行動通訊產業發展與行動通訊技術演進歷程

2.2.1 行動通訊產業介紹

通訊產業不同於資訊產業在於，通訊產業必須由電信營運商提供通訊服 務，終端產品才得以運作。即是行動載具需經由營運商所構建的通訊網絡才能得 以進行具商業性交易(Tarasewich，2002)。行動通訊不僅可使人們自由自在與外 界聯繫溝通，在現今更已是不可獲缺的必需品。行動通訊產業是建構在消費者需 求上，運用科技及應用內容提供消費者通訊服務。因此，行動通訊產業的基礎可 分為：通訊(communication)、科技(technology)及服務(service)。通訊基礎是以建 構通訊網絡，提供使用者傳輸訊息服務；科技基礎是提供包含硬體、網絡、載具 及平台等相關軟硬體的技術；服務基礎是提供應用程式、內容及支援服務與使用 者。而行動通訊產業鏈可以科技(technology)、服務(Service)及網絡(network)三觀 點進行區分，並受當地主管機關與技術聯盟及國際管理當局的規範(regulation)，

以滿足使用者(user)需求 (Camponovo& Pigneur，2003)。

行動通訊產業鏈可以科技、服務及網絡區分為：

1. 科技：載具製造商(device manufactures)、設備業者(equipment vendors) (1) 載具製造商(device manufactures)：提供手持式產品的手機、PDA，更加

包含筆記型電腦等，然而主要是手持式商品為廣泛運用。主要手機國際 大廠如：Nokia、RIM、Apple、HTC、Samsung 、Sony-Eriksson、Motorola。

(2) 設備業者(equipment vendors)：提供通訊網絡設備，如基地台、路由器、

交換器等，並主宰著行動通訊規格世代演進，主要國際大廠如：

Nokia-Siemens、Eriksson、Motorola、Alcatel-Lucent、ZTE 及華為。

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2. 服務：內容提供者(content provider)及應用提供者(application providers)。

(1) 內容提供者(content provider)：透過行動網絡提供相關資料及資訊產 品，主要國際大傳媒如：CNN、Yahoo 等。

(2) 應用提供者(application providers)：提供行動應用程式與平台，主要國 際大廠如：Microsoft、Google、Apple 等。

3. 網絡(network)：行動網絡營運商(mobile network operators)及 ISPs 業者。

(1) 行動網絡營運商(mobile network operators)：為使用者提供無所不在的通 訊服務，包含連結網際網路；向設備廠商購買通訊設備以建構行動網 絡，運用通路及補貼消費者建立顧客基礎，是為行動通訊產業中的居中 的關鍵角色。主要國際大廠如：Vodafone、NTT DoCoMo、AT&T 等。

(2) ISPs 業者：提供連結網際網路之服務。

而行動通訊產業更受到規範(regulation)是行動產業的法令環境設定，並影響 著其他利害關係人，主要關鍵角色是：國際管理當局、標準制定組織及當地主管 機關，即是國際電信聯盟(ITU)， 3GPP 與 WiMax Forum，當局主管機關如台灣 的國家通訊傳播委員會(National Communication Commission，NCC)等。而行動 通訊產業最終由使用者(user)，即是為末端使用者包含企業用戶與消費者，將是 主宰著行動產業的成與敗。圖 2.2.1 將呈現整體行動通訊產業及國際主要大廠與 國際規範組織等。

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圖 2.1 行動通訊產業體系

資料來源：本研究整理

圖 2.1 是行動通訊產業體系，整體行動通訊產業的核心是為提供行動網絡的 電信營運商。而在當中主導著行動通訊產業發展的關鍵，在於營運商與設備商之 間所使用的無線通訊技術，於是每一代的通訊技術演進，將主導著整體通訊產業 的發展。行動通訊技術進步動力來自於使用者對傳輸速率、應用服務的需求，從 第一套正式商業化的行動通訊系統發展至今，歷經數次革命性的技術階段。1980 年代是為第一波，源自於第一代類比式行動電話系統(1G)，開啟行動電話通訊的 演進之路，主要是為語音通訊的運用；第二波於 1990 年代發展到第二代數位式 行動通訊系統(2G)，並開始具有窄頻上網的功能，即是擁有語音與低數據應用。

到 2000 年之後的第三代行動通訊系統(3G) 結合語音與數據應用的行動寬頻上

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網功能。未來第四代行動通訊系統(4G)將以更高的傳輸速率，在語音、數據及影 音匯流後提供整合無線多媒體服務，更可支援雲端運算的發展等。下一小節將逐 一介紹各世代行動通訊技術及其演進。

2.2.2 全球行動通訊技術演進

1. 第一代行動通訊系統(1G)

第一代行動通訊主要功能是語音通訊，屬於類比式(analog)無線通訊，利用 FDMA (frequency division multiple access，分類多工擷取)，將語音資料與載波混 合，以調頻(frequency modulation，FM)訊號的形式調變，經由行動電話基地台接 收之後再由交換機轉接至受話端，由受話端的行動電話將語音資料與載波分離出 來，重現傳送端的語音資料。主要規格包括美國 AT&T 的 AMPS 系統、英國的 TACS 系統、北歐的 NMT 系統、德國的 C-Netz 系統、法國的 RC-2000 系統與義 大利的 RTM 系統。

第一代行動通訊系統的優點為傳輸距離長、音質好、穿透性佳，沒有回音的 困擾；但因為在訊號編碼時並未加密，衍生的缺點包括門號有限、擴充功能差、

覆蓋範圍不全面、易受外來的無線電波的干擾、容易遭到他人竊聽通話內容及盜 拷門號等。此外也無法支援網際網路所需的數據傳輸服務(顏春煌，2007)。而使 用者對於 1G 容量供應不足、無法漫遊以及安全性欠缺的需求之下，思闢新的無 線通訊頻段，因而統一標準的通訊協定逐漸應運而生，要求增加傳輸頻寬與訊號 數位化以利提升系統容量與通訊品質，這些都成為後來促進第二代數位化行動通 訊發展的重要因素(曾順成，2002)。

2. 第二代行動通訊系統(2G)

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行動通訊系統的演進，從第一代類比式演進到第二代數位式系統，主要是頻 寬使用效率的改善(蘇佑毅、吳顯東，2002)。也就是所傳送的資料已採用數位化 訊號(digital signal)，並在容量、安全性等各方面都比類比式系統改善許多。2G 行動通訊可區分為四種技術：

(1) GSM(global system for mobile communication，全球行動通訊系統)，為由歐 洲電信標準協會(European telecommunications standard institute，ETSI)主導。

(2) CDMA(code division multiple access，分碼多工接取)為由美國主導技術。

(3) TDMA(time division multiple access，分時多工接取)為由美國主導技術。

(4) PDC(personal digital cellular，個人數位蜂巢式系統)為由日本專用技術。

在上述四種技術之中，GSM 及 CDMA 為市場兩大主流。在 GSM 與 CDMA 系統網路比較之下，在容量方面，CDMA 的容量是 GSM 的 3 倍，CDMA 的網 路覆蓋範圍最遠可達 200 公里，而 GSM 的網路覆蓋範圍則不會超過 35 公里，

此外 CDMA 的傳輸速率最快可達 64Kbps，遠高於 GSM 的 9.6Kbps，在內容應 用方面，GSM 與 CDMA 都可以提供包括簡訊、語音、數據等服務，所差異的地 方在於傳輸速率的快慢(郭倉義，2005)。採用 GSM 系統的國家及地區，有 GSM 發源地歐洲及中國與台灣等地。而採用 CDMA 系統的則有發源地美國及中南美 洲，與推廣 CDMA 技術最為成功的韓國等。2G 通訊技術 GSM 與 CDMA 比較 如表 2.3 所示：

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表 2.3 2G 通訊技術比較

2G 技術 GSM CDMA

涵蓋範圍 <35km 200km

傳輸速率 9.6Kbps 64Kbps

採用地區 歐洲、中國、台灣 韓國、美國、中南美洲 資料來源：本研究整理

3. 第 2.5 代行動通訊系統(2.5G)

GPRS(general packet radio service，整合封包無線服務) 是從 2G 當中的 GSM 系統升級而來的，是為了進一步提高行動數據傳輸效率應運而生(Wong，2005)。

GPRS 是跨入第三代行動通訊(3G)的重要技術，它強化了 GSM 數據傳輸能力，

以封包存取(packet switch)取代電路交換(circuit switch)，因資料編碼方式的改 進，大幅度提升了傳輸速率，並有效應用頻譜資源(歐俊宏，2008)。GPRS 因為 傳輸速率由 GSM 的 9.6Kbps 大幅提升至 384Kbps，正式開啟利用行動通訊系統 進行行動上網連結接取網際網路的序曲(蘇佑毅、吳顯東，2002；鄧友清，2004)。

使用者透過 GPRS 手機上網後，可連結在手機螢幕或透過手機轉接到 PDA 或筆 記型電腦，借由較大的螢幕顯示來瀏覽網頁內容(左思謙，2004)。GPRS 的封包 交換技術比 GSM 具有高速傳輸、隨時連線、支援各項行動上網的應用與降低成 本等優勢，對行動通訊業者而言，GPRS 也代表可以開始發展出具有獲利價值的 行動上網營運模式(拓墣產業研究所，2004a)。

4. 低功率行動通訊系統(PHS)

PHS(personal handy-phone)低功率行動電話，在 2.5G 與 3G 發展之間所產生，

是一套由日本自行研發的數位式行動通訊系統，如：日本電信龍頭營運商 NTT

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DoCoMo 提供 PHS 的電信服務。PHS 與 GSM 的不同在於所使用的頻段，PHS 為 1900MHz，屬於發射功率較低、系統基地台涵蓋半徑較小、傳輸距離較短的 低階(low-tier)電信系統。PHS 的傳輸速率達 64Kbps，比 GSM 的 9.6Kbps 要快許 多，也比一般電腦撥接數據機的 56Kbps 平均上網速度要來的快。特點為使用費 率較為低廉、手持裝置可在家中當無線市內電話使用，當外出時可變成行動裝 置，且支援無線數據傳輸。缺點是因為發射功率較低，無法涵蓋較廣的範圍，所 以適合運用在人口稠密的都會區。但也因為低功率，可運用在醫療院所，以及從 事相關高精密儀器工作場所等的小眾市場。

5. 第三代行動通訊系統(3G)

為了實現行動通訊能進一步達到個人化、提供多媒體通訊、漫遊全球的目標 下，國際電信聯盟(international telecommunication union，ITU)有鑒於各國及地區 無線通訊標準種類繁多，並無一致的通訊協定，於 1999 年定義涵蓋全球行動通 訊 服 務 的 標 準 ， 即 所 謂 的 IMT-2000(international mobile telecommunication 2000)，通稱為第三代行動通訊系統(3G)標準。主要精神為整合行動通訊系統、

無線通訊系統、無線接取系統與衛星系統等而成為單一家族式的標準(Blume &

Larsson，2000)。3G 的發展有四個目標：解決資源頻率問題、提高頻譜使用效率、

解決全球漫遊問題及提供多媒體服務(王英裕、蘇怡如，2003)。

第三代行動通訊的特色在於提供最高達 2Mbps 的數據傳輸速率，一般 3G 使 用者對於高數據的傳送速率有以下三點共識：(1)當使用者在高速移動的情況 下，需可提供 144Kbps 的傳送速率；(2)當使用者在慢速移動中，需可提供 384Kbps 的數據傳送速率；(3)若使用者在靜止狀態下，需可提供高達 2Mbps 的數據傳輸 速率。3G 可提供非對稱性的傳輸能力，支援電路交換(circuit switched)或分封交 換(packet switched)的數據服務，如網際網路 IP 的流量及即時視訊服務(李宗耀，

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1996)。透過第三代行動通訊技術可以讓許多使用者同時使用高速上網，移動性 更佳、數據傳輸能力更強的行動寬頻網路系統，但隨著所提供的服務增加，對於 更高下載速率與傳輸品質的需求也相對的增加(鄭欣明等，2004；張智江等，

2005)。 然而世界各國對於第三代行動通訊系統所使用的技術、頻譜不一，3G 行動通訊規格標準可分為以下三種：

(1) WCDMA(wideband code division multiple access，寬頻分碼多工技術

)

WCDMA 是由第三代行動通訊組織(3rd generation partnership project，3GPP) 延續 GSM 系統及 GPRS(2.5G)系統發展而來。WCDMA 可在高速行進的狀態下，

提供 384Kbps 的傳輸速率，在低速或是室內狀態下，則能提供高達 2Mbps 的傳 輸速率。日本 NTT DoCoMo 是為 WCDMA 的領導先驅，在 1996 年 10 月首次達 成 2Mbps 的無線傳輸測試，在 1998 年 6 月更進行高素影像傳輸展示，吸引更多 國際廠商加入其 WCDMA 系統的標準化及測試計畫，並推向商用化(Blume &

Larsson，2000)。WCDMA 除了編碼是採用 CDMA 技術外，其他如系統交換機

Larsson，2000)。WCDMA 除了編碼是採用 CDMA 技術外，其他如系統交換機

在文檔中 數位匯流下台灣第四代行動通訊發展-演化及系統思考觀點 (頁 23-43)