4G網路─WiMAX介紹

作者：潘育群 / 北電 Nortel資深研發經理

「WiMAX」(Worldwide Interoperability for Microwave Access的縮寫，一般中譯為「全球互通微波存取」)，是一種新興無線寬頻傳輸支術(註1)。網路「無所不在」(Ubiquitous)的一種新應用，即將進入您的生活，引發另一場網路風暴...想認識什麼是Wi-Fi、WiMAX、3G或4G嗎？快進來瞧瞧吧！

WiMAX簡介
如果最近有注意到產業新聞，有一則國內WiMAX 執照競標的新聞，第二階段有八家網路業者競爭六張WiMAX 經營執照，跌破大家眼鏡的是電信業者的龍頭中華電信與電信三雄之一台灣大哥大沒有得標，得標的六家則躍躍欲試，喜形於色。

WiMAX也許大家都沒概念，這個新名詞到底會對我們未來的生活型態有何影響？

隨著業者多年來不斷的推廣3G，多數人開始比較了解3G是什麼，就是除了語音之外，藉由額外的頻寬傳送資料，因此得以分享圖片、接收電子郵件。藉著3G的實際使用經驗，也許大家就比較容易想像4G-WiMAX 到底為何物。由於3G的傳送頻寬仍然有限，對於多媒體資料的傳輸有相當大的限制。WiMAX 比起目前的3G在這方面有相當大的進展，而且建設成本相對的比起3G則更為低廉，因此普遍的認為可以滿足使用者的頻寬需求，實際的傳輸費率則更容易為市場所接受。

WiMAX是一種寬頻無線網路接取技術，其信號傳輸範圍，基本上能覆蓋到郊區。正是由於這種遠距離的傳輸特性，WiMAX除了提供無線傳輸的技術，在某種程度上還能替代有線網路(Cable、ADSL)，讓偏遠地區的網路連接更為容易。

受限於法規，WiMAX只能提供數據資料傳輸服務，未來對於語音的傳輸的需求則需仰賴VoIP協定。所幸WiMAX協定在設計之初，即已考慮傳送語音的特性，因此在QoS的支援上，特別對VoIP應用程式提供較高優先權的服務。目前VoIP的技術已經漸漸成熟，廣為一般大眾所接受，WiMAX網路技術與VoIP應用程式將會是一個完美的結合。

所以可以預見不久的未來，無線與有線寬頻業者可能將會面臨一場戰爭！消費者必須作一個抉擇，選擇高速網路連線的系統提供者時，除了現有的Cable Modem、ADSL外，有線寬頻亦或無線？無線可攜式的寬頻網路，也許是吸引消費者最大的考慮重點。

目前3G被使用者所詬病的是價錢高、速度慢。Wi-Fi則是涵蓋範圍小，且在漫遊時易中斷。ADSL或者是Cable也許頻寬高，但是只要一離開申請地點即無法使用，同時部份民眾因硬體基礎建設不足(Last mile)，所在地離機房太遠的偏遠地區，而無法使用寬頻網路。以上種種問題，在WiMAX上似乎都能得到完滿的解答。

WiMAX 的技術優勢
在此舉出實際的數字比較，Wi-Fi( IEEE 802.11)跟WiMAX(IEEE 802.16)除了相差一個數字外，還有什麼差別？在範圍限制上，802.16可以達到70公里，適合長距離、戶外的連線，使用者與基地台間可以相隔好幾公里都沒有問題；而802.11只能限制在100公尺，適合短距離室內連線。在傳輸上的頻寬來說，802.16支援最大資料傳輸率是每基地台約70 Mbps，而802.11只有11Mbps；在網路傳輸安全上，802.16使用126-bit三重加密措施和1024-bit RSA加密；在傳輸的QoS上，由基地台來進行排程，各個用戶站台只需競爭一次，一旦被達成連線動作，連線的時間可以被延長，此時其他的用戶就不能搶佔其連線資源，並依據用戶站台的應用需求來配置適當的連線時間。在這裡可以下一個結論，WiMAX涵蓋範圍更廣、速度更快、傳輸量更大、QoS的設計更完善、傳輸資料也更安全。

在產品面上，自802.16-2004（即802.16d）的固定式WiMAX標準在2004年制定後，世界各國就開始針對頻譜的分配開始進行審核，一些國家也開始進行佈建。例如南韓的WiBro及美國Sprint Nextel等。南韓政府投入超過十億美金來支持電信業者佈建WiBro，同時也積極推動讓此技術成為國際性的標準；在美國，Sprint Nextel更決定斥資20∼40億美元來建立一個全球性的WiMAX網路，採用的規格是802.16e的行動式標準。
在終端設備方面，英特爾於2007年4月才證實，該公司將在其Centrino筆記型電腦平台上全力開發WiMAX技術。英特爾計畫在2007年底發表名為Dana Point的內建式移動WiMAX網卡。

WiMAX的進階規範
WiMAX原先分為固定式的802.16a/d及行動式802.16e兩條規格發展路徑，但兩者已在2006年3月初制定聯合版本（joint version），即802.16e-2005。在這兩大基本規範下，802.16標準組織同時還著手制定其他的輔助規範，包括802.16f/g、802.16j、802.16h及802.16m等，在此不詳述。

結論
無線通訊技術正在改變人們的溝通、生活及工作模式，未來WiMAX無線寬頻網路，因為其寬頻且可攜式的特性，幾乎可取代今日ADSL加Wi-Fi的網路接取模式。也許有一天WLAN將成為一項過渡性的歷史名詞。

話說回來，WiMAX是否是一項值得投資的明星產業呢？想想台灣沒有強勢得標的兩家電信龍頭，不難知道在現階段，還是有許多的質疑。過去電信業者因為有著3G網路建制的經驗，新技術成本過高，且使用者對新技術的接受程度似乎不如預期。這也是造成很多設備業者心存觀望的主因，而讓態度趨於保守。不過，台灣是終端設備開發的大國，就終端設備業者的角度，就不能等待了，只有積極跟上WiMAX的技術發展，才有機會在眾多競爭國家中繼續保持優勢。