第三章 研究方法
第二節 無線寬頻接取技術發展
目前全球許多大都會區皆已建置成千百個公眾Wi-Fi(Wireless Fidelity)熱點
（Hot spot）。但是Wi-Fi 熱點的覆蓋範圍小，無法提供用戶足夠的移動性，因此 WiMAX（Wordwide Interoperability for Microwave Access）乃因運而生。所謂 WiMAX，是一種都會寬頻無線接取技術。目前已公佈的技術標準主要包括：固 定式WiMAX（即 IEEE 802.16-2004）以及移動式 WiMAX（即 IEEE 802.16- 2005）。
一、無線區域網路之發展
無線網路可分為無線廣域網路（Wireless Wide Area Network, WAN）又稱 為行動通信網路和無線區域網路（Wireless Local Area Network, WLAN），無線 區域網路早期有LDMS(Local Multipoint Distribute Service)與 MMDS(Multipoint Multi-channel Distribution System)，而後 IEEE(Institute of Eletrical and
Electronics Engineers )制定 802.16 系列標準，提供寬頻無線接取(Broadband Wireless Access)，藉由無線方式建構都會最後一哩網路，以提高網路佈建效 率，解決有線網路網路鋪設費時及成本過高之問題，並進一步滿足未來無線數據
WCDMA cdma2000 IMT-2000
TD-SCDMA
日本 台灣 中國 韓國 美洲國家
歐洲國家
需求。
802.16 系列標準分為三個階段，第一階段是固定無線寬頻(Fixed Broadband Wireless)，產品為無線寬頻數據機；第二階段是移動無線寬頻(Portable
Broadband Wireless)，產品型態為模組並安裝在筆記型電腦(Note Book, NB) 內；第三階段是行動無線寬頻(Mobile Broadband Wireless)，產品型態為模組可 與手機等手持式產品搭配。
IEEE 係負責制定 802.16 系列標準，而 WiMAX Forum 則制定 802.16 標準 之「產品認證互通規範」，因此，802.16 常被稱為 WiMAX，802.16 系列標準之 比較，如表4-15。
表4-15 802.16x 標準系列之比較
Standard 802.16 802.16a/802.16-2004 802.16e-2005 Completed 2001,12 802.16a 2003,1
802.16-2004 2004,6 2005 Spectrum 10 – 66 GHz ＜ 11 GHz ＜ 6 GHz
Channel Condition Line of Sight only Non Line of Sight Non Line of Sight Bit Rate
32-134 Mbps in 28MHz channel bandwidth
Up to 75Mbps in 20MHz channel bandwidth
Up to 15Mbps in 5 MHz channel bandwidth Modulation QPSK, 16QAM
and 64QAM
OFDM 256 sub-carriers, QPSK,
16QAM and 64QAM
Same as 802.16-2004
Mobility Fixed Fixed, Portable Nomadic Mobility Channel
Bandwidths 20,25 and 28MHz Scalable 1.5 ~20MHz Same as 802.16-2004 Typical Cell Radius 2 - 5 KM 7 – 10 KM Max 50KM 2 – 7 KM
資料來源：WiMAX，資策會 MIC 整理，2005 年 4 月移動式WiMAX 技術標準於 2005 年 12 月才確定，估計 802.16e 的產品將 會在2007~2008 年才會成熟推出商用。Intel 宣稱將來的筆記型電腦與手持式裝 置將內鍵移動式WiMAX 功能，與現在的 Wi-Fi 搭配，以 Wi-Fi/WiMAX 無線雙平
且已經在全球範圍內開始進行實驗或商業建置。韓國是世界上第一個發放移動式 WiMAX 商用執照的國家；2006 年韓國 KT 和 SKT 開始建置全球第一個移動式 WiMAX WiBro(Wireless Broadband)商用網路；日本政府亦積極與企業合作共同 推動WiMAX Japan 計畫，於 2006 年底發出 3 張移動式 WiMAX 執照，最快 2007 年就能使用移動式WiMAX 網路提供便宜且快速的行動寬頻服務；新加坡也計畫 即將部署移動式WiMAX 網路。此外，北美第三大行動電話公司 Sprint 亦於 2006 年8 月宣布，將投資 30 億美元建置移動式 WiMAX 網路，並稱之為〝第四代(4G) 行動通信技術〞。
做為全球無線網路通信產品生產重鎮，台灣產業界極有機會掌握Wi-Fi、
WiMAX 的終端技術及系統技術。因此，行政院積極推動 M-Taiwan 計畫，已將 WiMAX 列為重要技術選項；國家通訊委員會(NCC)也已經規劃 2.5G~2.69 GHz 頻段為移動式WiMAX 頻段，目前正進行清理騰讓作業，預計 2007 年第二季發 佈執照。
二、行動與無線寬頻接取技術之比較與發展
2G 技術的特性主要為傳輸距離遠、涵蓋範圍廣、可提供高速行動的語音通 信服務，3G/WCDMA/HSDPA 技術主要即是在原來 2G 技術特性上發展高速數 據傳輸，解決2G 不適合數據傳輸之缺點，目的在提供用戶行動數據服務。無線 區域網路WLAN (802.11 a/b/g)為有線區域網路的延伸，以提升高速數據傳輸為 主要考量，但是其覆蓋範圍小，每個AP(Access Point)的有效覆蓋範圍才 100 公尺，犧牲用戶行動的方便性；因Wi-Fi 傳輸距離侷限在 100 公尺範圍，而有傳 輸距離更遠、涵蓋範圍更廣的無線區域網路802.16 系列 WiMAX 技術開發；在 語音通信方面，可藉由壓縮技術，在區域網路及網際網路上傳送語音，從而使 Wi-Fi 與 WiMAX 也可同時傳輸語音與數據。802.16e 與 3G CDMA 通信技術之 比較，如表4-16。
表4-16 HSDPA、cdma2000 1xEV-DO 及 IEEE 802.16e 之比較
Techology WCDMA HSDPA CDMA2000
1xEV-DO
IEEE 802.16e
Modulation QPSK QPSK, !6QAM QPSK, PSK, 16QAM QPSK,16QAM, 64QAM
Access CDMA CDMA CDMA OFDMA
Max data rate
(theoretical) 2.4 Mbps 14.4 Mbps 2.4 Mbps 60 Mbps Channel
bandwidth 5 MHz 5 MHz 1.25 MHz 20 MHz Spectral
Efficiency 0.48 bps/Hz 2.88 bps/Hz 1.92 bps/Hz 3 bps/Hz Coverage 2 – 10 KM 2 – 10KM 2 – 10 KM 2 – 7 KM 資料來源：資策會MIC 整理，2005 年 5 月
802.16 傳輸距離長，基地台涵蓋範圍廣，802.16-2004 固接式無線網路傳 輸數率最高可達75Mbps(with 20MHz)，遠較現有 ADSL2+的 24 Mbps 快，而未 來移動式802.16e 無線網路的傳輸速率 15Mbps(with 5MHz)亦較 WCDMA 的 384Kbps–2 Mbps 高，再技術上具有一定的優勢。然而 3G WCDMA 行動通信 技術之改良版HSDPA 之下傳鏈路傳輸速率約為 14.4Mbps，與 802.16e 的 15Mbps 傳輸速率相仿。而且在系統相容性與升級上，因 HSDPA 為 WCDMA 的 演進，可和3GPP R99、R4 以及未來的 R6、R7、R8 版本相容，在升級成本上 相對較低。若原有的WCDMA 系統已符合 R5 的規格，則僅需以軟體升級為主。
如圖4-11 所示，為 3G WCDMA 技術演進從 2G(GSM/GPRS)Æ 3G/WCDMAÆ HSDPAÆ 3GPP- LTE 技術的寬頻化演進趨勢。
攸關行動寬頻與無線寬頻接取技術的發展與演進趨勢，如圖4-12 所示。
圖4-11 3G WCDMA 技術寬頻演進趨勢
Fixed Local Area Nomadic Wide Area Mobility
GSM
1xEV-DOrB 3GPP-LTE 3GPP2-AIE
Wi-Fi
802.11 a/b/g 802.11n Fixed WiMAX
802.16-2004 WiMAX Mobile 802.16e-2005
OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access MIMO:Multiple-Input Multiple-Output
DL: 14.4Mbps UP: 5.76Mkbps In 5 MHz 3GPP: 3rd Generation Partnership Project
HSDA: High Speed Packet Access LTE: Long Term Evolution
2000/3 2001/3 2002/3 2005/3 2006/3 2007/8
無線寬頻接 取移動化 OFDMA+MIMO
面對WiMAX 時代來臨，電信業者認為，WiMAX 技術尚不成熟，國際標準 未訂定，各國研發都還在萌芽，網路架構尚不完整、跟GSM 等其他系統互動性 差、漫遊(Roaming)也還不通，對現在的 3G、Wi-Fi 無線網路系統還不至於馬上 取代，預估需要幾年時間才會成為市場主流。中華電信行動通信分公司協理石木 標表示，WiMAX 雖然來勢洶洶，但行動通信最基本的計費、認證、授權三大標 準，國際電信業者都還沒達到一致共識，WiMAX 必須達到像 GSM(Global System for Mobile Communication)行動電話系統這樣成熟，才有可能快速發 展，目前看來，還有一段路要走。
三、行動與無線寬頻接取技術的互補運作
無線區域網路WLAN(802.11 a/b/g)可以提供較便宜、較高的數據傳輸數率 (10~50 Mbps)，但是其覆蓋範圍小，每個 AP(Access Point)的有效覆蓋範圍才 100 公尺，無法提供用戶足夠的移動性。3G/WCDMA/HSDPA 網路隨然可以提 供用戶充分的移動性(用戶移動速度可達 500 km/hr)，但是現階段其數據傳輸速 率(384 kbps~36. Mbps)及系統容量仍然不足，且成本較高。移動式 WiMAX (802.16e-2005)網路則可提供較高的數據傳輸速率(理論值最高可達 63 Mbps)及 較大系統容量，而且其基地台的電波覆蓋可達1~3 公里，又具備基地台間自動 交遞(Handover)功能，可以提供用戶足夠的移動性(用戶移動性可達 120 km/
hr)，而且成本應該會比 3G 便宜。
表4-17 WCDMA/HSDPA、WiMAX、Wi-Fi 比較一覽表
語音 數據 移動 速度 缺點
WCDMA/HSDPA 可以 可以 任意移動 慢 上網速度加強
WiMAX 可以 可以 小範圍移動 最快 穩定性待加強
比較WCDMA、WiMAX、Wi-Fi 性能優缺點，如表 4-17。WCDMA/HSDPA 的優點是穩定，使用者可以高速隨處移動使用語音和上網(數據)不會斷訊；
WiMAX 則可以小範圍低速移動；Wi-Fi 必須定點使用，而且不能傳送語音。
綜合WCDMA/HSDPA、WiMAX、Wi-Fi 之基地台覆蓋特性，1~20 公里(km) 大範圍幅員遼闊的覆蓋可採用WCDMA/HSDPA/LTE 來佈建，1~3 km 都會區小 範圍的覆蓋可採用WiMAX+WLAN 來佈建，可提供較低成本、較高傳輸速率的 寬頻無線接取。利用各種互補的行動與寬頻接取技術滿足隨時隨地的無線上網需 求。如圖4-13 行動與寬頻接取技術的互補運作。
圖4-13 行動與寬頻接取技術的互補運作 資料來源：黃通文(2006)，E3G－3G 技術的演進
小結：
1.既有 3G 業者以 3G/HSDPA 網路提供大範圍的全區覆蓋；行動寬頻訊 務較密集的都會區採用移動式WiMAX 網路來提供較高的傳輸速率及較 大的系統容量，以吸納大量寬頻訊務，減輕3G/HSDPA 網路的負擔，
降低成本；至於建築物內或較小的戶外Hot Spot 區域，則可利用 WLAN 來提供更低成本的寬頻無線接取服務。至於3G/E3G/WiMAX/WLAN 等 不同網路間的互運，則可利用IMS(IP Multimedia Subsystem)及自動交 遞方式，來達成通信服務的連續性。 (2G)、144kbps (2.5G, GPRS)進展到 2.4Mbps (3G, WCDMA, cdma2000 1xEV-DO)，而使 3G 能提供行動寬頻數據服務，因此 3G 應用服務的數據化，