當固定式16d WiMAX(IEEE 802.16d-2004)邁入第三年之際，可以明顯的看出目前16d所應用的市場將會定位在如亞洲、南美、北非、東歐等第三世界與新興發展中國家，並提供最後一哩(The Last Mile)解決方案；此外，地廣人稀的地區也一直是基地台後端接取網路(Backhaul)點對點長距離傳輸的最佳選擇。因此，目前16d的技術及市場已經非常成熟，且持續穩定成長。至於移動式16e的WiMAX，在2005年底規格確定後，更引發廠商極大的興趣，而大部分的廠商也都已投入參與。本文將根據目前16e的進度及可能面臨的挑戰與難題進行探討。
16e標準與認證規格釋出
雖然802.16e-2005已規範出移動式WiMAX的標準，但Wave l的內容還不夠完善，且當時推出的晶片都是以單進單出(Single In Single Out, SISO)為主，但其在提升更廣的網路涵蓋率，及有效降低其他無線電波訊號干擾的能力是不夠的，所以才會有Wave 2規格的出現，至於Wave 2的功能為何？簡單說明如下：
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即支援適應式的調變與編碼(Adaptive Modulation and Coding, AMC)區域功能，且會支援2bins×3symbols的架構。 |
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可分為(a)2-Antenna Matrix A: STC(Space-timing Coding)DL-PUSC；(b)2-Antenna Matrix B: Vertical Encoding 2×2 MIMO DL-PUSC；(c)結合兩個用戶端的各自一個發射端天線(Tx Antenna)在上載UL-PUSC上增加效能，這種技術稱為空間多工(Spatial Multiplexing)。 |
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可分為(a)DL-PUSC and AMC 2×3 with Dedicated Pilot；(b)DL-PUSC without Sub Channel Rotation；(c)UP Link Sounding Zone(Type A)。 |
因為Wave 2的最終版本目前還在討論當中，可能要延到2008年第三季才會產出，因此將會影響到16e的市場。雖然，2007年美國已推出Sprint及Clearwire、韓國及台灣也分別推出WiBro和M行動計劃等，但是目前大都還在基礎架構及場測(Field Trial)階段；即使如此，全球大廠還是都卯足全力在做卡位的準備動作。
晶片業者多採觀望態度
目前晶片業者仍很努力的在為多重輸入多重輸出(MIMO)、換手(Handover)及加強Wave 2做準備，所以剛開始在設計晶片時都已在硬體設計上預留可以調整的彈性空間，希望只針對16e產品軟體設計上去升級。畢竟WiMAX不是一個簡單的技術，目前業者就像龜兔賽跑一樣，不到終點誰也不知道結果；也因此對晶片業者來說，在WiMAX的研發投資上的負擔都是很大，何時能夠有效回收也是一個問號，也因此有些通訊晶片大廠在WiMAX領域似乎都還不敢輕舉妄動，許多都採取觀望的態度，在等待市場技術成熟時，一舉採用購併方式取得WiMAX技術。所以大家可以拭目以待，如果通訊晶片大廠併購情形頻頻發生，就表示WiMAX的時代也將到來。
傳統台灣網通廠大都捨棄再投入16d產品研發，取而代之的是積極切入16e市場，畢竟WiMAX的研發投資無論是在人力、設備及技術資料的授權對企業而言都是龐大的投資，再加上WiMAX是一個新興的技術，且須結合戶外無線寬頻與電信(Telecom)的應用，所以大部分廠商在此方面的經驗都稍嫌不足，還需一段時間的經驗累積才能掌握精髓，因此鹿死誰手尚未決定。
WiMAX與3.5G+的比較
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資料來源：環隆電氣
圖1 由左至右為WiMAX 16e Indoor CPE、Outdoor CPE與16e USB Dongle |
業者們大都規畫在2010年前後大舉切入3GPP2與WiMAX市場，並提供類似的頻寬及行動性。所以未來市場上將不只有單純的3G與WiMAX之爭，而是3G+WiFi與WiMAX+WiFi之爭。
在大部分歐洲國家，因為政府已將2.5GHz核發給3G業者，所以WiMAX無法在此頻段提供服務，但還是有3.5GHz的頻段可用。參與WiMAX技術的大廠希望透過跳蛙策略，藉由WiMAX的OFDMA及SOFDMA優越的效能，直接跳過3G Mobile Data Access的價值，此處面臨的最大挑戰在於電信市場是否能獨立垂直整合上下游價值鏈。
目前已可明顯感受到3.xG與Mobile WiMAX間的濃濃火藥味，WiMAX早在2004年IEEE 802.16d就納入OFDM，並完全取代更早先的Pre WiMAX標準(IEEE 802.16a)，這使得3G必須在HSDPA、HSUPA、HSPA+之後也開始引進OFDM。同樣的，WiMAX開始將MIMO納入選用功效後也同樣逼迫3G加速採用MIMO技術，才能使上載下載的速度都和WiMAX相抗衡。
除此之外，WiMAX是資訊陣營發起的標準，一起頭就採行完全IP化的運作，3G為了競爭，同時也為了強化數據與多媒體方面的服務，也在後端架構中逐漸納入IP運作，但主體與前端仍是採用傳統電信的交換式網路，如此也使3G必須往全面IP化的方向演進。所以，「OFDM調變、MIMO組態、全IP化運作」等是3G與WiMAX一致發展的方向，也是強化無線通訊的不二法門。
3.xG與Mobile WiMAX之間的競賽其實是時間的競賽，誰能在時間內達到更優異的技術表現、更低廉的建置成本、營運成本、更大的市場規模，誰就能勝出。因此，HSDPA將讓行動電話營運業者(Operator)與無線網際網路服務供應商(Wireless Internet Service Provider, WISP)間的競爭也會更加激烈，兩者間的差異未來也將愈來愈小，且在競爭與整併的過程中，WISP可能會布建更多的WiFi基地台或布建WiMAX基地台來迎戰WCDMA/HSDPA。
實際安裝與測試上的差異
如前面所述，16e Wave 2的延緩會使電信業者有所顧慮，因為在WiMAX的世界裡仍存在著與早期ADSL一樣，有著嚴重的互通性測試(Inter Operability Test, IOT)相容性的問題，即使廠商積極參與Plug Fest Pr-test，甚至參與WiMAX認證，都還是不能保證與基地台互通性的問題能夠完整解決，因此業者須花很多的時間與各方共同解決技術的問題，在這過程中，牽涉到許多不僅止於技術上的阻礙，這也會影響WiMAX布建的時間。如果能有幾個成功的案例來推行，例如M-Taiwan的WiMAX計畫、美國Sprint/Clearwire，就會帶動起很好的示範，如此也會加速進行上、下游廠商的整合。
WiMAX應用層面的探討
16e的新增功能及優點為，結合了時分和頻分多址技術。終端可以在上下行鏈路中只使用幾個子載頻，所以將發射功率集中在這幾個子載頻內(OFDMA)、訊框架構(Frame/Segment/Zone)、區段與基地台規畫，這牽涉到如何將部分頻譜重用(Fraction Frequency Reuse)與基地台換手的操作；MIMO天線技術提升傳輸品質；通用子層新增服務類型，如MAC換手機制、睡眠模式、閒置模式、OFDMA測距；安全子層進行把關動作及QoS的機制等技術面作了很良好的規畫。上述這些技術規範對行動通訊有良好助益，但就應用層面而言，如何能從上層的軟體去建立MAC及PHY層的控制，例如需要多少基地台、多少用戶端才能在一個建案取得最佳化，效率能得到最高的結果，都需經過多次模擬及現場反覆試驗。
至於在安全性管制方面，對於服務品質(Quality of Service, QoS)的使用，WiMAX 16d裡有BE、UGS、nrtPs、rtPs等四種方法，再加上16e專屬的Extended rtPs。在行動通訊中，WiMAX要做到像目前手機的通話品質是極大的挑戰，基本上WiMAX是一個由IP(Internet Protocol)出發點的寬頻網路，像VoIP的應用，如果沒有很好的QoS搭配使用，將會使WiMAX侷限在資料的傳輸，但如何調整QoS來對應VoIP的參數，可能是業者須投入資源去建立的。
在整個WiMAX的架構中，基地台扮演的是中樞地位，我們都知道WiMAX的基地台分為Macro、Micro及Pico等級，可視為各是六個Sectors(六組天線)、三個Sectors(三組天線)及一個Sectors(一組天線)。WiMAX還有另一個優點，就是其基地台的建構成本比目前3G基地台便宜，同時WiMAX也是IEEE802.16委員會所訂定的公開標準，所以其中的關鍵技術，不像2G/3G可以掌握在一些公司的智慧財產權手上，因此必須支付巨額的權利金才能獲得其中之關鍵技術。也許是WiMAX才剛開始布建，目前在實際的場測，量測出來的數據並不如理論上所預測的數值，所以現在委員會中討論的802.16j及802.16m，未來可設計成Femto Station具有類似Relay-Station的功能，即為在快速移動的過程中，提供快速掃描的功能，幫助行動用戶端找到最適合的基地台連網，如此一來也可減輕中、大型基地台的負擔。
各種型態的用戶端產品須整合
一般我們可將用戶端產品(CPE)用途分為戶外型及戶內型。以對筆記型電腦或桌上型電腦的接口型態來區分，可稱為Client Card。而另一種微型化的產品，稱為內嵌式模組(Module)，主要用於手持式終端產品，針對不同的環境、場所，其所需的用戶端產品可能就不同。早期都是以CPE產品為主，它可歸類為橋接器、路由器或閘接器的功能，此類產品功能最齊全，但移動力是最差，目前CPE是市場的主流，可是當16e出現後，各種Client Card的產品如PCMCIA、PCI Express、USB等由於攜帶方便，現在此類產品也逐漸與筆記型電腦配合使用，這是一個很重要的訊息，表示16e移動性的優勢即將大量且成為未來主流的產品。至於內嵌式模組(Module)，由於晶片面積、散熱問題、電源消耗等，還有一些技術的瓶頸待克服，所以是2008年重要的課題。
無論是WiMAX或是3.5G雖然有競爭的態勢，但各有各的優點，所以兩者是可以並行而不至於讓另一方消失，只是目前有互為消長的關係，但隨著新技術的演進，3.9G所定義的3GPP長期演進(Long Term Evolution, LTE)也越來越走向WiMAX所定義的「全面IP化、MIMO化、採用OFDM」，所以樂見未來4G時代，兩者技術是能互補，更進一步能合而為一，打造一個無障礙的無線寬頻世界。
(本文作者為環隆電氣無線通訊產品事業處處長)