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誰主無線通訊標準!?
 

【作者: 歐敏銓】   2003年11月01日 星期六

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「網路通訊」,無疑是現代科技的一大成就,也在現今人們生活中扮演了舉足輕重的角色。當前的兩大網路系統,眾所皆知即為網際網路(Internet)與行動通訊(手機系統)網路,兩者的關係在四、五年前還是井水不氾河水,但近年來卻是愈糾結愈深了。


目前大家對這兩大系統的普遍認知仍是:Internet為有線網路的代表性平台,主要傳遞的是大量資料檔案;手機系統則是行動通訊的標準平台,傳遞的訊息則從語音逐步擴大到更多的影音訊息。在人手一機或數機的今日,手機系統在無線網路的應用上似乎獨佔鰲頭、佔盡優勢,對既有的系統或手機廠商來說,網際網路的功能顯得只是選擇性的附加價值,一切都在他們的掌握當中。


但事實真是如此嗎?當人們習慣了Internet上的自由瀏覽、當Internet的無線技術快速地發展、成熟,行動通訊市場的遊戲規則還會任由既有的業者所主宰嗎?當兩者的交會到達了一個臨界點時,極可能會發生一場市場翻轉效應,而其背後的決定關鍵,即是不斷被證實的市場法則:「開放者贏!」


當手機系統遇上Internet

打開手機系統的發展史,我們可以很清楚地了解到,這是一個角頭林立的市場:在第二代的數位手機系統中,即存在著GSM、CDMA、TDMA及PDC等標準,分別被於不同國家的不同電信公司所使用。每個標準背後代表著一個龐大而複雜的利益結構體,與檯面上的電信業龍頭(Qualcomm、Nokia、Erricson、Motorola....)有著千絲萬縷的關係。


當手機系統遇上另一個通訊標準 - Internet時,眾業者也體認到既有語音系統的不足,積極催生新一代的寬頻、封包傳遞式手機系統標準。但面對下一代的標準延革,沒有人願意退居老二;尤其是在這個年產量直逼五億支的手機市場,利益實在太過誘人,只要已分到一杯羹者,無不堅守自己的勢力範圍。


因此,下一代的手機系統標準 - IMT-2000(通稱3G)雖被國際電信聯盟(International Telecommunication Union,ITU)給訂出來了,但這顯然是利益折衝下的產物。ITU選定的3G系統包含cdma2000、W-CDMA和UMC-136,這些系統標準之下又還有許多子系統,讓既有的標準都有存在的空間;但這看似彈性的作法,卻只是容許各個陣營繼續鞏固並搶佔山頭,也讓更多人灰心或冷漠觀望,要等這場廝殺告一段落才願表態,這也使得3G的進展一延再延。目前手機系統標準的發展規劃請參考圖一。



《圖一 手機通訊系統發展規劃》
《圖一 手機通訊系統發展規劃》資料來源:Ericsson;工研院經資中心,2002年12月

OMA開放行動聯盟的使命與宿命

當兩、三年前WAP(Wireless Application Protocol)手機雷聲大雨點小的經驗,讓不少人做出手機連網不切實際的結論,但事實上在WAP推出之前,早有日本NTT DoCoMo iMode手機的成功典範。日本或許是全球少數掌有技術,又能讓系統、手機、內容等業者通力合作的特殊案例,但這也說明了要成功推廣手機的加值功能,打通行動通訊上、下游產業是一項必要的條件。


然而在WAP手機上網的失敗例子上,系統業者的作法是各設專屬的撥接入口平台,並簽約掌控內容網站,把手機上網搞成獨家的生意,當然也失去Internet獨有的開放魅力。這種從個別業者利益出發的作法,著實扼殺了「行動上網」的成長空間。


在記取教訓、並認清行動通訊網路服務並非個別廠商或團體能夠獨力支撐下,此一產業總算出現難得的大合解局面,包括Nokia、Ericsson、Motorola、Lucent、Microsoft、IBM、Hewlett Packard、Qualcomm等跨通訊、資訊、內容與應用的大廠陸續加入OMA開放行動聯盟,其目的在於共同制定整個無線產業需要的共通架構、開放介面,以實現無接縫的端對端行動通訊服務。


當然,我們期待OMA真能發揮其功能,不過,筆者擔心得仍是,此組織所標榜的「開放性」是站在眾家大廠的利益折衝基礎下,還是站在如同Internet一般的中立性基礎上?依其目前定位來看,它對於多項網路服務標準,如Java、WAP 2.0和XHTML browsing等皆承諾大力支援,但在互通性上,OMA關心的對象仍限定於既有的手機系統,如GSM、GPRS、EDGE、CDMA、UMTS等。


3G網、音合流阻力大

有一個關鍵的問題是:在目前3G的標準中,仍是採用手機系統與Internet分流的架構,在此架構下,手機訊息皆得經過個別系統業者的局端基地台,才能轉發出去。依業者的說法,此架構的目的在於確保即時的語音品質;但進一步剖析,系統業者更在意地應該是要確實地計算與收取用戶每一筆的使用費、分析用戶的上網行為,並掌控網路連結的功能性,例如增加MSN的即時訊息,或Yahoo的Avatar網路化身等等,進而收取連線費或抽取內容網站連結佣金。


對系統業者來說,要割捨下此一商業模式,而讓用戶有直接連網的空間,損失的利益實在太大,因此期待他們放棄既有系統,轉而全力推動網、音合流,看來並不容易。若是如此,OMA的「開放」將是有侷限的,對於手機系統短、中期的互通性或許有所幫助,但就長期來看,該組織仍難免要面對「全IP無線通訊」設備興起的直接衝擊。


全IP無線通訊的發展潛力

行動或無線網路通訊的最佳發展方向,是讓既有的手機系統與Internet能夠成為不分彼此、水乳交融的一個網路,因為對於任何一個用戶來說,根本不在意他是透過那種標準來收發訊息。既然目前手機系統產業的包袱那麼沈重,那麼全IP的手機系統會不會出現呢?


先來看一看這樣一支IP手機系統的好處:多數在現在網路世界行得通的訊息溝通,如網站瀏覽、收發信、即時訊息、撥放影音檔案,當然還包括語音、影像通話等等應用,都能全套搬到手機上頭,而此一手機也才稱得上是一支「全方位的可攜式多媒體通訊平台」。


或許有人會擔心語音的品質。的確,在愈特定的骨幹網路(Overlay Network)中,語音資訊的傳輸品質愈好,但其實服務品質保證(Quality of Service,QoS)的技術發展已久,在有線骨幹上的可靠度已經相當高,目前未見普遍應用只是骨幹業者未大力推廣而已(為了延長舊系統的汰換壽命,及避免因開放而稀釋掉既有的語音收益)。其實語音封包的大小只需9.6Kpbs的頻寬就能應付了,品質保證的難度並不高,透過網路談電話(VoIP)、傳即時視訊(Video Conference)的情況也愈來愈多,Internet成為多媒體通訊主流平台的趨勢相當明顯。


全IP無線骨幹呼之欲出

既然有線網路的多媒體通訊行得通,到了無線的世界會有什麼問題呢?在無線網路的技術中,WLAN(IEEE 802.11,又稱Wi-Fi)可說是當前的市場明星。該技術從11b(11Mbps)的制定後開始起飛,如今已是PC、Notebook的標準配備之一,並被許多的家庭、企業及公共場所(如機場、咖啡廳、展示場)廣泛應用。WLAN從發跡到今日的盛況,才不過短短兩年多的時間,而這段期間還是百業蕭條的經濟衰退期,讓WLAN更顯得一支獨秀。


如今打鐵趁熱,54Mbps的11a與11g已陸續登場,各家廠商皆摩拳擦掌、爭先恐後推出新產品,準備接收這一波改朝換代的成長收獲。而在OFDM的技術架構下,WLAN的下一個目標將朝更高傳輸速度及更大傳輸距離發展,請參考圖二。



《圖二 Wi-Fi無線技術發展藍圖》
《圖二 Wi-Fi無線技術發展藍圖》資料來源:零組件雜誌144期(2003年10月號)

就大區域或戶外的連結來說,802.11百公尺內的涵蓋範圍仍然太小,並非理想技術,要克服是涵蓋率的問題,有必要再與其他的技術相串連。「室內無線、長程有線」的方案雖然可行,但行動上的彈性仍然不足;隨著IEEE 802.16在去年(2002年)4月公布後,802.11的無線延伸變得更是潛力無限。


802.16a大幅拓展無線潛力

新一代的802.16a廣頻無線擷取技術將無線網路的通訊距離拉大了上百倍,其理論上的支援半徑高達50公里,最大傳輸速度也比802.11快,能以120Mbps的速度同時服務60位用戶,並能和WLAN的熱點無障礙地連結;目前此項技術正積極定義施行的細節,預定在明年(2004年)中可以問世,屆時將能有效解決802.11涵蓋範圍太小的問題。


802.16a是屬於固定式無線寬頻(fixed wireless broadband)標準,至於高速移動時的通訊品質保證上,IEEE也從16a延伸制定了802.16e的標準;此外,也有另一套行動寬頻(mobile broadband)標準 - IEEE 802.20 (MBWA;Mobile Broadband Wireless Access)正在制定中,依據它的規範,即使在高速250公里的賽車中,仍然能夠保有清楚的通訊品質。因此未來不論是在戶內、戶外或高速移動的環境下,都能以全IP的無線方式與Interent相連結,屆時全IP的多媒體行動通訊設備自然也會應運而生。


誰主無線通訊標準?

「通訊」,可以說是人類最基本的需求,但為何要限定在手機上頭使用,而不能用PDA、遊戲機、MP3,甚至是數位相機、數位攝影機來打電話?為何講行動電話非得經過系統業者的基地台,而不能直接透過網路來連結?再者,何必管它是語音還是其他的多媒體訊息呢?從資訊產業過去的發展中,我們可以看到通訊產業的未來極可能走向很不一樣的方向。


「開放性」決定主流規格

其實資訊產業已開始將焦點轉移到行動通訊設備的市場,而他們在PC與網路市場的成功模式,很可能會在手機市場再度發生。PC市場的成功要素,在於「開放」,雖然有微軟與Intel兩大巨頭盤踞,但此一壟斷性也塑造了「相對開放」的環境,只要相關的標準一發佈,各家廠商皆可投入發展、參與市場競爭。


在Internet的市場上則提供了更充分的競爭環境,只要是有商機的技術一經制定,馬上有技術最專精的團隊投入開發,並在不斷地競爭下改進技術,將其推向最實用、實惠的商用階段。不論是Router、Switch、Firewall,乃至於目前當紅的WLAN,一再證實了開放環境提供了技術成長的最大動力 - 只要遵循標準,夠本事者都可以進場爭雄。


因此,只要無線網路的標準發展地更成熟時,我們可以期待網路手機或IP手機的出現,並對既有的手機系統市場正面宣戰。且不論這場戰役的結果會是如何,對所有用戶來說,最在乎地還是服務的品質、價格與應用的多樣性與自主性,而「自主性」的地位會日益重要,業者必須調整好「開放」的心態,才能因應此一數位社會中的應用新需求。


延 伸 閱 讀

802.16e vs. 802.20
在Internet的行動通訊標準中,有兩項標準正在如火如荼的制定中,那就是802.16e和802.20,這兩項標準雖然有相似的應用定位,但在技術上的細節卻有不少差異,因此應可視為互補性的標準。本文中將對兩項標準做一比較分析。

下一代無線網路架構趨勢
無線區域網路(WLAN)技術的進展讓晶片與設備廠商更能搶攻家庭與企業市場。本文中探討晶片供應商如何採取不同策略、發展新型無線區域網路技術以及成功關鍵,取決於找出與解決RF與DSP領域中的各種架構問題。(出處:零組件雜誌144期10月號)
新世代網路運算 - Mobile Computing
隨著科技不斷地演變創新,集中式的網路運算已開始轉為更有效率的分散式管理,而能隨時隨地與系統做資料性的存取與運算的Mobile Computing,將是下一代網路運算的行動商務明星技術。本文中對此一發展趨勢與技術架構做了進一步的說明。
無線城域網路(WMAN)的新選擇 - 802.16
在2002年4月公布的IEEE 802.16標準,讓WLAN的延伸具有無限的潛力。本文中將概述802.16的源起、技術特色與制定現況,並提供更多的相關資訊連結。
網際網路的新革命(The Internet Reborn)
本文中將介紹由許多重量級大廠(如Intel)所共同推動一項大型計畫 - PlanetLab,此一計畫的目的在於以全新的網路架構來取代舊有的Internet架構,而此架構的優點在於更快速、更安全,而且更有智慧。(Technology Review月刊十月號)
Wi-Fi 聯盟IEEE 802.11g 規格認證說明
這是由Wi-Fi協會所提出的802.11g規格認證說明,以問答方式解釋802.11g的技術特色,並與11a及11b兩種標準進行比較,說明三者有並存的空間。另外也對微波干擾(無線電話或微波爐)問題做了相關說明。
相關組織網站
WiMax(802.16推動組織)
CDMA Development Group
3G Newsroom(3G新聞網)
IEEE網站之802.20標準介紹
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