4G、M化大未來

(本文在版工台灣的 blog 發表於: 2005/05/27)

三、四年前的台灣行動通訊市場很熱鬧，當年由於歐規 WCDMA 的 3G 服務在台灣陸續正式開台，吸引了不少媒體的目光。以下版工僅節錄部分「一般平面媒體」對 3G 開台的相關報導：

• 台灣大斥資 200 億打造 3G 王國。台灣第一個 WCDMA 3G(第三代行動電話)服務品牌─「catch 3!」昨(廿五)日正式誕生，台灣大哥大也因此躍升為兩岸第一個提供 WCDMA 3G 服務的電信公司。台灣大並決定在今年底之前，加計一百億元左右的 3G 執照費用在內，共投資兩百億元打造 3G 王國，搶當國內 3G 市場的 No.1。「Catch 3!」初期提供 60 到100 Kbps 的傳輸速率，未來會提供 384 Kbps。 3G 市場第一波由網路系統帶動的數百億元商機爭奪戰已落幕，第二波手機及內容服務商機，才正要開打。

• 行政院上周召開跨部會會議，通過第三代行動通信(3G)業者可同時享有五年免稅、設備投資抵減兩項補助。3G 服務將在11月前全面開台。國內五家 3G 業者，亞太行動寬頻首先開台(版工註：國內唯一採用美規 cdma2000 的 3G 業者，於 2003 年 7 月即正式開台)，營運一年多，至三月止用戶數約 50 萬用戶，遠傳、台灣大哥大也分別在今年一月、三月取得特許執照，兩家業者各須在七月、九月前開台營運。

• 電信業者對於今年即將陸續推出的 3G 開台以及號碼可攜式等服務，雖然認為對於國內電信市場會有重新洗牌效果，不過對於該兩項業務，究竟會為今年整體業績帶來多少貢獻？法人則持保守態度。

• 某平面媒體記者的新聞分析》盼了好久，昨天台灣大哥大終於宣佈 3G 服務暖身試跑，為國內的 3G 之路跨出一大步。這絕對是網通業的重點大戲，因為 3G 不止是單純的一項服務，更是一個產業，將直接牽動政府推動通訊產業成為「新兩兆雙星」的最後成敗。

• 國內行動電話七月後將進入全面影像時代，以往民眾講手機的習慣將變成看手機。 3G 手機相較 2G 手機，還有一大功能，就是高速傳輸，可收發郵件，像是一台小型筆記型電腦。電信業者指出，影像電話應用很多元，目前日本發展最成熟的是遠端監控功能，家中只要有 ADSL，再加裝攝影機，民眾出門在外，可透過影像電話即時看到家中情形。因 3G 技術，可讓遠端監控費用大大降低，民眾使用意願大增。

但 3G 的應用潛力是否真如這些業者和記者所宣稱的那麼偉大？版工認為這些媒體記者的觀點還是當作參考即可。我們再來看些其它較偏技術性專欄的報導：

• TaiwanCNET，「從3G直接跨到4G？ 」，2003年6月 在發展下一代行動通信產業中，一部分具有超前意識的行動營運商已經磨拳擦掌，準備跨過3G，把目光盯向了技術更為先進、傳輸數率高達100Mbps的4G。

• 數位之牆，「3G與4G的競爭」，2002年2月隨著熱度的升高，這個被稱為4G的無線上網服務，居然被認為有可能比先前在歐洲大起大落的3G無線上網服務還要早成熟，甚至有人質疑它根本就會取代3G。 在台灣 3G 執照的競標才剛剛落幕，雖然是幾家歡樂幾家愁，但是得標者卻也不見得有多高興，因為對這些業者來說，3G 執照不得不標，但其實大家都對於 3G 的前景抱持懷疑的態度。而被稱為4G的無線區域網路市場，看起來相對成熟許多，至少它不必動用到龐大的資源耗時費力的去建立基礎建設，反而是現成可行的方案。

　不只在台灣，包括過去歐洲也因為對於行動通訊的發展過於熱衷，而導致執照競標大戰。但業者灑出大把銀子標來執照，卻發現未來營運後不一定能回收，只好把這張天價標來的執照先擱著，並在這幾年來按兵不動，持續觀察是否應部署營運。這些業者主要的考量，在於 3G 若要開台在硬體建置上需耗費大量成本，因為 2G/2.5G(GPRS) 網路要昇級到 3G，必須在全國各地的機房內，額外設置所謂的 RAN 設備，但事實上 3G 能提供的頻寬也僅僅為 384 Kbps 左右(2Mbps 的傳輸速率只是理想值，因為用戶的移動性和所在區域都是變數，可參考圖 1)。因此 3G 雖足以發展影像傳輸、遠端監控等應用，但業者大量的投入硬體建置，所能獲得的頻寬增益實屬有限，也離人們真正想要的線上即時欣賞高畫質影片、各種多媒體影音應用，以及與各產業作結合運用所需要的頻寬有所落差，實因受限於 3G 技術先天性的限制。

  圖 1　IMT-2000(所有3G系統的總括規格)定義在不同的環境下，3G的行動電話用戶具有不同的傳輸速率

    　此外，3G 的缺點尚包括對於「非對稱式」的資料連結支援不佳，3G 規格中的 UTRAN FDD 技術其模式為上傳與下載的傳輸速率一樣，但一般來說都是下載的量要比上傳的量來得大。而雖然另一種 UTRAN TDD 技術，其 frame(訊框) 裡的 time slots(時槽) 可依需要分配給上傳與下載來使用，可把非對稱的問題處理得很好，但仍有其它問題，像是在中大型的 cell(細胞) 裡難以使用，也就是只適合在室內使用 [1]。   

至於 4G 方面又有何先天的優點呢？

• 4G 的目標是獲得高達 20Mbps 以上的資料傳輸率，即使在以時速 250 公里行駛的車輛上也能達到此速率，並且可結合豐富的數據、影音多媒體功能。此外 4G 的覆蓋範圍也比 3G 更為廣泛。

• 依兩年前所發佈的研究成果和專家預測，4G 系統可望在 2010 年以後投入商業營運，最高下載速率將達到 100Mbps(不過版工聽說目前發展中的技術，已可明顯突破此一速率)，看來業者仍樂觀相信 4G 將為行動通訊帶來值得期待的商機。

• 從以前的 1G、2G，到現在的 2.5G、3G，在核心網路都是走電信交換網路(circuit-switched mode)，但 4G 的 core network 則改走 IP 網路，能夠和各種網際網路應用有更緊密的結合。而採 All-IP 之無線接取與網路交換機制，還可支援 IPv6 位址與相關移動管理，並提供更有效的 QoS，滿足多樣化服務的品質需求。關於這方面可參考昇陽公司的這篇文件：使用開放系統解決方案建構第四代無線網路，在文件的下半部有對 4G 全 IP 網路的介紹。

• 有效提供系統容量至 3G 系統的 10 倍以上，有效降低系統建置成本至 3G 系統的 1/10 以下。不需像在建置 3G 環境時，得先在各地機房建置前述的 RAN 設備。

• 各無線傳輸系統之互通整合，包括 2G、3G、WLAN、UWB、Bluetooth、數位無線廣播、平流層無線通訊、衛星及 Ad-hoc 端對端通訊等，並提供最佳的無線傳輸效果，方便全球漫遊與無縫隙服務。 (版工註：Ad-hoc 是未來也很有潛力的一項無線通訊技術，可讓單一設備或工作站直接進行「點對點」溝通，而毋需經由無線AP(Access ，不但移動性高，且部署非常容易。有興趣的網友可自行搜尋相關文件。)Point)

• 具備自動切換(handover)功能。終端設備能持續分析周圍的通訊網路，進行無線信號接收和漫遊，提供跨系統服務，能自動選擇是否平順地切換到最適合的網路系統。例如用戶從外面進入某大樓時，就可從蜂巢網路切換到 WLAN。

以下是各世代行動通訊的技術規格 [1]，有興趣的網友可自行參考：

　無線通訊的未來會如何發展呢？3G license 不只在台灣，在世界各國或跨國區域已陸續標售出去，國際化的電信大廠也開始發展無線通訊的基礎與應用服務。雖然近年來受全球性的經濟衰退而緩慢下來，但是持續發展的趨勢必然不會改變。而 4G 的來臨則可能還需要一些時間，有興趣的網友可自行參考歐洲的 IST(Information Society Technologies)，其有針對 4G 問題探討的計劃，網路上也已有一些相關資料。

 

 　不過，相信未來不管是 3G、4G 甚至 5G，真正的關鍵仍在於內容與服務、相關軟件程式的開發，這也是我們身為應用程式開發人員值得注意的一塊領域。至少比爾老兄本身也看好行動裝置市場，並認定手機終將取代 iPod 等 MP3 隨身聽，持續投入

 故事內容：　王太太正在和澎湖的老同學透過3G手機影像傳輸，炫耀她上星期去日本買回來的最新春裝。於是，貼心的王先生只好代替太太跑一趟超級市場買菜和水果。但連蔥、蒜都不會分的他，為了避免挑錯食材回家討皮癢，拿起隨身的3G手機，將影像傳給老婆大人，請老婆鑑定蔥、蒜，以及各種蔬菜水果的新鮮度。隨後王先生用他手機內建的Felica晶片，直接用手機刷條碼付款。 　把青菜和水果買回家後，王先生正準備利用3G手機和遠在美國的客戶來場簡單的視訊會議，卻突然接到歹徒的勒索電話，說他們上才藝班的小兒子王小明被綁架。心急的王先生趕緊用3G手機打電話給才藝班老師，透過影像傳輸，他看到小兒子事實上根本一點事都沒有，正在才藝班快樂的學圍棋。 　才放下心來的王先生卻不得安寧，因為他的大兒子王大明，此時急著跑回家求救，原來王大明下午約好和朋友去看電影，卻因為電影院買不到票，決定用3G手機上網看。雖然受限於頻寬僅能看到畫質尚可之串流影片，但至少不用在每次有強片上檔時，都要去公共場所人擠人。 　沒想到，王大明不熟悉新手機的操作，原本是要透過3G功能上網看電影，卻按成錄音與傳輸，把他和朋友凝視著手機時的畫面，傳到在英國念書的女朋友手機上；而王大明身旁的朋友，正是班上新轉學進來的美麗女同學……。 　隔天，王先生在下午即將下班時，受到課長及單身男同事的邀約去聲色場所喝一杯，原本想利用加班當藉口瞞著老婆的他，最後還是婉拒了這幾位目前尚仍單身同事的邀請，因為王先生怕老婆只要打一通電話，就讓自己在酒店的行蹤透過3G快速傳輸而無所遁形。 　王先生最後決定下班後直接回家。在等車坐捷運時無聊的他，隨手拿起身上的3G手機撥出一通影像電話，最新的新聞片段便源源不絕地從手機播放出來。關心自己股票投資的他，再撥出一通影像電話，馬上看見股市走勢及分析圖表，以及某位股市分析大師正口沫橫飛地在解盤。在快到家時，王先生順便用手機上的健康偵測功能，幫自己做了個簡單的健康檢查，並將檢查數據資料傳給王太太以及剛預約掛號準備去看診的醫院。

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參考文件 : [1] 顏春煌，2003，「行動與無線通訊」，金禾出版社，第 13、21 章。 [2] 數位之牆網站，http://www.digitalwall.com/main.asp [3] 蔣明全，2004，3G時代的4G夢。 [4] 網路文件。

相關文件： [1] 資訊與通訊整合看見M化大未來 [2] 企業M化市場動能再起 [3] e化後，要M起來嗎？ [4] 無線通訊及網際網路專題報導(pdf) [5] M化，就從最基本和最大的需求開始 [6] 5大步驟學會M化 [7] 企業M化 如何讓效率加倍？

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Windows Mobile 的開發；Steve Ballmer 也在日前對史丹福大學商學院學生演講時說：「未來數年，在電腦與通訊技術融入日常生活方面，會興起一股真正的變革。」他預言：「未來五年的變化，會超過這十年來的變化。」看好行動裝置的未來。而另一技術陣營 Java，其行動裝置開發技術 J2ME 相信也是程式員值得投入學習的技術，對這方面有興趣的網友，可參考 Java 週報的兩篇文章：基本Java手機程式學會了，接下來看什麼書？、移動開發2005趨勢分析。本文最後提供一篇 3G/4G 手機未來應用的情境式故事，或許不久後的將來即能實現。