IEEE 802.16m的基地台讯框结构有别于IEEE 802.16e的讯框结构乃是以八个子框架来构成一个讯框结构。故IEEE 802.16m的中继站亦是以八个子框架来构成讯框结构，其除了一般之下行子框架与上行子框架之外，还包含传送子框架与接收子框架。下行子框架用于传送数据给其下服务之中继站与行动站。上行子框架则用于接收其下服务之中继站与行动站的数据。传送子框架用于传送下行数据给其下服务之中继站与行动站，亦可同时传送上行数据给其上之基地站与中继站。接收子框架则用于接收其下服务之中继站与行动站的上行数据亦或接收其上之基地站与中继站的下行资料，如图八所示。

《图八　IEEE 802.16m中继站之讯框结构》

中继台允入网络，基本上是依据行动台允入网络的方式来进行，但因中继台仅包含PHY与MAC层其会略过IP层相关之程序。为了降低中继台之间的相互干扰，中继台于进入网络时会先扫描附近基地台或中继台的讯号强度，并回报给基地台。图九为IEEE802.16m中继站状态流程图，其包含三种状态：初始化状态、连结状态与运转状态。

《图九　IEEE802.16m中继站状态流程图》 资料来源 IEEE C80216m-09/0388

 

图九为初始化状态流程图，于初始化状态时，中继站将寻找基地站之同步信号，并与同步信号同步后将透过广播讯号撷取系统信息。取得广播讯号之后，中继站将进入连结状态。同时系统将为中继站选定将最适当的网络拓墣。

 

《图十　初始化状态流程图》 资料来源 IEEE C80216m-09/0388

图十一为连结状态流程图，于连结状态时，中继站将与其连接的基地站进行网络允入之程序。其包含测距与上行传输同步、预先认证与基本能力沟通、认证授权与取得密码、注册、邻近基台量测讯号回报与基台选择以及中继站运转参数设定之程序。在完成网络允入之程序后，中继站将进入运转状态。

《图十一　连结状态流程图》 资料来源 IEEE C80216m-09/0388

 

中继站之运转状态包含运行模式与邻近讯号量测模式。于运行模式下，中继站将提供服务其下之行动站。于邻近讯号量测模式下，中继站将量测其邻近中继站之讯号干扰情况，以利系统调整其系统参数，进而改善服务质量。

 

IEEE802.16j与IEEE802.16m中继台的排程分为集中式排程与分布式排程两种。顾名思义，集中式排程是由基地台统一进行排程；而分布式排程则是基地台与中继台分别对自己负责的使用者进行排程。其中IEEE802.16j的透通性中继台由于不会发射自己的排程信息单元，因此不适用分布式排程，但不论是集中式排程或是分布式排程，对使用者的管理仍然是统一由基地台控制。

 

　　中继台的加密性分为集中式密码管理与分布式密码管理两种。顾名思义，集中式密码管理是由基地台统一进行与行动台之间数据收送的加密/解密（encrypt/decrypt）管理；而分布式密码管理则是基地台与中继台分别对自己负责的使用者进行行动台之加密解密管理。要注意的是，分布式密码管理主要是用于对行动台之信息进行解密，以便于进行信息分割与包装，进而改善分布式排程中继台之排程效益。不论是集中式密码管理或是分布式密码管理，对使用者的管理仍然是统一由基地台控制。

 

中继站之网络乃采用树状拓墣，每一个中继台只有一条通往基地台的路径。当一个中继台建立后，它会与附近讯号强度最强的基地台或者中继台建立联机，并进行网络进入的程序。待网络进入的程序完成后，基地台可以根据流量、讯号强度与干扰等，决定基地台与该中继台的路径。在IEEE 802.16中，路由的工作完全是由基地台与中继台来完成，使用者入网或者进行换手时，会直接与附近讯号强度最强的基地台或中继台建立联机，并不牵涉到路由的程序。

 

在数据传送与路由建立上IEEE 802.16m中继站与IEEE 802.16j中继站的基本概念差距不大，主要差异在于IEEE 802.16m采用Station ID与Flow ID，分别作为行动台之索引与其收送联机之索引，有别于IEEE 802.16e/j仅利用CID为单一索引，故原先以CID为索引的媒介协议数据单元路由法，须经修改才能延伸到IEEE 802.16m上使用。

 

IEEE 802.16m中继数据传送的路由方式目前若沿用IEEE 802.16j的技术预计有二类，第一类是以Station ID与Flow ID为索引的媒介协议数据单元路由法，第二类是以特定的排程信息单元（A-MAP）为索引的数据丛路由法。媒介协议数据单元路由法需要维护路由表来处理数据传送，而数据丛路由法则否；因此，媒介协议数据单元路由法可应用于集中式排程与分布式排程，而数据丛路由法仅可应用于集中式排程。

 

若媒介协议数据单元路由法在行动台和中继台都是固定且彼此通讯讯号变异不大的情况下，维护路由表的系统成本可以降到最低，效率较佳；然而，一旦行动台和中继台都是可移动，则除了大幅提升维护路由表的系统成本外，由重建路由的时间极可能超过既有联机的容许等待时间，数据丛路由法则不需路由表而直接以排程信息单元来指定路由就可以解决这个问题，但会增加排程讯息（A-MAP）的成本。

 

利用空间分工与协同合作，可以有效降低中继台彼此间的干扰、降低移动造成的路由重建问题、并利用空间分工的多样性来提升数据传输率。降低干扰方面，其采用方式为关闭某些群组内的中继台的传送，故不需以切割频宽区段法来达成；降低路由重建问题方面倾向采用数据丛法来达成；在者以区域服务方式摆放中继台、使用多收多发（MIMO）、多收单发（MISO）、单收多发（SIMO）、单收单发（SISO）等传输技术与配合协同合作式的排程算法来达成。

 

---作者任职于财团法人信息工业策进会新兴智慧技术研究所---