2003年1月29日IEEE通過針對2GHz到11GHz頻譜的MAC之變異與PHY之規格的802.16a修正案,藉由寬頻無線設備在頻譜頻帶之標準化,將使得非可視距離(non-line-of-sight)部署拓樸,因此將改善點對多點(point-to-multipoint)存取運作。
2003年1月29日IEEE通過針對2GHz到11GHz頻譜的MAC之變異與PHY之規格的802.16a修正案,藉由寬頻無線設備在頻譜頻帶之標準化,將使得非可視距離(non-line-of-sight)部署拓樸,因此將改善點對多點(point-to-multipoint)存取運作。在此激勵之下,英特爾、諾基亞、Proxim、Alvarion等IT業者於2003年4月8日宣佈加入非營利性產業團體WiMAX(World Interoperability for Microwave Access),共同推動無線通訊標準802.16a。
IEEE 802.16a是利用與802.11a、802.11g相同的OFDM技術,其傳輸距離逾30哩,傳輸速率達70~120Mbps,非常適合在無線都會區域網路(Wireless MAN)中擔任「最後一哩」的角色。它可用於802.11x無線熱點連接到網際網路的延伸架構,也可用於公司與家庭等環境連接至有線骨幹架構之線路,也就是說,它可作為Cable和DSL的無線擴展技術,從而實現無線寬頻接取(Broadband Wireless Access, BWA)的美夢。
以現今觀點來看,還沒有一項無線都會寬頻技術能夠獲得廠商一致的青睞,不過隨著802.16標準化,似乎也正式向世人宣告,無線寬頻的時代即將來臨。然而它到底有什麼樣的優點,會受到廠商的青睞呢?
802.16突破無線寬頻障礙,資料傳輸率可超過100Mbps。整體來說,802.16的MAC層是採用授權與無需授權頻段,範圍在2GHz至 66GHz之間。而802.16a則是採用無需授權頻段,在2GHz至11GHz之間。因此,802.16所使用頻譜將比其他無線技術多更多種。
無線寬頻有數個問題必須要面對,包含可視距離以及傳播距離之限制。在可視距離部分,802.16協定採用10GHz至66GHz範圍的可視距離進行傳播,並且傳輸速率可達120Mbps。此外,802.16a藉由支援非可視距離以及覆蓋31哩範圍距離,傳輸速率可達70Mbps,因此在可視距離與非可視距離都能夠兼顧的情況下,可達成彈性網絡的目的。
根據英特爾、諾基亞與其他廠商的目標,預計在2004年第三季將推出晶片解決方案,並預估可在2005年看到802.16a產品與設備出現在市面上。
英特爾將要開發的802.16a晶片組,包含PHY及MAC功能的系統級積體電路,以及2個RF晶片。技術上,由於802.16a可以使用的頻率為2至 11GHz,但是客戶端所使用的頻率將不同於晶片組,因此RF最好由不同的晶片進行處理。除802.16a晶片組以外,英特爾還將開發採用此晶片組的通信設備的參考設計,雖然成本方面尚未公佈,但是預估基地站以1萬美元、用戶終端以300美元為目標,並能在2007年之前達成。因此,802.16a網路佈建成本不僅只有T1的一半,亦低於當前常用的DSL與有線電視網路,成為名副其實的低成本解決方案。
802.16a為了避免重複其他第一代無線寬頻技術同樣面對安全性的問題,IEEE 802.16任務小組計畫儘快解決這方面的問題,例如利用AES-128改善加密,從DOCSIS BPI+規格加入私人鑰匙管理,以及建立X.509認證等。畢竟,在都會區域網路,無論是企業或者是家庭對於資料外洩的可能性疑慮必定是有的,因此如何建立一個安全的環境是802.16a最重要的課題之一。
以目前寬頻無線接取市場的狀況來看,由於都是不同的小型設備製造商自行提供自己的解決方案,因此在互通性上根本就無法實踐互通性認證。因此,WiMAX論壇的成立將為802.16設備廠商提供相容性測試計畫與環境,選擇驗証實驗室和進行互通作業性實驗。該小組還將與歐洲電信標準化協會(ETSI)合作為歐洲寬頻無線都會區域接取標準HIPERMAN制訂測試計畫。
WiMAX是針對微波和毫米波頻段提出的一種新的空中介面標準,它能連結無線熱點,讓使用者透過Wi-Fi標準以無線的方式連上網際網路,同時可連結企業與家庭等環境至有線骨幹線路;亦可作為企業T1與家庭Cable和DSL的無線擴充技術,或者取代有線寬頻接取的市場,這對於WiMAX來說,是再也明確不過的市場定位。
以現今的寬頻服務來說,其實還有很多區域如第三世界的國家並沒有Cable與DSL的服務,主要原因就是因為有線基礎建設佈建的費用昂貴,訂戶平均分擔的費用不足以支付整體成本,因此透過WiMAX的佈建將有助於打開此市場,也就是最後一哩的無線寬頻佈建。
此外,針對現在仍舊無法獲利的WiFi熱點業者,WiMAX能提供他們較少的基地台佈建成本,但是獲得較快網路傳輸的優點。此外,WiMAX亦可強化 Cable與DSL業者的服務區域,以獲得更寬廣的服務品質。例如美國BellSouth已經計畫使用WiMAX網路佈建以延伸DSL服務從 Montgomery到Pratville 。
通常建立一個WiMAX基地台最多可以分成6個區段。因此,藉由一個WiMAX基地台的建立將可同時支援60多個採用T1連接的企業用戶,以及數百個採用 DSL連接的家庭用戶。也就是說,WiMAX網路也可取代部分T1網路,例如現今當地服務供應商如果要提供T1網路線路給企業客戶,則他們必需花費長達三個月或更長的時間來佈建,但是WiMAX只需花費不到一個月的時間以及更低的成本,就能達到企業客戶端。
因此對於WiMAX來說,它的應用市場非常寬廣而且市場區域也很廣大,加上能與目前的寬頻技術產生互補的作用,未來的發展空間將值得期待。
一項技術之所以要標準化,最主要目的當然是期望半導體廠商製造其標準化之IC並壓低成本,進而刺激市場需求,再透過市場應用之成長,進一步以大量製造降低成本,形成所謂的正向循環。而現今WiMAX聯盟就是期望透過802.16a的標準規格,加速無線寬頻接取的普及速度,進而達成全球最後一哩寬頻的部署。
WiMAX第一個面對的問題在於成本,根據IEEE預估,當每單位用戶數所負擔之平均成本下降至300美元之內,且基地台成本降至1萬美元以下,則寬頻無線將可能成為SOHO與一般家庭選擇的最後一哩服務之一,這對於WiMAX來說,將是最值得努力的目標。不過,這樣的目標到底何時會達到,並沒有廠商敢作如此的承諾。
英特爾和Alvarion於2003年7月宣布將英特爾的802.16a晶片和Alvarion的下一代寬頻無線接取系統結合起來,成為最先推出符合WiMAX的系統解決方案。不過,其初步構想的基地台費用約是2萬美元,比起IEEE的目標仍是有一段差距。
WiMAX面臨的另一個問題是,該標準實際上包含三種協定,這種情況可能會阻礙它走向市場。而且在行動寬頻無線接取領域,可能遇到IEEE 802.20設備的競爭,畢竟,WiMAX是以固定寬頻無線接取領域為出發,未來如果要進一步延伸至行動領域,必須儘快將802.16e標準化。
WiMAX論壇已經將802.16e的規格送至IEEE,雖然WiMAX論壇相信未來數月之內,802.16e行動與QoS標準將會出爐,但是許多業者將在802.16e標準確定之後才會想要投入,畢竟以現在觀點觀之,如果WiMAX能夠兼顧有線到無線(Wireline-to-Wireless)、固定到行動之間,則將比起802.16a還來得更具吸引力、更有助於未來市場商機之拓展。何況,根據市場研究公司ABI評估,如果將固定寬頻無線接取的目標市場侷限於家庭用戶,則獲利能力將會很困難,因此尋求更大市場空間是有其必要性的。
此外,針對行動寬頻無線用戶的802.20標準,將來勢必也將允許固定接取。因此,對於WiMAX要進入行動寬頻資料的市場,將會產生很大的威脅,此外802.20投入固定寬頻資料領域之後,更將使得802.16與802.20產生直接競爭的狀態。
目前我們經常聽到「未來WiMAX可望與802.11整合,成為無線寬頻的重要平台」,或者「WiMAX將以數據傳輸為核心,不會取代3G的語音應用」,如果這些都是事實,則WiMAX將面對的不是與現有技術的競爭,而是如何與這些技術建立互通的機制。
若問WiMAX是否與802.11之間有部分重疊的市場,答案絕對是肯定的,同樣的WiMAX是否與3G或2.5G有重疊的市場區塊,答案絕對也是肯定的。因此,以現今投入的廠商英特爾與諾基亞來說,其實就是為了迅馳筆記型電腦與3G手機尋找另一個可能延伸商機的機會,甚至結合兩者之力量,開發出一個新的市場。
因此,未來是否真如英特爾所認為的那麼順利,還有待時間驗證。
什麼技術將成為「最後一哩」的解決方案,一直是寬頻網路接取產業之中的瓶頸之一。如果是透過有線寬頻基礎建設來解決,其實就代表了需要一大筆資金的投入,甚至不能有回本的打算。現今,推出一個WiMAX標準,無論在成本、傳輸距離、速度方面似乎都是一個很理想的解決方案,但是如何創造出穩定的商業營利模式,將再一次考驗著電信業者。
英特爾預計在2004年底開始銷售帶有WiMAX功能的迅馳晶片,並強化現今以802.11技術為主的熱點架構,而諾基亞預計在2005年前克服電池與其他技術問題,適時推出WiMAX行動電話,兩大廠商的宣示似乎為下一代寬頻無線市場投入了一個定心丸。
因此,在兩大巨頭的帶動下,WiMAX論壇將2005年定位為「WiMAX年(The year of WiMAX)」。也就是說,WiMAX技術無論在各方面的條件準備下,預計將在2005年快速成長,並對市場產生震撼。
根據美國市場研究機構Visant Strategies的預估,在2008年WiMAX產品的銷售額將可突破10億美元的門檻;而根據另外一個研究機構ABI的預測,2008年包含 802.16與802.20的長距離寬頻無線市場的銷售量將可達到15億美元。無論這樣的預測是否會成真,未來WiMAX的潛能將是不可忽視的商機。