移动式 WiMAX认证标准的制定现况与动态

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access 微波存取全球互通)是无线、宽带的新传输科技，具有高容量、及远距收送的能力，能随时、随地提供上网服务，已有多于65个国家，超过250家营运商展开部署并执行实地试用； WiMAX ForumTM 依据IEEE 802.16以及ETSI HiperMAN标准制定认证规范，已俨然成为下一代无线产业的推手，笔者一年前在“WiMAX 标准与认证简介”[1]文中简介WiMAX 的技术标准以及WiMAX设备的认证规范，本文将更深入说明目前行动式WiMAX 认证标准的制定现况，以及未来标准制定的动态。
前言

因应个人移动通信的需求，（如Voice, Data, Audio/Video distribution, Real-time Video Conferencing等），近年来行动通讯产业持续发展，再加上通信产业服务不断地推陈出新，新的加值形服务(如Video on Demand (VOD), Mobile video telephony, Online gaming, TV broadcasting等），需要及时与宽带的传输网络；IEEE针对无线宽带网络，制订了一系列的标准，如图1所示：
● IEEE 802.15.3 (Ultra-WideBand) 个人网络，
● IEEE 802.11 局域网络，
● IEEE 802.16 都会网络，
● IEEE 802.20 无线宽带接取（BWA - Broadband Wireless Access），
● IEEE 802.22 (WRANs - Wireless Regional Area Networks)。
近年来，由于DSL(Digital Subscriber Line)等宽带接取技术的应用，因特网之蓬勃发展，全球宽带上网市场规模快速发展；然而，无线宽带服务并未随之起飞，其中重要的关键在于移动式WiMAX（IEEE 802.16e）[2]的设计制造并商品化；移动式WiMAX标准的制订，使得无线宽带设备的研发制造具经济规模，且系统效能（如可携、移动、宽带传输、射频涵盖范围等）具有多重的优势 。
WiMAX设备供应厂商的产品，需经过认证测试，并取得WiMAX ForumTM认证证明(如图2所示)；依据标准认证产品，具有多方面的功用：
让使用户(Subscriber)能与任何一家营运商，联机互通。
● 让营运商能考虑采用多家的基地台设备，不但可减低对设备供货商的依赖，并可降低部署的成本。
● 鼓励使用户设备供货商良性竞争，大量生产以降低成本。
WiMAX Equipment认证规范

WiMAX Forum组织下设工作小组，其中技术工作组(Technical Working Group) 以及认证工作组(Certification Working Group) 负责测试认证相关事宜，它们的分工职掌如下：
● 技术工作组持续在制定以及更新认证规范，同时并依据OFDMA实体层以及OFDM实体层，进行改组为两个技术工作组，分别命名为技术工作组 (Technical Working Group，TWG)以及更新技术工作组(Evolutionary Technical Working Group，ETWG)；技术工作组负责行动式WiMAX认证规范的制定，
● 认证工作组负责制定健全的认证程序，筛选认证实验室并管控认证实验室；
执行认证时需先选定认证应用面（Certification Profile）、选定系统应用面（System Profile）、选定波段(Wave Number) 以及选定版本(Release Number)：
● 选定认证应用面，认证应用面系依据3种实体层的参数分类，第1是频谱、第2是频宽、第3是双工模式（频谱或时间区分的双工模式），表1系现有的行动式WiMAX认证应用面。
● 选定系统应用面，移动式WiMAX系统应用面除了包含该受测产品的认证应用面的实体层参数之外，还包含另外四个实体层的参数值，表2是认可的行动式WiMAX系统应用面。
● 选定波段，WiMAX测试认证分为两个波段，第一波段和第二波段是依据标准中的受测功能类别区分，第一波段是测试标准中规定的必备功能，第二波段除了对标准中规定的必备功能作进一步测试外，另测试选择性(Optional)的功能。
● 选定版本，WiMAX测试认证分为5个版本，各个受测功能类别的测试个案数目，随着版本的更新而逐步增加。
WiMAX Forum为认证测试制定了一系列的规范文件，这一系列的文件分别列述说明于下：
通信协议实现符合性说明（Protocol Implementation Conformance Statement，PICS）[3]：通信协议实现符合性说明系一份表格，供WiMAX会员在提出其产品作认证时填写，确认其产品所实现的应用面及选择性功能。目前使用的版本是2006年10月WiMAX ForumTM版的TS 102 545-1V<1.1.1>通信协议实现符合性说明。
测试目的（Test Purpose，TP）[4]：依据IEEE 802.16e标准规范的功能，描述测试个案的使用情景（Use Case Scenario），其中的各种使用情景分别为一测试个案，测试目的就在描述该个案的预期行为。截至2006年12月为止，移动工作小组制定测试目的的进度，如图3所示，其中各栏图示各个受测群组(Test Group)的制定进度；行动工作小组预定于2007年2月完成测试目的筛选，(届时仅MAC群组尚在完成初步筛选阶段)。
测试序套架构（Test Suite Structure，TSS）[4]：将测试个案依据功能、性质作有层次的分组，例如，各个功能分类的受测群组列述于图3的各栏中，在性质面可分为功能行为（Capability，CA）、正常行为（Valid Behavior，BV）、不正常行为（Invalid Behavior，BI）、不适时行为（Inopportune Behavior，BI）以及计时/计次（Timer and counter，TI）五种类别。
抽象测试序套（Abstract Test Suite，ATS）[5]：为完成通信协议测试，根据测试目的所实现的测试程序代码称为抽象测试序套，WiMAX系采用TTCN-3程序语言[6]实现测试程序。ETSI STF 252所拟定的IEEE 802.16e通信协议测试个案
TTCN-3测试程序开发时程，预定完成数量，其规划数量(至2007年1月的数据)如下：
　　
WiMAX Equipment认证程序


WiMAX测试实验室需经WiMAX Forum核准通过，执行认证测试并核发WiMAX Forum Certified标签给供应厂商。 
认证测试分为三类：第一类为无线电符合性测试（Radio Conformance Test, RCT），第二类为通信协议符合性测试（Protocol Conformance Test, PCT），第三类为互通性测试（Interoperability Test, IOT），如图4所示。无线电符合性测试：针对无线电信接口的频谱以及射频讯号，规定其测试流程和测试大纲（Test procedure and Test Outlines），此测试规定适用于WirelessMAN-OFDM， WirelessMAN-OFDMA以及WirelessHUMAN（-OFDM）的无线电信接口，以确认厂商开发的设备是否符合标准的规范。

通信协议符合性测试：依据设备供应厂商填写的通信协议实现符合性说明（PICS）以及通信协议实现测试需加的信息（PIXIT）表格，确认该产品所实现的应用面及功能，设定建构其产品时所需之参数，选出该应用面所需测试的测试个案，经WiMAX Forum核可的WiMAX测试实验室执行测试，以确认厂商开发的通信协议是否符合标准的规范。

互通性测试：厂商开发的行动式WiMAX设备通过无线电信认证测试（RCT）以及通信协议认证测试（PCT）之后，才可执行互通性测试；执行行动式WiMAX产品验证(不论任何一款的认证应用面)，至少需有3家WiMAX使用户设备供货商，至少需有2家WiMAX基地台设备供货商需参与互通性测试，这些设备是由已验证的产品中随机选出，被测产品并需通过所有的互通性测试个案，图5以图示说明行动式 WiMAX互通性测试。WiMAX设备通过上述3种测试，即可取得认证证明。

互操作性活动

移动插拔大会（Plugfest）是移动式WiMAX设备供应厂商聚集在一起，就硬件功能部份，进行产品互通性的测试活动；WiMAX Forum举办此活动让厂商在标准草拟或刚完成的时候，即可进行互通性的预先测试，此一系列的测试可让不同厂商所实现的产品彼此互通，验证是否符合标准[7]，增益其产品互通的功能，是故能在正式进行互通性测试进行之前，对产品作必要的修正；插拔大会具有下列功能：
● 认出与产品互通相关的功能。
● 点出并记录标准中易造成不同解读的模糊字句。
● 促成开放性的技术讨论。
● 对如何解读标准，建立一致的共识。
● 改进测试认证的方法和程序。
参与的厂商，取得其产品具有基本互通功能验证后，WiMAX Forum即给予互操作性活动标签，厂商可列于促销的文宣中。
在移动插拔大会中，有六种插拔测试架构供参与厂商依需求多重选择： 
1. 单一基地台和单一移动用户台（同一设备供货商），图示说明于图6。
2. 单一基地台和单一移动用户台，分属不同设备供货商，图示说明于图7。
3. 单一基地台和二台移动用户台，二台用户台系由同一设备供货商提供，但和基地台的供货商不同，图示说明于图8。
4. 单一基地台和两台移动用户台，两台用户台系分属不同设备供货商，图示说明于图9。
5. 单一基地台和3台移动用户台，原则上3台用户台分属3家不同设备供货商，如限于参加插拔大会的厂商有限，两台用户台则可由同一供货商提供，图示说明于图10。
6. 2台基地台和单一移动用户台（测试更换基地台），图标说明于图11。

测试接口

目前的WiMAX产品进行认证测试时，认证设备的使用需测试实验室操作员介入协助，以执行测试个案中由被测端起始的情景；为了使测试执行自动化，WiMAX Forum正在制定WiMAX测试接口，以传送信息的方式，起动测试个案中由被测端起始的情景；WiMAX测试接口的制定工作内容，包括
1. 测试架构的制定，图12是移动用户台的测试架构。
2. 测试指令(Test Script)语法、语意的制定。
预定于2007年4月完成测试接口的制定，尔后，自动测试不仅可运用于正式的认证测试，亦可用于生产制程中的测试，回归测试(regression test)等。

结语

由于IEEE 802.16e移动式应用的特性，许多厂商看好其发展的前景，因此已有许多厂商跳过固定式WiMAX产品，直接投入移动式WiMAX产品的开发。
　　
参考文献
[1] 甘杰英, WiMAX标准与认证简介, 系统芯片科技中心技术期刊 第4期, April 2006
[2] IEEE Std 802.16e and Corrigendum 1, IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems. Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands.
[3] TS 102 545-1V<1.1.1> (2006-10), Broadband Radio Access Networks (BRAN); HiperMAN/ WiMAX; Conformance testing for the Data Link Control Layer (DLC); Part 1: Protocol Implementation Conformance Statement (PICS) proforma.
[4] TS 102 545-02 V<1.1.1>(2006-10), Broadband Radio Access Networks (BRAN); Conformance Testing for the HiperMAN/WiMAX 1.3.1; Data Link Control Layer (DLC); Part 2: Test Suite Structure and Test Purposes (TSS&TP) specification.
[5] TS 102 545-3 V<1.1.1> (2006-10) , Broadband Radio Access Networks (BRAN); HiperMAN; Conformance testing for the WiMAX/HiperMAN 1.3.1; Part 3: Abstract Test Suite (ATS).
[6] ETSI ES 201 873-1 V2.2.1, Methods for Testing and Specification (MTS); The Testing and Test Control Notation version 3; Part 1: TTCN-3 Core Language.
[7] PlugFest Guidelines vM3.0.10, 31-Dec-2006， Guidelines for Scenarios and Profiles for Vendor Interoperability between Mobile WiMAX devices in WiMAX Forum? Plugfest Mobile3.