WiMAX扮演宽频网路关键角色

WiMAX除了以无线宽频为第一出发外，近一、二年来又多了一项新任务，即是用来实现「无线通讯的完整、无线跨网跨区的全程无缝漫游」，这主要是针对东南亚与都会等稠密区所设想的新用途，有别于最初的地广人稀之用。本文讨论的重点就是针对WiMAX的发展与应用领域，讨论其在未来宽频网路环境中的定位。
　

图一　Airspan Networks的WiMAX用户端室内用数据机
　

註：该产品系列名为EasyST，其中ST为Subscriber Terminal之意，与CPE及Subscriber Station意思相同。资料来源：Airspan.com

自从Intel于2002年提出WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）以来，经过一、二年的底层规格研拟、提案、议订，其固定式通讯的标准：IEEE 802.16d于2004年上半完成制订，而行动式通讯的标准：IEEE 802.16e原预计2005年上半完成制订，但之后拖延半年，也于2005年12月7日完成，加上WiMAX Forum组织的成立、国内经济部启动M-Taiwan计画，电信局立法通过WiMAX固网式应用，以及Intel决议让更多的国内网通制造业者加入WiMAX产品（过去国内仅一家业者：正文科技Gemtek）阵营，看来歷经数年的酝酿、加温，2006年预计将会是WiMAX的成长、起飞年。

WiMAX首要定位：缩短数位落差
Intel为何会提出WiMAX的无线都会区域网路（Wireless Metropolitan Area Network；WMAN）技术？相信很大的原因在于东亚的惊人宽频密度、宽频普及率，包括南韩、台湾、日本、大陆等地都各有数百万条的到府宽频，并且也率先迈向光纤到府（Fiber To The Home；FTTH或Fiber To The Building；FTTB）的更先进歷程。

相对的在欧洲、美加、纽澳等地，因为地广人稀，实线牵佈的成本高昂、投资报酬率低，使得宽频密度与普及率远不及东亚。过去Internet上有80％的内容皆为英文，Internet开放民用后对英语系国家最为有利，可让社会与企业得到更多的便利与发展优势，为此日本富士通（Fujitsu）等大型企业才积极加强每位员工的英语能力，因为过去日本倚赖菁英翻译团队，以高效率方式翻译国外着作，让不善英语的日本国人也能快速吸收国外新知，但在Internet开放后，这种模式将不再有效。

如今，东亚的高密度、高普及宽频，反而让Internet的资源运用优势从欧美往东亚倾斜，东亚家家户户都有宽频的结果，使社会便利与企业竞争的提升速率有可能超越欧美，为了缩短因实线牵佈造成的劣势，遂提出无线式宽频的理念，此即是WiMAX。

当然，倡议WiMAX的业者不会明言此一主要发想动机，反而认为WiMAX最适合用在非欧美的其他地区中，可用于缩短数位落差（Digital Divide）、城乡落差，特别是在正逐渐看好的金砖四国（巴西、俄罗斯、印度、中国；BRIC）中，例如Intel于2005年8月的开发者论坛（Intel Developer Forum；IDF）中，就提出一种新型的概念电脑：Community PC，其是针对开发成长中国家所设计，对外通讯方式就特别强调使用WiMAX。
　

图二 Aperto Networks的WiMAX产品PacketMAX系列
　

註：PacketMAX包括WiMAX基地台（图左）、WiMAX数据机（图下）、以及WiMAX天线（图右）等。资料来源：ApertoNet.com

无线通讯的无缝覆盖补土
WiMAX除了以无线宽频为第一出发外，近一、二年来又多了一项新任务，即是用来实现「无线通讯的完整、无线跨网跨区的全程无缝漫游」，这主要是针对东南亚与都会等稠密区所设想的新用途，有别于最初的地广人稀之用。

在典型的都会区内，家家户户多有Wi-Fi的居家区域网路，或者公众场所也多有Hot Spot的无线上网区，但离开此两处就必须使用3G通讯，3G通讯与Wi-Fi相比，其速率慢、收费贵，但却在覆盖率及高速移动通讯等方面胜过Wi-Fi，等于两者各有优缺，为了让两种无线通讯间的表现落差不致过大，同时也用来弥补一些Wi-Fi与3G都未顾及的覆盖地区（如地下停车场），WiMAX可作为两种无线通讯间的界接、跨接角色，最终目的可让无线服务的使用者平顺且无形地在三种网路中漫游。

事实也确实如此，原本已退出WiMAX阵营的Nokia之后又回笼，并于2005年6月宣佈与Intel共同研究3G与WiMAX间的互补技术，期望在不久的未来能开花结果。

不过，就现实而言，目前WiMAX连第一角色的佈建成效为何都尚未有明显的实绩，作为无线补土的第二角色似乎就更加遥远，撇开Nokia与Intel正积极中的WiMAX/3G接轨整合，WiMAX与Wi-Fi的接轨整合都还有许多问题，WiMAX与Wi-Fi在QoS（Quality of Service）机制上的设计并不相同，WiMAX採行与非同步传输模式（Asynchronous Transfer Mode；ATM）相容的设计，而Wi-Fi则以IEEE 802.11e及WMM（Wi-Fi Multi-Media）为依据。

不仅QoS机制有差异，安全加密与认证机制也是，Wi-Fi使用WPA2的加密及认证，其加密演算法主要为AES、认证程序则为PEAP，而WiMAX加密可选择3DES或AES，但认证上採行PKM-EAP，虽然技术本质上的差异不大，但依然需要诸多的整合心力才能实现平顺接轨。

尽管各地营运业者可用自有的经验与整合技术来实现接轨，但不保证可以跨国跨地适用，因此WiMAX更迫切需要一个全球一致的接轨、整合规格与标准，目前这样的标准尚未浮现，虽然Wi-Fi Alliance有提供Wi-Fi产品的标准验证及互通性测试认证，WiMAX阵营也有WiMAX Forum的机构担任类似的工作，但也仅限于WiMAX自有的规范标准，而无跨两者的互通测试验证，这主要还是接轨标准未成形之故。

即便接轨标准成形、颁佈，到底要由Wi-Fi Alliance还是WiMAX Forum来负责接轨标准的合格测试及认证，也有待进一步的决议。
　

图四 WiMAX动态调变形成不同的覆盖率
　

註：WiMAX/IEEE 802.16虽可动态使用不同的调变方式来达到更远的覆盖率，但愈适合远距离传输的调变也必须跟传输率妥协，亦即图中的QPSK可传至最远，但传输速率也最低。资料来源：WirelessMAN.org

WiMAX有其发展上的隐忧
最后，经常有人问及Wi-Fi会否被WiMAX所取代？

对此只能说Wi-Fi与WiMAX确实有些功效重叠，如前所述，在大覆盖面积需求的公众Hot Spot佈建上，Wi-Fi明显会受WiMAX威胁，但在小区域的Hot Spot（如单一餐厅）佈建上，Wi-Fi依然足够，况且Wi-Fi开始诉求更高速的IEEE 802.11n（尚未定案）、EWC（Enhanced Wireless Consortium），仍可在短距、高速领域有其优势。

此外，具穿透传输特性的NLOS（Non-Line Of Sight；非视线路径）型WiMAX，确实可让使用者在居家环境内便能无线上网，但WiMAX毕竟是「个体装置连向公众网路」之用，并不负责各家庭自有区域内的资源分享服务（如档案传递、网路列印），此方面依然要倚赖Wi-Fi。

所以WiMAX与Wi-Fi有部份重叠，但却无法完全取代，同样的也难以完全取代3G，与WiMAX最大重叠的当是PHS，预计未来两者的替换取代率也会最高。

不过，WiMAX独有的诉求定位并非没有敌手，就公众宽频角色而言，电力线式的宽频HomePlug BPL/BPL（Broadband over Power-Line）有可能对WiMAX产生挤压，虽然BPL会因国度、地域上的供电特性（电压、频率）差异而有碍其普及推展，但相对的WiMAX也一样有全球一致遍适性的问题，因为WiMAX并非採行全球一致的ISM（Industrial-Scientific-Medical）频段，需要各国政府及法规的通融才能使用WiMAX。BPL目前在IEEE的提案阶段，暂编定为IEEE P1675、P1901。

此外，现有Wi-Fi及3G的规格强化提升，以及Wireless Repeater（强波器、继波器）等配套措施，也有可能全然不需要WiMAX的介入，而达到相同的全区覆盖目标，使无线补土的诉求价值因而稀释。
　

图五 WiMAX的各种可能运用
　

註：中小企业的无线T1/DSL专线、家庭/SOHO的无线宽频、公众上网Hot Spot的无线主干、或无线都会行动市话（如过去的CT2，今日的PHS）、无线固网等。资料来源：WiMAXForum.org
　

图六 WiMAX收发设备示意图
　

註：LOS型WiMAX用于无视线遮蔽的开阔地区（荒郊），NLOS型WiMAX用于有视线阻隔的建筑密集区（都会），至于CPE则可装设在室内（Indoor Self-install），三者各有不同的覆盖与收发范畴，图左为全功能型的覆盖范畴示意图，图右为标准型的覆盖范畴示意图。