WiMAX移动管理 - Mobile WIMAX省电模式概述

　　欲实现闲置模式，WiMAX导入网络分层管理机制。分层即是把WiMAX网络范围划分成管理区域，并将区域内的基站集合起来成一群组，称为传呼群(Paging Group)，如图2所示。因为各传呼群可能会有部份区域重迭，一个基站可能同时是数个传呼群的成员。一个传呼群会有传呼主控台(Paging Controller)担任客户端位置信息的维护工作，此角色可直接由传呼群里的某一基站兼任，或由后端网络另一主机专任。

　　除了传呼群架构，在移动管理方面另有远程传呼(Paging)与位置更新(Location Update)的支持，其功能与运作分述如下：

　　(1) 远程传呼

　　在传呼群架构下，后端网络只知道客户端所在的传呼群，却不知客户端现在是连到哪一个基站。为此，闲置模式提供传呼让后端网络可以追查客户端的位置。传呼的动作是由传呼主控台发起，在固定的时间里透过所属的基站广播传呼信息(Paging Advertisement)，客户端收到后必须依信息内容执行对应的动作。

　　(2) 位置更新

　　在闲置模式下，客户端只能透过位置更新程序与传呼主控台沟通。若客户端从基站取得的传呼群识别码(PG Identifier)已发生改变，应执行位置更新，把将客户端的位置信息转送到后端网络。其次，由于客户端原始联机数据被暂置在传呼主控台内保存，在保存效期结束前，客户端可透过位置更新来表达延长维护效期的意愿。另外，客户端若确定装置要关机，应执行位置更新，让传呼主控台提前清除联机数据。最后，若传呼主控台太久未传呼某客户端，则客户端必须执行位置更新来确认自身的存在性。

　　位置更新的程序分成有担保(Secure)与无担保(Unsecure)两类，差别只在初始测距(Initial Ranging)信息是否受到安全保护。若基站能够从认证端(Authenticator)取得有效的金钥资料，并以之验证信息内容无误后，则完成初始测距后便可返回闲置模式。但若金钥数据已失效或是验证信息失败，则基站会要求客户端执行网络重登入，迫使客户端提前离开闲置模式。

　　使用传呼群架构，就会有远程传呼与位置更新的使用成本。后端网络在决定传呼群的涵盖区域时，应该要衡量客户端的省电效益与此使用成本。理论上客户端只要在一个传呼群区域内移动，就不需要更新位置信息。虽然较大的传呼群区域可减少位置更新的执行次数，但若后端网络要求执行传呼来追查客户端，其产生大量的广播信息会增加网络负载，也浪费频宽资源。反之若传呼群区域设定太小，则位置更新势必经常发生而让客户端的电量持续消耗。

　　闲置模式使用

　　客户端或后端网络均可透过注册撤销程序(Deregistration)来启动闲置模式。基站将释放目前使用的联机数据，不再提供服务给此客户端。在启动同时，客户端会告知原始联机数据是否要暂存于传呼主控台内，以及联机数据的保存效期。只要客户端在保存效期结束前完成了网络重登入程序，则原先建立的联机即可被复原。

　　在闲置模式下，大部分时间皆属不可用时段。客户端可随时关掉装置电源，但仍须偶尔醒来扫描周围的基站。客户端会以当时通信状况最佳者作为偏好基站(Preferred BS)，负责客户端与后端网络之间的讯息转送工作。若当时选用偏好基站属于另一个传呼群，则客户端必须要接着执行位置更新。

　　客户端可从传呼信息里得到偏好基站的定期传呼时段(BS Paging Interval)，只要到了预定的传呼时段，客户端即应醒来聆听传呼信息。目前基站需要广播传呼信息的原因，可能是传呼主控台要求客户端回报最新位置信息，此时客户端将被指示执行位置更新;若后端网络已有封包欲下传至客户端，则客户端将被指示执行网络重登入。对客户端而言，若有封包需要收送或是原始联机数据效期已过，则客户端在任何时刻只要执行了网络重登入，便算是要离开闲置模式。图3为闲置模式的使用案例：客户端进入闲置模式后，前后共选用了3个偏好基站，且执行了一次位置更新;在最后一个传呼时段里，客户端收到网络重登入指示后便结束了闲置模式操作。

　　结语

　　当前无线网络标准因应移动性需求，多有制定省电模式，而WiMAX省电模式更有睡眠模式与闲置模式可供选择。两者存在的差异如下：睡眠模式多数由客户端发起，并决定各时段长度及启用时机。在睡眠模式时，除了需随时维护联机的封包传输正常外，该执行的定期测距与换手程序都不能省略。虽然睡眠模式实际可省电的时间较为片段，但却能适时调整以兼顾各联机的传输服务质量。而闲置模式虽可由客户端发起，但实际多由后端网络主导。在闲置模式下，两端不再维护联机，原始联机数据则由传呼群暂时保管，客户端平时仅更新位置信息。但若有封包必须传送时，一定得执行网络重登入，且若原先联机数据已被清除，则联机还必须重新建立，因此数据传递延迟时间势必拉长，传输服务质量恐不易达成。另外，闲置模式在使用上需要后端网络支持，其网络架构正由WiMAX ForumTM规划制定中[3]。虽然IEEE 802.16e-2005标准已有制定睡眠模式与闲置模式的操作程序，但使用上应该要有一套对应的算法来评估推算两者使用的时机与封包的排程，以期在不影响传输效能的情况下仍可得到最佳的省电效益。