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超寬頻通訊時代即將來臨
 

【作者: 林士駿,闕志達】   2004年03月05日 星期五

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現今的無線通訊環境讓使用者無論在任何地方皆可進行私人與公務的通訊。但業界仍無法滿足用戶與服務供應商的許多需求。行動電話使用者需要高速上網服務以及通暢無阻的漫遊功能,而不用進行複雜的設定程序、設定通訊裝置與連網身份驗證資料、輸入與變更使用者偏好設定、更新電話簿,或是收到多家服務供應商寄來的帳單。行動通訊服務供應商需要開發新的獲利來源。語音服務已變成日用品一般的產品,且業者之間的競爭日趨激烈,造成每位使用者的平均營收額持續下滑。


幸運的是,各種新型服務已能提供通暢無阻的漫遊功能,且不需進行繁瑣的驗證與設定流程,使用者對於這類服務的需求轉化為服務供應商的新營收來源。新的營收將源自於各種新服務。這些新服務需運用各種新技術,以簡化通訊裝置的設定與驗證流程,達到無阻礙的漫遊模式。以Open Wireless Services為基礎的架構讓研發業者能針對更大的市場撰寫應用軟體,並且讓電信業者能突顯本身產品與服務的特色。


無線通訊漫遊的理想模式

目前的WLAN無線區域網路的應用範圍大多侷限於筆記型與桌上型電腦,而WWAN(無線廣域網路)則侷限於行動電話與呼叫器。許多行動通訊產業的專家預測將來的無線通訊裝置的應用模式是:使用者能自由在不同的網路之間進行漫遊:GPRS行動電話、PDA以及筆記型電腦皆能自由無阻地漫遊與通訊,並透過WLAN與WWAN存取網際網路。


各種客戶端裝置與網路之間的驗證流程,通常須進行無數次的使用者登入與密碼輸入,這些作業在自動化後,可讓使用者察覺不出驗證的進行,各種客戶端裝置的設定與偏好設定亦將改為自動執行的功能。但要達到這種理想環境,現有的技術須進行許多方面的改進,其中包括IP位址管理、帳單管理、支援漫遊的服務、無線電技術以及安全等。


在WLAN與WWAN上的使用者身份驗證

當使用者自由地從某個網路漫遊至另一個網路,以及從某個裝置轉換至另一個裝置時,必須運用適合的機制以持續維持身份驗證的有效性。但是當運用不同無線通訊裝置,在不同服務供應商的多個網路之間進行漫遊時,使用者驗證作業的流程如何能通行無阻且讓使用者察覺不出?


WLAN的驗證機制

WLAN與WWAN分別運用不同的驗證機制。WLAN使用者必須設定其客戶端主機(筆記型或桌上型電腦),輸入包括使用者名稱與密碼以及網路相關參數等設定值。位於主機內的WLAN客戶端裝置會使用這些資訊透過存取點和伺服器進行通訊,伺服器上執行頂層的驗證通訊協定,通常為RADIUS。客戶端通過驗證後,系統會發送一組共用鑰匙以便進行安全的通訊,並開始傳輸網路資料流。驗證伺服器會使用可延伸驗證通訊協定(Extensible Authentication Protocol)建構出適合的驗證機制(例如像RADIUS)並交由驗證伺服器使用。


WWAN的驗證機制

WWAN驗證機制則採用用戶識別模組(SIM)以及交換網路技術。SIM卡安裝於GSM行動電話內,內含一組嵌入型處理器,並擁有自己的作業系統以及受保護的記憶體,裡面儲存用戶的資訊以及用來配合行動通訊網路進行身份驗證的演算法。SIM可由使用者自由地插拔,通常會作成小型的智慧卡。這種設計讓行動通訊使用者在外國旅行時能取出手機內的SIM卡並裝入該國電話網路適用的SIM卡。


行動基地臺(通常為一隻手機)透過微細胞系統與網路交換系統進行通訊。若發行SIM卡的服務業者已簽署漫遊合約,手機就能通過網路的驗證。


實現願景:SIM作為驗證的工具

SIM技術不僅被用來在各種WWAN之間進行身份驗證,亦可用來在WLAN與WWAN之間作為驗證作業的橋樑。舉例來說,業界已開始將SIM的應用範疇突破WWAN的界限,發展各種機制讓WLAN業者能為顧客提供類似GSM的服務。這類技術讓WLAN使用者能使用SIM卡進行驗證與通訊費用管理,在旅館與機場等場所存取各種商業化WLAN網路。


所有使用者設定與偏好資料可儲存在SIM卡中,讓電話簿與個人偏好設定能移至不同手機上使用。SIM是個人客戶端裝置進行自動化設定與隱形化驗證流程的理想工具,且在各網路間漫遊的應用方面有相當大的發展潛力。


在WLAN上進行自動化驗證的一種方式就是運用USB插卡裝置,裝置內嵌入一組SIM智慧卡。這種模式不久將拓展至其它領域,讓筆記型電腦能在各種GSM/GPRS WWAN網路以及IEEE 802.11 WLAN網路之間自由地漫遊。在微細胞網路通訊範圍內的使用者可透過GSM/GPRS無線電技術連上網際網路,且當位在WLAN網路的通訊範圍內亦能享受WLAN高頻寬的優點。內建SIM的插卡裝置(dongle)亦可安裝在筆記型電腦中使用。在連上WWAN網路時,SIM卡能支援常用的驗證功能。驗證流程在WWAN交換網路上執行,運用無線通訊技術與微細胞基地臺進行通訊。


802.11網路上的驗證流程亦相當常見,大都是透過專利型流程或透過802.11所規範的技術。在上述的範例中,所有使用者資訊則是由SIM卡提供,而不是儲存在筆記型電腦內部先前登入802.11網路時所使用的網路介面卡。


幾近於通暢無阻

軟體型SIM的概念最終將發展成實際的方案,為使用者提供更多的彈性,並對後端伺服器帶來最小的影響。SIM可完全儲存在軟體中,故不必再使用內含SIM的插卡裝置。SIM虛擬化能帶來許多優點。使用者不必留心保管硬體型的插卡裝置,也不必再麻煩地拆除手機外殼與電池以便裝入SIM卡。未來的新裝置僅需將SIM載入軟體,就可方便地設定使用者的SIM資訊。


要讓虛擬SIM成為無阻礙漫遊的可行方案,必須讓它具備強固且安全的特色。驗證作業必在保護完善的記憶體空間內進行,且不能讓外界窺探。業界須運用標準的公開型安全演算法,制定驗證與加密方面的通訊協定。


藍芽在技術與功能層面上的改進將讓業者能發展隱型化與自動化的區域性服務;個人客戶端裝置能搜尋虛擬SIM,並借用其它裝置(獲得允許)的虛擬SIM卡。藍芽裝置能經由小型WPAN(無線個人區域網路)與其它藍芽裝置進行通訊。當藍芽裝置彼此靠近時,藍芽網路就會自動形成,系統會立即搜尋各種服務並開始分享資訊。


購買新型手機或PDA的使用者不必擔心SIM資訊的安全問題。若裝置遺失或遭竊,SIM資訊以及其它個人資料,例如像電話簿等,僅須從其它儲存相同資訊的裝置上讀取,即可回存原先的資料。當搜尋到SIM資訊並進行藍芽交易程序,所有的驗證與帳單資訊以及偏好設定都可立即使用。為確保遺失或遭竊的SIM不會被盜用,業界須針對遺失的裝置發展一套取消虛擬SIM使用權限的機制。


發展成實際產品

包括英特爾在內的廠商正合作發展能在各種無線通訊網路之間進行無阻礙驗證的技術。例如,Intel個人網際網路客戶端架構(Intel PCA)將通訊作業與流程應用軟體的作業中抽離出來。硬體研發與軟體研發作業切割獨立後,讓兩方面的研發業者能同步進行研發,進而讓產品的研發工作能更快完成。這種模式將讓業者能迅速開發出能順暢漫遊的新型產品。


一項由英特爾與其它業者共同推展的Open Wireless Services計畫,正為無線通訊產業提供一套開放性的端對端運作模式,能針對行動通訊裝置進行讀取、測試以及建置應用軟體與服務。Open Wireless Services計畫現已和各行動網路業者/服務商、中介軟體與獨立軟體研發業者以及應用系統研發廠商一同合作,為行動裝置的新型應用奠立完善的發展基礎。


運用SIM提供漫遊與驗證機制,研發業者不久將能見到新一代無線應用的問市,且不須擔心使用者在裝置與網路之間移動所衍生的不相容問題。新型應用產品將能與舊有設備相容,並確保與未來設備的相容性。Intel PCA相容產品能運用虛擬SIM,能順暢無阻地漫遊並自動搜尋網路中的服務,為使用者提供各種嶄新的功能。這些新應用將為無線上網業者提供新的發展商機,同時滿足使用者對於現今無線通訊在便利性、安全性以及自由度等方面的需求。(作者為英特爾亞太區行動電話平台行銷經理)


技術線上:未來SIM卡將可替代WLAN CARD進行上網
「交大/工研院聯合研發中心」執行長林一平教授指出,目前WLAN可讓消費者隨時隨地方便上網,然而因區域性的限制,使用者仍須隨地域性的改變而重新登錄進入該區域網域(例如:到中正機場須登錄該地區專有網域方可使用)。運用電通所開發成熟的網際網路語音服務(VoIP)技術,開發WLAN GPRS Support Node(WGSN)與VoIP平台整合技術,將主要技術與電信網路結合,提供無線上網認證的機制,不但成功測試以手機內SIM CARD代替WLAN CARD進行撥號上網動作,更因無區域限制,使用者在任何地方,僅需輕易取出手機內SIM CARD置入筆記型電腦中,與電信業者完成身分認證動作,電腦不需更改任何設定便可輕鬆悠遊於網際網路世界。不但使用者享有電信等級的安全機制,亦因一指上網的便利性,使用者接受度高,上網帳單與手機帳單可統一出單處理,市場潛力無窮。目前合作的電信業者為中華電信。(資料來源:工研院)

歷史回顧:無線網路發展歷程回顧
論及無線網路的起源會比大多數人想像的要早,無線網路的初步應用,可以追朔到50年前的第二次世界大戰期間,當時美國陸軍採用無線電信號做資料的傳輸。他們研發出了一套無線電傳輸科技,並且採用相當程度的編碼技術。當初美軍和盟軍都廣泛使用這項科技。這項科技讓許多學者得到大量靈感,在1971年時,夏威夷大學(University of Hawaii)的研究員創造出頭一個採用封包式技術的無線電通訊網路。這稱作ALOHNET的網路架構,可算是非常早期的無線區域網路(wireless local area network;WLAN)。
這個極具代表性的WLAN包括了七台電腦,它們採用雙向星狀架構(bi-directional star topology)橫跨四座夏威夷的島嶼,主電腦則為在主島歐胡島(Oahu Island)上。從這時開始,無線網路可說是正式誕生了。近年來無線網路的應用卻日漸增加。主要應用範圍在學術界(像是大學校園)、醫療界、製造業和倉儲業等。而且相關的技術也一直在進步,對企業而言要轉換到無線網路也更加容易、更加便宜。(編輯部整理)
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