進入網路及初始化

當一個新的 MS(Mobile Station)或是一個遺失掉訊號的 MS 都會去作進入網路及 初始化的動作，通常會執行下列動作。

搜尋下傳通道和與 BS 建立同步

當 MS 端正要進路網路或長時間沒收到訊號，這時就會開始找尋下傳通道，

如果失敗，MS 端會再去尋找有可能的下載頻率直到找到合適的下傳通道。

一但達到實體層同步意味者 MS 已經知道了載波頻率、序文(preamble)及訊 框控制表頭 (FCH)，接下來就會進行 MAC 層的同步。一但 MS 端可以獲得至少 一個 DL_MAP 的資訊且可以去解出下傳 burst 的資訊後就可以稱做為 MAC 同 步。MS 要保持 MAC 同步只要可以持續的接受到 DL_MAP 和下傳通道描述(DCD) 即可，如果在 DL_MAP 區段內(600ms)沒收到 DL_MAP 或是在 T1(5*DCD 最大 間距)時間內沒收到下傳通道描述(DCD)，MS 就會重新建立同步。

獲得傳輸的參數(從上傳通道描述中(UCD)取得)

在進行同步過後，MS 會等待上傳通道描述(UCD)，由 2.2.1 可知道上傳通道 描述(UCD)是由 BS 讓 MS 知道上傳所需的參數。上傳通道描述(UCD)是由 BS 週 期性的廣播出去讓 MS 可以週期性的收到所需改變上傳的參數。

MS 會去等待接收頻寬配置圖(bandwidth allocation map)去開始上傳訊號，而 MS 最剛開始會上傳的訊號就是 initial ranging symbol。如果在 UL_MAP 區段內 (600ms)沒收到 UL_MAP 或是在 T12(5*UCD 最大間距)內沒收到上傳描述通道 (UCD)或是執行 initial ranging 失敗，MS 就會重新搜尋下傳通道。

執行 initial ranging

執行 initial ranging 主要是去調整 MS 上傳的參數如時間延遲、功率和頻率偏 移等參數，藉此維護 MS 與 BS 之間的通訊品質。在 OFDMA PHY 下，每個 MS 時間延遲以及頻率偏差均不同，到達 BS 的訊號會因此而產生干擾，而功率經過 頻率選擇衰減通道(frequency selective fading channel )後每個 MS 的功率大小差異 太大會造成在估測時的效能降低，故執行 initial ranging 主要的目的是維護 MS 與 BS 之間的通訊品質。

由 2.3.1.得知 MS 會先取得下傳通道並進行同步，接者再讀取上傳通道描 (UCD)中的參數。接下來 MS 會讀取 UL_MAP 中的 initial ranging 區段。BS 會分 配一段 initial ranging 區段，其中包含了一個或是多個的傳輸機會(ranging slot)。

在 OFDMA PHY 下，MS 第一會先送出由 2.2.3 定義的 ranging 碼在 BS 分配的傳 輸機會上，在此因為它們的低相關性所以將此 ranging 碼又稱做 CDMA 碼。

MS 會針對 initial ranging 算出最大傳輸功率如方程式(2.6) 其中的EIR P_{X IR,max}

P_{TX_IR MAX_} =EIR P_{X IR,max}+BS_EIRP−RSS (2.6) 和BS_EIRP 是從下傳通道描述(DCD)中獲得，RSS 則是從 RSSI 算出。如果 MS 收到天線增益與傳輸天線增益不同，則要用方程式(2.7)

P_{TX_IR MAX_} =EIR P_{X IR,max}+BS_EIRP−RSS+(G_{RX_SS} −G_{TX_SS}) (2.7) 其中G_{RX_SS}是 MS 收到天線增益，G_{TX_SS}是傳輸天線增益

在 OFDMA 下，MS 會傳輸 CDMA 碼，其功率必須低於由 MS 算出

_ _ TX IR MAX

P 。如果在一段時間內 MS 沒收到回應則會再重新選擇一組新的 CDMA 碼並且加大功率在下依次傳輸機會中傳輸。如果 MS 收到 REG-RSP 且其中包含 了 MS 傳送得 CDMA 碼參數且狀態是繼續(continue)的話，MS 會認為此次傳送 的 CDMA 碼是不成功但其中還是會有包含需要調整的資訊且會選定別的 CDMA 碼 在 一 定 的 延 遲 後 重 新 傳 出 。 如 果 MS 收 到 的 UL_MAP 中 包 含 了

CDMA_Allocation_IE 的資訊且 MS 從 CDMA_Allocation_IE 中可以找到 MS 傳送 的 CDMA 碼的參數，我們將之稱為 initial ranging 成功，initial ranging 成功之後 MS 會再送出 REG_REQ 去要求 BS 給予頻寬分配。

一但 BS 成功收到 REG-REQ，BS 會利用 initial ranging CID 回送 REG-RSP，

且 REG-RSP 中會包含了功率調整、頻率偏移調整和時間延遲調整等數值。接者 BS 會再釋放一段 initial ranging 區段去讓 MS 繼續去做 ranging，除非 REG-RSP 中說明 initial ranging 成功，如果是成功則 ranging 程序就結束。

BS 會回覆額外的 REG-RSP 給 MS 去調整細微數值，REG-REQ/RSP 會 不斷的重複直到 REG-RSP 中狀態是成功(successful)的通知或是 BS 直接取消，

如果 REG-RSP 中狀態是繼續(continue)，MS 會等待 BS 給的 initial ranging 區段，

MS 會利用這區段去傳送另依個新的 REG-REQ。一但 ranging 成功，MS 就可以 加入一般資料上傳。

協調基本的能力(Negotiate basic capabilities)

在 ranging 完成之後，BS 會等待 SS 傳輸 SBC-REQ(SS Basic capabilities Request)告知 BS 其所需要的功能，而 BS 在收到 SBC-REQ 之後會回傳 SBC-RSP 其所要求的功能是否被允許。

圖 2.16 SBC-REQ 資訊

圖 2.17 SBC-RSP 資訊

圖 2.16、2.17 中可看出 SBC-REQ 和 SBC-RSP 均有 TLV Encoded information 在 此資料中均含了以下幾樣資訊:

1. 頻寬配置:提供了分時雙工和分頻雙工或是半分頻雙工當選擇 2. 實體參數:其 SSTTG 和 SSRTG 的長度(us)

3. 最大傳輸功率:在 BPSK、QPSK、16QAM、64QAM 的最大傳輸功率

認證 SS 及金鑰的交換(Authorize SS and perform key exchange):

SS 通常是利用 PKM(key management protocol)協定去做認證及金鑰的交換。

traffic

Traffic encryption key (TEK)

Key encryption key (KEK)

Shared secret (AK)

Public Key

derive

encrypt encrypt encrypt

加密解密均靠TEK

由BS廣播,週期性的更新,並且由KEK 加密

BS和MS會把AK分解出KEK

由BS廣播,週期性的更新,由SS的公用 key來加密

出廠就固定的key,不會變更

圖 2.18 加密運作過程圖

由圖 2.18 可知在每個 BS 及 SS 在最初都有其各自固定的 Public Key，而 SS 利用自己的 Public Key 來加密 BS 傳出的 AK，SS 再將加密過的 AK 導出 KEK，

BS 會再傳出由 KEK 加密過的 TEK 給 SS，如此 BS 跟 SS 都可以知道 TEK 的資 訊藉此來加密資料。此方法與 802.11 最大的不同在於 BS 可以週期性的換 KEY。

執行認證和建立 IP 連線(registration and Establish IP connectivity):

MS 會傳送 REG-REQ 的資訊給 BS 如果 BS 有收到則會回 REG-RSP 給 MS 其中包括了 Secondary Management CID 等資訊而 MS 跟 BS 必須達成使用哪種 IP version 的協議，在認證過後，MS 會利用 DHCP 的機制(在 Secondary Management CID 上傳送)去獲得 IP 位址及其他 IP 連線資訊。

建立連線(Set up connections):

基本上在建立連線前要先提供一個服務流(service flow)給 MS 以便於讓 BS 傳送 DSA-REQ(dynamic service addition request)給 MS，(例如一個 FTP 站開啟需 要傳送 DSA-REQ，必須要預先給一個管道傳送 DSA-REQ，所以建立連線前都 會先提供一個 service flow)，而 MS 會回一個 DSA-RSP(dynamic service addition response)給 BS 建立一個新的服務流(service flow)。