3G  第三代行動通訊技術                        GPRS+WLAN將取代3G？              未來趨勢4G的商機更大 (多贏)

 

 

3G  第三代行動通訊技術

根據國際電信聯盟（ITU）對第三代行動電話所下的定義，行動電話除了能提供語音通訊以外，也可以進行數據資料的傳輸，同時傳輸的速度最低為384Kbps，最高頻寬則為2M，希望藉由頻寬的大幅提昇，利用行動電話進行影像與多媒體檔案的傳輸。

歐洲是最早開始進行執照拍賣的地區，不過由於業者得標金金額過高，因此造成3G業者在網路建置時資金運用的困難，2001年5月，則由日本的NTT DoCoMo率先推出服務，並命名為「FOMA」，除其僅提供東京周邊都會區使用，應用的內容則包括家庭保全、視訊會議與電影廣告下載等。

3G的規格大約可分為三種，一種是歐規的WCDMA、美國與韓國的CDMA2000與大陸的TD-SCDMA，國內將會有五家業者經營，於2002年2月已經完成執照發放，預計最快2003年第一季，便會有業者推出服務。同時國內將會有WCDMA與CDMA2000兩種不同的規格

 

GSM的3G標準:

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access)是由歐洲電訊標準協會(ETSI，European Telecommunications Standards Institute) 於1998年制訂的無線存取技術，目的在支援第三代多媒體服務，如語音傳輸或視訊會議。

WCDMA可和現有GSM核心網路相容，因此GSM的站台及設備都可以續用。WCDMA可提供高達定點2Mbps，或行動間384kbs的傳輸速度。高傳輸率需要較高頻率，傳統的GSM只需200kHz，WCDMA則需5MHz的頻率。

1999年，為了促進第三代CDMA無線標準的全球性相通，業者諧合團體(Operators' Harmonization Group)對共同標準達成決議，相通的第三代CDMA標準有三種模式，WCDMA專屬的直接接續模式（direct-sequence mode for WCDMA）是其中一種，其他包括：CDMA 2000的多載具模式（multi-carrier mode for cdma2000）及雙時槽分割區CDMA模式。

(WCDMA)，現在被統一稱為「3GSM」。

 

3G缺點:

 在技術面，由於3G技術未臻成熟，例如在網路系統涵蓋範圍仍有限、數據傳輸速率仍有遲延、圖像顯示效果不佳、數據仍無法與語音同步等，都使得目前尚無法達到大規模營運的要求；在營運面，則因為過去系統業者競標3G執照金額過高，導致目前營運資金短缺，無法順利進行業務開發。

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GPRS+WLAN將取代3G？

被稱為GPRS之父的芬蘭赫爾辛基科技大學Hannu Kari教授在2001年7月來台的一場演講中指出，由於第三代行動通訊系統的投入成本過高且推展不易，未來的行動數據服務將是以GPRS加WLAN為主流的解決方案。雖然Hannu Kari所提出論點並不為3G業者所認同，不過在3G短期內無法落實大量商業化下，為滿足消費者對於隨身攜帶與高頻寬的需求，手機與WLAN的結合似乎成為各大半導體業者的努力方向。即使WLAN在廣域網路的應用還有許多計費、漫遊、安全性等問題尚未解決，國外半導體大廠已經迫不及待推出相關架構或產品，希望趕上無線寬頻的熱潮。

就技術而言，GPRS傳輸距離可達10公里，理論速度為144Kbps。而WLAN傳輸速率高，如802.11g可達54Mbps，但傳輸距離短只有100公尺，因此這是兩種不同之網路，使用者根據其所處環境，選擇不同之產品上網。

 

圖一：無線行動上網技術與相關應用產品

資料來源：資策會MIC，2003年4月


消費者在高行動性、低速率與資料量需求小，可利用手機、PDA等產品，透過GPRS或3G網路上網，並支付較高之費用。

而當消費者在低移動性、高速率與資料量需求大，則是利用NB、Tablet PC等產品，透過WLAN網路上網，費用亦較低廉。


此外，WLAN採用免費的2.4GHz頻段，網路涵蓋範圍小，整體建置成本低。而GRRS雖然網路成本高，但範圍廣、安全性高。兩種服務各有目標市場，固網、ISP業者等可切入PWLAN，與GPRS服務之互斥效應不大。

而行動電話業者除了GPRS服務，甚至也可將PWLAN視為服務之延伸，提供GPRS+PWLAN服務，形成互補。利用既有之客戶基礎與收費機制兩項優勢，解決目前PWLAN之客戶與金流兩大問題。在服務模式之選擇上，短期可採用PWLAN與GPRS帳號合併，上網設備分開，一併計費。中期則是用雙模網卡，整合上網設備，長期則可能有全球漫遊等方式。

從GPRS與WLAN之應用產品而言，WLAN之應用產品，需要有較大螢幕與高容量電池，目前產品有NB，未來則是可應用在Tablet PC等，此類之高階產品，若為增加行動性則可能加入GPRS功能。而在小型行動裝置方面，手機、PDA初期將以GPRS為主，作成GPRS手機、Wireless PDA發展。至於能否整合WLAN功能，則需克服WLAN高消耗功率與大尺寸問題。因為手機體積小，內部空間寸土寸金，因此內建WLAN卡需先縮小尺寸。至於功率消耗則是較大之問題，因為802.11b之功率高達100毫瓦，對於手機之電池耗電量極大，初期將形成瓶頸，可能之方案是降低功率放大器之功率等方式，以降低消耗功率。

 

缺點:

除了功耗的問題外，如何將WLAN與GPRS晶片合而為一，既能縮小晶片面積又能避免彼此間干擾，以及決定通訊模式優先權等議題表1，而非如同無線數據卡一般僅將兩套晶片並列，都是晶片設計廠商所面臨的難題。

以目前的產業現況來看，具有能力投入相關技術研發工作的多屬於TI、STM等類的半導體大廠，其他中小型廠商多僅能投入模組化產品的研製工作，更何況攸關系統運作順暢與否的基頻晶片設計know-how亦掌握在少數大廠。凡此種種，都將影響WLAN/GPRS整合晶片朝向低價化、普及化的發展。

 

技術:

Green Packet推出一套名為SONaccess的架構，可以整合3G/GPRS/GSM與WLAN技術，讓使用者在上網時，可以毫無感覺在3G/GPRS/GSM與WLAN技術間轉換，達到水平及垂直的無縫隙漫遊。SONaccess架構主要有4種產品，見圖3：

• SONaccess@Home：置於行動電話服務業者設備管理總部，利用SONmanager作網路的控制。

• SONmanager：軟體，於SONa-ccess@Home上作網路的控制。

• SONaccess@Foreign：置於WLAN據點(Hotspot)，以達到公眾無線區域網路的管理。

• SONmobile：為應用在Client端的軟體，由Client端的使用者安裝在自己的可攜式設備(Notebook或PDA)上，以方便與後端設備連結。

這套系統最吸引行動電話服務業者的地方在於，他們只要購買這套設備，就可以提供整合行動電話系統與無線區域網路系統之雙網服務，無須汰換舊有之設備，因此這也降低了行動電話服務業者進入雙網服務的門檻。

 

 

何謂Wi-Fi？

Wi-Fi泛指IEEE802.11無線區域網路通訊標準，使用此標準的Wi-Fi無線區域網路可讓筆記型電腦使用者，透過數據機在300英尺範圍內(約91公尺)無線上網。Wi-Fi網路傳輸速度快，但距離短，故目前多半設在咖啡店或機場等處，提供使用者穩定平順的無線上網通訊。

 

Wi-Fi標準具有多種不同版本，提供不同的速度與頻譜。例如現行Wi-Fi網路多半使用802.11b，但業界也已陸續開發802.11a與802.11g，將提供更佳的安全性與速度。802.11a標準目前已經過核准，使用5GHz頻譜中的12個波道，訊號更強，傳輸速度則是802.11b的五倍。802.11g與802.11a的規格相同，但使用頻譜與802.11b相同

 

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Wi-Fi 聯盟

Wi-Fi 聯盟（Wi-Fi Alliance）在 Wi-Fi 的發展上一直擔當著主導的角色，上文所提到的“無線乙太網相容聯盟”（簡稱WECA，成立於1999年8月），也就是該聯盟的前身。Wi-Fi 聯盟是一個非牟利的組織，會員包括有很多著名的無線產品生產商及無線服務供應商，現時有超過200個會員，其主要任務包括：

  1. 鼓勵生產商在生產無線產品時採用802.11技術以推廣 Wi-Fi
  2. 把Wi-Fi技術推廣至家庭用戶, SOHO用戶及企業巿場
  3. 測試及驗證Wi-Fi產品的互通性

802.11a、802.11b及802.11g的比較

採用不同標準的無線網絡，會使用不同的頻譜，所支援的最高傳輸速度也會不同，更不保證兼容。所以用戶在選購用戶端接收裝置時，亦應注意到該裝置和相連之無線網絡在傳輸規格上的兼容性。

項目 \ 規格名稱

802.11b

802.11a

802.11g

標準批准時間

1999年7月

1999年7月

2003年6月

運作頻譜

2.4GHz

5 GHz

2.4GHz

最高傳輸速度

11Mbps

54Mbps

54Mbps

優點

低成本

可同時使用多個頻道以加快傳輸速度、電波不易受干擾

兼容802.11b

缺點

電波易受干擾、速度較緩慢

覆蓋範圍小、與802.11b / g 都不相容

電波易受干擾

從以上比較可見，802.11b 及 802.11g 都使用2.4GHz的公用頻譜，所以可以互相兼容使用，但由於802.11a使用了5GHz 的公用頻譜，所以與其餘兩者不可兼容。目前來說，由於低成本的緣故，802.11b標準最為普及。雖然802.11a及802.11g 的最高傳輸速度皆為54Mbps，但由於前者使用的5GHz 頻譜目前干擾較少，所以實際的傳輸速度會較快。此外，由於802.11a比其餘兩者提供更多的非重疊頻道，所以傳輸速度應可進一步提升。

Wi-Fi 的應用 – 無線局域網的架設

網絡是透過電腦互相連接所組成的，如果這些相連的電腦分布在相隔不遠的位置（如一幢大廈、校園或工廠等），該網絡就稱為“局域網”（LAN）。由銅纜或光纖等電纜所連成的網絡，稱為“有線局域網”。和有線局域網相反，無線局域網利用了無線電頻率（Radio Frequency, RF）的技術，令電腦用戶可以無線的方式，透過電磁波於空氣中傳輸資料，除了為用戶帶來更多的方便外，也免去了不少電纜布局以及因電纜損壞而使網絡中斷的煩腦。根據用戶對象，無線局域網有以下兩類:

（一） 供個人及公司內部人員使用的私人無線局域網
憑藉Wi-Fi技術，用戶再也不需先在家中或公司的牆壁上鑽孔，才能把纜線接入各個房間。相反，用戶只要安裝一個無線接入點（Wireless Access Point），並在每台手提電腦上插入無線網絡卡（或使用內建無線模組的手提電腦），就可以在家中或辦公室內輕輕鬆鬆的使用無線上網，有些企業也會藉著架設無線局域網以減低運作成本和增加生產力。

（二） 供大眾使用的公用無線局域網站點—熱點（Hotspot）
一些公共地方如機場、大型購物商場、休閒咖啡店等，為了方便用戶以自攜的手提電腦或個人數碼助理進行無線上網，也架設了與互聯網相連的無線局域網以供客戶使用。

無線局域網的安全性

由於無線網絡是利用電波作傳送媒介，資料封包被截取的可能性相對地提高。而且，企業內部的資訊傳輸，往往會涉及一些客戶及公司的機密資料。所以，就採用無線區域網而言，最令企業用戶擔憂的並不是效能或成本的問題，而是在網絡保安方面的考量。現時的Wi-Fi 產品主要利用WEP （Wired Equivalent Privacy）技術作資料加密之用，然而，其保安的效能卻一直備受質疑。另一方面，支援新一代 WPA （Wi-Fi Protected Access）加密方式的Wi-Fi 產品亦相繼出現，雖然提供了較WEP好的保安性，但業界普遍相信，於短期內，無線保安仍然會是一個相當棘手的問題。

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未來趨勢4G的商機更大

資料、語音的融合是大勢所趨，而行動網路成為下一代網路通信技術市場的發展重點也是個不爭的事實。縱觀現有的行動通信技術，誰能擔此重任呢？3G差強人意，而WLAN雖然在小規模區域能實現最高達54Mbps的傳輸數率，但在覆蓋漫遊以及支援語音等方面仍存在著嚴重不足，更別提GPRS和CDMA，4G也就當仁不讓，應運而生。

目前，對於4G雖還沒有一個正式的定義，但那些遠見卓識的領先技術擁有者卻早已對4G有了一個清醒的認識。90年代，歐洲4G專案研究小組就認為4G將是採用高頻段，小蜂窩結構，速率可以達到100Mbps的資料通信網路。

與3G和WLAN運營模式缺乏不同，4G的商業模式顯而易見。它集3G與WLAN於一體，並能夠傳輸高質量視頻圖像，它的圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下。此外，4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，並能夠滿足幾乎所有用戶對於無線服務的要求。而在用戶最為關注的價格方面，4G與固定寬頻網路在價格不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據自身的需求確定所需的服務。

3G促使4G的來臨

從最初的類比信號到GSM，再到GPRS/CDMA、3G和4G，甚至再往後，在技術上更新換代本無可厚非。按常理推算，4G技術至少需在2005年才會開始出現應用，而目前，4G過早的來臨確實超乎了很多人的想像。

3G從一開始就一波三折，歐洲對行動通信的發展過於熱衷直接導致了全球執照拍賣大戰，在3G執照「拍賣」塵埃剛剛落定時，「獲勝方」便發現，即使存在最樂觀的收益預期和用戶預測，他們也無法獲得投資利潤。執照的高額費用讓運營商無所適從，而各個國家對3G的管制更是造成如今3G的艱難。而且3G終端和3G應用的缺乏進一步導致了運營商的商用之路還需等待等待再等待。

此外，對於3G發展現狀的評論是各說紛紜。在當今通信市場整體萎縮的情況下，3G給人的感覺僅僅只是建成了網路，幫助行動運營商擴大了運營容量。即使是已經建成並投入運營的3G網路，也缺乏應有的應用方式和贏利模式，這讓花費鉅資建設3G網路的運營商們的耐心在逐漸喪失。歐洲最早發展3G之一的mmO2公司已明確表示：「收益下降將迫使我們必須降低成本，包括投資成本，3G的延緩不可避免。」

而4G由於具有能夠提供高速網路存取服務；能夠覆蓋範圍廣大的區域；主要的用途是傳輸資料，而不是單純地傳輸語音資訊；能夠以寬頻的速度從行動設備上傳和下載資料等特點，將給運營商們能帶來顯而易見的商機，一部分運營商已把目光轉向4G服務也不足為奇。5月29日，日本NTT DoCoMo公司宣佈該公司已開始對能夠傳輸高質量視頻圖像的4G行動通信技術進行實地研究和測試，並已計畫在2010年實現商業化。

更容易滿足應用需求

不管今後到底是採用3G還是4G，對於用戶，他們並不會十分關注，他們最為關心的是能否更好地滿足應用需求。人們對網路通信的應用需求已由追求簡單的實體連接和實施語音資訊，轉化為實現無線覆蓋、漫遊、高資料傳輸率等多業務應用。

作為比無線局域網技術覆蓋範圍更大，以及有線網路和DSL寬頻有線網路的替代品的新一代的行動通信技術4G，具有3G和WLAN無可比擬的優勢：

·  以行動資料為主；

·  傳輸速率比現在高近1000倍，達到100Mbps；

·  在發射功率上要比現在降低10∼100倍，不再受到其他設備的電磁干擾；

·  支援手機互助功能；

·  支持更豐富的行動業務，包括高清晰度圖像業務、會議電視、虛擬現實業務等，使用戶在任何地方都可以獲得任何所需的資訊服務。

 

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