随着近年来3G服务的日渐普及,各厂商开始投入4G的研发,4G技术标准有着三大阵营:移动WiMAX、LTE及UMB。近年来在Intel的大力推广下,移动WiMAX声势庞大,颇有脱颖而出的味道;但随着美国第二大移动通信业者Verizon的宣布采LTE做为其4G标准下,对移动WiMAX及UMB是一大重击,也让4G标准之争变成两雄相争的局面。以下将介绍这三种技术标准的特点,并分析其未来胜出的机会点。
一. 4G技术规格及现况
随着3G在2001年开始于日本和韩国投入商用后,近年来全球发展越来越快速,布建3G系统及启动3G服务的国家数目与日遽增;不过由于用户对移动通信系统的数据传输速率要求越来越高,而3G系统实际所能提供的最高速率虽然号称可达2Mbps,但目前最高的也只有384kbps,并不能满足用户的实际需求,因此国际电信联盟(ITU)及各厂商们亦在开始思索4G系统的研究和技术标准制定。
早在1999年9月ITU就把3G系统之后的标准化问题排入工作计划中,其有关4G的提法是Beyond IMT-2000(3G),并提议各会员国于2010年实现4G的商用。但到现在4G也仅是一个基本框架而已,定义并不明晰。
就ITU对4G的系统标准定义,主要是集3G与WLAN于一体,能够传输高质量视频图像,传输速率达到100Mbps,上传速度20Mbps,并能够满足所有用户对于无线服务的要求,且价格与固定宽带网络相同,并实现商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信等的无缝连接并相互兼容。4G具有更高的数据率和频谱利用率,更高的安全性、智慧性和灵活性,更高的传输质量和服务质量(QoS)。4G系统应体现移动与无线接入网及IP网络不断融合的发展趋势。因此4G 系统应当是一个全IP的网络。
1.4G系统的网络特点
目前对于4G的主要描述有以下几个重点:(1)建立在新的频段(比如5GHz~8GHz或更高)上的无线通信系统,基于分组数据的高速率传输(50Mbps以上),承载大量的多媒体信息,具有非对称的上下行链路速率、地区的连续覆盖、QoS机制、很低的比特开销等功能;(2)真正的“全球统一”(包括卫星部分)通信系统,基于全新网络体制的系统,或者说其无线部分将是对新网络(智能的、支持多业务的、可进行移动管理)的“无线接入”,能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝”连接,使得用户能够自由的在各种网络环境间无缝漫游;(3)将不是单纯的传统意义上的“通信”系统,而是融合了数字通信、数字音/视频接收(点播)/和因特网接入的崭新的系统,用户能够自由的选择协议、应用和网络。让应用业务提供商及内容提供商能够提供独立于操作的业务及内容。
在4G的网络结构上,可分为三层:物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能,中间环境层的功能有网络服务质量映像、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的,使发展和提供新的服务变得更容易,提供无缝高数据率的无线服务,并运行于多个频带,这一服务能自适应于多个无线标准及多模终端,跨越多个运营商和服务商,提供更大范围服务。
2.4G系统的关键技术
4G网络系统有以下几个关键技术:
(a)OFDMA技术
未来无线多媒体业务既要求数据传输速率高,又要保证传输质量,这就要求所采用的调制解调技术要有较高的信元速率及较长的码元周期,OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 技术正满足这一需求。OFDMA是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的,其主要思想就是在频域内将给定通道分成许多正交子信道,在每个子信道上使用一个子载波进行调制,各子载波并行传输,这样尽管总的通道是非平坦的,但每个子通道是相对平坦的。且在各子通道上进行的是窄带传输,信号带宽小于信道带宽,大大消除信号波形间的干扰。OFDMA技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落和窄带干扰,从而减小各子载波间的相互干扰,提高频谱利用率。
(b)软件无线电
软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用硬件平台,利用软件加载方式来实现各类无线电通信系统的一种开放式结构的技术。通过不同软件程序,在硬件平台上实现在不同系统中利用单一终端漫游。其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器,尽可能多地用软件来定义无线功能。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件等。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件(DSPH)、现场可编程器件(FPGA)、数字信号处理(DSP)等。
(c)智能天线(SA)
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能,被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发,同时,通过基带数字信号处理器,对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并,实现上行波束赋形。
目前,智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优,但相对而言各种算法均存在所需数据量,计算量大,信道模型简单,收敛速度较慢,在某些情况下甚至可能出现错误收敛等缺点,实际通道条件下,当干扰较多、多径严重,特别是通道快速时变时,很难对某一用户进行实时跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下,全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖,各组权值对应的波束有不同的主瓣指向,相邻波束的主瓣间通常会有一些重迭,接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式,与自适应方式相比它显然更容易实现,是未来智能天线技术发展的方向。
(d)MIMO技术
MIMO是指在基站和移动终端都有多个天线。MIMO技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空间复用是在接收端和发射端使用多副天线,充分利用空间传播中的多径分量,在同一频带上使用多个子信道发射信号,使容量随天线数量的增加而线性增加。空间分集有发射分集和接收分集两类。基于分集技术与信道编码技术的空时码可获得高的编码增益和分集增益,已成为该领域的研究热点。MIM0技术可提供很高的频谱利用率,且其空间分集可显著改善无线信道的性能,提高无线系统的容量及覆盖范围。
3.4G网络系统的几个技术标准
目前4G系统以LTE、WiMAX及UMB三大标准为主,其中WiMAX(IEEE802.16)近年来在Intel的大力推广下颇受重视,尤其在ITU宣布批准WiMAX成为ITU移动无线标准后,更是备受看好成为4G主要标准;至于LTE(Long Term Evolution)在获得GSM协会的宣布支持下,加上美国电信业者AT&T及Verizon相继宣布4G采用此技术后,未来前景后势看涨;UMB(Ultra Mobile Broadband)则是由高通(Qualcomm)主推,本来认为在CDMA为主的美国市场可望居于领先地位,但在Verizon宣布以LTE为主后,发展落于WiMAX及LTE之后。
有关这三大标准的技术规格及后续发展,以下将有更详细的说明。
4.各国在4G的发展情况
目前全球各国在4G的推动皆不遗余力,其中亚洲国家更是勇往直前,仅与欧美4G竞赛不相上下,韩国计划于2007年展开4G测试,中国台湾则将首次4G测试订在2008年第三季,不过,由于全球3G商用尚未站稳,台湾地区电信业者3G商用化亦不到1年时间,电信业者对于推动4G的必要性高度存疑。
(a)日本
日本NTT DoCoMo很早就开始进行4G的测试,目前其4G测试已成功以5Gbps的速度进行数据传输,较前一次的2.5Gbps增长一倍,并超越韩国三星电子在2006年8月写下的3.5Gbps记录。此次实验将天线数量由6支倍增为12支,接收数据时的信号处理技术也经过改良,因而得以将传输速度推升至5Gbps。
(b) 中国台湾
目前由台湾工研院资通所及电信国家型科技计划(National Science and Technology Program for Telecommunications;NTP)TW4G工作小组所主导台湾4G技术研发,已有明确进程计划,最快将在2008年第三季首度进行雏型系统测试,2010年进行第二次测试,若一切顺利,台湾地区自行发展的TW4G技术不仅可望在2012年商用化,并有希望成为国际标准的一部份。
据了解,TW4G系统核心技术为3GPP的Long-Term Evolution、移动式WiMAX(IEEE 802.16e),以及802.16j的Mobile Multi-hop Relay(MMR)作为台湾4G系统发展技术标准,同时TW4G技术亦将参与国际标准组织技术提案,台湾可望成为制订及参与宽带接取技术国际标准的一份子。
不过近年来台湾地区在WiMAX上的着力非常深,7月份甫发布6家得标厂商,预计明年下半年就会有商用开台,加上政府的助力及设备厂也强加布局下,预计WiMAX在台湾地区将脱颖而出。
(c)美国
美国目前在4G的布局,主要以Sprint、AT&T及Verizon为主。
Sprint在2006年时宣布以WiMAX作为其4G技术标准,预计在2010年之前将投资大约50亿美元构建基于新兴高速无线WiMax技术的4G服务网络;AT&T及Verizon Wireless则将采LTE技术,其中AT&T已推出了4G Access网络,它能配合目前的EDGE技术进行上传,并利用宽带OFDM技术进行下载。目前AT&T的4G Access网络升级分为两个阶段,第一阶段是移动电话基地台的软件构建,第二阶段则估计在两年后进行智能型天线的硬件构建;Verizon则是与Vodafone进行合作,预计于明年开始测试。
(d) 中国大陆
中国大陆虽然尚未来推出3G服务,但却早在4G上做动作。大陆政府早从2001年便展开“未来通用无线环境研究计划(Future Technology for Universal Radio Environment;Fu TURE)”,共有大陆10多所大学、研究所和企业参与。其中明定2001~2003年为Fu TURE第一阶段,着重开发关键技术;2003~2006年为第二阶段,主要从事系统及应用展示;2006~2010年则为第三阶段,亦即实地测试和商用化准备。
2007年初大陆在上海市长宁区展开4G移动通信技术实地测试,总测试费用约人民币1.5亿元(约1,930万美元);在移动测试项目中,无线下载速度最高可达90Mbps,该项技术预计2010年商用化。此次实测系在上海延安西路上进行,试验车辆以时速50公里在真实路况中行驶,所测得信息下载速度为20~90Mbps,上传速度则高达80Mbps;此外,上海崇明岛也在利用4G技术布建无线宽带网络,期望达成全覆盖目标,并为商用化预作准备。
二. 三大标准介绍及比较
在4G技术标准中,主要移动WiMAX、LTE及UMB这三个阵营,以下将就这三个标准说介绍及比较。
1.移动WiMAX(802.16e)
移动WiMAX指的是WiMax全名为Worldwide Interoperability for Microwave Access,于2001年6月由WiMax Forum提出,2004年6月IEEE 802.16-2004固定式标准制定完成,并于世界各国开始针对频谱分配进行审核,一些国家也开始进行布建。2005年12月IEEE802.16e-2005标准制定完成,这也就是所谓的移动WiMAX,随着标准的底定,加上WiMAX Forum中的网络工作群组(Network Working Group)于2007年3月底完成1.0.0版网络架构(Network Architecture)文件,使得支持移动性功能的都会宽带无线网络俨然成形,让WiMAX技术朝向移动式迈进。
在移动WiMAX中,WiMAX Forum在兼具模块化、弹性、扩展性与延伸性,并满足安全性、移动性、服务质量(QoS)与服务应用等功能的考虑下,定义WiMAX端对端的网络系统架构,以网络关联模块(Network Reference Model, NRM)作为逻辑上的呈现。在NRM中定义功能组件(Functional Entities)及关联点(Reference Points, RP),功能组件藉由关联点来达成交互式的沟通。
功能组件包括有客户端(SS/MS)、存取服务网络(Access Service Network, ASN)及连接服务网络(Connectivity Service Network, CSN),基准关联点R1-R5将分别描述各组件间的通信协议与程序,客户端可以透过ASN或CSN享受无线宽带服务或是与另一客户端进行通信。CSN大多属于电信系统业者提供的IP网络,分别与使用者认证服务器(AAA Server)、网络管理系统(Network Management System, NMS)、Foreign Agent(FA)及Home Agent(HA)等系统介接提供相关功能,内部实体组件不在WiMAX论坛的定义范围内。
ASN内部则包括有ASN-Gateway以及基地台两种实体组件。基地台具备完整的802.16标准WiMAX MAC与PHY的能力,透过单点对多点的模式与建构在企业和住家中的客户端进行通信,并负责无线资源配置,以及与ASN-Gateway进行通信和传收数据的重要任务。ASN-Gateway为多个控制功能所组成,负责监控与命令所属基地台、ASN内部封包的转送,以及与CSN和其它ASN之间的连结沟通,也可能具有备用或平衡负载的能力。
另一方面,802.16e-2005与802.16-2004相同,仍然提供SC、SCa、OFDM以及OFDMA等四种实体层的选择。不过WiMAX Forum所选择的主要实体层技术,却不同于固定式WiMAX所采用的OFDM技术,改采用OFDMA的实体层作为移动式WiMAX的主要方案。同时为强化移动式WiMAX性能,开始将标准中选择性功能增列为必要,并且规划于Wave 2的测试项目,例如AAS(Adaptive Antenna System)、MIMO及HARQ等。
目前WiMAX技术的标准化及商用化进程均出现重大突破,支持移动性功能的802.16e-2005标准已逐步修改完善,并成为主导,配合正在制定中支持移动性功能的802.16j无线中继站标准(Multi-hop Relay, MR),大大增强移动式WiMAX网络的布建优势;而位于产业链前端的芯片研发发展迅速,目前已有Intel、意法半导体、Runcom、Beceem、Picochip及Sequans等公司陆续提供支持802.16e-2005 的OFDMA技术芯片组,且大部分芯片组都将支持MIMO及AAS技术。
值得注意的是,MIMO及OFDMA是其重要发展趋势。MIMO技术的核心概念主要是利用多根发射天线与多根接收天线所提供的多重传输途径,以提升传输速率与改善通信质量,与传统的AAS天线相较,不仅传输速度增加,其成本也大幅下降。而OFDMA则是指同时利用多个窄频传送数字信号之技术,可同时支持多个使用者传输数据,有利多媒体数据传输,使无线传输流量更大、更快速。除此之外,OFDM技术能有效抑制无线信号经NLOS路径传输时,因多径因素而产生的干扰问题,因此对WiMax来说,使用MIMO-OFDMA技术,将有助于WiMax之通信质量达到未来4G所要求的“优质、宽带、高速、高频谱效率”之通信质量。
2.LTE(Long Term Evolution)
LTE全名是Long Term Evolution,是由3GPP组织所制订的规格,是从GSM、GPRS、EDGE、WCDMA、HSDPA、HSUPA、MBMS一脉相承的技术体系,符合3GPP Release 8的技术规范。LTE的研究项目(study item)是于2004年底在3GPP中提出的,当时的目标和关键特性还不是很清楚,争论也比较多,但在2005年6月的魁北克会议上最终确立了系统目标(requirement),到此LTE的概念正式确立,具体内容如下表:
LTE标准的发展过程可分为研究项目(study item)和工作项目(work item)两个阶段。
● 研究项目(study item)阶段在2006年中结束,主要完成目标需求的定义,明确LTE的概念等,然后征集候选技术提案,并对技术提案进行评估,确定其是否符合目标需求。对有可能融合的提案进行讨论,甚至还可能对某些技术的优越性进行辩论,最终选择出适合未来LTE的技术方案。
● 工作项目(work item)阶段在2006年中以前建立,并着手标准的建立。该阶段将对未来LTE标准细节的各个方面展开讨论和起草,并一直持续到2007年中。
LTE在技术提案征集上有6个选项,按照双工方式可FDD和TDD两种,而按照无线链路的调制方式或多址方式主要可分为CDMA及OFDMA两种,如表3。
随着LTE标准化工作的不断推进,业界也提出了WCDMA、TD-SCDMA等现有3G技术标准向LTE演进的明确路线。
(a)WCDMA→LTE演进路线
从WCDMA向LTE的演进,首先是实现HSDPA(P1),上行和下行速率分别达到1.8Mbit/s和3.6Mbit/s。HSDPA(P1)技术已经在2005年开始商用,2006年开始进入大规模商用部署阶段;其后是实现HSDPA(P2)和HSUPA,上行和下行速率分别达到8Mbit/s和14.4Mbit/s,商用时间将在2007年~2008年。1tSPA+是HSDPA(P2)和HSUPA技术向LTE的中间过渡方案,其上行和下行速率分别达到10Mbit/s和40Mbit/s,并开始采用OFDM技术,其商用时间将在2008~2010年之间。最后从HSPA+演进到LTE。
(b)TD-SCDMA→LTE演进路线
从TD-SCDMA向LTE的演进,首先是在TD-SCDMA的基础上采用单载波的HSDPA技术,速率达到2.8Mbit/s;其后采用多载波的HSDPA,速率达到7.2MMbit/s;到HSPA+阶段,速率将超过10Mbit/s,并继续逐步提高它的上行接入能力。最终在2010年之后,从HSPA+演进到LTE。
业界对于演进路线还存在一些争议,主要的争议点在于是否需要经历HSPA+这样一个阶段来过渡到LTE。有一部分厂商认为可以不必经历HSPA+,直接从HSPA升级到LTE。
而根据3GPP对LTE所规画的时程表,LTE原型系统预计在2007年底出现,并于2008年底进行实地测试,最快在2010年初就会展开实际网络布建。
由上可以发展,LTE的规格目标是下行传输速率达100Mbps以上,上行传输速率50Mbps,足以与现在的WiMAX及ADSL相提并论,尤其在存取时间、频谱效率及数据传输量都有改善,网络投资成本也能因此降低,一般预期2009年底将可正式商业营运。
目前国际电信设备大厂与电信业者均积极布局LTE,其中易利信、Nokia-Siemens、北电及LG电子都已公开展示,日本NTT DoCoMo与NEC、富士通、Panasonic及摩托罗拉合作开发LTE系统,而由阿尔卡特朗讯、易利信、诺基亚、Nokia-Siemens、北电、法国电信/Orange、T-Mobile及Vodafone连手发起的LTE/SAE Initiative,则是业界第一个推动LTE的正式组织。
3.UMB(Ultra Mobile Broadband)
UMB是CDMA2000系列标准的演进升级版本,可以在1.25MHz和20MHz间以约150KHz的频率增量灵活部署,支持频段包括450MHz、700MHz、850MHz、1700MHz、1900MHz、1700/2100MHz、1900/2100MHz(IMT)和2500MHz(3G扩展频段),主要由CDMA业界所主导,其可与现有的CDMA20001X和1xEV-DO系统兼容,但在数据传输速率、延迟性、覆盖度、移动能力及布建弹性等方面都更具优势。
UMB是CDMA2000标准家族中的最新成员,属于OFDMA解决方案;该标准使用先进的控制与信令机制、无线电资源管理(RRM)、适应性反向链路(RL)干扰管理和先进的天线技术,如MIMO、SDMA和波束形成技术。UMB解决方案可提供先进的移动宽带服务,在频谱的一端提供经济、低潜伏时间的语音业务,而在另一端提供潜伏时间敏感、宽带的数据通信。
而为支持普遍存在和流行的接入,UMB支持不同技术间的接入切换功能和与现有CDMA20001X和1xEV-DO系统的无缝操作,其特色如表:
另外UMB也能够带来更大的频宽、频段和波段选择范围,以及网络的可升级性和灵活性,并能使纯IP以及各类可变包长的数据传输速度达到比目前商用系统更高的数量级,能够从根本上提高用户体验和增强运营商的赢利能力。
UMB主要是由高通公司所主导,日前CDMA发展组织(CDG)3GPP2计划公布UMB空中界面规范—3GPP2 C.S0084-0v2.0,预计UMB规范将被3GPP2组织伙伴迅速转化成官方的全球标准,其中包括日本的无线电工业及商业委员会(ARIB)、中国通信标准化协会(CCSA)、美国通信行业协会(TIA)、韩国电信技术协会(TTA)和日本电信技术委员会(TTC)。
而在厂商方面,除高通外,目前摩托罗拉、中兴通讯及华为均已表态支持,另外还有阿尔卡持朗讯也投入设备的开发行列中,预计2009年上半年可望商用化。
三.三大技术标准厂商布局动态
随着时间的越来越逼近,三大阵营的布局脚步已加速,其中WiMAX的厂商动作最大,而LTE今年来在AT&T、Verizon及易利信的相继声援下,有后来居上之姿,UMB相较于前两者则有些势微。
1.移动WiMAX(802.16e)
在移动WiMAX的推动中,大致上可分成通信设备及电信业者两方面来看:
(a)通信设备商
在设备商方面,像阿尔卡特朗讯、北电、Nokia-Siemens、摩托罗拉、三星等都有投入相关设备的开发,其中以北电最为积极,日前更在美国WiMAX World展会上完成了全球第一个基于4G WiMAX的统一通信解决方案的展出,此次演示展示了无线营运商未来为中小型企业和企业客户提供托管的统一通信解决方案的可能性。
北电也在台湾成立WiMAX 4G Ecosystem卓越中心,以促进WiMAX设备与应用服务的互通性,加速全球WiMAX技术的部署。卓越中心将支持多种高频宽的的多媒体应用的测试与展示,如VoIP、影音喘流、IPTV、数字录像与透过PDA、NB与WiFi手持式装置,进行WiMAX、WiFi和3G平台间的数据传输,协助电信系统业者、手机及内容提供者与网络设备,进行互通性的测试。
另外北电也将与Urban Wimax公司共同在西欧3G市场对4G行动WiMax技术进行测试,预计测试时间将约在2008年稍早英国的WiMax频段拍卖之前。预计测试必需的技术、服务和基础设施的建构,并对采用WiMax连接互联网的用户进行4G服务的测试。最初的合作重点将包括装配之前的测试,端到端供应链的测试和对客户的测试,另外还将探讨批发和零售移动WiMax网络的商务案例。
(b)电信业者
在电信业者方面,以Sprint Nextel最受瞩目。Sprint Nextel是美国第三大移动电信运营商,为第一个宣布将行动WiMAX正式商用的营运商,预计在2010年之前投资大约50亿美元构建基于新兴的高速无线WiMax技术的服务网络, 2008年末在WiMax网络上的投资将达到25亿美元。
而在日本方面,由ACCA Networks与NTT DoCoMo为主体的Mobile WiMAX企业联盟,也于日前正式向日本总务省提出2.5GHz频带的执照申请,如能顺利取得执照,除针对ACCA Wireless进行合计300亿日圆的增资,并计划于2009年3月正式开台服务,收费将采用定额制,2009年用户目标25万户、2013年500万户。在营收计划方面,2009年60亿日圆,2013年1500亿日圆,同时于2012年达成正式转亏为盈。预估至2015年的累计设备投资可望达2000亿日圆。
在基地台设置计划方面,2009年度前服务范围将包括东京都、大阪市、京都市、名古屋市等都会区,2010年推展至关西、关东、中部等各主要城市,以及札幌、仙台、静冈、福冈等区域。而在终端形态方面,初期将以ACCA Wireless提供的卡片型终端为主,之后陆续内建于NB、PDA产品,至2011年进一步普及至车用设备。
而日本KDDI也与Intel、JR东日本、Kyocera、大和证券集团总部、三菱东京UFI银行等公司合作,共同推动行动WiMAX事业;Intel等5公司将参与KDDI于2007年8月29日设立,名为“Broadband Wireless企划”的企划公司增资计划。
在韩国方面,由于WiBro服务Wave 2将于明年初正式进入商用化,包括KT、SKT等韩国WiBro服务业者,纷纷扩大推动设备投资,尤其是取得WiBro经营权却一直致力于3G设备投资的SKT,目前也已正式展开WiBro设备投资。而KT也计划将原本采用Wave1技术为基础的设施,全部升级至Wave 2技术,于首尔及首都圈一带提供高质量的WiBro服务。SKT则认为Wave 2技术可稳定支持多媒体数据传输,将以补强以音讯为主的HSDPA网的概念,扩大WiBro设备投资,提供WiBro服务。
展望未来,由于Intel已规划在其2008年新平台“Montevina”的无线芯片模块“Echo Peak”中,将整合WiMAX无线宽带网络技术,而目前包括宏碁、华硕、联想、Panasonic及东芝等业者,均已表态希望在2008年将WiMAX内建至以下一代Centrino处理器技术为基础的NB中。预计2008年WiMAX终端产品整合将以NB、UMPC为主,而2009年预计其终端产品应用则可进一步推展到手持应用装置如PDA、MP3 Player、游戏机或车用娱乐系统和数字家庭等。iSuppli更预估到2011年全球移动WiMAX用户(基于802.16e)将达到2900万用户,占全球移动用户的0.6%。
2.LTE(Long Term Evolution)
在今年11月中旬于澳门举行的Mobile Asia大会上,GSM协会(GSMA)宣布其在4G技术竞赛上将支持标准,无疑为LTE未来发展注入一剂强心针。目前在LTE阵营内,以易利信、阿尔卡特朗讯、Nokia-Siemens、Verizon、AT&T、T-Mobile为主。
易利信、诺基亚及Vodafone等国际电信设备大厂与跨国电信业者,决定携手推展次世代行动宽带网络标准LTE/SAE,未来该标准将可支持100Mbps以上的频宽,足以与WiMAX一搏,该标准预计2009年-2010年进入商用化时程。
联合推动LTE/SAE发起人会议(Initiative)的业者,包括阿尔卡特朗讯(Alcatel Lucent)、易利信、诺基亚、诺基亚西门子网络(Nokia Siemens Networks)、北电(Nortel)等电信设备大厂,以及法国电信、Orange、T-Mobile及Vodafone等欧系电信业者,将遵循3GPP制订的Release 8规范,推动下1代高速移动宽带网络的实现。
根据上述业者的规划,LTE/SAE技术将可提供比3GPP Release 6高速封包接取(HSPA)更优越的移动宽带服务,足以达到目前固接式ADSL的频宽,但能具备GSM网络的行动力及覆盖度。3GPP LTE/SAE网络可望提供营运商更低的营运成本、更高的传输速率、更低的延迟及更佳的使用经验。
该组织的成员将透过一系列的联合测试,共同展示LTE/SAE技术的潜能,5月正式运作后,预计维持18~24个月,其中包括电波传输效能测试、初期互通测试、实地测试及完全客户测试等,测试结果将会运用在未来的技术建置与标准化工作。此外,该组织也将协助推展相关生态系统的建立,包括各种设备与应用,预计2009年-2010年能进入商用化建置的阶段。
另外阿尔卡特朗讯和LG电子也加入LTE联盟(LTSI),并宣布两家公司以阿尔卡特朗讯的LTE解决方案,及LG的LTE实验移动终端,成功完成LTE呼叫测试。上述测试中同时采用了单天线配置和多重输入/输出(MIMO) 2×2配置,并透过一个10MHz频道进行数据传输。该测试同时还是LTE/SAE试验联盟所开展的一项大型测试计划之一。未来双方还将致力于共同推动大型多样化LTE生态系统的快速发展,以确保在2009年之前能够推出商用LTE解决方案及服务。
在电信业者方面,美国第二大移动运营商Verizon Wireless日前宣布其4G网络将采用LTE标准,并与Vodafone进行合作。Verizon表示,该网络将基于Long Term Evolution (LTE)技术。Verizon的网络以CDMA为主导,而LTE被公认为全球最广泛GSM网络的升级方向,而Verizon目前的态度显然是想在未来发展到G网,此举无疑是给高通一大重击。不过,Verizon决定朝向LTE技术发展将让无线网络设备商受益,如Nokia Siemens、Ericsson、Motorola、Nortel Networks、Alcatel Lucent。Verizon并未提及建构网络的时间表,但Vodafone表示,在可能开始使用LTE技术商用前预计是在2010年或2011年;而在他们基于共同平台上之前将是在2015年。
3.UMB(Ultra Mobile Broadband)
相较于前两者,UMB算是市场上动向最少的,除高通及阿尔卡特朗讯外,近期不曾听见有较大的设备厂商或电信业者宣布支持,尤其是在Verizon从CDMA改投LTE阵营后,对UMB无疑是一大冲击。
四.结论及展望
从前面三大标准的发展趋势来看,三者虽然各有差别,但是也有一些共同之处,主要都采用OFDM和MIMO技术来提供更高的频谱利用率,这也是为何阿尔卡特朗讯坚持三种标准都投入研发的关系。
从真的要去分析这三种标准谁会胜出,以目前的情势来看,移动WiMAX虽居于领先,但LTE则后势看涨。以终端设备商来看,目前双方在通信设备厂商的支持上大致相同,除易利信已宣布放弃WiMAX全力抢攻LTE外,其余如阿尔卡特朗讯、Nokia-Siemens、摩托罗拉、北电等都有投入此两阵营的开发,而移动williams更拥有Intel这全球半导体龙头厂商的支持,若真能顺利在2008年推出内建WiMAX芯片的NB,将有助于WiMAX成为4G主力标准。
不过LTE亦不容小看,尤其是其在电信业者方面获得的支持力道。举凡全球主要的电信业者,像AT&T、Verizon、Vodafone、T-Mobile都将选择LTE做为其4G技术标准,而WiMAX虽有Sprint-Nextel宣布支持,但其近来的动向颇令人担心,其它则多是新兴市场或新崛起的电信业者,力道稍嫌薄弱。在未来由电信服务业者主导通讯规格的市场趋势下,LTE可算是后势非常看好。
至于UMB,随着Verizon的改投LTE阵营,对此无疑是一大重击,虽然高通可藉由之前购并的Flarion科技公司,可望在未来有机会收取LTE的相关专利费用,但预期UMB将在WiMAX及LTE两大阵营的挟击下逐渐消失,而未来4G技术标准更将成为双雄鼎立的局面。
展望未来,根据In-Stat的研究报告,尽管在2008年或2009年之前,官方对于无线4G技术的定义尚未发布,但是4G技术的指标分配已经出现明显的竞争。预估4G技术很有可能在2010年-2012年中期开始进入市场,到2012年将占主导地位。