觸發,但不論是由誰觸發,分集組中的基地台會自行產生一組建議基地台列表,產生的標準主要考量訊號品質和基地台所提供的服務品質水準,並請行動通訊台將他們加入分集組。行動通訊台可以接受或拒絕這些基地台成為分集組,當行動通訊台拒絕時,基地台可重新產生一個建議基地台列表給行動通訊台。  

變更泊繫基地台  

在IEEE 802.16e中定義兩種變更泊繫基地台的方法:分別是使用HO MAC Management Message以及Fast Anchor BS Selection Feedback。變更泊繫基地台可以由行動通訊台或是泊繫基地台觸發。行動通訊台是利用掃描網路所獲得的網路拓撲資訊,以及在DCD中所記載的相關門檻值,決定是否要進行泊繫基地台的變更。而基地台是利用掃描回報的訊息--MOB_SCN-REP,或是快速回饋通道(Fast-feedback Channel),決定是否要進行泊繫基地台的變更。但不論是由誰觸發,所選擇的新泊繫基地台必須要在分集組中。由於分集組的特性,更換泊繫基地台後,行動通訊台毋須執行網路重新進入的動作。  

HO MAC Management Message Method主要是利用換手的相關訊息如MOB_BSHO-REQ、MOB_MSHO-REQ及MOB_BSHO-RSP,來進行泊繫基地台的變更。當行動通訊台想進行泊繫基地台的變更時,會利用MOB_MSHO-REQ將分集組中各個基地台的訊號品質告知泊繫基地台。泊繫基地台若覺得應該要執行變更泊繫基地台的動作,會利用MOB_BSHO-RSP來將建議泊繫基地台告知行動通訊台。另外,泊繫基地台也可以利用MOB_BSHO-REQ主動地要求行動通訊台執行更換泊繫基地台的動作。但不論是由誰發起的泊繫基地台變更,行動通訊台都有權力使用MOB_HO-IND告知泊繫基地台是否要執行或取消泊繫基地台變更的動作。  

而在Fast Anchor BS Selection Feedback Mechanism方法中,行動通訊台利用快速回饋通道,將想轉換至新泊繫基地台的要求傳給目前的泊繫基地台。快速回饋通道是泊繫基地台配置給行動通訊台的一個專用的上行通道,行動通訊台可以利用該通道回傳控制或量測訊息給泊繫基地台。快速回饋通道的配置時機共有三個,分別在分集組更新期間、泊繫基地台更新期間及泊繫基地台更新後。  

相對於這三個配置時機的快速回饋通道配置方法共有三種:第一種是在分集組維護時,由泊繫基地台利用骨幹網路和即將加入分集組的基地台交換訊息,得知該基地台所配置的快速回饋通道的參數後,再利用HO MAC Management Message (MOB_BSHO-REQ或MOB_BSHO-RSP)將該通道告訴行動通訊台。  

第二種方法是在更換泊繫基地台時,由目前的泊繫基地台利用骨幹網路和新泊繫基地台溝通,得知新泊繫基地台所配置的快速回饋通道參數。目前的泊繫基地台再利用泊繫基地台Switch IE,將快速回饋通道的參數告知行動通訊台。  

第三種方法是在更換泊繫基地台之後,由新的泊繫基地台利用FAST-FEEDBACK Allocation IE,將快速回饋通道的參數告訴行動通訊台。  

接下來利用圖6來介紹行動通訊台如何利用快速回饋通道泊繫基地台的變更,首先支援FBSS的基地台會在DCD中公告ASR Slot(Anchor Switch Reporting Slot),單位是訊框,以及開關週期(Switch Period),單位是ASR。其中開關週期代表基地台之間利用骨幹網路交換行動通訊台訊息的所需時間,這意味著行動通訊台必須在開關週期結束後,才可以轉換至新的泊繫基地台。

資料來源:IEEE 802.16e規格書
圖6 Fast Anchor BS Select Mechanism

如果行動通訊台想要執行泊繫基地台變更的動作,則行動通訊台必須在下一個ASR Slot的第一個訊框,將變更泊繫基地台的要求經由快速回饋通道送給目前的泊繫基地台,並在開關週期結束後,轉換至新泊繫基地台。  

行動通訊台在轉換的期間會利用快速回饋通道輪流送泊繫基地台轉換指示器(Switch Indicator)及通道品質資訊(Channel Quality Information, CQI)給目前的泊繫基地台。  

以圖6為例,假設ASR Slot長度為四個訊框,而開關週期長度為兩個ASR Slot,等同八個訊框。當行動通訊台發現分集組中,某個基地台(假設是B)的訊號比目前的泊繫基地台(假設是A)的訊號好時,就會在下一個ASR Slot的第一個訊框將攜帶有新泊繫基地台TEMP_ID的泊繫基地台報告--就是所謂的泊繫基地台轉換指示器--經由快速回饋通道,傳給目前的泊繫基地台,並且設立一個長度等於開關週期的計時。在轉換至新的泊繫基地台的期間,行動通訊台會利用快速回饋通道輪流送泊繫基地台轉換指示器(圖6中的IB)及CQI(圖6中的CA)給目前的泊繫基地台,直到該計時結束。  

若計時結束之後行動通訊台仍然沒有收到目前的泊繫基地台的回應(Anchor BS Switch IE),行動通訊台就直接轉換到新的泊繫基地台。  

反之,若行動通訊台在計時結束之前收到目前的泊繫基地台的回應,則執行泊繫基地台Switch IE裡頭記載動作,並回送攜帶有0b101000的泊繫基地台報告當作是ACK。  

目前的泊繫基地台回應的訊息可能夾帶是否同意更換泊繫基地台,何時可以轉換到新的泊繫基地台即Action Time,以及新的泊繫基地台的快速回饋通道參數。  

若行動通訊台在送出變更泊繫基地台要求的訊息後,想取消更換泊繫基地台的動作,則行動通訊台可以在Action Time之後繼續使用快速回饋通道,回傳CQI給目前的泊繫基地台。目前的泊繫基地台若在Action Time之後仍然收到該行動通訊台所送來的CQI,就可以假設該行動通訊台已經取消變更的動作,並繼續與該行動通訊台收送資料。  

如同一般的換手程序,在FBSS中,當行動通訊台轉換至新的泊繫基地台後,為了維持行動通訊台中每個連線的傳輸連續性,新的泊繫基地台會配置一段時間,讓行動通訊台上傳每個連線的傳輸狀態。行動通訊台必須在這段時間中,將每個連線的傳輸狀態利用SN Report MAC Header告知新的泊繫基地台,使新的泊繫基地台知道,每個連線接下來要從哪一筆資料開始送。  

轉入FBSS模式  

最後以圖7為例,說明一個行動通訊台如何由一般運作模式進入FBSS模式,再經歷泊繫基地台的變更,最後結束FBSS模式。假設行動通訊台一開始在基地台#1、基地台#2與基地台#3之間移動且與基地台#1處於一般模式下運作,即基地台#1是行動通訊台的服務基地台。

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圖7 FBSS的運作範例

首先,當行動通訊台覺得基地台#1的訊號強度逐漸變弱時,就會有想要換手的意圖,此時行動通訊台會利用之前所介紹的網路拓撲獲得方法對網路進行掃描。其次,在掃描完成後,假設行動通訊台發現基地台#2及基地台#3都可以提供良好的服務品質,就會向基地台#1發出換手的要求,並告知推薦的基地台集合。步驟三,此時若基地台#1決定要採用FBSS模式,會先經由骨幹網路將行動通訊台的相關資訊如認證相關資訊及所有連線的參數,送給基地台#2與基地台#3,再通知行動通訊台進入FBSS模式。  

步驟四,行動通訊台收到該訊息後,即進入FBSS運作模式,並從該訊息得知分集組。因為此時行動通訊台的泊繫基地台仍然是基地台#1,所以行動通訊台繼續與基地台#1收送資料。步驟五,假設經過一段時間後行動通訊台向基地台#2移動且發現基地台#2的訊號比泊繫基地台(基地台#1)好時,就會利用之前所介紹的泊繫基地台更新方式向基地台#1要求更換泊繫基地台為基地台#2。步驟六,此時基地台#1會利用骨幹網路將行動通訊台所有連線的傳送狀態傳給新的泊繫基地台(基地台#2),並告知行動通訊台何時可以切換至基地台#2。  

步驟七,行動通訊台收到該訊息後即回傳ACK,並在指定的時間切換至基地台#2,且不再與基地台#1收送資料。步驟八,假設之後行動通訊台因為移動的原因遠離基地台#1與基地台#3,並發現這兩個基地台的訊號強度均低於門檻值,就會向泊繫基地台(基地台#2)回報這兩個基地台的訊號強度。  

步驟九,若基地台#2決定將這兩個基地台從分集組中去除,會將決定告知行動通訊台,並在收到行動通訊台傳來的確認訊息後,利用骨幹網路要求基地台#1與基地台#3將行動通訊台的資源釋放。步驟十,此時行動通訊台的分集組中就只有一個基地台(基地台#2),相當於回到一般模式運作。  

由於支援高速傳輸與行動通訊,因此對於提供都會規模的無線存取服務而言,IEEE 802.16e是一個令人看好的國際標準。本文以簡單且具體的方式來介紹802.16e的換手機制,有興趣的讀者可再進一步閱讀參考資料。  

(本文作者任職於資策會網路多媒體研究所)

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