在多網合一不僅是有線網路的願景，無線網路也同樣希望能以單一架構支援更多服務。但無線網路的世界若要實現此一理想，4G技術的服務品質控管將是美夢能否成真的關鍵。
過去10多年來，通訊產業致力於發展一種可以單一網路涵蓋更多不同應用需求的新網路架構。這種新架構所能帶來的好處是顯而易見的：與其針對特定應用布建專用網路，不如研發能涵蓋多種應用的單一網路，以提升網路營運業者的效率與彈性。在有線通訊領域，從特定應用網路朝向通用網路的轉換已經接近完成階段。許多有線網路業者已經部署了以封包為基礎的新一代網路架構來支援語音、視訊與資料三網合一的服務型態。然而，在無線網路領域，目前的情況還跟10多年前的有線網路差不多，因為無線通訊技術所面臨的技術挑戰遠比有線技術艱鉅，特別是在語音通訊應用上。
VoIP無線化技術挑戰不容小覷
從網路實作的觀點，語音通訊除了頻寬需求較低這個面向比較簡單之外，其他面向都是很困難的挑戰。語音通訊對網路延遲的容忍值很低、必須是雙向連續通訊，且在某些應用案例中，使用者可能還會有其他特殊功能需求。因此，今天絕大多數的無線網路都還是以傳統的做法來處理使用者的語音通訊需求，亦即完全獨立的分時多工網路(TDM Network)。
在有線網路上進行封包語音或網路語音通訊協定(VoIP)的實作雖然也很複雜，但由於可用的頻寬較寬，網路延遲也比較低，因此仍比在無線網路上實作簡單。無線網路必須採用革命性的新技術才能克服這些障礙，而這類新技術才剛被導入的真實應用環境約1年左右。全球微波存取互通介面(WiMAX)與長程演進計畫(LTE)是業界首見具備這種能力的無線存取標準。這兩種技術非常相近，並且是第一個將電信級的低延遲與充分的服務品質(QoS)、足夠的頻寬整合在一起的標準。這兩種技術的媒體存取控制(MAC)層都能提供豐富又彈性的功能組合以建立並傳輸MAC協定資料單元(MPDU)，藉此支援多重VoIP串流。但語音通訊品質的提升必須仰賴端對端(End-to-end)的解決方案，新技術只能提供幾項關鍵參數，對於整個語音存取系統而言不夠全面，因此，建立一個完整的無線VoIP系統仍存在重大技術挑戰。
QoS為Vo4G最大變數
雖然WiMAX在規格制定的過程中花費了很多努力來確保能夠完整地支援VoIP應用，但現今的WiMAX網路並未將QoS機制如何導入到語音通訊規範清楚。
因此目前WiMAX系統的QoS機制如何導入語音通訊的過程中，是由設備製造商自行決定。設備製造商會定義該如何將封包分類為VoIP封包，以及該對這類封包進行哪些QoS管理。更進一步來看，由於無線VoIP是一個新的應用領域，因此目前業界在網路架構與監管方面並沒有所謂「最佳化」的實作方式共識。由於這些因素，服務營運商如果要提供VoWiMAX服務，設備供應商的選擇就變成極端重要的大事，且WiMAX的VoIP表現也會隨著不同供應商的選擇而產生巨大的差異。
LTE則是下一個通訊產業將導入的主要新架構，而且其導入規模會比WiMAX產業大上許多。相較於WiMAX(802.16e-2005)主要是針對空中介面進行規範的標準，LTE的發展則與核心網路有多年深厚的淵源，且由於該標準是2G與3G網路架構的延伸，因此布建LTE網路時，可能會與既有的無線網路整合，以確保能在短時間內快速完成布建與轉換的動作。例如當LTE在進行早期布建時，可能會先以點狀的方式進行網路布建，屆時支援2G/3G/LTE多模的手機可能只有在熱點區域才有機會使用LTE來進行通訊，若使用者要進行語音通話時，將切換回傳統無線網路以確保通話品質與較廣的服務涵蓋範圍。
從空中介面來看，LTE跟WiMAX之間的差異很小。然而，相較於WiMAX允許製造商在產品開發上進行大量差異化設計，LTE則對於產品的規格有更明確狹窄的規範，因此LTE網路營運商的設備選擇較少，而且製造商也更有可能提供給營運商一個完整定義的發展藍圖。為了提供更好的行動語音服務，LTE在訊框長度方面比WiMAX短(1毫秒vs.5毫秒)，藉此縮短延遲，同時在用戶端上行部分採取特殊的調變機制以延伸訊號傳輸距離與終端裝置的電池壽命。
在先前的蜂巢網路標準中，其QoS類型的定義就跟目前的WiMAX一樣充滿靈活權變的空間，因此網路營運商也發現隨著設備供應商的選擇結果不同與網路配置方式差異，其無線網路的效能也會產生很大的變化。由於這個原因，LTE的QoS選擇被大幅簡化，以求得更一致的性能表現。在LTE規範中，只有兩種QoS類型--保證碼速率(Guaranteed Bit Rate, GBR)與非保證碼速率(Non-GBR)。這兩種主要QoS類型下還有一些根據服務優先順序、封包延遲預算(PDB)與封包遺失率(PLR)定義出來的細分項目。其排程器(Scheduler)與混合式自動重送請求(HARQ)演算法會根據這些參數來確保每一種應用都能獲得足夠的效能支援。
VoWiMAX突破僵局有賴MID牽成
雖然許多WiMAX營運商的願景是有朝一日能夠利用VoWiMAX技術來取代現有的固網語音服務，但上述問題卻使VoWiMAX的市場難以快速成形。目前全球VoWiMAX用戶的數量僅接近三十萬戶，與整體WiMAX用戶數量相比，只占一小部分。目前有些營運商已經能在其WiMAX網路上提供優異的VoIP服務，但除非有更多成功案例出現，否則絕大多數的WiMAX業者都會盡量避免將VoWiMAX定位成固網語音服務殺手的角色。有些營運商是以第二線的服務方式來規避法令對於固網語音通話服務的規範。除了少數如Wateeb Telecom、Iberbanda、ZAIN與Moblink等業者把VoIP當作其服務的核心元件之一，絕大多數WiMAX業者的主要營收都不是來自於VoIP服務。
可攜性的WiMAX服務不足也是導致VoWiMAX在整體WiMAX服務中普及率仍低的原因之一。事實上，除了北美Clearwire與韓國KT之外，目前絕大多數的WiMAX營運商都還是將目標客戶鎖定於桌上型裝置的使用者，例如目前的行動網路中最主要的用戶端裝置仍是通用序列匯流排(USB)外掛模組或PCI Express卡，而這些周邊類型的用戶端裝置本身是沒有語音通話功能的。但這個問題不是沒有突破的機會。隨著支援VoIP功能，內建WiMAX功能行動聯網裝置(MID)在市場上越來越多，使用利用MID來撥打網路的機會會越來越多，這會提升VoWiMAX在消費者心目中的價值定位，同時也帶動用戶數量成長與用戶平均貢獻值(ARPU)。
Vo4G是行動網路服務發展的自然延伸，也被許多營運商視為必要的營收來源，以協助他們將公司從虧損轉為獲利。因此，在WiMAX上面提供電信級的語音服務也被部分業界人士認為是WiMAX能否成功的關鍵。好消息是，許多中小型WiMAX營運商已經開始布建推廣VoWiMAX服務，因此VoWiMAX應用仍有不錯的發展契機。
Vo4G時代終將來臨
未來幾年將是Vo4G服務逐步進入商用化的關鍵。WiMAX雖然比LTE更早進入行動寬頻市場，但越來越多徵兆顯示這兩種技術在部署方式上將有顯著的區隔。筆者與研究團隊認為，LTE會被現有的電信業者當作補強3G網路的技術，以減輕現有3G行動寬頻裝置對整個3G網路的流量負擔，進而讓扁平費率的收費模式變得更加普及。
WiMAX則將更專注在扮演本地端迴路取代者的角色。對WiMAX營運商而言，他們似乎正企圖利用WiMAX設備市場上較激烈的競爭給他們帶來的成本以及比LTE早進入市場的時間優勢來作為最大的競爭武器。然而，隨著時間過去，市場上終端裝置的主流終究會由WiMAX轉向LTE。因此VoWiMAX市場的規模將取決於WiMAX到底能領先LTE多久，在這段領先期間內營運商又吸引了多少用戶群而定。
(本文作者為Maravedis研究團隊)