行動式WiMAX來勢洶洶　HSDPA贏在起跑點

自從邁向第三代行動通訊(3G)後，全球微波存取互通介面標準(WiMAX)出現行動式版本，即802.16e標準，對3G造成不小壓力，因此3GPP對此規畫一系列技術發展藍圖，將3G推向HSPA，即R5版本的高速下行鏈路封包接取(High Speed Downlink Packet Access, HSDPA)與R6版本的高速上行鏈路封包接取(High Speed Uplink Packet Access, HSUPA)，未來更進一步走向長期演進(Long Term Evolution, LTE)。  

目前3G電信業者已紛紛將電信系統由WCDMA標準升級成HSDPA，HSDPA是3GPP/UTRAN-FDD所制定的WCDMA標準R5版本的核心，亦稱作3.5G，其採用新的調製方法增進頻譜效率，大幅提升峰值資料速率和流量。HSDPA與行動式WiMAX的技術特性相近，因此兩者的競合關係已成為眾所矚目的焦點。  

電信市場從3G邁向3.5G  

根據iSuppli的最新手機市場發展調查顯示，自2005～2010年，2G市場產值的年複合成長率(CAGR)為-40.7%，而2.5G是25%，3G市場則是54.1%，並預期在2009年時，3G市場產值將首度超越2G。  

從台灣3G市場來觀察，電信業者如雨後春筍般推出優惠方案，刺激消費者選用3G服務，在推廣3G市場上可謂功不可沒。清雲科技大學教授暨交通大學專案技術顧問吳匡時(圖1)表示，自2006年下半年開始，3G電信業者不斷進行3G無線網卡的削價競爭，在6月時，遠傳電信祭出搭配方案，只要採用遠傳無線飆網 775費率方案，即可以新台幣1,990元購得華為E612的3G無線網路卡，在此之前，原價高達新台幣5,990元。同時，由於3G無線網路卡須搭配筆記型電腦使用，因此遠傳電信進一步與惠普合作，推出購買惠普筆記型電腦搭配775費率方案，即可以新台幣1元購得華為E612的3G無線網路卡。而威寶電信亦提出，選用威寶電信無線上網750方案，便可以新台幣990元的優惠價購得ZTE MF320及MF328兩款無線網路卡，在在顯現3G服務市場正如火如荼地展開。  

然而，與此同時，HSDPA也悄悄浮上檯面，根據由全球GSM/3G行動通訊服務與設備供應商所組成的全球行動供應商協會(Global Mobile Supplier Association, GSA)在2006年9月所公布的GSM/3G市場調查資料顯示，全球已有55個國家布建122個商用WCDMA網路，且累積超過7億用戶數，證實 WCDMA已成為3G行動通訊發展的主流標準，此外，該55個國家中，有119個電信營運商正準備將WCDMA網路升級成HSDPA網路，且其中36個國家內已有57個HSDPA網路已開始進入商用服務。GSA並預言，在2007年底左右，全球將會有123個HSDPA網路系統開始運作。  

在台灣部分，繼中華電信推出資料傳輸速率達1.8Mbit/s的HSDPA網路服務後，遠傳電信也宣布試推3.6Mbit/s資料傳輸速率的HSDPA網路服務，但由於台灣市場上尚未提供支援3.6Mbit/s的HSDPA手機，因此遠傳電信先行推出數據網卡。  

HSDPA終端產品以數據卡為主  

最先上市的HSDPA終端產品為數據卡，根據英國市調公司Ovum針對HSDPA使用者設備類型所做的研究顯示，2005年首度出現支援 1.8Mbit/s資料傳輸速率的數據卡，2006年陸續出現支援7.2Mbit/s資料傳輸速率的晶片組、首款支援1.8Mbit/s資料傳輸速率的手機、首款支援3.6Mbit/s資料傳輸速率的數據卡，以及首款將HSDPA晶片組內建於RCI數據機且支援1.8Mbit/s資料傳輸速率的筆記型電腦。而2007年後，市場上將逐漸出現HSUPA規格產品，包括數據卡、手機及個人電腦。至於2008年時，更將進一步出現HSDPA中階手機。  

Ovum並指出，首款HSDPA數據卡於2005年9月推出，支援GSM/GPRS/EDGE/ UMTS/HSDPA，資料傳輸速度僅限於1.8Mbit/s，且在電信業者正式推出商用HSDPA網路後，必須透過軟體進行升級。之後在2005年11 月推出的HSDPA數據卡亦是支援1.8Mbit/s資料傳輸速率，但毋需軟體升級，至於首款支援3.6Mbit/s資料傳輸速率的數據卡則在2006年下半年推出。  

在手機方面，首款支援1.8Mbit/s資料傳輸速率的HSDPA手機已於2006年上半年推出，在2006年底～2007年初將出現首款支援3.6Mbit/s資料傳輸速率的HSDPA手機，其市場大幅成長的時間點將落在2007年底～2008年初。  

雖然包括恩益禧、摩托羅拉、富士通、明基-西門子、宏達電子、樂金、三星及索尼愛立信等手機廠商皆紛紛投入開發HSDPA手機，但目前已經正式推出 HSDPA手機的廠商僅有三星、樂金及明基-西門子等廠商，三星針對歐洲市場推出SGHZ560，並針對美國市場推出SGH-ZX20，該兩款手機皆支援 1.8Mbit/s資料傳輸速率。  

至於在筆記型電腦方面，系統廠商與電信業者的合作模式成為拓展HSDPA市場的策略之一，例如T-Mobile與與富士通-西門子合作，戴爾則與 Vodafone、Cingular合作。另外，聯想則將HSDPA整合於其筆記型電腦ThinkPad T60和X60，並在英國、法國及德國等國家上市。  

在汽車電子系統方面，Strategy Analytics估計，在2015年時，平均每輛車內，車電半導體應用汽車電子系統的金額將達400美元，汽車先進的電子系統例如車載資通訊系統及導航系統，也將成為HSDPA著墨之處。  

支援3.6Mbit/s為現今HSDPA手機晶片主流  

目前活躍於HSDPA手機晶片市場的廠商並不多，除了第一個推出解決方案的高通(Qualcomm)外，易利信手機技術平台事業處(EMP)亦是其中的佼佼者，目前EMP所提供支援HSDPA功能的晶片解決方案包括U350與U360，U350僅支援2.1GHz單頻段，U360則是支援2.1GHz、1900MHz及850MHz等3頻段，可滿足歐洲、日本及美國等不同市場的需求。上述兩晶片皆可支援3.6Mbit/s資料傳輸速率，而在市面上所見到僅支援1.8Mbit/s資料傳輸速率的HSDPA產品，皆採用高通的解決方案。台灣易利信總經理葛元翔(圖2)表示，預期2007年第一季時，其客戶的 HSDPA產品將會上市，該公司也正在研發新一代解決方案，預期傳輸速率將可增加20～30%。  

EMP大中華區資深產品經理吳心洋表示，雖然EMP亦投入開發下行資料傳輸速率為7.2Mbit/s且資料上行傳輸速率為2.9Mbit/s的晶片解決方案，但對於終端產品來說，不見得必須採用7.2Mbit/s如此高資料傳輸速率的晶片，目前仍以3.6Mbit/s資料傳輸速率的晶片為主流。  

與EMP相同，傑爾系統(Agere Systems)推出的首款HSDPA晶片組X455及協定堆疊解決方案亦是支援3.6Mbit/s資料傳輸速率，且同時支援384kbit/s之 3GPP R99規格服務及語音連結。該公司行動通訊部門資深市場行銷經理Brian Schreder(圖3)表示，由於傑爾系統同時具備硬體及協定推疊技術，能夠將解決方案提供極大資料下載速度及效率，以降低產品之功率、尺寸及成本。透過仔細的系統工程、基礎架構互通性測試以及最佳化應用實測，X455晶片組能夠達到接近理想值的最大資料下載速度，並且不會限制手持式裝置的效能表現。該公司並預計2007年時，客戶的產品將會上市。  

而HSPDA晶片組及協定推疊所面臨的最大挑戰便是傳輸速度的最佳化及電源管理，Schreder表示，傑爾系統已開始與營運商及手持式裝置製造商合作，並針對各種消費者可能的使用情況進行開發與研究。在解決方案開發的過程中，會以消費者使用情況進行最佳化調校，為客戶提供具備最佳傳輸速度、電源管理及應用效能的解決方案。  

HSDPA晶片組X455及協定堆疊解決方案採用傑爾系統自行開發的高度可編程ModemArt引擎。Schreder表示，接下來，該公司將會針對協定推疊進行最佳化、持續提升3GPP R5技術與產品，並將軟硬體整合至客戶的手持式解決方案之中。  

英飛凌一開始便投入支援7.2Mbit/s傳輸速率的HSDPA晶片解決方案，該公司於2006年2月先行供應基頻處理器S-GOLD3H之樣品，該處理器已可支援高達7.2Mbit/s之傳輸速率。推出樣品後，英飛凌進一步推出MP-EH平台解決方案，該平台整合基頻、收發器、電源管理以及一個符合 3GPP R5之雙模EDGE/HSDPA協定堆疊。英飛凌通訊事業群產品行銷經理Holger Huber(圖4)表示，MP-EH平台具備高度整合性，非常適合面積低於850平方毫米的PCB，且適合支援 HSDPA/WCDMA/EDGE/GPRS/GSM的多模多媒體手機、PDA和數據卡，預計該平台將於2007年下半年開始量產。  

在採用新一代65奈米製程技術方面，Huber表示，對英飛凌通訊解決方案事業部來說，65奈米製程技術是未來若干年中的技術基礎，此技術將進一步改善基頻和CMOS射頻單晶片之整合。在2006年初，英飛凌已經展示第一個採用65奈米技術基頻的GSM/EDGE電話之通話，目前該公司正在開發更進一步整合發收器的產品。  

雖然陸續有廠商推出HSDPA晶片解決方案，但是明顯可看出，這些廠商尚未大張旗鼓地推廣產品，傑爾系統行動通訊部門業務總監鐘坤奇表示，實際上，雖然目前多家晶片解決方案號稱可以支援3Mbit/s資料傳輸速率，但其實客戶端在測試時都未達1Mbit/s，與現有的3G相比，相去不遠，難以吸引消費者選購HSDPA產品，因此該公司預計在2007年推出新一代HSDPA晶片解決方案，進一步推升傳輸速度。  

至於在系統端方面，吳匡時表示，HSDPA手機設計面臨兩項挑戰，第一是HSDPA須藉由加強技術來實現其速度優勢，並把重要處理工作從RNC轉移到基地台，使得作業更靠近傳輸介面，進而提高系統效能和整體服務品質；另一方面，HSDPA只提升下行鏈路傳輸能力，雖然未來將出現HSUPA規格，但目前僅須修改手機的接收部分，傳送端的WCDMA上行鏈路幾乎不變，因此在設計時應強調大幅節省設計及修改時間，以快速上市。  

行動式WiMAX急起直追  

目前WiMAX市場發展聲勢浩大，加入WiMAX論壇與推出WiMAX相關產品的廠商與時遽增，來自WiMAX論壇的資料顯示，目前該論壇會員數已達 414名，其中，服務提供業者占最多數，比例為33%，其次依序為占28%的內容廠商、占22%的系統廠商及占17%的元件供應商，此外，通過認證的產品已達28款。目前全球已有65個國家的超過250家電信業者進入WiMAX網路營運測試，工研院資訊與通訊研究所副組長謝慶堂(圖5)表示，該論壇並預計在2007年會員數將提升至580名，而台灣亦在WiMAX市場上扮演要角，由於台灣網通產業發達，加上用戶端設備為決定產業大幅成長的重要關鍵，因此 WiMAX論壇指望透過台灣WiMAX用戶端設備產業的成功，帶動全球WiMAX市場起飛。  

雖然行動式WiMAX晶片甫上市，但在此之前，已有多家廠商先行開發專屬(Proprietary)的行動式WiMAX產品。在兩年前便已開發完成專屬行動式WiMAX解決方案的Proxim，未來將會採用英特爾行動式WiMAX晶片解決方案開發符合802.16e標準的產品。Proxim執行長 Robert Fitzgerald(圖6)表示，該公司已先行推廣自行開發的專屬行動式WiMAX產品，讓客戶率先體驗嘗試行動式WiMAX的功能，目前已被軍方、網路服務提供業者及研究單位等所採用，未來提供標準性產品後，可在專屬與標準兩網路間漫遊切換。在推廣策略上，Proxim則透過WiFi搭配專屬行動式 WiMAX的方式，擴大應用市場。  

3GPP規畫技術發展藍圖對抗行動式WiMAX  

隨著固網與行動網路融合(Fixed Mobile Convergence, FMC)風潮興起，HSDPA與WiMAX之間的競合關係亦成為熱門話題。HSDPA的最高傳輸速率為14.4Mbit/s，行動式WiMAX則是 15Mbit/s，至於傳輸範圍，HSDPA為0.5～5公里，WiMAX則是1～5公里，兩者無論在傳輸速率與範圍皆相去不遠。  

因此WiMAX論壇一向強調WiMAX與行動語音網路的關係應是共存與互補，而非競爭，且未來極有可能皆成為4G的一部分。Proxim亞太區業務副總裁趙家驍即表示，若行動式WiMAX與HSDPA競爭，行動式WiMAX恐將吃敗仗，加上行動式WiMAX須要HSDPA作為後端網路，而且兩技術起源不同，各有缺陷，彼此可以互補，因此應該和平共處。  

但中國科學院教授暨中國網通獨立非執行董事侯自強表示，其實兩者競爭意味濃厚，自WiMAX從固網跨向行動網路便喚醒了3GPP，因此該組織規畫出一系列3G標準演進藍圖，從WCDMA朝HSDPA、HSUPA及LTE方向發展(表1)，以與行動式WiMAX對抗。  

根據3GPP的規畫，HSDPA的技術演進，將從R5版本的14.4Mbit/s傳輸速率，提升到R6版本、結合MIMO技術的28.8Mbit/s傳輸速率，最後，更可藉由結合OFDM技術，將傳輸速率推升至50Mbit/s。  

預計在2009～2010年，邁向3GPP LTE標準，即所謂的3.9G之後，更可將最高資料傳輸速率大幅提升至100 Mbit/s(圖7)，應用規模也隨之擴大。  

而3GPP LTE最終標準將在2007年中拍板定案，工研院資訊與通訊研究所副理蕭昌龍表示，由於該標準的底定晚於行動式WiMAX，因此所制訂的規格較高，預定下行傳輸速率為100Mbit/s，上行傳輸速率為50Mbit/s，而這僅是目標值，未來的最終版本可能會要求更高的傳輸速率。  

可見最終的3GPP LTE與行動式WiMAX殊途同歸，兩者採用類似的技術，且針對相同的市場。侯自強表示，3GPP LTE與WiMAX所採用的技術、特性皆大同小異，欲提高競爭力，須先行掌握頻段，3GPP發展LTE正意味著WiMAX失去使用3G頻段的可能性，因此 WiMAX必須爭取更多頻段，現階段看來，3.5GHz或是更高的頻段無法滿足其需求，而2.3G/2.5GHz頻段雖尚可滿足其需求，但仍不夠理想，最理想的頻段應該是超高頻(UHF)與特高頻(VHF)，但這便牽涉政策問題，此外，3GPP也正爭取使用超高頻頻段。  

HSDPA奪得市場先機  

除了技術與頻段之爭外，在市場布局上，兩者優劣互見。目前HSDPA的發展速度比行動式WiMAX快，至少領先1～2年，且產業鏈較完整。葛元翔表示， HSDPA為行動網路GSM系統的延伸，該系統已發展15年，具相當穩固的基礎，並已正式進入商業營運，其相關產品也已紛紛上市，而行動式WiMAX為後起之秀，預計未來3年內，尚無法購得相關產品。  

HSDPA的另一優勢則是為使用者提供更大的行動性，Huber表示，HSDPA在基礎架構上做了幾項重點投資，包括在行動式WiMAX中的主要缺點如全球漫遊與使用性等均已解決。  

在終端應用部分，葛元翔表示，WiMAX是進入最後一哩相當好的解決方案，尤其作為家庭寬頻接取應用，因此主要終端應用為筆記型電腦，而HSDPA則是以手機為主要應用，就手機市場規模大於筆記型電腦來看，HSDPA市場商機更為龐大，此外，預期2008年時，HSDPA手機將蔚然成風。  

產品測試認證決定市場發展速度  

產品測試認證亦是決定市場發展速度的重要關鍵，吳匡時表示，3GPP只定義保證3G工作所需的最低性能測試，並由網路電信業者自行確保其網路針對特定終端用戶設備能夠高效執行，而HSDPA標準的複雜性更甚於WCDMA R99版本的協議，若想讓HSDPA勝出市場，用戶設備必須得到全面測試，同時，HSDPA還必須無縫地與現有的WCDMA R99及GSM網路共同工作，亦即網路須能夠同時正確提供WCDMA R99語音服務與HSDPA數據服務。對此，3GPP正著手為HSDPA定義射頻與協議測試規範，用戶設備認證標準則由全球認證論壇(Global Certification Forum)和PCS行號認證委員會所制訂。  

至於行動式WiMAX產品的測試認證，預計在2007年初將有產品通過WiMAX論壇的認證。謝慶堂表示，2006年9月時，該論壇甫通過在台灣建立 WiMAX產品測試認證實驗室，並預計將在2007年9～10月完成建置，此舉有助於台灣WiMAX產業發展。趙家驍指出，行動式WiMAX產品市場將會迅速成熟，但是產品間的互通性問題尚待商榷，預期短時間內無法解決該問題。  

3G/3.5G受權利金所累  

在權利金部分，WiMAX反而較3G、HSDPA更具優勢，謝慶堂表示，手機廠商深受3G的高額權利金所苦，此現象將不會出現在WiMAX上，因為其 1,550個專利權平均分布於330家公司，且74%專利為WiMAX論壇所掌握，不會由某業者獨霸一方。趙家驍也表示，從服務業者的角度來看，傳統電信業者不可能提供免費的服務，但WiMAX透過與WiFi結合，網路服務業者將可能提供免費服務，因此現階段WiMAX相當適合先與WiFi結合，進入市場布局。  

電信業者定勝負  

對於消費者來說，其實採用何種技術的手機並無太大感受，HSDPA或是行動式WiMAX的勝負取決於電信業者的態度。謝慶堂表示，大部分的電信業者認為 2007年將是行動式WiMAX起飛之際，雖然傳統電信業者尚未回收3G的投資成本，但在新興電信業者希冀透過提供行動式WiMAX服務搶攻行動通訊市場，以及WiMAX論壇積極拉攏的情況下，傳統電信業者也紛紛靠向WiMAX的懷抱。  

ITU著手制訂4G標準  

雖然現階段HSDPA與行動式WiMAX正在興起，但隨著3G/3.5G陸續開台營運，下一世代的數位行動通訊的標準IMT-Advanced制訂也正如火如荼地展開(表2)。國際電信聯盟(ITU)將4G技術命名為IMT-Advanced，根據ITU的計畫，2007年將指定4G的頻譜，並將於 2008年前後開始該項技術的標準化工作，預計在2009～2010年完成規格制訂。  

IMT-2000(International Mobile Tele-communications 2000)是ITU依3G的概念所制訂的相關標準，4G則是IMT-2000系統的加強版，在高速行動環境下，資料傳輸速率可達100Mbit/s，在低速時資料傳輸速率則達1Gbit/s，並結合低功率無線電系統、蜂巢式行動電話、衛星系統及有線/無線接取網路等，整合成單一通訊介面的全球性通訊網路。  

未來，行動式WiMAX標準將有機會歸入IMT-Advanced(圖8)。謝慶堂表示，WiMAX論壇也積極與3GPP互動與討論，針對未來兩技術的發展擬定政策，唯台灣於此缺乏參與，須再加強。  

中日韓搶先發展4G  

目前發展4G最為積極的國家主要是中國大陸、日本及韓國等，由政府提供輔助，成立研究專案。蕭昌龍表示，由於這些國家未能掌握2G、3G市場的主導權，因此期望藉由先期發展4G奪回市場，但目前尚未展現實體成果，預計5～6年後才能真正落實4G。  

韓國三星便在2006年8月30日的三星4G論壇中進行4G行動通訊技術的公開試驗，並取得預期效果，該公司所展示的4G終端產品在行動環境下的資料傳輸速率達到100Mbit/s，在靜止環境下則獲得1Gbit/s的資料傳輸速率，已符合國際電信聯盟所定義的4G標準基本架構。  

未來4G將面臨的問題包括頻譜、標準化及頻譜效益等，蕭昌龍表示，3GPP LTE與WiMAX皆僅支援最高20MHz頻寬，但未來4G可能需要20M～100MHz的頻寬，且頻譜效益須大於每赫茲20bit/s，加上涉及的標準眾多，將由何組織統籌管理亦未有定論。  

德州儀器亦指出，邁向4G後，晶片設計可能面臨的挑戰包括功耗、整合度、成本及效能等，且在支援多重標準的情況下發展小尺寸的單晶片亦相當困難，因此採用CMOS製程技術的射頻與數位基頻將能突顯優勢。  

3G與WiMAX殊途同歸  

未來3G與WiMAX將可能皆是4G的一部分，蕭昌龍表示，IMT-Advanced是行動通訊發展的最終目標，可能納入的標準包括3GPP、3GPP2 及寬頻無線接入(BWA)等，至於哪些標準將獲得青睞則交由市場所決定。目前可以確定的是，OFDM技術為必備的基礎，因此3.9G結合OFDM技術已為大勢所趨。  

對此，許多廠商不再局限於發展3G或WiMAX產品，而是齊頭並進。例如阿爾卡特便在其行動式WiMAX發展計畫中指出，將在2007年整合行動式WiMAX與3GPP/3GPP2，並在2008年與3G LTE融合。  

顯而易見，未來行動通訊網路不再自成系統，將整合寬頻無線接取網路，作為與其他網路並存的接取方式。因此未來電信業者所提供的服務也將以融合的核心網路、融合的業務以及融合的終端產品為主。  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌70期12月號)