802.20技術標準

在IEEE 802系列標準中，802.11/15/16/18/19/20是目前最熱門的，而802.20是其中最新的標準。在最近幾年，Wi-Fi LAN（WLAN/802.11a/b/g）標準的普及率不斷地提昇，它能夠?筆記型電腦和其它行動裝置提供無線寬頻連接。不過，802.20標準可能會改變Wi-Fi LAN所建立的無線網路的發展方向。Wi-Fi和802.16城域網路（metropolitan area network；MAN）系統都受到了傳輸距離的限制，它們的傳輸距離分別只有數百英呎和30英哩。802.20系統卻比現存的2G、3G手機網路優異，它將在與手機網路相同的覆蓋範圍內，實現與Wi-Fi相當的連接速度。這似乎非常吸引人，因為802.20技術是集大成者，因此也有人稱它為4G。

《圖一　3G和802.20的比較（NRMC：not real mobile computing；PGMC：pretty good mobile computing）》

802.20標準在頻譜利用效率方面，將是現今的無線通信系統的兩倍，而且提供更高的QoS保障，以此實現頻譜效率和更小的延時，為用戶帶來可媲美有線網路連接效果的高速資訊應用。

IEEE 802.20工作小組的任務

2002年12月11日，IEEE 802.20標準工作小組成立, 它也被稱為「行動寬頻無線存取小組（Mobile Broadband Wireless Access；MBWA）」。IEEE計劃將802.20標準於2004年底完成。

IEEE 802.20標準工作小組的使命是：制定出一個以無線電為媒介，有效率地傳輸和提供IP封包服務的標準。其目標是要讓全世界都能夠架設便宜的、到處皆有的、永遠都連線的、不同廠牌的產品都能夠互通的行動式寬頻無線存取網路。並滿足企業、家庭、和消費者的需求。

MBWA小組的工作範圍

MBWA小組主要負責制定無線電實體層和媒體存取控制層（MAC）的規格，以達到不同廠牌的MBWA系統都能夠互通。此系統在許可頻段3.5 GHz以下工作，使IP資料封包之傳輸能夠最佳化，平均每一用戶的尖峰數據傳輸率要超過1 Mbps。在城域網路（MAN）環境下，支援各種交通工具的行動通訊功能，交通行駛速度最高可達每小時250公里。提高頻寬利用率，保持用戶的數據傳輸率和可上線使用的用戶數量，都必須比現存的行動通訊系統明顯增強。

802.20能夠提供的服務等級會和現存的有線寬頻系統媲美，例如：纜線（cable）和xDSL。它的細胞（cell）通訊範圍可以超過15公里。它可以提供互動式的聲音、影像和數據服務，功能比3G還要優異，如(圖一)的比較。PDA、筆記型電腦和智慧型電話將成?802.20標準最初的受益者。

802.20會威脅到3G嗎？

802.20或MBWA目前在無線電業界引起廣泛的爭論。一些人認?它會對3G形成威脅。事實上，負責評估和開發商用技術的IEEE 802.20工作組並沒有向外透露任何消息，因?它的領導階層正在激辯中。3G的既得利益者和提倡普及802.20標準的集團正在爭奪該工作小組的控制權。像Qualcomm等大廠，深怕3G被802.20比下去，因而蒙受重大的投資損失，所以都沒有對802.20標準發表評論，因此有些批評家指責他們試圖阻止802.20標準的普及。不過，其它公司則在大力促進802.20標準的普及，他們深信：電信業者遲早會意識到直接升級到被稱?4G的802.20技術，能夠帶來更好的收益。

回顧Wi-Fi在剛剛上市時也曾被認?會威脅到3G，但如今看來事實並非如此。儘管802.20確實擴展了無線寬頻網路的範圍，但因擔心802.20標準可能會與現有的手機網路不相容，電信營運業者在現有的手機網路上投入了鉅額資金，並擁有大量客戶，他們是不會輕易放棄現有的網路而重開新爐灶的。畢竟最後的控制權還是操縱在電信營運業者身上，電信設備供應商只能努力滿足他們的需求而已。此外，距離802.20系統能夠普及還需要一段長時間，即使802.20技術成熟了，到最後，運營商還必須解決所有關於經營的問題，這包括帳單計費和身份驗證......等。所以802.20可能對3G形成威脅，但是並非立即見得到的威脅。

Flarion名噪一時

2003年初，IEEE曾聘請Flarion公司（www.flarion.com）的技術執行長Mark Klerer為802.20標準的評審委員（RevCom），領導802.20工作小組，Flarion因此名躁一時。Flarion公司已經開發出以OFDM調變的802.20技術，命名為FLASH-OFDM，目前正在幾家電信業者那裏進行測試。這是一種全IP通訊系統，能將人們對區域網路的體驗擴展到廣域網路上，實現了3G的承諾，但與3G網路不同的是：802.20系統將針對資料封包的傳輸作業進行最佳化。這種技術提供了完全的行動性，並覆蓋全國甚至全球的範圍，用戶能夠使用寬頻速度使用任何應用程式。例如，企業的出差人員可以與辦公室的同事做即時交流，就像他們在使用區域網路一樣，如圖二所示。FLASH-OFDM技術已經解決了與延遲有關的問題，並將無線通道分成更小的單位，對通道的利用效率已經提昇到和CDMA技術相當。

用戶可以在行動環境中獲得與xDSL或有線電視一樣的寬頻上網的體驗，每個用戶的平均資料傳輸率?1.5Mb，峰值速度?3Mbps，反應速度是3G的5到10倍，這一速度把3G遠遠?在了後面。儘管FLASH-OFDM標準還沒有被IEEE正式批准，不過Flarion公司仍然要推出他們自定的802.20規格的基地站（basestation）。FLASH-OFDM技術的系列產品如圖三所示。

《圖二　MBWA網路》

《圖三　FLASH-OFDM系列產品》

FLASH-OFDM技術簡介

FLASH-OFDM的核心是高效率的OFDM演算法和Vector-LDPC程式碼。Vector-LDPC是先進的、高效率的「向前糾正錯誤（forward error correction）」的程式碼結構。這是屬於所謂的「頻譜不可知（spectrum agnostic）」的技術，意思是說：在無線電實體上，不論目前是在哪個頻段上工作，FLASH-OFDM都能正常運作。

FLASH-OFDM對外的網路介面是RadioRouter基地站，它能利用現有的無線電基地台和中繼站來傳輸資料。因為它可以輕易地與電信業者現有的無線網路頻段重覆（overlay）或一致，所以能為電信業者現有的IP網路提供緊密的路由功能。利用FLASH-OFDM技術設計的裝置能提供行動上網的功能，真正享受到寬頻的好處。

FLASH-OFDM系統包括：射頻、無線電實體和MAC整合層、純IP層（ISO第三層）。IP層支援標準IP通訊協定的各種應用程式。除了提供寬頻速度以外，FLASH-OFDM也支援低延遲存取時間、IP層的QoS、高頻譜利用率、完全行動化。此外，因為已經將全IP和封包交換系統納入設計，並將所有的通訊協定層做了最佳化，因此它能夠提供如LAN一般無所不在的服務，而且價格合理。

紛擾中的802.20

如本文之前所提及的，3G製造業者正處心積慮地想控制802.20標準制定小組。在2003年3月在美國德州召開的IEEE代表大會中，眾多3G或802.16e製造業者紛紛湧入參加投票，開會總人數約為之前的三倍，大多數公司都與OFDM、802.20技術無直接相關，投票結果是領導4G技術發展的Flarion、Navini和Arraycomm等新興公司都落選。取而代之的是主推3G技術的Lucent、NTT DoCoMo、Motorola。不過，IEEE最後還是否決了這個選舉結果。這雖然讓802.20標準避免了一場立即性的災難，但是它的前途似乎仍然困難重重。

3G與4G的最大差別，簡言之，就是3G使用CDMA或TDMA通訊協定，但4G是使用OFDM。OFDM是比較先進而且複雜的技術，而TDMA是歷史悠久的技術，CDMA則介於這兩者之間。由於現代與傳統、商業利益與科技創新的衝突，使原先很單純的802.20技術變得很複雜，宛如一場國際政經大戰。

離開北美地區，4G標準的制定也正熱烈地進行中。不過，北美以外地區並不把802.20當成他們的4G標準，因為他們都想要擁有自己的4G標準。

4G在亞洲

日本、中國大陸和南韓電信業者最近合作成立聯盟（consortium），並決定將4G的頻段固定在2.3GHz附近。他們決定在漢城郊區對四種不同的4G技術做相容和互通測試，這些技術包括ArrayComm的iBurst、Flarion的FLASH-OFDM、Navini的Ripwave和 Broadstorm的Broadair。他們並希望加拿大和美國等其它西方國家也能加入此聯盟。

這個動作似乎是想領導4G技術的發展，因為「有需求，必有供給」，像ArrayComm、Flarion這些技術領先的新興公司可能很難在西方市場與3G大廠抗衡，不過在亞洲這個新興市場，他們便可大顯身手。這也難怪，在這幾年美國加州矽谷的電子創新公司的成功案例減少了，連帶促使加州政府的赤字暴增，阿諾一當起加州州長就得為降低赤字而煩惱。

現在就說IEEE 802.20標準最後會無極而終，或者說它會被北亞幾個國家所制定的4G標準所取代，似乎不太可能，因為史無前例，也言之過早。不過，由於亞洲經濟體的實力確實不容小覷，所以802.20技術的未來似乎就在那裡。

4G在日本

日本是全世界對新科技的接受程度最高的國家，即便是802.20或4G也一樣。NTT DoCoMo和KDDI計劃推出4G行動服務，行動中的數據傳輸速度可達100Mbps，在靜止狀態下可達1Gbps。不過，其推出時間是定在2010年。

針對4G無線通訊測試，NTT DoCoMo將採用VSF-OFCDM（Variable Spreading Factor-Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing）技術於下載傳輸，採用VSF-CDMA (Variable Spreading Factor-Code Division Multiple Access) 技術於上載傳輸。此外，NTT DoCoMo也預計在2005年，將3G網路升級到HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) 網路。HSDPA的平均數據傳輸率是2Mbps。DoCoMo的4G服務將包括許多新穎的項目，其中有所謂的「五官通訊（five-sense communications）」：電子錢包、遠距教學、遠距醫療、先進的導航、生物辨識系統。

KDDI特別指出，在4G時代裡，電信業者必須分別提供兩個不同的服務以滿足不同的需求。一個是以新頻段，針對高速行動中的用戶提供高速傳輸的服務，例如：5GHz。另一個是針對靜止中（stationary）的用戶提供高速的無線服務。針對靜止中的用戶，KDDI計劃開發能夠連接WLAN和WWAN（wireless wide area network）的閘道技術。當此閘道器建立後，靜止中的用戶就可以透過無線廣域網路和區域網路擷取各種服務。

目前KDDI研發實驗室正針對4G的核心通訊技術做研究，包含軟體傳輸、不同無線電通訊系統之間的切換（handover）、和射頻通訊技術等。日本企業一向都想和歐美國家一比高下，在4G標準的制定上也不惶多讓。KDDI想使它的專屬研究結果成為全球的4G標準，似乎想與802.20標準抗衡。此外，他們已經在2GHz 頻段上測試過cdma 1xEV-DO高速網路的性能，而1x EV-DO在800MHz頻段上的商業應用已經在2003年9月開始營運了。

4G在歐洲

2001年9月，Nokia、Alcatel、Ericsson、Motorola和Siemens共同成立了「全球無線研究論壇（Wireless World Research Forum；WWRF）」。它類似802.20標準制定小組，企圖在歐洲一些標準制定組織過去所努力的基礎上，建立4G的全球化標準。這些歐洲組織包括UMTS、ETSI、3GPP、IETF、ITU。其會員也是分佈於全世界，但是以歐洲電信大廠為主。

WWRF的研究範圍包含：改善無線通訊介面、提高傳輸速度、降低數據傳輸延遲、通訊安全......等。不過與會者的專題論文或提案也包含一些人與科技相關的議題（human persepctives），例如：殘障者的需求分析、人類在WLAN環境下的自私行為或不願意公開資訊的行為、應用親切化、營運管理...等，在這方面，以美國為主的IEEE學會倒是沒有的，這大概和歐洲人的民族性有關吧！

結語

因為3G行動網路仍然是電路交換（circuit-switched）架構的網路，因此，它的設計目標使網際網路和行動語音環境產生了衝突。3G雖然提高了行動語音通訊的性能，但同時也降低了以低價位、高速和低延遲地傳輸數據資料的可能性。如此將妨礙龐大的無線上網市場的發展。

從科技面來看，無疑地，802.20或同屬於4G等級的新技術將可以解決上述問題。不過，從經濟面來看，電信業者目前最關心的是：3G能否成功？且唯有在3G成功之後，他們才會再想到4G。這似乎是目前大多數投資者的共識。

(作者為電子產業資深研發工程師，現為誠君工作室負責人:su2b08@saturn.seed.net.tw)

延 伸 閱 讀

走入個人生活的WPAN 未來無線通訊世界將是以短距離的近身網路（Body Network），如個人網路、家電網路（Home Network），及長距離的都會網路（Metropolitan Network）、廣播網路、衛星網路所構成。本文對國際電機電子工程學會，及（IEEE）802.15組織所推動的無線個人網路技術相關標準有詳細的介紹。 從802.16a看WMAN之發展趨勢 新技術IEEE 802.16a以無線寬頻、低廉、快速的方式成為優勢，成為電信和通訊業者的新興趨勢，本文針對IEEE 802.16a標準所支援的數據網路服務（data networking services）的大概內容和其未來發展的前景作介紹。 從3G直接跨到4G？ 曾被IT業人士賦予了希望的3G，如今再已不讓人趨之若鶩，地位也變得微妙起來。而4G的商業模式顯而易見，它集3G與WLAN於一體，也就當仁不讓，應運而生。 3G及4G系統如何打造行動通訊網路打造行動通訊網路 行動網路、行動終端和軟體技術在行動通訊的發展上是相輔相成的，本文針對行動網路的現況與發展，分析3G使用的技術標準，並預期4G未來的發展模式。

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