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WiMAX (IEEE802.16e) - OFDMA 正交分頻多工存取技術 (I) 緒論

自從我們大有為的政府於2005年12月8日宣佈要在2006年大力推廣"M台灣"的無線通訊網絡,
並且在2006年初即通過了11億台幣的預算,
其中由聯發科領軍的WiMAX 手機端, 和東訊帶頭的基地台端, 是兩大主力,
而聯發科日前也用了他們自政府申請來的三億元經費中的一部分,
買下工研院電通所的WiMAX團隊(目前已改編為晶片中心),
想要一舉拿下行動無線上網的市場.

為什麼政府會支持WiMAX, 為什麼立法院一堆委員不反對(不刪預算),
當然有它的原因,
我認為, 在政府的角度,
一則為了削減中華電信的實力(中華電信申請第二類網路電信業務沒通過)
一則為了提供與世界同步的技術, 將來產業不致落後.
當然, 提供國人便利的生活則是業者們所最關心的(當然$還是最重要的)

以前, 網路電話即有業者在推, 但由於網路佈線不普及, 直到現在才又興起,
在台灣, 至少有十幾家網路電話業者(資本額至少要五億才能申請)
中華電信也要加入所謂第二類電信業者, 就是為了將來若網路電話打敗固網,
甚至2G/3G行動電話, 他們不致於一夜倒店, 或者削價競爭, 破壞"行情".

網路電話的好處, 在於費用便宜,
將來若WiMAX出來, 室外開車都可以上網,
想想, 如果你申請了一條ADSL, 每個月隨便你用, 把這個概念用在網路電話,
每個月付不到700元, 隨便你講, 走到哪講到哪, 還可以看電視(看王建民看中華職棒)
有人會說, 3G不就可以看了嗎? 不對, 3G最高速只有384K, 而且一旦多人使用,
根本上不了384K, 所以影像看起來就會不連續, 嚴重到你會罵 "付了錢結果品質很差"
WiMAX最少最少的資料傳輸速度約1Mbps左右, 比起384K, 快多了.
即使因為系統滿載, 也能夠維持平滑的影像水準.
重點是, 又便宜, 又能夠整合你的 電話費(網路電話), 第四台(網路電視), 上網費...
只要付700元左右的月租費(這是國外估的).... 這...這當然很吸引人

事實上, 韓國也已經在2005年11月的釜山IEEE802.16會議現場,
展示了他們所研發的類似WiMAX的系統, 稱為WiBro,
實際在他們的展示車上使用, 當巴士司機一路從飯店開往會場,
CNN網路電視看起來很順, 上網也OK, 網路電話的音質也沒有delay太多
算起來, 是一個不錯的室外無線通訊上網的系統.

比起世界其它國家像NOKIA等大廠, 台灣算還是能跟上潮流,
連NOKIA, MOTO等大廠都已經加入了WiMAX的會員, 一起發展WiMAX,
可見得世界大廠們也都看好WiMAX,
Intel當初推WiMAX時, 大家都還把眼光放在WCDMA,
但隨著3G不如預期賺錢, 投資大戶又把目光移到WiMAX,
就在2006~2007, Intel決定要把他們的Notebook,
延用WLAN模式, 內建WiMAX晶片,
也就是說, 大家以後買的NB, 很可能都會內建WiMAX,
所以台灣各代工廠現在都一窩蜂地開始在做,
但WiMAX的技術門檻比起WLAN, 要難, 但又比WCDMA簡單很多,
在台灣有能力獨立研發的, 也沒有幾家,
像正文, 就是直接跟Intel技轉, 雖然很快就有產品, 但總是受制於人,
將來利潤有限.
自己研發, 雖然時間久, 但將來利潤高.

想想, 台灣的基地台, 手機晶片, 都是向國外買來的(聯發科直到去年才有自製能力)
在層層利潤疊加下, 難怪費率比國外貴.

因此, 支持自行研發的行動上網技術, 是提供國人便宜的通訊環境的好政策.

(待續)

2006-01-21 12:15 發佈
Wimax的確是不錯的通訊技術,但是他也沒有神奇到比那麼神奇
他跟第三代行動通訊技術的差別在於,他使用OFDM跟OFDMA的
技術,所以在頻譜效率上高於第三代行動通訊,且開放規格,並不
侷限於以前的電信大廠。

但是重點來了,開放規格,所以他跟以前的WLAN一樣只制訂PHY
跟MAC層,對於整體營運的後端網路系統,或者應用層並沒有跟
3G一樣有完整的架構可以遵循,甚至你可以說他是各家搞各家的
連頻譜都差了十萬八千里,更不要去討論相容的問題了。

這其實也是成立Wimax Forum的原因,不過Wimax Forum號稱
要統一規格,但是裡面還是不少的Profile可以選擇,規格訂立也是
到2007年之後才有802.16e 的驗證可以出現。

我不知道您是否參與過Wimax的產品開發與計畫,但是根據我自己
的一些經驗,我相信很少台灣的廠商真的玩過Wimax,真的去參與
其中的開發難處,送Wimax加速計畫的企畫書不代表他們搞過Wimax
很多廠商或者研究人員根本把Wimax跟WLAN想的太相近了,當然
目前技術不成熟也是一個重點,MTK與工研院團隊開發WiMAX CPE
的chip的確是雄心萬丈,但是我想他們也必須要承認兩年內很難有
完整的Solution可以推出於商用市場,我指的是Total SOlution而
非只有單純的MAC或者PHY而已,你搞過WiMax就會知道,他的困難
度絕對不只有在基本的規格上而已。

正文跟其他建漢或者鴻海華碩等系統廠一樣,都是搞系統的,系統公
司的工作就是找到最好的Chip Solution且做出完整的產品賣給客戶
所以沒有什麼叫技術轉移這種理論,就連基地台技術,大部分的公司
也都是得跟國外廠商Lincense PHY Chip跟Soft MAC,不然我看
兩年內要動起來很難。台灣有好的Chipset Solution當然沒理由不使
用,您瞭解台灣在WLAN 的Chipset 生態嗎?受制於人這種說法是
一種包袱與不理解現實的無奈。

技術受制於人是因為台灣很少參與這些規格的
制訂,現在規格都定完了,才要大喊台灣需要積極參與規格制訂,我
想這都很難,不過這也是台灣的無奈,所有一線大廠都是代工起家,
或者甚至全台灣最大公司是EMS起家,那你說他們會去參與規格制訂
嗎?一百多億營業額出頭的公司,他們連應付大廠的鯨吞都不夠了,
那有那個餘力搞的根三星他們一樣,自己搞個Wibro出來呢?

看到網友您的文章,內心不免有點激動,如果有得罪之處,請包涵與
見諒,因為文筆不佳,雖然懂得一點WiMAX的東西,但是支離破碎
也難以完整介紹給其他人,如果您可以將OFDMA架構寫出介紹出來
真的是其他網友的福音呢。



sglee wrote:
自從我們大有為的政府...(恕刪)
WiMAX原本的企圖是要取代固網
並不是和3G打對台
因此它並不能在高速行駛下使用
當然最近規格出現很多變種
現在也有聽說有高速移動下可使用的規格(單指下傳)
可是它的應用是廣域網路(MAN)
所以基站的傳輸距離長達50KM
portable設備不可能有那麼大的power supply可以把訊號打回基站
因此上傳部分必須仰賴802.11 (所以安源才這麼辛苦的架設802.11?)
也就是說在移動下它是跛腳的網路
沒有802.11 就什麼都沒有
加上802.11無法高速移動下使用
於是WiMAX幾乎是沒辦法在車上使用(除非又多出了新的解決方案例如上傳用3G?)

至於3G使用人數多會導致data rate下降
我想WiMAX這個現象會更嚴重
因為WiMAX一個基站就涵蓋方圓50KM
一個cell就是半徑50KM的圓
如此大的cell會導致frequency reuse的效率極低
一但多人使用(方圓50KM的上網人數應該相當驚人)
每個人分到的頻寬可能會比3G還要更少
而3G cell小
可以很有效率地運用地域分離重複使用頻段
加上照顧的範圍人數比較少
效果不一定比WiMAX差

現在比起來WiMAX看起來好像很有前景
有intel加持
還使用了新的OFDM
但是行動通訊的勝利者截至目前為止都是歐規系列的獲勝
最近工研院電通所已經有兩個team在做4G計畫
有鑒於3G台灣沒跟到
只能跟著別人跑
所以這次政府決定參與4G規格制定和申請自己的專利
大家說3G不行看好WiMAX
可是歐規可不是呆呆的在那邊任人宰割
4G data rate 100Mbps
可高速移動下使用
也是採用OFDM調變技術
小cell以達到高度frequency reuse
預計這兩年規格就要制定完成
從3G跟台北市政府的802.11b建設速度差距來看
WiMAX跟4G是有可能同時部署完成的
因此我實在是不太看好WiMAX
WiMAX有兩種不同的規格,你剛剛提到的802.16-2004或者以前稱為802.16d
才是取代固網的目的,最理想距離是50Km,採用OFDM技術,最高20MHz頻寬
時可以有70Mbps的速度

而上個月才通過的802.16e,或者有人會稱他為802.16-2005是採用OFDMA技
術,,如果您有興趣可以去研究一下此種技術的特點,此規格是希望做到WWAN
也就是行動網路的技術,一般來說他目標希望在120Km,但是以韓國目前WiBro
技術實際上來看,是60Km比較合理,而覆蓋範圍依照一般的設計也大多在3~5Km
左右

如果WiMax並沒有辦法在移動下使用,那我想並不會有一堆大廠包含NoKia或者
Intel,三星,Moto等廠商努力搶佔市場地位。
大家都認為大陸的市場是兵家必爭之地,
許多人都跑到大陸去做生意了,
但, 通訊這塊, 還是要有真功夫才行,
不是買現成的來兜成產品就可以了
台灣太重視的一點, 是"馬上投資, 馬上就得看到有賺錢, 否則就抽身"

以下附上一則新聞, 直接點出大陸通訊市場的問題,
本土聯想與外國公司的競爭

二○○五年,大陸國產手機幾乎可以用「兵敗如山倒」形容,但唯一的例外,只有聯想。聯想手機不僅一洗之前的虧損、拖累集團營收,更在去年一躍成為大陸第一大手機大廠。市場分析認為,這得歸功於聯想一路走來,從不改變的堅持─自主研發。

根據大陸當地市調機構調查顯示,大陸國產品牌手機加總市占,在去年第三季下滑到四一%左右低點。知名的大陸國產手機品牌包括波導、TCL、夏新,市占不斷下挫到各占三%不到,各家財報更一一亮起紅燈,虧損額度更從單季二億多人民幣、到近五億人民幣不等。唯一例外只有聯想,去年連續三季以每季四○%增長手機銷售量、持續成長。


聯想能夠在諾基亞、摩托羅拉等一線大廠從一、二級城市沿路包抄至三、四級城市,從高價到低價手機一路圍剿行動中,成為國產品牌唯一突圍成功的戰將,其策略讓手機業界都相當好奇。

市場指出,關鍵就在堅持自主研發的競爭力。目前大陸國產品牌手機,大多缺乏核心技術,相較於諾基亞、摩托羅拉等國際大廠擁有手機專利占比八五%左右,專利這件事,讓大陸國產品牌光是爭取專利及給付專利權利金就吃盡苦頭,而隨著行動電話技術邁向3G、行動電視、Wimax等高門檻技術發展、大陸國產品牌更處處可見「力有未逮」的無奈。

而聯想,一開始就決定放棄OEM的路,堅持自主研發,最後成了「苦盡甘來」的最佳寫照。據了解,聯想的手機部門也曾在二○○三年虧損近新台幣億元,甚至拖累集團整體營收,但一步一腳印走來,卻在三年後才嚐到一點點甜頭。這點,值得兩岸的本土品牌手機學習。
(引文出處: 中時電子報2006年1月21日)

政院通過TW-WiMAX發展藍圖 搶佔全球通訊領導地位

爭國際同步 明年底前投入11億發展WiMAX 落實M台灣並帶動兆元通訊業

行政院科技顧問組94年9月9日 行政院國家資訊通信發展推動(NICI)小組今天(9日)通過「台灣WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)發展藍圖」,內容包含標準研擬、技術發展策略、服務與應用平台的開發、頻譜規劃以及測試驗證等各項發展時程,預計明年底前投入近十一億元預算,補助國內產官學界的法人及業界科專計畫研發WiMAX技術,並將透過「M台灣計劃」推動我國WiMAX的應用,以取得我國在WiMAX產業發展上的全球領先優勢,協助國內業者搶得全球市場先機,進而帶動我兆元通訊產業的發展。

政務委員兼NICI小組總召集人林逢慶表示,由於發展我國WiMAX先進產業將涉及到頻譜規劃、M-Taiwan行動應用的網路架構選擇,以及電信、晶片系統國家型計畫技術研發時程,因此由行政院科技顧問組召集成立『台灣WiMAX發展藍圖工作小組』,自6月中開始緊鑼密鼓的進行跨部會跨計畫的規畫,僅花三個月時間就完成制訂「TW-WiMAX發展藍圖」,展現政府推動新興科技政策的決心與效率,不但是我國首份,更是全球第一份由政府主導擘劃的WiMAX發展藍圖,在全球競爭激烈的電信市場中,已引起國際間的矚目。

有關頻譜配置,林逢慶表示,為藍圖工作小組成員之一的電信總局已成立「無線寬頻接取應用管理小組」,規劃初期開放兩段頻率供WiMAX之用。首先,2.5G-2.69GHz先規劃30MHz立即供實驗使用。由於該頻段未來仍將作商業用途,電信總局擬在2006年底前完成騰讓及未來發照準備,開放方式原則上將與國際接軌,比照美、加、星等國家的做法,傾向以拍賣方式為主。其次,3.4-3.7GHz則可立即提供固網業者納為「基地台後端接取使用(Backhaul)」或無線寬頻接取,建設最後一哩的無線用戶迴路,將採申請制,不用拍賣。

此外,林逢慶指出,由於部份WiMAX應用將有使用608-710MHz現有類比電視頻段(2008年開始回收)的需求,將請電信總局完成所需實驗頻段的整理,以滿足測試所需。

至於大家關心的「M-Taiwan計畫」,經濟部工業局已將WiMAX列為重要技術選項,並規劃從今年(2005)下半年起展開測試。另外,我國不但計劃 在2006年建立WiMAX試驗場測,未來更將爭取WiMAX Forum的同意,在2007年之前建立WiMAX測試認證實驗室,以提供優質技術環境,促進相關產業發展。

關於我國發展WiMAX的三個關鍵目標,林逢慶表示,(1)政府希望透過發展WiMAX的設備和服務藉以提升我國通訊產業,成為兆元產業;(2)藉由M-Taiwan計畫徵求國內外業者參與提供國內整體有關WiMAX的解決方案,帶動上、中、下游通訊產業,並促進國內業者從WiMAX 用戶端設備的技術應用,發展到局端設備如WiMAX基地台的研製;(3)鼓勵各界運用WiMAX無線寬頻技術作為無線城市的建設基石,藉以達到關鍵城市居民能達成運用任何行動裝置,即可享有至少2Mbps的目標。

林逢慶表示,未來我國將投入以下幾個WiMAX研發領域:(1)晶片開發;(2)關鍵系統(包括基地台、WiFi-WiMAX Gateway、Fixed Relay station、WiMAX家用/商用終端系統等);(3)應用平台(包括VoIP over WiMAX、IPTV、行動健康醫療照護及線上遊戲等主要服務之重點項目)。由於以無線網路為基礎的相關應用會漸漸普及,政府將把握M台灣政策執行的契機,為國內晶片、設備及軟體系統業者創造足夠的機會,增加台灣廠商與外商的合作空間,進而創造出全球市場。

新聞補充資料

我國推動WiMAX成果與目標

2005年6月13日 行政院科技顧問組召集成立『台灣WiMAX發展藍圖工作小組』

2005年7月11日 提出台灣WiMAX發展藍圖初稿草案

2005年8月12日 完成台灣WiMAX發展藍圖

2005年8月17日 召開「台灣WiMAX發展藍圖」跨部會確認會議

2005年9月9日 行政院國家資訊通信發展推動(NICI)小組通過「台灣WiMAX發展藍圖」

2005年底前 M-Taiwan行動應用計畫,完成兩個M-City專案招標

一、 WiMAX的英文原文是Worldwide Interoperability for Microwave Access,中文譯名為「無線都會區域網路」。

二、 WiMAX是一種用來提供高頻寬、長距離傳輸的無線寬頻技術,可望改善傳統無線網路的缺失,並為目前受距離限制而缺乏 DSL、Cable 或專線等寬頻基礎建設的地方,提供了一種跨都會區的無線網路解決方案。另外,對於原先被侷限於熱點(HotSpot)的上網方式,也可由單點擴展到整個城市,預期將可進一步滿足未來無線傳輸需求。

三、 WiMAX是以IEEE 802.16的系列寬頻無線標準為基礎,現正由英特爾等國際大廠持續研擬訂定技術標準。

(一)WiMAX的傳輸速度最快70Mbps,有效傳輸範圍可達30公里,都會區大約可達3公里;相較於Wi-Fi連接ADSL或T1等線路上網,WiMAX可直接連結到基地台,初期可為ADSL替代方案之一,並可結合Wi-Fi的無線AP。

(二)WiMAX為解決Last mile(最後一哩)問題的技術之一,同時也可提供偏遠地區的寬頻上網。WiMAX不僅省去挖馬路佈線工程,也可降低整體建置成本,讓新興電信業者較易打入市場。

(三)WiMAX基地台加上CPE(Customer premises equipment,寬頻客戶前端設備)約為2萬美元,而WiMAX晶片量產後,也將與Wi-Fi晶片售價差不多。英特爾指出,WiMAX提供ADSL、Cable以外的無線寬頻選擇,2006年可望佔寬頻連線裝置的7%。

(引文出處:經濟日報 2005年12月9日)
企業不想參與標準制定不想自主研發
只有政府及工研院等單位會積極
台灣就是永遠只有代工的命
看看韓國就知道
問題不是沒人才沒環境
要做不做而已
cable modem槓上ADSL 雙線對決
【記者費家琪/台北報導】

交通部電信總局指出,台灣去年寬頻用戶可望衝上460萬戶,今年上看530萬戶。以中華電信為首的ADSL成長動力減弱,台灣固網等有線電視業者將大力衝刺cable modem(纜線數據機),今年將是cable modem挑戰ADSL的雙線對決戰。

交通部電信總局統計,去年11月底台灣寬頻用戶達456.4 萬戶,以此推估,全年可望輕鬆跨越原訂460萬戶的目標,以ADSL為主流,占八成以上,其餘還有cable modem、固接專線、WLAN無線寬頻等不同技術,今年目標上看530萬戶。

目前擁有367萬ADSL用戶的中華電信表示,去年中華電淨增加近60萬ADSL用戶數,但未達原訂65萬戶的目標,由於寬頻市場漸趨飽和,因此成長動力也受影響,業者必須拓展新市場,針對不上網的用戶著手,例如MOD大電視、網路電話等族群,吸引他們申裝ADSL。

中華電今年計劃新增50萬ADSL用戶,以衝刺417萬用戶,其中新秀光纖產品FTTX,去年用戶數只有近2萬戶。

雖然目前市場上以ADSL為主,但台灣固網等業者虎視耽耽要大力推廣cable modem的市場,台固收購太平洋聯網後,又計劃投資東森多媒體,以著眼未來運用cable modem達到語音、上網與影像三合一的Triple Play新市場。

台固表示,目前台固擁有15萬寬頻用戶,以ADSL為主,占七成以上,但今年會加重發展cable modem,全力升級有線電視業者的網路設備,今年目標要新增5萬寬頻用戶,同時以申裝cable modem即贈送網路電話的方式,吸引用戶投靠cable modem 的寬頻,以期扭轉用戶認為寬頻就是ADSL的印象。

民營固網業者表示,以往受限於不少有線電視業者網路都還是單向,cable modem推廣不起來,但是愈來愈多業者都因數位電視來臨,而著手升級網路為雙向系統後,cable modem將有抬頭的機會。

中華電信表示並不擔心cable modem來襲,反而比較擔心新一代無線通訊技術WiMAX,因為WiMAX一旦成熟後,業者根本不用拉線,普及的速度可能更快,中華電也會較審慎評估光纖建設等資本支出,以免新技術很快替代既有的產品。

【2006/02/06 經濟日報】
再附上一則新聞, 受制於人的代價
原本一項產品, 由自主研發的總是比買現成的來組的利潤多,
多多少呢? 以下新聞即可告訴大家....


2006.02.07  工商時報

胡采蘋/新竹報導


工研院昨(六)日宣布,即將針對DVD等十三項專利組合,共釋出一九一項專利權。

工研院表示,根據市調估計,二○○五年台灣光碟機總產量將突破一億台,較二○○四年的九九三○萬台成長八%,整體DVD燒錄機全球市佔率達到二六%;其中CD-RW燒錄機市佔率最高,高達四七%。


儘管廠商在市佔率數字上頗有斬獲,但是在權利金議題方面卻相當吃癟,工研院引據市調機構數字表示,二○○三年DVD播放機及光碟機的權利金高達每台售價之一八%到三五%之多,大幅侵蝕盈餘空間,因此工研院計畫本月大幅釋出相關專利授權。

預計釋出的專利權涵蓋十三項專利組合,包括DVD(光學頭光路、光學頭致動器、 光碟機)、投影機元件、投影機系統、雷射印表機、防偽及保全、馬達軸承及磁光等,總計一九一件專利,提供國內相關光儲存、光輸出、光學元件、光學系統、光取像、馬達技術製造、銷售之企業法人競標,得標廠商將可獲得專屬授權至專利權期限屆滿為止。

工研院是從去年開始,配合經濟部推動科專計劃成果多元化目標,而規劃專利授權計畫。僅一年間,就舉辦近十場專利技術專屬授權活動,以活動的頻繁程度看來,國內科技廠商對於相關專利授權有高度需求。上一次大規模授權活動是去年十二月底公告的十五件LED專利專屬授權。

工研院技術轉移中心主任許友耕表示,在法律上專屬被授權人是和專利權人同樣擁有「排除侵害」和「交互授權」的法定權利,因此得標廠商不但可提升專利優勢,未來還可以運用這些專利製造、銷售、再授權、訴訟、反訴訟、與競爭對手交互授權或技術作價增資,具有單純專利權以外的高附加價值。
恩,台灣終於想切到制訂標準這段啦
不過以就算光台灣的力量想去制訂標準時競爭,真的還是不令人看好
這樣的系統,phy跟mac這些東西比起整個上層的協定看起來真的算是簡單的部分,
至於MTK研發投入的心力,我想也許可以期待,
比照幾年前他們搞GSM晶片的案例來做,
我想他們也許會成功勒
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