多模終端裝置能實現UMTS/ EDGE/GPRS，以及IEEE802.11無線網路等各種異質化無線電存取網路間的無接縫連結(Seamless Connectivity)...
多模終端裝置能實現UMTS/ EDGE/GPRS，以及IEEE802.11無線網路等各種異質化無線電存取網路間的無接縫連結(Seamless Connectivity)。使用者不但可藉此在家中與戶外數量有限的熱點中，享受WLAN的高速資料傳輸，亦能使用速度較低但移動性較高，且涵蓋區域廣泛的行動電話網路。而這樣的優點與便利性，只需運用現已建置的基礎建設與行動子系統區塊即能實現。
終端裝置能在WLAN存取點的通訊範圍內，進行資料存取以及撥接VoIP網路電話，並能透過重疊的行動電話網路涵蓋範圍，同時撥接手機或存取媒體內容。當終端裝置偵測並連結WLAN時，WLAN可透過使用者主導或自動設定的方式進行存取作業。先進的通訊階段行動管理技術(Session Mobility Management Techniques)，加上無限行動存取(Unlicensed Mobile Access，UMA)技術的運用，使裝置能在WLAN與UMTS/EDGE/GPRS網路間進行漫遊，以及資料/語音的傳送作業。
要將UMTS與WLAN兩種異質化的網路加以整合(圖1)是一項艱鉅的挑戰，其中的工作項目包括：第一，UMTS能夠針對定義完備的服務類型，支援封包頻寬管理機制(QoS)，而IEEE802.11e QoS目前也已經將可提供通話優先排序機制的WLAN解決方案，逐步建置在系統當中。第二，由於WLAN在LAN層次具備移動性，因此，包括UMA或3GPP Release6 GAN(原生存取網路)在內的相關規格，也必須協助其他網路支援這種移動性。第三，使用狀況及轉手流程也需要額外的考慮。我們可以選定一個住家與戶外熱點的環境，在該環境下，服務業者採用UMTS網路提供高速資料傳輸服務。同時，設定一些基本的網路使用模式，例如：1.使用者分別利用WLAN及UMTS網路進行資料與語音通訊，而終端裝置則同時進行兩種連線。2.使用者在透過WLAN傳送資料的同時，或在UMTS資料傳輸的間隔期間，擴大運用UMTS所提供的資料傳輸服務。3.UMTS與WLAN網路各自提供資料與語音服務，而當行動電話網路的涵蓋範圍不足時，則會使用WLAN。在上述的每種模式中，依據通訊階段行動管理功能，封包流會被自動傳送至最適合的網路。
終端裝置的硬體架構包括一顆負責處理每個MAC介面作業的L1處理器，以及一個支援通訊與應用程式處理作業的雙微處理器系統(如圖2所示)。L1處理器/DSP子系統，加上訊框排程器(Frame Sche-duler)以及Viterbi協同處理器(EDGE/GPRS/GSM)或Rake搜尋接收器(WCDMA)，可用來支援實體層控制與各種DSP功能，包括擷取、追蹤、RX接收通道上的解調/解碼，以及TX發送通道上的格式化/編碼作業。通訊處理器是UMTS-EDGE/GPRS/GSM通訊協定堆疊的專屬主控端，負責處理L2至L3的通訊協定，以及功率管理、時脈、記憶體等各種系統控制功能。應用處理器為一個獨立的單元，支援人機介面、多媒體、高容量儲存裝置等使用者應用。
前端元件則包含RF射頻子系統，以及整合度主要依照運作需求調整的類比數位基頻訊號轉換器。若系統裝置僅支援UMTS壓縮模式，且透過WLAN傳輸的封包資料內含閒置時槽(Idle Slot)，或GSM TDMA多重訊框結構(Multiframe Structure)的訊框，又或者同一時間內僅使用一個網路，則縮短系統收發器迴路成為一種可行的解決方案。此種架構可透過目前市面上現有的商業用終端裝置元件區塊即可實現，並應將整合重心放在開發具成本且省電效益的解決方案，以及遵循各種法規標準之上。
通訊協定堆疊(如圖3所示)同時支援WLAN與壓縮後的GSM/WCDMA無線電介面。IEEE 802.11 L2內含MAC及802.2 LLC元件，與實體層結合後即成為終端裝置驅動器。UMTS與EDGE/GPRS/GSM通訊協定堆疊實體，與存取層之L1/L2元件彼此相互獨立。裝置驅動器中的EDGE/GPRS/GSM部份，再加上PHY/MAC(實體層/媒體存取控制層)，能構建出IP層以下的通訊協定功能層，其中包括在L2中為終端裝置及SGSN(Serving GPRS Support Node)間提供連結的LLC元件，以及在L3中的負責聯繫資料通訊協定及LLC元件的SNDCP(Subnetwork Dependent Convergence Protocol)。其控制層面包括在L3負責無線電資源控管的RRC/RR/GRR通訊協定，以及負責行動與通訊階段管理的GMM/SM。此外，資料通訊協定亦可加入專為QoS訊號及資源保留的RSVP，以及區域WLAN行動管理通訊協定。
接下來，我們將介紹設計多模終端裝置時需考量的各項基本要素，尤其是WLAN子系統與現有UMTS/ EDGE/GPRS核心架構整合時所特別需要注意的因素。業者必須在功能、多元化、成本、外型規格、以及耗電量等因素之間做取捨。然而，任何整合工作的成功與否，都必須建立在能夠購得合格軟硬體元件的前提之下。
成功的整合設計主要來自於使用者環境的支援，以及整合型WLAN/手機收發器是否能在市面上取得。初期推出的方案通常運用獨立型架構，針對每種通訊模式配置專屬的收發器。更高階的尖端設計則採用單晶片收發器、單一或雙重封裝的多重處理器、手機基頻與功率管理單元、搭配主控端介面的WLAN DSP/MAC元件、功率放大與濾波的週邊元件，以及支援不同多媒體功能的模組。
此介面連結WLAN DSP/MAC控制器以及主應用處理器，並提供充裕的頻寬，為連接的兩端提供足夠的資料傳輸率及相容性，包括USB、SPI等標準介面。
終端裝置應支援手機(3GPP TS 51.010/34.121)及WLAN標準(IEEE 802.11與增補規格)等領域的3GPP標準。此外，終端裝置遵循的標準也應涵蓋多模使用者環境，例如同時在WLAN與手機網路模式下運作(運用WLAN網路接收封包資料，同時在UMTS網路上撥接語音電話)，以及遵循電磁相容性方面的規範。
對於可攜式裝置而言，耗電量與電池續航力衍生出許多嚴苛的設計限制，並對產品定義與品質產生相當大的影響。在行動電話方面，通訊引擎在支援特定功率、語音通訊、資料傳遞、閒置模式與召喚需求(Paging Requirement)等通訊模式下的耗電量，會受到下列因素的影響：1.基頻與功率管理IC的設計，包括採用的製程技術、電壓調節與效率。2.射頻收發器及元件規格與設計，包括功率放大器的效率。3.藉以達到省電效率需求，以及核心引擎區塊及無線電管理標準的L1/堆疊設計，例如在閒置或時脈下降等時段不需中介存取模式時，調降區塊的耗電量，並切換至睡眠模式。此外，類似的設計考量因素亦適用於WLAN子系統。
在行動電話運作方面，特別於睡眠與待機模式，或是撥接電話時，其尖峰與平均耗電量取決於IC效能規格以及系統的各項參數，例如子系統區塊的作業因素。封包傳輸與接收時的耗電率大部份取決於資料傳輸率、多時槽組態，以及系統所支援的編碼機制。
WLAN子模組耗電量多寡取決於其運作模式，包括睡眠、收聽、接收、傳送。在睡眠模式中，大部份的系統區塊都會關閉，在收聽狀態下，終端裝置會側聽傳輸資料流，但並不會將任何資料傳遞給主處理器，而在接收與傳送狀態下，會主動傳送並接收封包資料，並進行資料交換的作業。確切的耗電量取決於不同的使用模式，包括名稱搜尋、聯繫與閒置，以及TCP上載/下載，皆依據不同運作狀態的加權平均值進行評估。
根據表1以及行動電話終端裝置的功率分析，終端裝置整合WLAN功能的主要考量因素包括：1.目前WLAN在搜尋或待機模式時，其耗電量對於標準手機的待機時間有相當大的影響，因此必須致力於提升WLAN子系統的省電效率。2.雖然可預先排除兩種無線電同時運作的情況，但仍需透過通訊處理器的主控機制來監視並調節尖峰耗電量，特別是在行動電話子系統撥接電話時的高耗電階段。
我們已探討將WLAN功能整合至現有雙模行動電話終端架構的可行性，此種設計將讓使用者能透過熱點與住家周圍建置的WLAN，享受高資料傳輸率的存取服務。行動電話網路可用來撥接語音電話或進行較慢的資料傳輸，並能同時進行或甚至在WLAN涵蓋範圍外的區域內進行通訊。最後，網路基礎建設及軟硬體元件皆已問市，並可隨時使用。然而，對於了解與管理轉手技術及耗電量的使用模式方面，業者仍需審慎評估與分析。