第二章 產業回顧
2.5 WiMAX 技術
2.5.1 WiMAX 發展藍圖
在公佈 IEEE 802.16 標準之後，IEEE 仍然針對不同的需求陸續增加和修正 802.16 標準的內容，其中 2003 年公佈 IEEE 802.16a 和 IEEE 802.16b 標準、2004 年公佈IEEE 802.16-2004 標準、2005 年 12 月通過 IEEE 802.16e 標準。其中規範 固定式傳輸的802.16a 於 2003 年 1 月完成制訂，使用的頻段為 2~11GHz，未來 將以3.5GHz 為主，傳輸速度最高達 75Mbps，傳輸範圍 30 英哩。表2-1列出WiMAX 系列技術的發展進程與標準制定與發佈的狀況。表2-2 與表 2-3則是列出WiMAX 系列標準的發展現況。
802.16-2001 802.16a/REVd 802.16e Complete Dec.2001 802.16a: Jan.2003
802.16REVd:Q3 2004
Dec. 2005
Spectrum 10 to 66 GHz 2 to 11 GHz 2 to 6 GHz
Channel Conditions
Line-of-sigh only Non line-of-sight Non line-of-sight
Bit Rate 32 to 134 Mbps at 28 MHz channelization
Up to 75 Mbps at 20 MHz channelization
Up to 15 Mbps at 5 MHz channelization；Up to 70 Mbps at 14 MHz Cchannelizatoin
Modulation QPSK, 16QAM, and 64QAM
OFDM 256, OFDMA 64QAM, 16QAM, QPSK, BPSK
Same as REVd
Mobility Fixed Fixed and Portable Mobility, Regional Roaming
Channel Bandwidths
20, 25, and 28 MHz Selectable channel bandwidths between 1.25 and 20 MHz, with up to 16 logical sub-channels
Same as REVd
Typical Cell Radius
1.5 to 5 Km 5 to 8 Km; Maximum range 50 Km based on tower height, antenna gain and transmit power (among other parameters)
1.5 to 5 Km
製表日：2006/4/30
表2-1 IEEE 802.16 系列標準 (資料來源：本研究整理)
如表2-1、2-2、2-3 所示，IEEE 802.16 系列標準所揭示的發展藍圖分為三個 階段，第一階段是固定無線寬頻（Fixed Broadband Wireless）；第二階段是移動 無線寬頻（Portable Broadband Wireless）；第三階段是行動無線寬頻（Mobile Broadband Wireless）。從這個發展藍圖來看，WiMAX 的假想對手幾乎含蓋目前 所有主流的電信接取網路，歸納如下：
1.固定無線寬頻（Fixed Broadband Wireless）：以 PSTN、ADSL、Cable、…
等現有固定線路的Last Mile 技術網路為競爭對象。
2.移動無線寬頻（Portable Broadband Wireless）：與現有無線網路如 WiFi 等技術競爭。
3.行動無線寬頻（Mobile Broadband Wireless）：以現有行動網路如 GSM、
3G 等為競爭對象。
Standard 802.16-2004 802.16e-2005 802.16f 802.16g (Draft 2) Released 1 Oct., 2004 28 Feb., 2006 1 Dec., 2005 3 Apr, 2006
Purpose Revision of 802.16 (including 802.16-2001, 802.16c-2002, and 802.16a-2003)
Amendment to 802.16 Amendment to 802.16
Project to amend 802.16
Scope Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems
Physical and Medium Access Control Layers for
Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands
Management Information Base
Management Plane Procedures and Services
製表日：2006/4/30
表2-2 IEEE 802.16 系列標準現況（1）
(資料來源：本研究整理)
Standard 802.16h (Pre-Draft) 802.16i (Pre-Draft) 802.16.2-2004
Released 7 Apr, 2006（Working Group Review） 10 Apr, 2006（Call for Comments）
17 Mar, 2004
Purpose Project to amend 802.16 Project to amend 802.16 Revision of 802.16.2-2001
Scope Amendment for Improved Coexistence
Mechanisms for License-Exempt Operation
Mobile Management Information Base
Coexistence of Fixed Broadband Wireless Access Systems
製表日：2006/4/30
表2-3 IEEE 802.16 系列標準現況（2）
(資料來源：本研究整理) 2.5.2 WiMAX 技術優勢
從 WiMAX 的發展藍圖分析，WiMAX 的競爭對手涵蓋各種最後一哩解決方 案，包括ADSL、Cable、FTTx、3G、WiFi、…等，頗有一統電信接取技術標準的 企圖，表2-4 與表 2-5 是將 WiMAX 與其競爭技術的規格所做的整理比較。
Solution Data Rate Coverage Memo
802.16-2004 Up to 75 Mbps at 20 MHz channelization
Maximum range 50 Km
channelization；Up to 70 Mbps at 14 MHz channelizatoin
up to 3 Km Under development
IEEE 802.20 16Mbps at 5MHz channelization
（down link）; 3.2Mbps at 1.25MHz channelization（up link）
- Under development
ADSL 1.5~6/640kMbps 2.7~5.5KM
ADSL2 12/1.2Mbps 5.7KM
24/2.3Mbps 1.8~4.9(3)KM ADSL2+
(G.992.5) 12Mbps(DL) Over 3KM
ADSL
ADSL2++ 50/3Mbps 1KM
製表日：2006/4/30
表2-4 WiMAX 與競爭對手之比較（1）
(資料來源：本研究整理)
VDSL 50/2~11Mbps 4KM
VDSL
VDSL2 100Mbps(DL) 4KM
802.11a 54Mbps 0.05 Km
802.11b 11Mbps 0.12 Km
802.11g 54Mbps 0.12 Km
WiFi（IEEE 802.11）
802.11n 540Mbps - Under
development DOCSIS 1.1 38Mbps/10Mbps
DOCSIS 2.0 38Mbps/30Mbps
Cable
EuroDOCSIS 2.0 51Mbps/30Mbps
Under development
FTTH Up to 622M~2.5G/155M~2.5G 20 KM
CDMA2000 1XDV 3.1Mbps -
2Mbps
WCDMA
HSDPA(3.5G) 14/5Mbps @5MHz Under
development
TD-SCDMA 2Mbps -
Super 3G 100Mbps @20MHz - Under
development
製表日：2006/4/30 術，如 FTTH，WiMAX 的便利特性使它更具競爭優勢。此外，與現有的無線網路 技術相比，如WiFi，WiMAX 在具備下列優勢：
1.傳輸速率高：IEEE 802.16 可在不需要直視的條件限制（NLOS）下，傳輸 距離最遠可達50 公里。除此之外，每個基地台可提供 100 個 T1/E1 企業 等級的連線，或者是1,000 個供家庭或 SOHO 族使用的 DSL 等級的連線。
2.高涵蓋範圍：IEEE 802.16 可採用 Mesh 的網路架構及智慧型天線（Smart Antenna）的技術，藉以提升其涵蓋範圍。而所謂的 Mesh 網路架構，就是 每個基地台之間可以彼此連線，這種架構最大的好處就是不必擔心無線通 訊時最嚴重的斷線問題，採用 Mesh 架構的網路，當某一個連線中斷時，
可選擇其他連線繞路傳送。而所謂的智慧型天線，「智慧」是指天線內含一 組數位訊號處理器（Digital Signal Processor；DSP）。以陣列天線（Array Antenna）為例，便是將數個天線以陣列方式排列，同時接收數個不同方
向的訊號，並經由DSP 計算每個訊號的角度，進而找出在某個角度時最遠 的通訊距離。此技術可以提高 IEEE 802.16 的涵蓋率。而智慧型天線由於 有數個天線接收及發送訊號，也附帶提高了非使用者攫取非法訊號的難 度，進而提高了傳輸的安全性。
3.彈性高的系統：由於利用微波傳輸時，信號的強度會隨著與基地台的距離 加大而急遽下降，因此信號雜訊比（SNR）會隨著與基地台之間的距離增 加而降低。為此，IEEE 802.16 根據用戶傳輸設備與基地台距離的不同，採 取三種不同的調變機制。對於距離較近的用戶採用 64QAM 調變，中距離 的採用 16QAM，而距離較遠者採用 QPSK。如此雖然使較遠的用戶只能使 用較小的傳輸量，但卻可確保通訊品質的穩定，IEEE 802.16 這項特性讓電 信業者在佈建網路時能更具有彈性。除此之外，IEEE 802.16 擁有廣闊的頻 率範圍，其中包含需要執照及不需執照的頻段(如 ISM、UII)，這讓業者在 不同國家或不同區域佈建網路時，能選擇對應其需求之頻段，這也讓電信 業者在使用IEEE 802.16 的系統及設備時更具有選擇性。
4.安全性：因為 IEEE 802.16 主要目的是提供無線都會網路的寬頻存取，因 此保密性的問題是重要考量，故 IEEE 802.16 在規格設計時便考量到保密 性的問題。除了採用驗證及資料加密的模式外，IEEE 802.16 設計可允許採 用多重的加密演算法，使資料在透過無線傳輸時能更具有保障。
5. QoS：對於延遲反應較敏感的語音及影像傳輸，保持即時性便是一個重要 的課題，也就是網路必須保證語音或影像封包能在一定的時間內，正確的 抵達接收者。目前Wi-Fi 由於採用 CSMA-CA 機制，語音封包會其他用戶端 的資料封包共同搶奪頻寬的使用權，使得語音品質的大幅下降。IEEE 802.16 提供具有 QoS（quality of service）設計的 MAC(media-access control)層，其採用 Grant/Request 的 MAC 設計方式，能有效預防搶奪頻 寬使用權所造成的封包的碰撞，以及因為碰撞造成封包重複傳送的網路資 源浪費。也因為 IEEE 802.16 提供的 QoS，電信業者能根據不同的用戶提 供不同等級的服務，比如能提供企業用戶頻寬較高的保證，而一般用戶使 用頻寬較低但較低廉的服務，這讓電信業者能更加多元的採用IEEE 802.16 的技術，而區隔出不同市場的分隔。
6.提供無線漫遊的功能：目前還在制定中的 IEEE 802.16e，有針對網路漫遊 問題所制定的解決方案，其不但可在不同的基地台之間移動，更可移動到 另一個IEEE 802 系列的網路（如從 IEEE 802.16 系統移動到 IEEE 802.11 系統），甚至從有線網路切換至IEEE 802.16 的無線環境。以目前的 Wi-Fi 用戶來說，一旦離開基地台的傳輸範圍，連線便宣告中斷。但若使用IEEE 802.16e 便能在離開 Wi-Fi 的範圍後，仍在 IEEE 802.16e 的涵蓋範圍中保 持連線，直到進入下一個 Wi-Fi 基地台的範圍內，持續享受服務。屆時使
用者將隨時從WiMAX 或 Wi-Fi 之中選擇最合適的連線方式來達到網路接取 的目的。
2.5.3 WiMAX 的應用
2005 年 7 月，WiMAX Forum 成立認證中心，並於 2006 年 1 月 19 日，公告 了第一批通過認證的WiMAX 產品，WiMAX 產品正式問世（在此之前基於 WiMAX 標 準 所 推 出 的 產 品 ， 一 般 稱 為 Pre-WiMAX 產品），不過這些是基於 IEEE 802.16-2004 標準的產品，至於 IEEE 802.16e 的產品則尚在開發階段。也因此有 關WiMAX 的用途仍需要產品正式問世後才可能獲得進一步釐清，雖然如此，以下 所列是一般認為運用WiMAX 解決方案的商機所在：
1.私人企業：WiMAX 與現有的固網無線解決方案可用來銜接企業散佈在大都 會的多個據點，避免或降低要和多家通信業者合作的不便，也可省去架設 私人光纖的昂貴費用，作為主要或備用的連網管道。WiMAX 與Wi-Fi 結合 為單一的無線存取設備後﹙access point﹚，企業可以讓WiMAX 充當中繼 連線，提供遠端建築物或特設的辦公據點連網之用。這解決方案尤其適用 於需要讓不同據點連網但又缺上網基礎設施的組織，諸如營造、緊急救援 服務、石油瓦斯公司等。
2.回程線路：WiMAX可以做為一些服務平台的回程（Backhaul）線路，如WiFi 基地台、行動電話基地台的回程線路，現在使用的是固定的E1線路或是無 線微波解決方案，成本較高且架設也較不方便。而WiMAX的出現有助於服 務供應商降低回程傳輸的成本，並具省時之效，不但節省服務供應配給
﹙service provisioning﹚，也節省變換新據點服務層級的時間。傳統電信業 者對無線回程的用途多半圍繞在擴大蜂窩服務打轉，不過WiMAX 在快速佈 建Wi-Fi 服務方面，佔有一席之地。一如Wi-Fi 與WiMAX整合之後對企業應 用帶來的革命與好處，無線熱點供應商也會從Wi-Fi 與WiMAX 整合得到莫 大的好處，讓他們可以在不需要固定的DSL 或T1 專線，就可以啟動熱點，
和任何據點連網。
3.寬頻無線網路服務：做為終端消費者（end-user）上網服務的替代產品，
如取代現有的DSL、Cable Modem上網服務；或提供服務給無法獲得DSL或 Cable Modem上網服務的消費者。WiMAX 另一個應用面是客戶與中小型企 業據點可享有的網路傳輸服務。WiMAX 進入家庭成為寬頻連網技術，在郊 區與住宅區的成功率指日可待，畢竟這些地區目前能選擇的寬頻上網管道 少之又少。WiMAX 的傳輸速率是纜線或DSL 的五至十倍。長期而言，當客 戶對寬頻的需求越來越高，WiMAX 的佈建率也會跟著上升，畢竟隨著視訊 隨取需求的到來，服務供應商必得想辦法提供更多元的高速寬頻上網服務。
4.攜帶式寬頻無線：做為行動電話服務的替代方案，與現有行動電話服務競 爭，如 3G。英特爾計畫在 2006 年，將 WiMAX 直接崁入筆記型電腦裡。
雖然 WiMAX 不會取代 Wi-Fi，而是兩者並存，內建 WiMAX 技術可大幅提 升寬頻無線服務的多樣性，提供在家或出外的行動用戶選擇。WiMAX 的到 來意味網路更為普及，不僅在家或辦公室可以上網，連在路上也可以隨時 上網遨遊。
5.骨幹網路：WiMAX 可以做為電信服務提供者（Operator）骨幹網路的主要 或者備援（Backup）線路。
圖2-4 WiMAX 技術應用示意圖
（資料來源：http://www.techwarelabs.com/articles/other/wimax_wifi/）
表2-6、2-7 是目前國際上部分已經推出 WiMAX 服務的實例，以及其相關的 服務內容。從表中可知，目前電信服務業者所推出的WiMAX 服務包括針對個人或
表2-6、2-7 是目前國際上部分已經推出 WiMAX 服務的實例，以及其相關的 服務內容。從表中可知，目前電信服務業者所推出的WiMAX 服務包括針對個人或