迎向4G行動寬頻新世紀
HSPA/LTE/WiMAX殊途同歸

社群網路幾乎已成為民眾日常生活的一部分，並成為無線網路流量成長的引爆點，加速4G平台部署的時程，預估至2012年，西歐無線網路每日流量將達250TB，而至2020年，更將暴增二十三倍至5,750TB。以目前的3G架構將難以負擔，唯有4G網路方能承擔這樣的流量成長，促使營運商加快建置腳步，預估在2020年4G將超越3G網路，成為市場主流。

社交網路推動　LTE一日千里

圖1　資策會網路多媒體研究所行動寬頻中心主任羅耿介表示，資策會與工研院合作，延續過去在WiMAX國際標準參與的成果，積極投入LTE-Advanced技術標準提案並進行專利布局。

隨著全球重要的電信營運商宣布投入長程演進計畫(LTE)的發展後，LTE商用網路也如雨後春筍，讓LTE主流地位更加確認。過去，依新技術的發展曲線來看，一項技術皆需要一定的時間才能普及，但受到社交網路的盛行推波助瀾，LTE的發展進程也因而受惠，電信營運商普遍加快腳步布建LTE。

根據微軟(Microsoft)的統計資料顯示，可聯網行動裝置資料的傳輸中，有91%是從社交網路創造，這是由於社交網路的概念即為分享，因此透過使用者一傳十、十傳百的宣傳下，同一段有趣的影片會有更多使用者在行動裝置上觀看，如此一來，對於頻寬與既有網路容量的需求也因而大增。資策會網路多媒體研究所行動寬頻中心主任羅耿介(圖1)表示，社交網路的普及，直接帶動4G通訊技術的發展，不過，即使資料傳輸量不斷增加，但電信業者卻無法從中獲取大量的營收，因此加快電信業者尋求新一代行動寬頻技術。其中，LTE可降低每一個位元資料傳輸的成本，再加上可採用多重輸入多重輸出(MIMO)天線技術，增加資料傳輸品質，使該技術成為電信業者解決上述困境的選擇。

圖2　台灣羅德史瓦茲T&M事業一部行動終端量測部門副理林志隆指出，目前全球電信業者多建置LTE FDD網路，LTE TDD現階段以中國移動為主要推動者。

台灣羅德史瓦茲(R&S)T&M事業一部行動終端量測部門副理林志隆(圖2)指出，LTE相關終端的裝置上市速度相當快，目前全球已有超過一百種，也帶動LTE的迅速發展。繼威瑞森(Verizon)採用HTC的LTE手機後，三星(Samsung)、樂金(LG)與其他手機大廠，以及平板裝置業者也即將推出支援LTE的產品，在終端裝置容易取得的狀況下，也將帶動消費者使用LTE的意願，對電信業者而言，若可在LTE網路架構上推出更新穎的服務，將可藉此獲得更大的營收。

以目前推動LTE最積極的威瑞森LTE布建覆的蓋率來看，林志隆表示，短短一週的時間內威瑞森即從原本三十九個城市，增加至四十五個城市的布建，預計至2013年，威瑞森的LTE網路將涵蓋全美。其他地區包括德國、日本與中國大陸也相當積極，甚至原本導入全球微波存取互通介面(WiMAX)地區，如俄羅斯、印度等也將轉移至分時長程演進計畫(TD-LTE)技術，由此可見，LTE的布建已在全球各地如火如荼的展開。

根據微軟的資料顯示，至2014年，手機上網將首度超過個人電腦，且無線聯網的數據流量也會首度超越有線網路。Facebook、Twitter等熱門社交網站的使用正是行動上網數據攀升的最大推手，而長程演進計畫(LTE)的發展進程也因而受惠，電信營運商普遍加快腳步布建LTE。

羅耿介指出，智慧型手機成長的力道驚人，已達四分之一的市場占有率，其簡易、隨身的聯網方式，也使無線聯網的流量大幅增加並漸成主流。其中，社交網站的使用更扮演了關鍵角色，根據Facebook及Twitter等社群網站的統計，使用者手機上網的數據流量中，有91%的比例是用來參與社群網站的互動。相較於個人電腦，僅有71%，足以顯示其於無線上網流量中的重要性。

目前平均美國人每天在社交網站所花的時間為2.7小時，已經占了睡眠時間的三分之一，更超越用餐時間，成為每日不可或缺的行為。在超過六億的Facebook用戶中，更有三分之一是使用行動上網裝置來進行連結。而第一大影音網站YouTube的流量中，也有兩億的使用者來自行動裝置。在使用族群上，年齡35～54歲的女性是最忠實的社交網站用戶，此為過去較少使用個人電腦的族群，其也說明，透過簡易的無線聯網裝置的推波助瀾，社群網站的魅力已大為發揮，更將過去較少參與的族群囊括其中，呈現無線聯網與社交網站均向上成長的雙贏局面。

WiMAX積極開拓市場

看準社群網路的風行將帶動4G市場的發展，同樣也屬於4G技術範疇的WiMAX論壇(WiMAX Forum)也積極推出新的規範。羅耿介指出，802.16m規範強化WiMAX的行動性，並新增更多技術規格，如多重基地台(Multi-BS)、多重輸入多重輸出(MIMO)技術等，使WiMAX技術有更佳的網路吞吐量、更低延遲等特性，有助增加WiMAX市場競爭力。此外，WiMAX論壇並推出新的機器對機器(M2M)規範，擴大WiMAX應用市場。

面對LTE與LTE-Advanced可望成為未來行動寬頻市場主流，羅耿介表示，台灣發展WiMAX技術的基礎，將很容易移轉、進化至TD-LTE，尤其中國大陸與印度堪稱TD-LTE最大市場，台灣相關業者應積極把握市場商機，未來WiMAX與TD-LTE的發展經驗也將成為台灣廠商於4G產業鏈中卡位的最佳優勢。

升級成本低　HSPA+為營運商進入LTE跳板

有鑑於行動資料傳輸流量的暴增，電信營運商須持續升級既有網路架構以符合消費者需求，但升級成本是其重要考量之一，因此可利用現有3G基地台直接升級的增強版高速封包存取(HSPA+)技術，也成為現階段電信業者提高資料傳輸速率的方式，而HSPA+並為電信業者進入LTE的階段性技術。

圖3　ST-Ericsson台灣市場總監Renzo Pellandini表示，該公司耕耘行動通訊市場已久，無論HSPA+或LTE，甚至雙模晶片，該公司皆有相對應的產品。

目前LTE雖然呼聲較高，但僅在發展階段，若要以可快速、易於升級，並最快提升頻寬速度，以及較低的升級成本來看，HSPA+將是較佳的選擇，台灣電信三雄中，中華電信與遠傳電信均已著手進行HSPA+的布建。意法易立信(ST-Ericsson)台灣市場總監Renzo Pellandini(圖3)表示，透過MIMO、雙載波與64QAM等技術，HSPA+亦可達到42Mbit/s傳輸速率，以目前各種行動應用所需的頻寬而言，已相當足夠，對於電信業者網路建置來說，在3G尚未完全回收的狀況下，與其直接砸大錢部署LTE，HSPA+將為更經濟的選擇。

事實上，目前全球布建HSPA+的電信業者數量也相當多，易利信(Ericsson)產品經理張心彥表示，根據易利信所做的調查顯示，截至目前為至，全球共有三百八十個HSPA商用網路已運行，其中包含一百二十三個HSPA+網路。過去1年中，亦有超過九十二個HSPA+產品推出，相較於LTE，可謂遙遙領先。

另一方面，3GPP也持續制定HSPA+的規格，Pellandini指出，目前已普遍布建的HSPA+規格為Release 7；Release 8則是上傳/下載速度可達42Mbit/s的規格，現階段已有電信業者著手建置，至於之後的Release 9、10、11則是透過MIMO、雙模、更多載波等技術將傳輸速率持續雙倍翻升，最終達到國際電信聯盟(ITU)對於4G規格的傳輸速率要求。

Pellandini並認為，未來HSPA+與LTE的發展將是各自演進，但並不會出現取代效應，而是彼此相輔相成，各有應用範圍，電信業者欲發展何種技術，則端看其選擇，但若以成本為主要考量，HSPA+將是較佳的選擇，而ST-Ericsson擁有HSPA+及LTE晶片產品，可供業者選擇。

針對中國大陸市場，3GPP也根據中國大陸自有的分時同步分碼多重存取(TD-SCDMA)制定TD-HSPA+。不過，Pellandini坦言，TD-HSPA+全球僅中國移動一家電信業者發展，市場規模亦僅限於中國大陸本土，該技術未來發展性將因而受限。

功率放大器強化行動寬頻訊號傳輸

圖4　天工通訊業務副總經理任玉山表示，中國大陸山寨機市場將是3G與3.9G功率放大器重要的市場商機。

功率放大器(PA)一向為強化行動寬頻技術訊號的關鍵元件，雖然功率越高，訊號強度將更佳，但也將造成消費者對於電磁波影響人身健康的疑慮，如何達到平衡，深耕2G、3G通訊技術功率放大器的天工通訊則以其特有的HBT及E/D-PHEMT技術架構解決此問題。該公司業務副總經理任玉山(圖4)表示，3.9G功率放大器與3G的設計架構，實際上不會有太大的差異，因此可將天工通訊在3G功率放大器的高整合度、多模架構，以及電流電壓的控制技術順利移轉至LTE功率放大器。

看準4G通訊時代的來臨，天工通訊已積極投入4G功率放大器的研發，任玉山指出，4G功率放大器須支援多頻多模，亦須向下相容於3G技術，且若可將電磁波轉化為電流，將更可解決功率過高的疑慮，此外，射頻前端(RF Front-end)的電路分析，亦為4G功率放大器設計不可或缺的要素。