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第貳章、文獻回顧
第一節：WiMAX 的源起與發展背景
要了解 WiMAX，則得先從無線網路技術談起。無線網路乃應用自無線電波
（radio waves），無線電波能夠承載資料並傳遞訊息，早期無線電波多被應用在 傳送聲音跟語音，例如廣播、對講機以及手機等都是無線電波的相關技術。近年 來無線電波不斷被研發進化，所能夠承載的資料量大幅擴增，1987 年專門研製 無線電設備的 Marconi 公司在美國懷特島（Isle of Wright）進行無線數據資料（data）
實驗，這就是無線網路傳輸最早的案例，自此無線傳輸技術也進入新紀元。
無線網路可分為四種類型，每個類型底下也有多種技術標準，技術標準之間 更常存有競合關係。無線網路類型有廣域網路（Wireless Wide Area Network, WWAN）、都會網路（Wireless Metropolitan Area Network, WMAN）、區域網路
（Wireless Local Area Network, WLAN）以及個人網路（Wireless Personal Area Network, WPAN ）（圖二、表一）。
廣域網路是最早發展的通訊技術，我們目前所使用的行動電話技術 2.5G、3G、
3.5G 都屬於廣域網路。廣域網路所能涵蓋的訊號範圍，是所有無線技術當中最 大的，然而它的傳輸速率甚慢，最高下載速率僅有 10 多 Mbps。1985 年國際電 信聯盟（International Telecommunication Union, ITU）就將 3G（third-Generation, 第 三代行動通訊）的國際標準制訂為 IMT-2000（
International Mobile
Telecommunications-2000,
國際行動通訊系統-2000），但直到 1998 年國際電信產 業決定推動行動通訊後，IMT-2000 才正式交給國際電信聯盟旗下的 3GPP（3rd Generation Partnership Project, 3GPP, 第三代合作夥伴計畫）進行研發（陳裕賢，2013），3G 在台灣正式啟用的時間則在 2005 年的第四季。
我們最為熟知的家用 Wi-Fi 則屬於區域網路，區域網路的傳輸速率是所有無
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線網路中最快的，可高達數百 M，但它頂多只能支援一個樓層的網路使用，覆 蓋率相當低。1997 年屬於區域網路的 Wi-Fi 被電機電子工程師學會定義為 802.11 技術標準，而且非常快速的在一兩年間普及開來。根據資料，1999 年我國台灣 大學就已經採用了 802.11 的第二代技術 802.11b 建置校園的 Wi-Fi 無線網路（曾 保彰，2010）。
個人網路最為人知的技術則是藍芽（Bluetooth）。藍芽的覆蓋範圍極低僅在 數十公尺內，傳輸速率普通。藍芽有低耗電跟跳頻技術的特性（Frequency-Hopping Spread Spectrum, FHS）。藍芽每秒鐘能夠跳頻 1600 次，跳頻技術使得藍芽的訊 號不易被其他訊號干擾，因此不容易被竊聽或攔截，保密性相當高，藍芽因此經 常被應用在個人裝置之間的資料傳輸以及軍事用途（陳裕賢，2013）。
圖二、無線網路技術與其訊號範圍（資料來源：取自次世代模擬器新聞網13）
13 圖二取自次世代模擬器新聞網的文章「WiMAX 是炒作還是趨勢？」。文章網址：
http://playstation2.idv.tw/iacolumns/ia-wimax.html
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表三、無線網路類型與技術特性（本研究整理）14
網路類型 技術名稱 涵蓋範圍 頻寬(bps) 移動能力
GPRS（2.5G） 20~40K
廣域網路 WCDMA（3G） 50 平方公里 384K/128K 行動式
WCDMA+HSDPA
（3.5G）
14.4M/384K
都會網路 WiMAX 10 平方公里 70M 行動式 區域網路 Wi-Fi 100 平方公尺
內
11M~300M 游牧式
個人網路 Bluetooth 10 平方公尺內 1M~3M 無
都會網路則是四種無線網路類型中較晚發展的，它通常被電信專家們稱為 BWA（Broadband Wireless Access, 無線寬頻接取技術）。都會網路是介於廣域網 路及區域網路之間的網路類型，它具有高頻寬（high bandwidth）、大傳輸範圍
（long-range transmission）的特性，以理論值來說，都會網路的涵蓋範圍可達 10 公里，甚至有可能跟廣域網路不相上下，如果不考慮環境與其他因素，只要一座 都會網路基地台，訊號就可涵蓋整個台北市。頻寬方面，都會網路理論上最高傳 輸速率為 70M，實際速率大概在 10M 左右。本文所討論的 WiMAX 就是第一個 被打造出來的都會網路的技術（洪文堅，2006；陳裕賢，2013）。
壹、寬頻無線網路的發展起源
寬頻無線網路並非突然問世，而是在相當複雜的經濟、政治與技術發展的脈
14表一所列之數據皆為科學理論值。實際上，受到物理、佈建環境等因素影響，各類網路技術的 涵蓋範圍、頻寬及移動能力都會出現減損。
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絡下被推出的。1996 年國際最重要的通訊技術期刊《IEEE Communications Magazine》刊出〈Future Vision for Wireless Communications〉一文，該文由人稱 無線網路技術 CDMA15 之父的 Lee（Wiliiam C.Y. Lee, 李建業）所寫。Lee（1996）
在文章中指出，蜂巢式網路（cellular）16、分頁（paging）、個人電腦（PCS）跟 行動發射器（mobile satellite）等軟硬體技術在當時快速發展，加上 1996 年美國 通過了電信改革法案（Telecommunication Reform Act Bill），政府將重整美國的 電信產業結構，前述的種種科技、政治因素將有助於電信產業推動寬頻無線網路 技術，Lee 因此大膽預測，包括行動傳輸在內的寬頻無線傳輸技術將成為下一個 革命性科技（changing technology）。
Lee（1996）解釋，美國電信改革法案解除了電信業者、有線電視業者、電 力供應業者、電信設備業者以及傳播公司之間的藩籬，打通所有電信產業的營運 界線，所有電信相關企業都能建立自己的網路系統與應用服務模式。Lee（1996）
認為電信改革法案將使得電信產業的服務內容從「Telecommunication（電訊傳播）」
轉型為「Communication（傳播）」，也就是從硬體、技術服務轉為支援應用服務17。 Lee（1996）也指出在 1996 年之際，網際網路的發展已見成熟，有愈來愈多的網 路應用服務正蓬勃發展，而人們的生活與網路亦更加緊密，這些現象掀起了全球 性的資訊經濟（Global Information Economy）。綜合前述，Lee（1996）提出了寬 頻網路發展的概念圖（圖三）並解釋，當前寬頻網路適逢發展契機，因為全球資 訊經濟市場成熟（Market），美國政府推出電信改革法案（Regulatory）加上產業 界的技術革新（Industry），寬頻無線網路技術可望起飛18。
15 CDMA（Code Division Multiple Access, 分碼多址技術）是第一個無線網路技術。
16 蜂巢式網路是一種以六角形蜂巢狀網路佈建方式，使用六角形的蜂巢狀佈建網路在數據傳輸 與數值運算上比較準確。
17 Lee 所謂的內容服務所對應的就是目前電信業界大舉開闢的加值服務。
18 Lee 在文章中並未提及圖三 Education 的部分，故本文無法解釋。
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圖三、寬頻網路的發展基礎（取自 William, C.Y. Lee, 1996：2）
Lee（1996）認為在全球資訊經濟市場的規模下，為了滿足娛樂、醫療、消 費、語音等多面向的需求，必須建立一條資訊高速公路（information superhighway），
但要因應龐大的消費市場，電信業不能僅提供固網服務（fixed line），還必須發 展出能隨時隨地支援各種「應用服務」的整體網路（integrated network）系統，
因此建立無線網路乃當務之急。在 Lee 的想像中（圖四），資訊經濟市場是建立 在固網與無線網路等技術基礎之上，營運商得設立高速的光纖網路系統（fiber optic link）以及內容服務節點，之後再將網路與內容務傳送到每一個區域網路端
（local area network）並提供服務（service）給固網使用者（line user）與無線使 用者（wireless user）。
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圖四、整體網路與資訊應用服務示意圖（取自 William, C.Y. Lee, 1996：2）
Lee（1996）的這篇文章被刊登在舉足輕重的《IEEE Communication Magazine》
上，並被放在該期的第一篇，這足以證明電信產業界在 1996 年左右確實面臨重 大變革。當時在美國政府推出電信改革法案、全球資訊市場興起等狀況下，通訊 產業必須有所因應。Lee 做為一名科技專家且地位彌高，他重新修正網路通訊的 時代意義，進而呼籲產業界要以偏重應用服務的「Communication」取代偏重技 術層次的「Telecommunication」來定義網路通訊。在此脈絡下，Lee（1996）認 為應用服務的市場要做大，不能只仰賴固網，還得發展出打破空間限制的無線網 路，才能夠支撐電信產業繼續發展下去。從 Lee 的文章可以看出，Lee 撰文呼籲 電信產業應發展寬頻無線網路技術，考量了 1996 年時全球社會概況、商業市場、
政府法規與科技發展的情形，對於網路技術的著墨不多；Lee 並未將網路技術的 研發當作重要的考量條件。
從無線網路發展的歷史脈絡可知，通訊技術專家社群推動無線網路是為了解
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決 1996 年時電信產業所面臨的困境。Lee（1996）指出在 1996 年時，網際網路 將無法支撐他所觀察到的全球資訊經濟市場，因此他建議電信產業必須從電訊事 業（telecommunication）調整為技術與內容並重的傳播事業（communication），
並推出無線網路技術以完備整體網路系統（integrated network）。Lee（1996）想 像，在資訊經濟市場的規模下，使用者將大量上網進行娛樂、消費、語音通訊、
使用醫療資源等，人們需要在各種空間與移動時使用網路，因此既有的固網將無 法滿足使用者需求，必須發展無線網路及具有行動能力（mobility）的無線網路。
換言之，通訊技術專家想像中的無線網路，不只是一個純然的科技物，更涉及經 濟面、生活應用面的思維。
貳、標準化組織與標準制定
網路技術標準的制定與商品化過程相當繁複，一開始通常由民間企業、國家 研發單位或其他科學社群向標準制定組織提案，接著標準制定組織再成立個別的 標準制定團體並招募相關的技術專家與產業人士加入制定工作。通常經過四、五 年的時間，標準制定團體才會正式發布一項技術標準，接著相關廠商才能夠根據 標準將技術商品化。商品問世後，技術標準將進入一段生命週期，而科學社群與 產業界會在既有的技術衰亡前，重複前述的過程推出下一個技術商品（圖五）。
WiMAX 與我們目前所使用的其他電信技術標準19都是由國際性的通訊標準 組織制定發布的，好比 WiMAX 跟 Wi-Fi 是由電機電子工程師學會（Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE）制定研發，而 3G 則是由國際電信聯盟
（International Telecommunication Union, ITU）與第三代合作夥伴計畫小組（3rd Generation Partnership Project, 3GPP）所推動。
19 每一個網路技術都有自己的商品名稱以及技術標準名稱，例如 WiMAX 是商品名稱，802.16 則是技術標準名稱。國際標準制定組織通常會制定出技術標準的相關規範、標準與規格，接著產 業界必須依照這項技術標準研發出相關的商品，而在不同國家或不同產業有可能依據同一標準研
19 每一個網路技術都有自己的商品名稱以及技術標準名稱，例如 WiMAX 是商品名稱，802.16 則是技術標準名稱。國際標準制定組織通常會制定出技術標準的相關規範、標準與規格，接著產 業界必須依照這項技術標準研發出相關的商品，而在不同國家或不同產業有可能依據同一標準研