無線寬頻技術發展

無線寬頻接取(Broadband Wireless Access，BWA)技術隨著 WLAN、WiMax、

HSDPA 等無線技術的發展，其相對於 GSM、GPRS、WCDMA 而言，具有相對 較高頻寬的特性(如下圖 28)，過去因為無線通訊在頻寬上的限制而造成消費者利 用無線數據接取設備，如 Smart Phone、PDA 等下載限制的瓶頸已漸獲得改善。

在預期頻寬加大，消費者較佳的使用經驗將有助於提高無線影音的應用接受度 下，也促進無線寬頻的市場，營運商紛紛推出需要較大頻寬的多媒體應用。另一 方面隨著無線寬頻網路的發展，以及各類新技術的突破，則將提供非電信或通訊 業者可跨足網路服務市場的機會。在有線的羈絆下，未具備行動業務經營執照的 固網營運商首先透過 WLAN、GSM、GPRS、3G 等無線技術，提供消費者無線 的寬頻網路使用環境，突破實體有線網路在空間上及環境上的限制，雖然仍然無 法具備在移動中使用的特性。但因 WiMax 的出現不但可提供固網服務，也可提 供行動服務的技術特性，更將衝擊固網及行動營運商的競爭結構。由於無線寬頻 技術的演進，顯見無線寬頻技術已漸向高頻寬與行動性發展，並提供行動影音多 媒 體 應 用 的 發 展 空 間 。 包 括 音 樂 下 載 (Music Download) 、 音 樂 串 流 (Music Streaming)、視訊下載(Video Download)、及視訊串流(Video Streaming)等服務，

反應固定網路與行動網路融合(Fixed-Mobile Convergence，FMC)[5]。

圖 28 無線寬頻技術發展趨勢

1. GSM

全球行動通訊系統（Global System for Mobile Communications），即 GSM，

是當前應用最為廣泛的行動電話標準。全球超過 200 個國家和地區超過 10 億人 正在使用 GSM 電話。GSM 較之它以前的標準最大的不同是 Signal 和 Voice Channel 都是數位的，因此 GSM 被看作是第二代（2G）行動電話系統。從用戶 觀點出發，GSM 的主要優勢在於提供更高的數位語音質量和替代呼叫的低成本 的新選擇（比如簡訊）。從網路運營商角度看來，其優勢是能夠部署來自不同廠 商的設備，因為 GSM 作為開放標準提供了更容易的互操作性。而且標準就允許 網路運營商提供漫遊服務，用戶就可以在全球使用他們的行動電話了。

GSM 為行動通訊發展中第二代數位系統代表，屬於分時多工存取（TDMA）

系統，亦是歐洲地區行動電話的通訊標準。1997 年問世，採用蜂巢式細胞概念 來建構其通訊系統，提供無線語音與數據服務。蜂巢式細胞概念主要訴求在於，

以多個小功率發射機的基地台，取代一個高功率發射機的基地台(base station)。

GSM 系統中，每一小覆蓋面積的基地台都配置部分頻譜，且鄰近基地台所配置 的頻譜不盡相同以避免同頻干擾。

GSM 系統原是歐洲通用的行動電話通訊標準，能夠提供戶外高速移動的功 能，現已是目前全球最普遍採用的數位行動電話系統。GSM 系統使用 900、

1800MHz 波段，資料傳輸則採用分時多重擷取技術(Time Division Multiple Access， TDMA)。GSM 系統利用類比轉數位技術可將日常生活中的類比語音訊 號轉為數位訊號傳送，此外亦可傳送文字、圖片等資料。GSM 技術的優點包括 較佳的語音品質、較高的網路容量、SMS、資料和語音加密、跨國性漫遊。在資 料通訊方面，還能與公眾網路、Integrated Services Digital Network(ISDN)、Internet 或其他資料網路相互通訊，具有非常良好的連結性與溝通性。為適應各國無線電 頻率分配的不同情況，GSM 系統可以在多個不同的頻段工作。最初的 GSM 標準 定義了 900MHz，1800MHz，和 1900MHz 頻段。此後又補充了 850MHz 和 450MHz，以適合部分地區的需求。

GSM 網路結構是極其龐大和複雜的，這樣就可以提供所有的所需的服務。

它被分成很多的部分，每一部分負責其中的一個功能。(如下圖 29)

基站子系統(Base Station Subsystem， BSS)(基站及其控制器)。

網路和交換子系統(Network Subsystem， NSS)(這一部分和固定網路最為相 似) 有時也被叫做核心網。

GPRS 核心網(GPRS Core Network)(可選部分，用於基於報文的網際網路連 接)。

圖 29 GSM 網路架構 資料來源: [45]

2. GPRS

整合封包無線電服務（General Packet Radio Service，縮寫:GPRS）是 GSM 行動電話用戶可用的一種移動數據業務。 它經常被描述成"2.5G"，也就是說這 項技術位於第二代(2G)和第三代(3G)移動通訊技術之間。它通過利用 GSM 網路 中未使用的 TDMA 通道，提供中速的數據傳遞。GPRS 是是由歐洲電信標準協 會 (European Telecommunications Standards Institute， ETSI)發展出來的，以全球 行動通訊系統(GSM)為基礎，每秒能傳輸 10 萬位元(100KB)的資料封包，比現行 同類通訊環境(電路交換技術)快上 10 倍，並具有類似虛擬網路的效果，可解決 網路「塞車」的問題。GPRS 也就是 General Packet Radio Service(整體封包無線 電服務)。簡單地說，GPRS 將 Packet Switching (封包交換) 的概念引進到 GSM

的系統中。使用封包技術進行資料傳輸的 GPRS，在資料封包還沒有放到網路上 時，網路的空檔可由其他使用者使用，讓網路資源獲得充分利用。它還具有瞬間 連線與高速傳輸優點，可讓使用者利用筆記型電腦參加視訊會議，跟多媒體網站 與類似應用進行互動。約一秒內連線成功，與傳統數據機撥接上網耗費 15~30 秒有很大的差別。

此外，GPRS 也支援藍芽技術 (Bluetooth )、X.25 通訊協定(X.25)，是邁向全 球行動電話服務(Universal Mobile Telephone Service，UMTS)重大的一步。

GPRS 技術最高速率可達 100K，而支援 GPRS 的手機只要一開機便已經連 上網，GPRS 的網路系統能充分利用網路資源，作最有效率的運用。比無線應用 通訊協定(WAP )的速度來的快，而且擁有良好語音品質。

GPRS 區別於舊的電路交換(or CSD)連接，連接在 Release 97 之前（GSM 電 話功能還沒怎麼開發）就已經包含進 GSM 標準中。在舊有系統中一個數據連接 要創建並保持一個電路連接，在整個連接過程中這條電路被獨占直到連接被拆 除。GPRS 基於分組交換，也就是說多個用戶可以共享一個相同的傳輸通道，每 個用戶只有在傳輸數據的時候才會占用通道。這就意味著所有的可用頻寬可以立 即分配給當前發送數據的用戶，這樣更多的間隙發送或者接受數據的用戶可以共 享頻寬。WEB 瀏覽，收發電子郵件和即時消息都是共享頻寬的間歇傳輸數據的 服務。

GPRS 提升 GSM 的數據服務性能:

z 簡訊服務 MMS: 發送攜帶語音和圖像信息的短消息。

z 網際網路服務提供商服務: 提供網際網路內容服務。

z 簡訊服務 (SMS): 發送 SMS。

z 多播 (P2MP)服務 : 一點到多點的組播和多方通話。

z 點到點 (P2P) 服務: 連接 (IP protocols)IP 網路 and X.25 網路。

z 郵件服務通過 POP3 或者 IMAP 協議檢查閱讀發送電子郵件。

3. WCDMA

WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access 寬頻分碼多工）是一種 3G 蜂巢式網路，使用的部分協議與 2G GSM 標準一致。WCDMA 是第三代行動 通訊系統無線傳輸技術的一種。適合高速數據傳輸，雙工方式採 FDD-TDD，載 波頻寬為 5MHz，晶片速率為 4.096Mcps，可支援 384Kbps 到 2Mbps 不等的資料 傳輸速率，在高速行動的狀態，可提供 384Kbps 的傳輸速率，在低速或是室內 的狀態下，則可提供高達 2Mbps 的傳輸速率。在同一個傳輸通道中，WCDMA 可包含電路交換和分封交換的服務，因此，消費者可以同時利用交換方式接聽電 話，然後以分封交換方式存取網際網路，提昇行動電話的使用效率。在費用方面，

WCDMA 因為是藉分封交換的技術，所以網路使用的費用不是以撥接的時間計 算，而是以消費者的資料傳輸量來定。

WCDMA 是國際電信聯盟(ITU)在 2000 年 5 月通過的五項 IMT-2000 無線通 信標準(RTT)其中之一，屬於 IMT-2000 CDMA Direct Spread(IMT-DS)的類別，以 CDMA 為核心技術。W-CDMA 是歐洲及日本的 3G 服務的無線傳輸介面(air interface)，日本 NTT DoCoMo 公司在 2001 年 10 月 1 日在推出的 FOMA(全球首 見的 3G 服務)就是採用 W-CDMA 的規格。

目前歐美和日本主要的電信廠商都將以 W-CDMA 作為主流 3G 系統，並積 極制訂有關技術規格，組成了 3GPP(3rd Generation Partnership Project)，加速開 發 WCDMA 技術標準。雖然 WCDMA 系統並不是使用現有 GSM 系統的 TDMA 技術來處理訊號傳輸，但 WCDMA 以現有的 GSM 系統作為發展網路的基礎，

因此 GSM 網路業者最適合選擇 WCDMA 系統過渡到 3G，加上 GSM 系統是現 時全球最多人使用的行動電話網路，例如交通部在 2002 年發出的五張 3G 執照 中，就有四張是 WCDMA 系統執照。所以，WCDMA 具有先天性的市場優勢，

順理成章地成為最多國家計劃使用的 3G 技術，包括歐洲、日本、台灣、香港、

韓國等，而美國 AT&T Mobile 公司也宣佈以 WCDMA 為自己的 3G 業務平台。

WCDMA 網路中的無線電接取網路以及核心網路，皆為歐規的系統所衍伸，

在無線電接取網路上，仍然保有 GSM 與 GPRS 的設備，並加入 UMTS 的 3G 規 格；在核心網路上，予以延續或改良 GSM、GPRS 的控制器，再加上符合 UMTS

所用的控制器；然而，WCDMA 網路中所加入的無線接取網路以及核心網路，

使得 WCDMA 行動電話在設計上，必須在電源相關技術上加強，進一步的分析 如圖 30。

圖 30 WCDMA 網路發展架構 資料來源：[27]

4. HSDPA

談到 HSDPA（High-Speed Downlink Packet Access），許多人都知道這是 3G

（Wideband Code Division Multiple Access；WCDMA）技術的升級，即是可加快 用戶端設備（User Equipment；UE）的下行傳輸速率，且經過一、二年的醞釀及 發展，如今全球各地都如火如荼地推行 HSDPA，包括電信營運業者將現有 3G 基地台進 行（軟體）升級，各手機業者陸續推出新款支援 HSDPA 的手機，甚 至資訊業者也推出 HSDPA 的功效擴充卡，以及內建 HSDPA 功效的筆記型電腦 等，然後 測試、佈建、試行、正式營運高速下載。HSDPA 是一種 3GPP 標準，

該標準可以使 WCDMA 網路更快且更智慧。無線網路廠商正將網路升級到 HSDPA，他們採用 HSDPA 以支援更高容量，而容量增加就容許向更多的用戶提 供更為豐富的服務。HSDPA 可能有助於降低傳輸成本和營運支出，舉例來說，

採用 HSDPA 傳輸 10MB 文件的成本僅僅為採用 WCDMA 傳輸文件成本的 20%。

3.5G 的高速下行鏈路封包接取(HSDPA)服務，由於具有高達 3.6Mbit/s 的傳輸速 率，又可在既有的 2.5G/3G 基地台系統上加以運作。HSDPA 是 3GPP 在 R5 標準 中為了滿足上下行資料傳輸不對稱的需求而提出的技術，導入了高速下傳共用通 道(HS-DSCH；High Speed-Downlink Shared Channel)，把功能實體(Functional