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隨著越來越多國家與廠商積極投入 WiMAX 無線寬頻存取技術產業的研究與網路建置，

許多知名的公開性與商業性模擬器軟體都陸續支援 WiMAX 網路模擬的功能，包含 NS-2、

NCTUns、OPNET Modeler[16]與 QualNet[17]等。其中 NS-2 模擬器發源於美國加州柏克萊

大學，為運作在 Unix 作業系統下的公開模擬器軟體並且提供多種基本類型的網路模擬功能，

由於 NS-2 為開放程式碼的模擬器軟體，研究者可以透過在模擬器上開發新的模組來模擬不 同的網路協定，目前在 NS-2 模擬器上由使用者所自行開發的 WiMAX 網路模擬模組較著名 的為由台灣長庚大學資工系陳仁暉教授所帶領的分散式系統實驗室與資策會所進行研發的 CGU-III[11] 802.16d WiMAX 模組與美國國家標準局 (National Institute of Standards and Technology, NIST)在 NS-2 下所開發支援 802.16d 與 802.16e 的 NIST WiMAX 模組，目前 此模組已經被包含進 NS-2 網路模擬器中。除此之外，還有韓國科技技術學院 (Korea Advance Institute of Science and Technology, KAIST)的電腦網路實驗室在 NS-2 模擬器上開 發實體層與媒體存取控制層模組，使用跨層的設計方式來模擬 IEEE 802.16e OFDMA 系統 並適用於韓國地區的 WiBro 網路[12]。但是上述的模組，目前都還沒有支援多段轉傳 WiMAX 網路的功能。[15]為台灣科技大學由賴源正教授所指導的高速與無線網路實驗室中陳彥宏同 學在 NS-2 模擬器上所開發支援 IEEE 802.16j 的媒體控制層模組，此模組只支援簡單的路徑 規畫與基本的中繼台資料轉送的功能，並沒有根據 IEEE 802.16j 規格中所訂定的基地台排程 方式與中繼台的型式進行實作。

除了上述在 NS-2 模擬器上由使用者自行開發支援 WiMAX 網路模擬的模組外，在支援 WiMAX 網路模擬的 OPNET Modeler 與 QualNet 商業性模擬器軟體中，目前都尚未加入模 擬 IEEE 802.16j 多段轉傳 WiMAX 網路模擬的功能，其中，OPNET Tech.預計於 2009 年將 在 OPNET Modeler 模擬器中增加支援 802.16j WiMAX 網路模擬的功能。但是由於商用等級 軟體並不會開放原始程式碼，而且使用者必須支付龐大的授權費與維護費用，動輒幾十萬甚 至百萬的費用並不是一般研究單位所能負擔。

NCTUns 網路模擬器透過 tunnel 介面在同一台電腦上模擬多個網路設備，並使用真實網 路子系統的協定堆疊來進行模擬。另外，模擬器允許執行真實世界的應用程式來產生封包，

相對於前段所提的各種模擬器，NCTUns 提供更真實的網路封包與流量。目前在 NCTUns 5.0 版本中已經支援 IEEE 802.16d 點對點模式與網狀模式與 IEEE 802.16e 點對點模式移動式 WiMAX 網路協定。我們將以 NCTUns 模擬器目前的移動式 WiMAX 網路為基礎開發支援

IEEE 802.16j 穿透式中繼台網路的網路模擬環境。

以下，我們將介紹 IEEE 802.16 在媒體存取控制層與實體層中的分層架構及細節。

圖 2-1  IEEE 802.16 的分層架構

IEEE 802.16 定義了媒體存取控制層與實體層的兩個部份，分層架構如圖 2-1.所示。媒 體存取控制層共分成三個子層，分別是：

(1) 特定服務收斂子層 (Service-Specific Convergence Sub-layer)：透過 MAC 存取點 (SAP)接收上層所傳遞的下來 SDUs，並將接收的資料進行分類，按照資料的類型與 服務種類地不同而給予對應的連線設定。

(2) 通用子層 (MAC Common Part Sub-layer)：定義頻寬取得、連線建立、服務流程管 理的設定，並進行傳送資料前的各項溝通協調，將欲傳送的資料作分割或組合，及 對所接收的資料作重組並往上層遞交。

(3) 安全子層 (Security Sub-layer)：定義身份認證、金鑰交換、加密解密的設定，並確 保底層傳輸資料的安全性。

在實體層上共有四種不同的規範，以適用於特定的頻段和應用，分別是：

資料。

(2) WirelessMAN-SCa：用於 2~11 GHz 頻段，適合 LOS 的應用，並使用單一載波傳輸 資料。

(3) WirelessMAN-OFDM：用於 2~11 GHz 頻段，適合 NLOS 的應用，並使用正交分頻 多工技術。

(4) WirelessMAN-OFDMA：用於 2~11 GHz 頻段，適合 NLOS 的應用，並使用正交分 頻多重存取技術。