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HSPA/LTE主宰行动宽频新世代! ?
 

【作者: 鍾榮峰】2009年08月06日 星期四

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谁会主宰未来行动宽频新世代?


行动上网和传输多媒体视讯内容应用越来越普及,市场对于高速行动宽频传输速率需求也越来越殷切,因此无线行动宽频(Mobile Broadband)规格快速朝向3.5G和4G阶段大步迈进。而消费电子产品的行动化趋势,更让嵌入式行动宽频功能成为不可或缺的一环。从NB、Netbook,到MID、Smartphone、PND、游戏机、数位相机、车用影音娱乐系统等,内建行动宽频功能已是必要配备。于是两大行动宽频规格HSPA/LTE和行动WIMAX之间的竞争更是互不相让,发展优势上互有领先,究竟是你死我活还是携手双赢,短期间似乎很难分晓。



《图一结合WiMAX和行动电视广播标准DVB-T/H和ISDB-T传输功能的USB Dongle产品(左);内建WIMAX行动宽频模组功能并结合LED萤幕的新款Netbook产品(中);内建WiMAX功能MID产品(右)》


掌握行动宽频应用发展契机


Qualcomm资深副总裁兼大中华区总裁孟朴言简意赅地指出,行动宽频意指mobility与broadband Internet整合成一个技术,能够让消费者在任何时候和地点与网际网路和全球相连。台湾易利信技术长Johan Asplund进一步说明表示,消费电子产品行动宽频的驱动力在于户外行动上网的便利性、家庭行动传输的具体落实、以及各地区数位随时随地接取的传输需求。易利信(Ericsson)行动宽频模组事业部行销总监Jan Ba​​ckman亦认为,小笔电市场将急速扩展,内建行动宽频模组的比例也会增高。



Johan Asplund预估到2014年,80%的宽频用户将是以行动为主。且根据Ericsson统计有60%的潜在用户愿意升级行动宽频功能,加上80%的潜在用户愿意每日使用行动宽频服务,行动化趋势对于潜在用户的重要性已经越来越高,行动宽频的应用潜力无穷。不过电池容量不足、消费者意识薄弱以及使用价格过高,仍是影响全球行动宽频普遍发展的阻碍。GSM协会(GSMA)专案总监Ton Brand便强调,行动网路必须满足高速资料传输的应用需求,高速资料传输需求亦反过头来加重网路传输的负载压力,这从2007年7月之后行动网路的资料传输负载量明显增长趋势便可看出。如何掌握行动宽频应用发展契机,未来的每一步都是关键。



行动宽频规格标准演进大要


行动宽频的规格标准现在包含CDMA2000 EV-DO Rev. B、TD-SCDMA、高速封包存取HSPA/HSPA+/HSPA Evolution、LTE(Long Term evolution)、Mobile WiMAX等,行动宽频最基本的上网速度必须与家里ADSL拨接速度相当。目前,行动宽频规格的演进路径主要有两项:其一是从各类3G阶段标准,均可进入3.5G的HSPA/HSPA+阶段,由此升级至3.75G的HSPA Evolution,进而演进到4G阶段的LTE,这属于欧洲3GSM集团所主导。已规划的HSPA/LTE行动宽频频段资源,包括UMTS的Extension bands(2.5~2.6GHz)、700/850/900MHz以及1700MHz,先前GSMA与几家电信营运商所成立的850 User Group,也正积极广泛运用850MHz频段和其他主导频率,打造一个能以全球市场为范围的850/1900/2100MHz三频整合HSPA频段环境。台湾易利信技术长Johan Asplund表示,今年LTE高速资料传输速率将可达150Mbps左右,HSPA Evolution的传输速率也将维持在21/28/42Mbps。




《图二 HSPA/HSPA+/LTE演进路径示意图 》


资料来源:Qualcomm




另外就则是802.16m的WiMAX2路径和802.16j的WiMAX Relay技术。去年11月WiMAX已进展到802.16j D8版本通信投票(letter-ballot)阶段,去年10月份802.16e Rev 2也已进入D7版本赞助者投票(sponsor-ballot)阶段,可整合之前的802.16-2004、 16e、cor1、cor2、16f、16g、16i,并且今年将进一步整合802.16j。至于属于下一阶段WiMAX 2的802.16m技术,则是按部就班地朝向满足ITU的4G规范迈进。



而原本​​由Qualcomm和CDMA研发集团(CDMA Development Group;CDG)所主导、从CDMA 2000 EV-DO演进至4G阶段的UMB(Ultra Mobile Broadband)规格,Qualcomm已在去年底宣布停止研发,目前便全力支援LTE。这也让4G行动宽频标准LTE和WiMAX之间的竞争态势更加明朗且白热化。



HSPA/HSPA+网路应用普及度迅速成长


根据市调机构Wireless Intelligence统计,全球行动设备连接数量已经超过40亿,现在则有超过7.2亿3G用户,其中有超过2亿为HSPA和CDMA2000 EV-DO用户。 Wireless Intelligence在7月份的统计则显示,全球HSPA接取连接数量将在今年夏季末突破1.5亿大关,预估到2010年第1季可达将达到2亿。目前HSPA分布在全球127个国家的300多个网路,以亚太、EMEA(欧洲、中东、非洲)、美国三大市场为主。若从区域来看,GSMA专案总监Ton Brand进一步指出,西欧和东亚在HSPA商业化网路发展明显领先,行动宽频连结点普及程度亦不相上下,其次则为北美地区。



《图三 GSMA专案总监Ton Brand表示,目前全球HSDPA和HSUPA网路布建正在稳定成长,预估到2015年,HSPA/HSPA+将成为无线宽频服务的主流规格,预计服务用户将达到11亿户》


Ton Brand表示,目前全球HSDPA和HSUPA网路布建正在稳定成长,前者已有244个网路可提供商业化服务,其中151个网路传输速率可达3.6Mbps,11家电信营运商可提供传输速率14.4Mbps的网路服务,近期内将有60个网路准备规划布建。至于HSUPA部分,则有53个网路已提供服务,也将有24个网路准备布建。现在全球共有300种以上终端装置可同时支援HSUPA和HSDPA。中华电信行动通信分公司副经理兼发言人石木标则表示,目前全球HSPA网路覆盖率明显成长,根据GSMA资料显示,HSPA传输量已超过全球3G​​/UMTS网路的70%。 Ton Brand乐观预估到2015年,HSPA/HSPA+将成为无线宽频服务的主流规格,预计服务用户将达到11亿户。



Qualcomm资深副总裁兼大中华区总裁孟朴认为,随着HSPA和EV-DO这两种技术的提升,让宽频联网(broadband Internet)应用越来越成熟。中国在发​​展3G进程时也采一步到位急起直追的态度,希望能迅速进入行动宽频应用阶段,像是中国电信已在4月份发布EV-DO Rev.A;WCDMA营运商中国联通也跳过R99直接到进入到HSUPA Release 6。而中国目前更计划跳过3.5G阶段直接进入TD-LTE,相关量测步骤已正在进行当中。



《图四 Qualcomm资深副总裁兼大中华区总裁孟朴认为,随着HSPA和EV-DO这两种技术的提升,让宽频联网(broadband Internet)应用越来越成熟。 LTE若亦进入商用化网路阶段和较大规模用户数时,还需要6~7年的时间,最快则在2013年到2015年期间》


HSDPA终端产品及服务应用不断成长涌现


全球主要电信营运商已陆续推出各类HSPA加值行动宽频服务,例如香港的SmarTone-Vodafone在计程车上配备modem和SIM卡支援笔电HSPA行动宽频上网服务;南韩KTF则以HSDPA为基础,提供手持装置浏览多媒体视讯的SHOW服务;Dialog Telekom在斯里兰卡藉由升级3G网路至HSPA,提供社区上网的接取服务;澳大利亚昆士兰省的选举委员会藉由HSPA网路结合无线路由器,提供快速便捷的选情数据资料传递网路作业等等,都是HSPA逐渐普及于具体生活应用层面的最佳例证。



中华电信行动通信分公司副经理兼发言人石木标指出,多媒体资料传输需求无疑是驱动网路传输量不断提高的动力。无论是Apple的iPhone还是HTC的Touch Diamond,或是Netbook还是MID,都正在支援HSPA,目前已超过1400种装置支援HSPA,包括行动手机、多媒体播放器、数位相机、PC卡、USB数据机以及无线路由器产品,正如雨后春笋般涌现。而台湾3.5G HSPA网路布建也正逐渐扩散,HSDPA布建基地台已达13500台,HSUPA基地台数也有3500台,台湾HSPA服务应用前景可期。



《图五中华电信行动通信分公司副经理兼发言人石木标指出,LTE的商业模式及网路布建规划仍须周详考量与HSPA+之间的互动关系,这其中包含服务需求、竞争态势、频谱资源、法规适用等因素等影响,也需考量各区域电信营运商不尽相同的演进模式》


小笔电内建HSDPA模组带动行动宽频风潮


Ericsson预测到2014年,迷你笔电的销售量将达到3亿台,其中大多数都可具备行动宽频上网。 Qualcomm资深副总裁兼大中华区总裁孟朴便强调,在各类行动装置内建行动宽频模组意味着全世界都可成为热点,藉由这种Wide Area Network的3.5G,走到那里消费者都有无线宽频接取网路可使用。而X86-based的netbook,实际上只能通过Wi-Fi的连接热点上网,但采用ARM架构、内建wireless 3.5G的行动宽频模组,因为具备Wi-Fi、Bluetooth和现行所有无线连接方法,不用外接行动网卡,便可直接透过HSPA行动宽频上网。



《图六 Ericsson所推出针对小笔电应用的HSPA行动宽频模组 》

资料来源:Ericsson


像是Ericsson新款行动宽频模组不仅支援快速开机联网功能模组,更可减少电力50%,也进一步支援Windows 7。 Ericsson已与Intel密切合作,让行动宽频模组可运用于Intel的下世代小笔电平台中。目前Ericsson与包括Dell、LG、Lenovo和Toshiba等品牌大厂,都正密切合作推出支援HSPA的笔电产品。Qualcomm也已推出HSPA+晶片组解决方案,可支援3GPP 第7版(Release 7)和第8版(Release 8)HSPA+标准,包含行动电话与网卡解决方案,可多重支援资料处理、多媒体功能与行动宽频技术,并向下相容各类3G频段、整合Bluetooth、GPS、FM等主要无线通讯功能。



HSDPA需提升节能设计并支援系统辅助功能


除了高速传输之外,基地台的低功耗设计对于HSPA的绿色永续经营发展非常重要。台湾易利信技术长Johan Asplund便特别强调,Ericsson在非洲所布建的HSPA基地台网路,采用节能设计,可减少40%运作时排放的二氧化碳。 Johan Asplund亦认为,支援HSPA的行动宽频模组除了需必备向下相容3G和2.75G EDGE功能外,内建GPS接收器和A-GPS辅助定位功能亦不可或缺,近期符合Windows 7作业环境,更是进一步让HSPA接取应用无所不在持续发展的关键。



《图七 Ericsson行动宽频模组事业部行销总监Jan Ba​​ckman表示,Ericsson已与Intel密切合作,让行动宽频模组可运用于Intel的下世代迷你笔电平台中。目前Ericsson与笔电品牌大厂包括Dell、LG、Lenovo和Toshiba,都正密切合作推出支援HSPA的笔电产品》


LTE规格标准大要


至于4G规格之一的LTE亦备受电信营运商青睐看好。目前LTE标准尚未底定,各大电信巨头正在协商角力当中,希望将自身的单行法规纳入最终版的LTE规格,预计在今年第4季LTE最终版本将会确定。



在技​​术上,LTE支援正交分频多工OFDM存取(OFDM-based)的空中介面(air interface),以及2×2和4×4 MIMO的分集(diversity)天线技术规格。 LTE下链传输采行正交分频多工(OFDM)的变化型态正交分频多重存取(Orthogonal Frequency Division Multiple Access;OFDMA)技术,上链传输则采行单载波分频多重存取(SC-FDMA)技术。 LTE可在1.25~20MHz载波运作,若在20MHz,蜂窝细胞(Cell)就能提供超过165Mbps的下载资料速度。相较于HSPA,LTE可提高每个Cell的数据通讯容量幅度达5倍,延迟性亦能降低至仅有20ms。



LTE可同时支援FDD和TDD


LTE是唯一可将全双工对称(paired)分频双工(Frequency Division Duplex;FDD)频段和非对称(unpaired)分时双工(Time Division Duplex;TDD)频段纳入同一平台的技术,不仅可使电信营运商能顺利升级至LTE架构,对GSM行动营运商而言更是利多,因为其可利用现有基地台而无需更新铺设基地台达到升级目标。Qualcomm资深副总裁兼大中华区总裁孟朴指出,现在全球FDD对称频谱越来越少,会有许多以前从电视广播或者是其他零散释放出来的TDD频谱出现,这些非对称的频段,对TDD的LTE应用正是契机。因此在研发LTE晶片上,Qualcomm同时考虑支援TDD和FDD。



LTE可提升更宽频谱


孟朴进一步说明指出,LTE是一个以OFDMA基础的技术,和现有3G互补性很强,可藉由少量硬体和软体的网路升级方式来达到,并能够在新频谱增加许多新的应用机会。就OFDMA技术来讲,LTE频谱利用有效性并不比CDMA2000或者是WCDMA来得好,甚至并没有提高,不过LTE的好处在于能够提升更宽的频谱,能够利用更宽的频谱发挥OFDMA技术。



《图八台湾易利信技术长Johan Asplund表示,支援HSPA的行动宽频模组除了需必备向下相容3G和2.75G EDGE功能外,内建GPS接收器和A-GPS辅助定位功能亦不可或缺,近期符合Windows 7作业环境,更是进一步让HSPA接取应用无所不在持续发展的关键》


LTE测试量测厂商亦步亦趋


罗德史瓦兹(R&S)专案业务部经理曹维陵表示,在LTE最终版本确定之前,量测仪器厂商会采用外部电脑执行方式控制讯号分析仪执行LTE选项,包括产生高纯度的3GPP LTE讯号测试元件及基地台和行动电话的接收器、通道编码,可协助厂商随时更新软体,到标准底定后再与分析仪韧体相互整合。LTE无线装置的通讯协定堆叠所要连结的实体层,可透过软体来模拟,不需额外的硬体便可在一台电脑上执行,可简化日后在通讯协定软体、基频晶片及射频模组的整合。



像是安捷伦科技(Agilent)便已推出针对LTE网路的端对端分析解决方案,解决方案结合了分​​散式探测、软体与硬体智能、多重使用者存取和即时网路效能分析,并扩充可涵盖几乎所有行动网路的测试平台。此外Agilent也推出LTE即时信号产生与通道模拟解决方案,适用于进阶即时LTE基地台测试。其中Signal Studio for 3GPP LTE软体针对PXB MIMO接收器测试器设计,两者搭配可提供测试LTE基地台接收器基频区段所需的传输通道编码信号。



R&S则推出符合3GPP Release 8对LTE规定的测试条件的认证测试系统,主要结合接收机与发射机,LTE通讯协定测试仪与专用软体,搭配测试仪表基频讯号产生器、向量讯号产生器和讯号分析仪,简化LTE行动装置相容性射频测试流程,提供可前置组态的测试情境与相容性测试,并积极参与相关LTE行动射频规格开发。



《图九 R&S推出可针对LTE/HSPA+标准进行量测的无线宽频测试仪》


LTE广获电信营运商青睐


大多数电信营运商都已支援LTE作为确认规划项目,电信设备商并研发出LTE新版软体,未来不须采购全新基地台、就可直接透过软体升级。目前已宣布朝向LTE演进的主要电信营运商如表一所示。



(表一) 将LTE作为长期规划目标的主要电信营运商一览表 <资料来源:GSMA & GSA;整理:钟荣峰>



















































Verizon

Smartone Vodafone

AT&T

ChinaMobile

BellCanada

Hutchison(Ireland)

Rogers Wireless

Telstra

Telus

NZ Telecom

Vodafone Group

Teliasonera(Sweden & Norway)

NTT DoCoMo

Telenor

KDDI

T-Mobile

China Telecom

Telecom Italia

KTF

Orange France

SKTelecom

mobilkom austria

Nokia-Siemens

 




电信设备商和营运商积极卡位


7月初电信设备大厂Ericsson宣布将斥资15亿美元(约合台币495亿元)在南韩投资成立LTE技术研发中心。 Nokia-Siemens通讯7月初亦表示,计画在台设立LTE测试中心,将进一步协助台厂切入电信大厂采购LTE用户端设备的产品链。而Nokia-Siemens通讯也并购加拿大北电(Nortel)旗下的CDMA和LTE部门。



此外华为(Huawei)在7月中于德国慕尼黑举行的全球行动用户大会上,则抢先公布LTE eNodeB商用版本。以全球首个LTE商用网路测试资料为基础来看,这个版本拥有150Mbps的下行峰值速率、2×2MIMO、64QAM等功能。 Ericsson则和TeliaSonera在5月底于瑞典斯德哥尔摩启动全球首座LTE商用基地台;NTT DoCoMO也已经具体宣示在2010年推出全球首个商用化LTE网路,主要以Alcatel-Lucent的乙太网路和行动传输发展架构为基础。



美国CDMA电信营运商Sprint Nextel则在7月中和Ericsson签署合作,推动Sprint朝向LTE网路服务迈进,另外,美国第一大CDMA电信营运商Verizon也宣布选择Ericsson和Alcatel-Lucent作为LTE电信设备供应商。 Verizon计画其LTE商用网路采用全IP网路,预估在2010年2月进入商用化阶段。



《图十 Ericsson则和TeliaSonera在5月底于瑞典斯德哥尔摩启动全球首座LTE商用基地台;图左为Ericsson北欧和波罗的海区域总裁Mikael Bäckström,右为TeliaSonera资深副总裁暨瑞典行动服务总经理Erik Hallberg》


美国除Sprint Nextel还有选择WiMAX之外,其他行动电信营运商都以LTE为主。 AT&T已表示目前正在加快布建LTE,并​​计画在2011年开始商业营运,T-Mobile美国公司也宣布网路架构将跳过HSPA+直接演进到LTE。日本行动通讯营运商也将LTE视为首选。日本总务省也已批准日本4大行动通讯营运商可由2010年开始经营LTE网路服务。目前NTT DoCoMo已推出LTE的实验系统,预计2010年将提供LTE服务,KDDI和Soft Bank等也计画在2011~2012年推出LTE服务。



TD-LTE也箭在弦上


中国政府大力推动的TD-LTE进度也已进入第2阶段的户外测试,共有大唐、普天、华为、中兴等本土和2家国外电信设备厂商积极参与。 TD-LTE被中国政府视为提升无线通讯自主测试和自主规格的重要标准。中国移动则预计在2010年开始进行第3阶段的大规模户外测试。今年2月,TD-LTE物理层介面和射频标准已经完成,而TD-LTE在第一阶段的室内测试中,已经针对功率控制、AMC以及HARQ、MIMO等等关键技术进行不同环境下的测试。量测大厂Agilent正积极针对TD-LTE提出商业化测试产品,这包括用来产生标准化TD-LTE讯号的PC架构软体,以及具备TD-LTE调变分析功能的向量讯号分析软体。



Qualcomm目前正积极研发LTE晶片,孟朴表示今年应该可公布LTE晶片样品,来支援电信营运商的户外测试。 Qualcomm先针对智慧型手机设计相关晶片组解决方案,可支援CDMA2000 1xEV-CO Rev. B、SV-DO以及HSPA+和LTE,明年Qualcomm将推出LTE晶片手机应用样品。



HSPA/LTE共存互补


R&S专案业务部经理曹维陵表示,目前有台湾手机厂商正在研究LTE,或许今年beta版待测物可能会出现,这还是也要端赖LTE测试规范能否在今年Q4定案而定。孟朴认为LTE若亦进入商用化网路阶段和较大规模用户数时,还需要6~7年的时间。最快则在2013年到2015年期间。



孟朴认为,LTE在相当一段长时间会和3.5G网路共存,因为LTE可能主要应用于人口密集都会区,但在偏远郊区需要HSPA和EV-DO技术来覆盖。因此对终端、手机和行动网卡应用来说,相当长的一段时间在设计上,厂商会要求具备多模功能。中华电信行动通信分公司副经理兼发言人石木标亦认为,LTE的商业模式及网路布建规划仍须周详考量与HSPA+之间的互动关系,这其中包含服务需求、竞争态势、频谱资源、法规适用等因素等影响,也需考量各区域电信营运商不尽相同的演进模式。 HSPA规格也要提升实际传输速率并降低延迟性,电信营运商所提供的应用软体也要强化装置互连性、关键资讯传递、使用方便性、和随时随地可连结的功能,进一步满足消费者在多媒体视讯资料传输的使用经验。



WiMAX阵营审慎因应


LTE声势高涨的转变趋势,已引起同样是竞争对手的WiMAX阵营以及背后影武者英特尔的高度关注。尽管目前行动WiMAX商用化网路布建速度比LTE来得快,而LTE规格还要等到今年底才会底定,但LTE可直接和现有系统接轨,是其一大优势。况且WiMAX和LTE通讯底层架构大同小异,因此LTE和WiMAX进一步整合并非不可能,在LTE声势浩大的情况下,WiMAX未来被LTE大吃小的威胁态势,也让其阵营忧心忡忡,原本支援WiMAX网路布建的电信营运商,也开始考虑LTE。像是台湾主要的电信营运商包括中华电信、台湾大哥大、远传电信也都已经表态,未来从3G跳升布建LTE服务已是时势所趋、必然要走的道路。




《图十一 WiMAX规格标准演进路径图 》


资料来源:Intel,2006年




WiMAX和LTE应可相互整合


不过R&S专案业务部经理曹维陵表示,HSPA+设计时程比WIMAX晚,而HSDPA不过是让3G顺利过渡的暂时阶段,由于底层设计相近,WIMAX可以直接与LTE整合而不会有相容性的问题。因此未来测试方向也将朝向双模或是多模架构进行,例如WiMAX/EDGE、或是整合HSDPA、HSPA+、WiMAX、Wi-Fi、GPS、Bluetooth、TD-SCDMA、DVB-T/H等多模架构。未来欧美趋势是要求两者LTE和WiMAX可以换手交递(hand over),例如AT&T和Verizon都有这样要求,规格讨论相当激烈。因此WiMAX和LTE应该有可能朝向携手双赢局面。



台湾WiMAX产业已顺势调整


为因应所有可能性,台湾相关政府单位包括交通部和NCC也已经调整步伐,在政策面和实务面规划鼓励取得WiMAX营运执照的六家电信营运商,利用取得营运许可的频谱资源2.5MHz和更改营运计画书,便可直接升级发展LTE来取代原有计划的WIMAX。包括全球一动、大同电信、威达超舜3家已决定采购软体升级就能移转至LTE的WiMAX基地台,而远传、威迈思及大众电信也计划朝向LTE发展布局。



《图十二 R&S专案业务部经理曹维陵表示,电信营运商基地台开台对于WiMAX发展来说非常重要,现在WiMAX网路开台营运后,测试流程也会随之周延而成熟。由于底层设计相近,WIMAX可以直接进入到LTE而不会有相容性的问题。未来测试方向也将朝向双模或是多模架构进行》


另一方面台湾WiMAX电信营运商依旧按照进度进行开台作业,大同电信于7月初配合高雄世运登场,已在高雄市营运WIMAX网路,先前4月大同电信已在澎湖领先其他5家营运商首开台湾WIMAX商业网路。而与美国WIMAX电信营运商Clearwire合作的全球一动在7月23日也已表示,将在9月底先在新竹市提供WiMAX服务,抢做北区首家开台业者,在新竹科学园区启用WiMAX网路,预期一个月内要增加到30家终端业者。



另外在技术上和美国无线通讯服务供应商Alvarion密切合作的威迈思电信,目前已提供捷运木栅线车厢,今年8月底威迈思电信亦将在大台北地区试行的免费WiMAX连网服务,预计在今年底前,将在台北市和台北县布建400多个基地台,提供80%的覆盖​​率,威迈思希望新竹县也能赶在今年底开台。而威达超舜多媒体也在6月中与Clearwire正式签署3年技术合作合约,将在今年第3季在台中县市架构完成WiMAX网路服务。第一期工程将和Motorola合作,在中部地区建置300个基地台;第二阶段将拓展到彰投、云嘉、台南县市、金门县。大众电信则预计明年初开台。



《图十三 大同集团除了电信部门在台抢先布建WiMAX网路外,旗下大同大学也早在4月21日和Alcatel-Lucent合作全台首个校园WiMAX网路。图左为大同大学无线宽频技术中心咨询委员会主委魏哲和、右为Alcatel-Lucent北亚区无线网路暨业务方案副总裁Laurence Delpy》


WiMAX网路布建相当关键


R&S专案业务部经理曹维陵表示,大同电信的基地台开台对于WiMAX发展来说非常重要,倘若电信营运商不开通WiMAX网路营运,届时执照就会被收回。以往由于WiMAX设备生产并没有电信营运商在网路上的支援,因此便必须藉由DUT测试与生产制造商合作,由量测仪器厂商R&S和WiMAX晶片组厂商一起来控管DUT品质。现在WiMAX网路开台营运后,测试流程也会随之周延而成熟。 WiMAX传输资料量速度增加,也让连线品质把关不易,尤其是在装置行进间的连线品质。曹维陵指出,为普及WiMAX网路,电信营运商开通时程是相当重要的,另外检讨调降测试费用也是重点,WiMAX Forum也正在考量调降验证测试费用的可能性。



台湾WiMAX研究团队按部就班


台湾研究团队也有令人惊喜的研究成果,资策会网路多媒体研究所(简称网多所)无线技术中心副主任谢正中指出,网多所无线通讯技术团队,便分别针对网通设备商及WiMAX电信营运商,研发出WiMAX接取服务网路测试系​​统(III WiMAX Access Service Network Testing System, III ASN Testing System)及自动化WiMAX网路无线讯号量测及分析器(III WiMAX Driving Test Tool)两大核心技术。前者可成功建构存取服务网路闸道器模拟器(ASN GW Emulator)与基地台模拟器(Base Station Emulators),并与用户端设备(MS)进行全面接取服务网测试。此外,自动化WiMAX网路无线讯号量测及分析器,结合GPS与WiMAX 网路的手持式场测(Field Trial)讯号分析设备,藉由简单的操作介面,可全面检测WiMAX网路系统,同步执行系统效能调校与网路问题分析。



《图十四资策会网多所开发结合GPS与WiMAX网路的手持式场测讯号分析设备,装有WiMAX室内终端机WiMAX indoor CPE,搭配安装III WiMAX Driving Test Tool软体的行动装置,即可进行实际场测。图示红色表示目前测试的区域WiMAX接收讯号较弱,需请基地台进行参数调整》


经济部技术处与工研院也正在进行两岸WiMAX和TD-SCDMA实验网计划,经济部以无线宽频影音技术(BWM)名称带领台湾业者到中国布建WiMAX实验网,由工信部和地方政府选择2 ~3个非北京上海的二级城市进行布建。资策会MIC资料则显示,2009年第1季台湾WiMAX用户端设备CPE的出货量已经达到26.4万台,预估第2季出货量将成长至41.3万台,而第3季的出货量将再提升到48.5万台。综合以上可以看出,WiMAX实际商用化的进程是比LTE还要来得快的。



目前行动WIMAX规格发展现况


行动WiMAX标准主要以IEEE 802.16-2004(802.16d)标准与IEEE 802.16e-2005(802.16e)标准为基础,衍生出802.16j和802.16m这两种,前者IEEE 802.16j Multi-hop Relay(MR)中继传输标准,可相容802.16e行动基地台(MS),定义了宽频无线多重接续传递程序,可解决WiMAX系统室内穿透率不足、维持系统传输速率、并可减少基地台布建数目、降低基地台发射功率、提供布建弹性、舒缓营运成本压力等问题。先前提到的802.16 Rev 2则可进一步整合先前的各类IEEE 802.16标准,今年底前也将把802.16j中继传输标准纳入进一步提升规格完整性。



WiMAX论坛也选择OFDMA实体层作为行动式WiMAX的主要方案。像是WiMAX Relay主要目的,是为了提升WiMAX网路系统的涵盖范围和传输能力。因此,在PHY层技术便选用OFDMA调变技术,改进MAC层,支援讯号多层次转送(Multi-hop)能力,并修正中继台与基地台传输设计。除了OFDMA技术之外,为强化行动WiMAX性能,进阶讯号处理技术如AAS(Adaptive Antenna System)、MIMO的天线技术以及HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)的资料重传技术,也广为使用Mobile WiMAX实体层中,以提升整体传输效率。



《图十五资策会网多所无线技术中心副主任谢正中表示,目前资策会网多所已经推出WiMAX2验证平台,可作为802.16m/4G OFDMA功能验证使用,而WiMAX同步侦测模组可应用于发展WiMAX Relay、BS等系统,并且发展出全球首套符合802.16j的WiMAX中继系统雏形》


另外因应全球4G标准的制定,802.16工作小组正制定IEEE 802.16m标准,亦即所谓的WiMAX2。这将大幅提升WiMAX系统功能达到4G的要求,资料传输率可至100Mbps~1Gbps,系统容量是802.16e的2倍,覆盖范围可达100公里,使用者移动速度最高可达350公里/小时,可提升频谱使用率、QoS、支援Multi-RAT功能(2G/3G/WLAN),并符合IMT-Advanced标准需求等。 802.16m视不仅是为符合4G规格,也可视为是802.16 Rev 2的升级版,能够完整向下相容802.16e用户终端(MS)和802.16j中继端(RS)。资策会网多所无线技术中心副主任谢正中表示,目前资策会网多所已经推出WiMAX2验证平台,可作为802.16m/4G OFDMA功能验证使用,而WiMAX同步侦测模组可应用于发展WiMAX Relay、BS等系统,并且发展出全球首套符合802.16j的WiMAX中继系统雏形,量测仪器大厂R&S则正在评估参与16m和16j通讯协定的可能性。



R&S专案业务部经理曹维陵强调,WiMAX规格本身并没有测试程式,只有生产测试程式,以既有成品量测作为WiMAX主要测试内容,量测仪器厂商便与晶片供应商合作,提供测试流程仪器和测试程式工具。另外IOT相容性测试也是非常重要,全球各地的WiMAX频段并不相同,手机设计也以漫游为主,因此待测物的IOT测试很重要。除此之外,针对基地台可模拟不同连通的参数测试设定情况。



此外,量测仪器厂商必须能同时提供射频和通讯协定测试。由3GPP成员提供建议,草案规格就存于测试仪器之内,以测试来调整规格。例如MIMO可以进一步提升资料传输速度,但是多重路径干扰情况因为通讯设备体积小而也更明显。量测仪器厂商便可协助将待测​​讯号和干扰讯号分开,相关量测技术也充满挑战性。此外电子功耗也因为MIMO技术和行动装置多媒体应用而更加重要,这则可藉由放电速度来进行测试。



《图十六 Agilent行动WiMAX先期测试实验室一隅》


电信商纷纷表态支持LTE 台湾应可顺势而为


行动宽频市场应用不断水涨船高,两大技术规格HSPA/LTE和行动WIMAX之间的竞争更是互不相让,但行动宽频规格标准演进路径已渐趋明朗。未来行动宽频规格能否定于一尊尚未分晓,几个变动因素包括商业模式、技术演进、市场需求、ROI投资效益、频谱资源分配等,仍在影响行动宽频规格的演进方向,而HSPA在全球的发展动力,仍需要仰赖主要电信营运商的技术支援。



目前HSPA/HSPA+网路应用普及度迅速成长,LTE规格技术有其优势,标准将在今年底确定,广获电信营运商青睐,并与电信设备商合作积极卡位。 HSPA/LTE短期内将共存互补。面对此一局势,WiMAX阵营审慎因应,发挥WiMAX商业化网路先行布建的关键优势,再顺势调整共同支援LTE。 WIMAX Forum则积极研发4G的WiMAX2规格和Relay中继标准,使行动WiMAX规格更加成熟化。WiMAX和LTE应可相互整合,未来能否携手双嬴,还是HSPA/LTE主宰行动宽频新世代,电信营运商的态度将是重要关键。



但LTE与WiMAX之间不只是技术层次的角力,更是电信营运商集团在商业模式和政经实力的大对决。 3GPP组织主要成员是在全球各地家大业大的电信巨头为,影响力令人瞠目结舌,IEEE力挺的WiMAX标准似乎也越来越势单力孤,台湾还是不得不受限于既有国际电信集团势力的牵绊。



面对形势比人强的现实,台湾当然一方面不能放弃好不容易研究单位在制订WiMAX标准规格上所取得的制高点,并继续支持开通WiMAX网路与验证措施。另一方面当然也要准备因应WiMAX与LTE未来可进一步相容的发展趋势,让台湾在LTE的浪潮中也能站稳有利位置顺势前进。以台湾既有在WiMAX的研发实力为基础,吸引电信巨头在台成立LTE研发中心,或许是可以鼓励推动的方向。



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