前言
隨著WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)技術逐漸成熟，全球眾多電訊業者也接續取得WiMAX執照且著手進行建置。然面對將來的實際營運，在現今強調使用者服務的時代，QoS（Quality of Service）成了不可或缺的關鍵網路技術。所謂的QoS指的是電腦網路流量的服務品質，也就是針對不同的客戶給予不同的優先順序與頻寬，來保證服務流的效能達到一定的水準，在容量有限的網路環境，更張顯其重要性，特別是對於語音及影像串流等多媒體應用，例如VoIP（Voice over IP）、Video Streaming 與IP-TV，因為這些應用常常需要固定的傳輸率，對延遲（Latency）也比較敏感。
當然WiMAX技術也在IEEE 802.16e與WiMAX Forum所制定的標準中，針對不同多媒體應用規範適當的QoS，如UGS（Unsolicited Grant Service，適用VoIP）、rtPS（Real-Time Polling Service，適用VoD與IP-TV）、nrtPS（Non-Real-Time Polling Service，適用FTP）、BE（Best Effort Service）與ertPS（Extended rtPS）等五種機制。
雖然IEEE 802.16e與WiMAX Forum制定了R1（行動用戶端與基地台間的無線介面通訊協定，為IEEE 802.16e所制定）、R6（基地台與ASN-GW間的協定，包含控制和乘載資料協定的流程，WiMAX Forum所制定）的QoS相關機制但對於End-to-End的QoS與動態建立QoS的問題尚未詳細規範，因為已有太多的有線網路QoS管理機制，而設備商與系統商可以任意選擇End-to-End QoS機制來實現。
WiMAX動態QoS之策略應用
WiMAX標準對於建立釋放QoS服務流，規範了靜態與動態兩種模式。靜態模式為用戶端進入WiMAX網路後，立即建立所需要的服務流，用戶端在離開WiMAX網路後，才釋放此服務流，其優點是容易進行管理，而缺點則是易造成有限的頻寬及資源浪費。動態模式為服務流的建立，是依據服務應用的特性，例如撥打VoIP電話時才建立此服務流，掛斷VoIP電話時即釋放此服務流，其優點為有效率使用有限的頻寬及資源。不同的服務應用需要的QoS資源也不同，如VoIP電話重視的是低傳輸延遲與固定的傳輸率，而Video Streaming重視的是影音編碼所需要的頻寬，因此，需要建構出完善的動態End-to-End QoS服務流環境與策略應用，將頻寬與資源做最佳利用。
WiMAX技術雖然提供高無線傳輸速度與高覆蓋範圍，但站在消費者的立場，關心的是各種應用服務品質是否良好，因此在WiMAX網路環境下要求語音、影像串流與網路電視（IP-TV）等多媒體服務，達到動態End-to-End QoS保證，是推廣WiMAX產業的關鍵技術之一，也是WiMAX服務吸引使用者的重要功能。而如何對WiMAX應用服務的QoS定義、部署、監控管理與計費，已成為設備商與系統商需關注與重視的課題。
WiMAX設備大廠「阿爾卡特－朗訊」於2008年初與「經濟部」合作，在台灣設立「阿爾卡特-朗訊台灣WiMAX應用研發及互連測試中心」，致力WiMAX應用服務開發與協助台灣終端設備廠商，進行WiMAX產品與應用的互通測試（IOT；Interoperability Testing）與研發相關產品，以促進全球WiMAX產業的成熟與發展。當然「阿爾卡特－朗訊」也有針對End-to-End QoS，保證於WiMAX環境提出了對應的應用策略，其方法與架構是利用3GPP組織，針對如何動態建立釋放End-to-End QoS服務流而制定的，Gq通訊協定來溝通WiMAX基礎網路與已經發展完善的NGN（Next Generation Network）/IMS（IP Multimedia Subsystem）網路，達到End-to-End的動態QoS服務流之建立與釋放。以下將介紹「阿爾卡特－朗訊」提出對應策略之架構與流程。
簡介Gq通訊協定
Gq通訊協定為3GPP組織所制定，可視為Diameter協定的沿伸，其功能是溝通AF（Application Function）與PDF（Policy Decision Function）之間的動態QoS服務流相關資訊，目的為了在各種基礎環境中達到動態建立與釋放End-to-End QoS服務流（如：VoIP Call與Video Streaming）。
Gq協定相關網路元件如下：
AF：位於核心網路中（如：IMS/NSN），主要為應用層介面並根據應用層的特性透過Gq協定來觸發PDF，進而建立符合需求的服務流。
PDF：位於基礎網路中（如：UMTS/GPRS或WiMAX基礎網路），主要包含一個Policy資料庫儲存AAA伺服器所提供的使用者QoS相關參數，並透過Gq協定接受AF指令來建立符合需求的服務流。
Gq協定相關訊息定義如下：
AAR（AA-Request command）：是由AF傳送給PDF，主要目的是請求PDF配置及授權VoIP或Streaming相關QoS資源。
AAA（AA-Answer command）：是由PDF傳送給AF，主要目的是回覆AF其請求VoIP或Streaming相關QoS相關資源已配置成功與否。
RAR（Re-Auth-Request command）：是由PDF傳送給AF，主要目的是要求AF進行重新認證與授權。
RAA（Re-Auth-Answer command）：是由AF傳送給PDF，主要目的是回覆PDF重新認證與授權成功與否。
STR（Session-Termination-Request command）：是由AF傳送給PDF，主要目的是請求PDF釋放VoIP或Streaming相關QoS資源。
STA（Session-Termination-Answer command）：是由PDF傳送給AF，主要目的是回覆AF其已釋放VoIP或Streaming相關QoS資源。
ASR（Abort-Session-Request command）：是由PDF傳送給AF，主要目的是告知AF已經沒有足夠的QoS資源可被使用。
ASA（Abort-Session-Answer command）：是由AF傳送給PDF，主要目的是回覆PDF已經收到ASR。
WiMAX與IMS/NGN網路整合環境
WiMAX與IMS/NGN網路整合環境（如圖一），可知WiMAX網路下的MS（Mobile Station）是需要具備VoIP/Video Streaming用戶端應用程式，並可透過SBC（Session Border Controller）向IMS/NGN網路下的SIP Server/Video Streaming Server進行註冊等。且WiMAX網路中的ASN-GW必須具備PDF功能元件，而NWN/IMS網路中的SBC必須具有AF功能元件。此外，ASN-GW與SBC的網路則可連通，以傳送Gq通訊協定的各種訊息。至於Gq通訊協定，是否透過網際網路來連結ASN-GW和SBC，則由設備商與系統商自行決定。
圖一：WiMAX與IMS/NGN網路整合架構圖
SBC（Session Border Controller）
SBC是確保 VoIP 安全與持續通訊，並提供多媒體服務的重要組件。SBC位於IMS網路邊緣，作為IMS網路的SIP和RTSP代理伺服器，用戶端和IMS網路之間的所有SIP訊息以及用戶端之間的所有RTSP訊息，都需要經過SBC進行轉送，實現位址轉換和傳輸控制等功能。用戶端存取IMS網路入口點位址將是SBC位址。
動態建立與釋放QoS之多媒體服務流
要達到在WiMAX網路中動態建立與釋放QoS服務流的目的，首先PDF元件必需先取得並儲存使用者之QoS相關參數，再透過SIP（Session Initiation Protocol）或RTSP（Real Time Streaming Protocol）動態的建立與釋放QoS服務流。以下會分別介紹在「阿爾卡特-朗訊台灣WiMAX應用研發及互連測試中心」提供的WiMAX結合NSG/IMS網路環境下，實際操作具有QoS功能的VoIP與Video Streaming應用服務流程，包含取得使用者QoS相關資訊、動態建立與釋放VoIP 的QoS服務流及動態建立與釋放Video Streaming的QoS服務流。
取得使用者之QoS相關資訊
當WiMAX用戶端在進行Initial Network Entry中的認證授權階段時，AAA Server會將使用者所擁有的QoS相關資訊，透過Radius協定裡的Access-Accept訊息傳送給ASN-GW，此時ASN-GW在將使用者所擁有的QoS相關資訊紀錄再PDF資料庫中，如圖二所示。
圖二：WiMAX’s Initial Network Entry流程圖
動態建立具備QoS之VoIP服務流
由發話端MS-1撥電話給受話端MS-2之動態QoS服務流的建立流程，如圖三所示；其詳細流程如下：
Step-0：MS-1與MS-2皆為WiMAX用戶且已透過SBC向SIP Server註冊。
Step-1：MS-1透過SBC轉送SIP-Invite訊息給SIP Server，SIP Server確認MS-2已註冊後再透過SBC轉送SIP-Invite訊息給MS-2。
Step-2：MS-2收到SIP-Invite訊息後，則透過SBC回覆180-Ringing訊息給SIP Server，SIP Server再透過SBC轉送給MS-1。
Step-3：此時MS-1已開始響鈴，當接起電話時，則傳送200-OK訊息給SBC。
Step-4：SBC接收到200-OK訊息後，則傳送AAR訊息給ASN-GW，並請求與授權MS-1服務流的QoS相關資源。
Step-5：ASN-GW收到AAR訊息後，ASN-GW透過WiMAX所制定的R1及R6標準與MS-1建立ertPS或UGS服務流。
Step-6：當與MS-1服務流建立成功後，ASN-GW就會傳送AAA訊息給SBC，告知此服務流的QoS相關資源已建立。
Step-7：當SBC收到後AAA訊息後，則傳送200-OK訊息給SIP Server，SIP Server收到後轉送200-OK訊息給SBC。
Step-8：當SBC接收到200-OK訊息，則傳訊AAR給ASN-GW並請求及授權MS-2服務流的QoS相關資源。
Step-9：ASN-GW收到AAR訊息後，ASN-GW透過WiMAX所制定的R1及R6標準與MS-2建立ertPS或UGS的服務流。
Step-10：當與MS-2服務流建立成功後，ASN-GW就會傳送AAA訊息給SBC，告知此服務流的QoS相關資源已建立。
Step11：當SBC接收到AAA訊息後，則轉發200-OK訊息給MS-2，此時通話已經建立完成。
圖三：動態VoIP服務流的建立流程圖
動態釋放具備QoS之VoIP服務流
由MS-1結束與MS-2通話之動態QoS服務流建立流程，如圖四所示，其詳細流程如下：
Step-0：MS-1與MS-2皆為WiMAX用戶且通話已連線。
Step-1：MS-1透過SBC轉送BYE訊息給SIP Server。
Step-2：當SBC收到BYE訊息後，則傳送STR訊息給ASN-GW要求釋放與MS-1服務流的QoS相關資源。
Step-3：當ASN-GW收到STR訊息後，則透過WiMAX所制定的R1及R6標準釋放MS-1服務流的相關QoS資源。
Step-4：當釋放MS-1服務流後，ASN-GW則回覆STA訊息給SBC告知MS-1服務流的QoS相關資源已釋放。
Step-5：當SIP Server收到BYE訊息時則轉送給SBC。
Step-6：當SBC收到BYE訊息後，則傳送STR訊息給ASN-GW要求釋放與MS-2服務流的QoS相關資源。
Step-7：當ASN-GW收到STR訊息後，則透過WiMAX所制定的R1及R6標準釋放MS-2服務流的相關QoS資源。
Step-8：當釋放與MS-2服務流後，ASN-GW則回覆STA訊息給SBC告知MS-2服務流的QoS資源已釋放。
Step-9：當SBC收到STA訊息後，則傳送BYE訊息給MS-2。
Step-10：當MS-2收到BYE後，則回覆200 -OK訊息給MS-1完成結束通話。
圖四：動態VoIP服務流的釋放流程圖
動態建立具備QoS之Video Streaming服務流
由Video Streaming用戶端透過SBC，向Video Streaming Server建立串流連線之動態QoS服務流建立流程，如圖五所示，其詳細流程如下：
Step-0：MS為WiMAX用戶且具備Video Streaming用戶端應用程式。
Step-1 ~ Step-5：MS使用RTSP協定，並透過SBC來要求Streaming Server提供串流服務。
Step-6：當SBC收到Play訊息後，則傳送AAR訊息給ASN-GW並，請求與授權MS服務流的QoS相關資源。
Step-7：當ASN-GW收到AAR訊息後，ASN-GW透過WiMAX所制定的R1及R6標準分別與MS建立Audio與Video 兩條Down-Link的rtPS服務流。
Step-8：當與MS服務流建立成功後，ASN-GW就會傳送AAA訊息給SBC，告知此服務流的QoS相關資源已建立。
Step-9：SBC接收到AAA訊息後，則轉送PLAY訊息給Video Streaming Server。
Step-10：Video Streaming Server收到PLAY訊息後，則透過SBC轉送200-OK訊息給MS；此時，MS已可接收Video Streaming Server所傳送的RTP封包。
圖五：動態Video Streaming服務流的建立流程圖
動態釋放具備QoS之Video Streaming服務流
由Video Streaming 用戶端透過SBC向Video Streaming Server取消串流連線之動態QoS服務流建立流程，如圖六所示，其詳細流程如下：
Step-0：MS為WiMAX用戶且具備Video Streaming用戶端應用程式，串流連線已建立。
Step-1：MS透過SBC發送TEARDOWN訊息給Video Streaming Server。
Step-2：Video Streaming Server透過SBC回覆200-OK訊息給MS，結束串流連線。
Step-3：SBC收到200-OK後，則傳送STR訊息給ASN-GW要求釋放與MS服務流的QoS相關資源。
Step-4：當ASN-GW收到STR訊息後，則透過WiMAX所制定的R1及R6標準釋放MS服務流的相關QoS資源
Step-5：當釋放與MS-2服務流後，ASN-GW則回覆STA訊息給SBC告知MS-2服務流的QoS資源已釋放。
圖六：動態Video Streaming服務流的釋放流程圖
結語
WiMAX基礎網路採用的OFDMA技術具備了非視距（Non-Line of Sight）傳輸能力，並且採用了智能天線（Smart Antenna）技術來提高覆蓋能力，其所能提供的最高傳輸速度為每秒70Mbps，WiMAX提供了相當多的QoS機制，來支援使用者關心的VoIP、Video Streaming與網路電視等應用服務。雖然在WiMAX標準中並未對End-to-End QoS機制詳細規範，透過3GPP組織所制定的Gq通訊協定，即可與NGN/IMS網路溝通進而達到End-to-End QoS機制的效能。此外，令使用者滿意的End-to-End QoS機制，或許將是促進WiMAX技術往前邁進的關鍵技術。
WiMAX標準除了制定QoS技術外，還於NWG 1.5版中定義了多媒體廣播服務（MBS，Multicast Broadcast Service），而最常與MBS一起討論的服務即為網路電視服務，相信具備End-to-End QoS的網路電視服務會是另一項令使用者滿意及推廣WiMAX產業的關鍵技術。
(作者張瑞琦為阿爾卡特-朗訊台灣WiMAX應用研發及互連測試中心資深處長、王雅弘為阿爾卡特-朗訊台灣WiMAX應用研發及互連測試中心主任工程師、黃立維與許伯仲任職於資策會網路多媒體研究所)
參考文獻
[1] IEEE Std 802.16-2004, “IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Net-works - Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems," Oct. 2004.
[2] IEEE Std 802.16e-2005, “IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Net-works - Part 16, Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands," Feb. 2006.
[3] WiMAX Network Working Group Forum, WiMAX End-to-End Network Systems Architecture Stage2 release 1.0, March 28, 2007.
[4] WiMAX Network Working Group Forum, WiMAX End-to-End Network Systems Architecture Stage3 release 1.0, March 28, 2007.
[5] WiMAX System Requirements, Network Protocols and Architecture for Multi-cast Broad-cast Services Dynamic Service Flow Based (MCBCS – DSx), Part of Network Release 1.5, Jan 2009
[6] 3GPP TS 29.209 V6.7.0: "Technical Specification Group Core Network; Policy control over Gq interface".
[7] IETF RFC 2543，“Session Initiation Protocol (SIP)”.
[8] IETF RFC 2326，“Real Time Streaming Protocol (RTSP) ”.
[9] IETF RFC 3588，“Diameter Base Protocol”.
[10] Universal WiMAX: The WiMAX solution for both fixed and mobile operators, From http://www1.alcatel-lucent.com/ .
[11] Wimax-E2E-archi&servicesCEJ.pdf, From http://www.tekna.no/ .
隨著WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)技術逐漸成熟，全球眾多電訊業者也接續取得WiMAX執照且著手進行建置。然面對將來的實際營運，在現今強調使用者服務的時代，QoS（Quality of Service）成了不可或缺的關鍵網路技術。所謂的QoS指的是電腦網路流量的服務品質，也就是針對不同的客戶給予不同的優先順序與頻寬，來保證服務流的效能達到一定的水準，在容量有限的網路環境，更張顯其重要性，特別是對於語音及影像串流等多媒體應用，例如VoIP（Voice over IP）、Video Streaming 與IP-TV，因為這些應用常常需要固定的傳輸率，對延遲（Latency）也比較敏感。
當然WiMAX技術也在IEEE 802.16e與WiMAX Forum所制定的標準中，針對不同多媒體應用規範適當的QoS，如UGS（Unsolicited Grant Service，適用VoIP）、rtPS（Real-Time Polling Service，適用VoD與IP-TV）、nrtPS（Non-Real-Time Polling Service，適用FTP）、BE（Best Effort Service）與ertPS（Extended rtPS）等五種機制。
雖然IEEE 802.16e與WiMAX Forum制定了R1（行動用戶端與基地台間的無線介面通訊協定，為IEEE 802.16e所制定）、R6（基地台與ASN-GW間的協定，包含控制和乘載資料協定的流程，WiMAX Forum所制定）的QoS相關機制但對於End-to-End的QoS與動態建立QoS的問題尚未詳細規範，因為已有太多的有線網路QoS管理機制，而設備商與系統商可以任意選擇End-to-End QoS機制來實現。
WiMAX動態QoS之策略應用
WiMAX標準對於建立釋放QoS服務流，規範了靜態與動態兩種模式。靜態模式為用戶端進入WiMAX網路後，立即建立所需要的服務流，用戶端在離開WiMAX網路後，才釋放此服務流，其優點是容易進行管理，而缺點則是易造成有限的頻寬及資源浪費。動態模式為服務流的建立，是依據服務應用的特性，例如撥打VoIP電話時才建立此服務流，掛斷VoIP電話時即釋放此服務流，其優點為有效率使用有限的頻寬及資源。不同的服務應用需要的QoS資源也不同，如VoIP電話重視的是低傳輸延遲與固定的傳輸率，而Video Streaming重視的是影音編碼所需要的頻寬，因此，需要建構出完善的動態End-to-End QoS服務流環境與策略應用，將頻寬與資源做最佳利用。
WiMAX技術雖然提供高無線傳輸速度與高覆蓋範圍，但站在消費者的立場，關心的是各種應用服務品質是否良好，因此在WiMAX網路環境下要求語音、影像串流與網路電視（IP-TV）等多媒體服務，達到動態End-to-End QoS保證，是推廣WiMAX產業的關鍵技術之一，也是WiMAX服務吸引使用者的重要功能。而如何對WiMAX應用服務的QoS定義、部署、監控管理與計費，已成為設備商與系統商需關注與重視的課題。
WiMAX設備大廠「阿爾卡特－朗訊」於2008年初與「經濟部」合作，在台灣設立「阿爾卡特-朗訊台灣WiMAX應用研發及互連測試中心」，致力WiMAX應用服務開發與協助台灣終端設備廠商，進行WiMAX產品與應用的互通測試（IOT；Interoperability Testing）與研發相關產品，以促進全球WiMAX產業的成熟與發展。當然「阿爾卡特－朗訊」也有針對End-to-End QoS，保證於WiMAX環境提出了對應的應用策略，其方法與架構是利用3GPP組織，針對如何動態建立釋放End-to-End QoS服務流而制定的，Gq通訊協定來溝通WiMAX基礎網路與已經發展完善的NGN（Next Generation Network）/IMS（IP Multimedia Subsystem）網路，達到End-to-End的動態QoS服務流之建立與釋放。以下將介紹「阿爾卡特－朗訊」提出對應策略之架構與流程。
簡介Gq通訊協定
Gq通訊協定為3GPP組織所制定，可視為Diameter協定的沿伸，其功能是溝通AF（Application Function）與PDF（Policy Decision Function）之間的動態QoS服務流相關資訊，目的為了在各種基礎環境中達到動態建立與釋放End-to-End QoS服務流（如：VoIP Call與Video Streaming）。
Gq協定相關網路元件如下：
AF：位於核心網路中（如：IMS/NSN），主要為應用層介面並根據應用層的特性透過Gq協定來觸發PDF，進而建立符合需求的服務流。
PDF：位於基礎網路中（如：UMTS/GPRS或WiMAX基礎網路），主要包含一個Policy資料庫儲存AAA伺服器所提供的使用者QoS相關參數，並透過Gq協定接受AF指令來建立符合需求的服務流。
Gq協定相關訊息定義如下：
AAR（AA-Request command）：是由AF傳送給PDF，主要目的是請求PDF配置及授權VoIP或Streaming相關QoS資源。
AAA（AA-Answer command）：是由PDF傳送給AF，主要目的是回覆AF其請求VoIP或Streaming相關QoS相關資源已配置成功與否。
RAR（Re-Auth-Request command）：是由PDF傳送給AF，主要目的是要求AF進行重新認證與授權。
RAA（Re-Auth-Answer command）：是由AF傳送給PDF，主要目的是回覆PDF重新認證與授權成功與否。
STR（Session-Termination-Request command）：是由AF傳送給PDF，主要目的是請求PDF釋放VoIP或Streaming相關QoS資源。
STA（Session-Termination-Answer command）：是由PDF傳送給AF，主要目的是回覆AF其已釋放VoIP或Streaming相關QoS資源。
ASR（Abort-Session-Request command）：是由PDF傳送給AF，主要目的是告知AF已經沒有足夠的QoS資源可被使用。
ASA（Abort-Session-Answer command）：是由AF傳送給PDF，主要目的是回覆PDF已經收到ASR。
WiMAX與IMS/NGN網路整合環境
WiMAX與IMS/NGN網路整合環境（如圖一），可知WiMAX網路下的MS（Mobile Station）是需要具備VoIP/Video Streaming用戶端應用程式，並可透過SBC（Session Border Controller）向IMS/NGN網路下的SIP Server/Video Streaming Server進行註冊等。且WiMAX網路中的ASN-GW必須具備PDF功能元件，而NWN/IMS網路中的SBC必須具有AF功能元件。此外，ASN-GW與SBC的網路則可連通，以傳送Gq通訊協定的各種訊息。至於Gq通訊協定，是否透過網際網路來連結ASN-GW和SBC，則由設備商與系統商自行決定。
圖一：WiMAX與IMS/NGN網路整合架構圖
SBC（Session Border Controller）
SBC是確保 VoIP 安全與持續通訊，並提供多媒體服務的重要組件。SBC位於IMS網路邊緣，作為IMS網路的SIP和RTSP代理伺服器，用戶端和IMS網路之間的所有SIP訊息以及用戶端之間的所有RTSP訊息，都需要經過SBC進行轉送，實現位址轉換和傳輸控制等功能。用戶端存取IMS網路入口點位址將是SBC位址。
動態建立與釋放QoS之多媒體服務流
要達到在WiMAX網路中動態建立與釋放QoS服務流的目的，首先PDF元件必需先取得並儲存使用者之QoS相關參數，再透過SIP（Session Initiation Protocol）或RTSP（Real Time Streaming Protocol）動態的建立與釋放QoS服務流。以下會分別介紹在「阿爾卡特-朗訊台灣WiMAX應用研發及互連測試中心」提供的WiMAX結合NSG/IMS網路環境下，實際操作具有QoS功能的VoIP與Video Streaming應用服務流程，包含取得使用者QoS相關資訊、動態建立與釋放VoIP 的QoS服務流及動態建立與釋放Video Streaming的QoS服務流。
取得使用者之QoS相關資訊
當WiMAX用戶端在進行Initial Network Entry中的認證授權階段時，AAA Server會將使用者所擁有的QoS相關資訊，透過Radius協定裡的Access-Accept訊息傳送給ASN-GW，此時ASN-GW在將使用者所擁有的QoS相關資訊紀錄再PDF資料庫中，如圖二所示。
圖二：WiMAX’s Initial Network Entry流程圖
動態建立具備QoS之VoIP服務流
由發話端MS-1撥電話給受話端MS-2之動態QoS服務流的建立流程，如圖三所示；其詳細流程如下：
Step-0：MS-1與MS-2皆為WiMAX用戶且已透過SBC向SIP Server註冊。
Step-1：MS-1透過SBC轉送SIP-Invite訊息給SIP Server，SIP Server確認MS-2已註冊後再透過SBC轉送SIP-Invite訊息給MS-2。
Step-2：MS-2收到SIP-Invite訊息後，則透過SBC回覆180-Ringing訊息給SIP Server，SIP Server再透過SBC轉送給MS-1。
Step-3：此時MS-1已開始響鈴，當接起電話時，則傳送200-OK訊息給SBC。
Step-4：SBC接收到200-OK訊息後，則傳送AAR訊息給ASN-GW，並請求與授權MS-1服務流的QoS相關資源。
Step-5：ASN-GW收到AAR訊息後，ASN-GW透過WiMAX所制定的R1及R6標準與MS-1建立ertPS或UGS服務流。
Step-6：當與MS-1服務流建立成功後，ASN-GW就會傳送AAA訊息給SBC，告知此服務流的QoS相關資源已建立。
Step-7：當SBC收到後AAA訊息後，則傳送200-OK訊息給SIP Server，SIP Server收到後轉送200-OK訊息給SBC。
Step-8：當SBC接收到200-OK訊息，則傳訊AAR給ASN-GW並請求及授權MS-2服務流的QoS相關資源。
Step-9：ASN-GW收到AAR訊息後，ASN-GW透過WiMAX所制定的R1及R6標準與MS-2建立ertPS或UGS的服務流。
Step-10：當與MS-2服務流建立成功後，ASN-GW就會傳送AAA訊息給SBC，告知此服務流的QoS相關資源已建立。
Step11：當SBC接收到AAA訊息後，則轉發200-OK訊息給MS-2，此時通話已經建立完成。
圖三：動態VoIP服務流的建立流程圖
動態釋放具備QoS之VoIP服務流
由MS-1結束與MS-2通話之動態QoS服務流建立流程，如圖四所示，其詳細流程如下：
Step-0：MS-1與MS-2皆為WiMAX用戶且通話已連線。
Step-1：MS-1透過SBC轉送BYE訊息給SIP Server。
Step-2：當SBC收到BYE訊息後，則傳送STR訊息給ASN-GW要求釋放與MS-1服務流的QoS相關資源。
Step-3：當ASN-GW收到STR訊息後，則透過WiMAX所制定的R1及R6標準釋放MS-1服務流的相關QoS資源。
Step-4：當釋放MS-1服務流後，ASN-GW則回覆STA訊息給SBC告知MS-1服務流的QoS相關資源已釋放。
Step-5：當SIP Server收到BYE訊息時則轉送給SBC。
Step-6：當SBC收到BYE訊息後，則傳送STR訊息給ASN-GW要求釋放與MS-2服務流的QoS相關資源。
Step-7：當ASN-GW收到STR訊息後，則透過WiMAX所制定的R1及R6標準釋放MS-2服務流的相關QoS資源。
Step-8：當釋放與MS-2服務流後，ASN-GW則回覆STA訊息給SBC告知MS-2服務流的QoS資源已釋放。
Step-9：當SBC收到STA訊息後，則傳送BYE訊息給MS-2。
Step-10：當MS-2收到BYE後，則回覆200 -OK訊息給MS-1完成結束通話。
圖四：動態VoIP服務流的釋放流程圖
動態建立具備QoS之Video Streaming服務流
由Video Streaming用戶端透過SBC，向Video Streaming Server建立串流連線之動態QoS服務流建立流程，如圖五所示，其詳細流程如下：
Step-0：MS為WiMAX用戶且具備Video Streaming用戶端應用程式。
Step-1 ~ Step-5：MS使用RTSP協定，並透過SBC來要求Streaming Server提供串流服務。
Step-6：當SBC收到Play訊息後，則傳送AAR訊息給ASN-GW並，請求與授權MS服務流的QoS相關資源。
Step-7：當ASN-GW收到AAR訊息後，ASN-GW透過WiMAX所制定的R1及R6標準分別與MS建立Audio與Video 兩條Down-Link的rtPS服務流。
Step-8：當與MS服務流建立成功後，ASN-GW就會傳送AAA訊息給SBC，告知此服務流的QoS相關資源已建立。
Step-9：SBC接收到AAA訊息後，則轉送PLAY訊息給Video Streaming Server。
Step-10：Video Streaming Server收到PLAY訊息後，則透過SBC轉送200-OK訊息給MS；此時，MS已可接收Video Streaming Server所傳送的RTP封包。
圖五：動態Video Streaming服務流的建立流程圖
動態釋放具備QoS之Video Streaming服務流
由Video Streaming 用戶端透過SBC向Video Streaming Server取消串流連線之動態QoS服務流建立流程，如圖六所示，其詳細流程如下：
Step-0：MS為WiMAX用戶且具備Video Streaming用戶端應用程式，串流連線已建立。
Step-1：MS透過SBC發送TEARDOWN訊息給Video Streaming Server。
Step-2：Video Streaming Server透過SBC回覆200-OK訊息給MS，結束串流連線。
Step-3：SBC收到200-OK後，則傳送STR訊息給ASN-GW要求釋放與MS服務流的QoS相關資源。
Step-4：當ASN-GW收到STR訊息後，則透過WiMAX所制定的R1及R6標準釋放MS服務流的相關QoS資源
Step-5：當釋放與MS-2服務流後，ASN-GW則回覆STA訊息給SBC告知MS-2服務流的QoS資源已釋放。
圖六：動態Video Streaming服務流的釋放流程圖
結語
WiMAX基礎網路採用的OFDMA技術具備了非視距（Non-Line of Sight）傳輸能力，並且採用了智能天線（Smart Antenna）技術來提高覆蓋能力，其所能提供的最高傳輸速度為每秒70Mbps，WiMAX提供了相當多的QoS機制，來支援使用者關心的VoIP、Video Streaming與網路電視等應用服務。雖然在WiMAX標準中並未對End-to-End QoS機制詳細規範，透過3GPP組織所制定的Gq通訊協定，即可與NGN/IMS網路溝通進而達到End-to-End QoS機制的效能。此外，令使用者滿意的End-to-End QoS機制，或許將是促進WiMAX技術往前邁進的關鍵技術。
WiMAX標準除了制定QoS技術外，還於NWG 1.5版中定義了多媒體廣播服務（MBS，Multicast Broadcast Service），而最常與MBS一起討論的服務即為網路電視服務，相信具備End-to-End QoS的網路電視服務會是另一項令使用者滿意及推廣WiMAX產業的關鍵技術。
(作者張瑞琦為阿爾卡特-朗訊台灣WiMAX應用研發及互連測試中心資深處長、王雅弘為阿爾卡特-朗訊台灣WiMAX應用研發及互連測試中心主任工程師、黃立維與許伯仲任職於資策會網路多媒體研究所)
參考文獻
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