802.20技术标准

在IEEE 802系列标准中，802.11/15/16/18/19/20是目前最热门的，而802.20是其中最新的标准。在最近几年，Wi-Fi LAN（WLAN/802.11a/b/g）标准的普及率不断地提升，它能够?笔记型电脑和其它行动装置提供无线宽频连接。不过，802.20标准可能会改变Wi-Fi LAN所建立的无线网路的发展方向。 Wi-Fi和802.16城域网路（metropolitan area network；MAN）系统都受到了传输距离的限制，它们的传输距离分别只有数百英呎和30英哩。802.20系统却比现存的2G、3G手机网路优异，它将在与手机网路相同的覆盖范围内，实现与Wi-Fi相当的连接速度。这似乎非常吸引人，因为802.20技术是集大成者，因此也有人称它为4G。

《图一　3G和802.20的比较（NRMC：not real mobile computing；PGMC：pretty good mobile computing）》

802.20标准在频谱利用效率方面，将是现今的无线通信系统的两倍，而且提供更高的QoS保障，以此实现频谱效率和更小的延时，为用户带来可媲美有线网路连接效果的高速资讯应用。

IEEE 802.20工作小组的任务

2002年12月11日，IEEE 802.20标准工作小组成立, 它也被称为「行动宽频无线存取小组（Mobile Broadband Wireless Access；MBWA）」。 IEEE计划将802.20标准于2004年底完成。

IEEE 802.20标准工作小组的使命是：制定出一个以无线电为媒介，有效率地传输和提供IP封包服务的标准。其目标是要让全世界都能够架设便宜的、到处皆有的、永远都连线的、不同厂牌的产品都能够互通的行动式宽频无线存取网路。并满足企业、家庭、和消费者的需求。

MBWA小组的工作范围

MBWA小组主要负责制定无线电实体层和媒体存取控制层（MAC）的规格，以达到不同厂牌的MBWA系统都能够互通。此系统在许可频段3.5 GHz以下工作，使IP资料封包之传输能够最佳化，平均每一用户的尖峰数据传输率要超过1 Mbps。在城域网路（MAN）环境下，支援各种交通工具的行动通讯功能，交通行驶速度最高可达每小时250公里。提高频宽利用率，保持用户的数据传输率和可上线使用的用户数量，都必须比现存的行动通讯系统明显增强。

802.20能够提供的服务等级会和现存的有线宽频系统媲美，例如：缆线（cable）和xDSL。它的细胞（cell）通讯范围可以超过15公里。它可以提供互动式的声音、影像和数据服务，功能比3G还要优异，如(图一)的比较。 PDA、笔记型电脑和智慧型电话将成?802.20标准最初的受益者。

802.20会威胁到3G吗？

802.20或MBWA目前在无线电业界引起广泛的争论。一些人认?它会对3G形成威胁。事实上，负责评估和开发商用技术的IEEE 802.20工作组并没有向外透露任何消息，因?它的领导阶层正在激辩中。 3G的既得利益者和提倡普及802.20标准的集团正在争夺该工作小组的控制权。像Qualcomm等大厂，深怕3G被802.20比下去，因而蒙受重大的投资损失，所以都没有对802.20标准发表评论，因此有些批评家指责他们试图阻止802.20标准的普及。不过,其他公司则在大力促进802.20标准的普及,他们深信:电信业者迟早会意识到直接升级到被称?4G的802.20技术,能够带来更好的收益。

回顾Wi-Fi在刚刚上市时也曾被认?会威胁到3G，但如今看来事实并非如此。尽管802.20确实扩展了无线宽频网路的范围，但因担心802.20标准可能会与现有的手机网路不相容，电信营运业者在现有的手机网路上投入了巨额资金，并拥有大量客户，他们是不会轻易放弃现有的网路而重开新炉灶的。毕竟最后的控制权还是操纵在电信营运业者身上，电信设备供应商只能努力满足他们的需求而已。此外，距离802.20系统能够普及还需要一段长时间，即使802.20技术成熟了，到最后，运营商还必须解决所有关于经营的问题，这包括帐单计费和身份验证......等。所以802.20可能对3G形成威胁，但是并非立即见得到的威胁。

Flarion名噪一时

2003年初，IEEE曾聘请Flarion公司（www.flarion.com）的技术执行长Mark Klerer为802.20标准的评审委员（RevCom），领导802.20工作小组，Flarion因此名躁一时。 Flarion公司已经开发出以OFDM调变的802.20技术，命名为FLASH-OFDM，目前正在几家电信业者那里进行测试。这是一种全IP通讯系统，能将人们对区域网路的体验扩展到广域网路上，实现了3G的承诺，但与3G网路不同的是：802.20系统将针对资料封包的传输作业进行最佳化。这种技术提供了完全的行动性，并覆盖全国甚至全球的范围，用户能够使用宽频速度使用任何应用程式。例如，企业的出差人员可以与办公室的同事做即时交流，就像他们在使用区域网路一样，如图二所示。 FLASH-OFDM技术已经解决了与延迟有关的问题，并将无线通道分成更小的单位，对通道的利用效率已经提升到和CDMA技术相当。

用户可以在行动环境中获得与xDSL或有线电视一样的宽频上网的体验，每个用户的平均资料传输率?1.5Mb，峰值速度?3Mbps，反应速度是3G的5到10倍，这一速度把3G远远?在了后面。尽管FLASH-OFDM标准还没有被IEEE正式批准，不过Flarion公司仍然要推出他们自定的802.20规格的基地站（basestation）。 FLASH-OFDM技术的系列产品如图三所示。

《图二　MBWA网路》

《图三　FLASH-OFDM系列产品》

FLASH-OFDM技术简介

FLASH-OFDM的核心是高效率的OFDM演算法和Vector-LDPC程式码。 Vector-LDPC是先进的、高效率的「向前纠正错误（forward error correction）」的程式码结构。这是属于所谓的「频谱不可知（spectrum agnostic）」的技术，意思是说：在无线电实体上，不论目前是在哪个频段上工作，FLASH-OFDM都能正常运作。

FLASH-OFDM对外的网路介面是RadioRouter基地站，它能利用现有的无线电基地台和中继站来传输资料。因为它可以轻易地与电信业者现有的无线网路频段重覆（overlay）或一致，所以能为电信业者现有的IP网路提供紧密的路由功能。利用FLASH-OFDM技术设计的装置能提供行动上网的功能，真正享受到宽频的好处。

FLASH-OFDM系统包括：射频、无线电实体和MAC整合层、纯IP层（ISO第三层）。 IP层支援标准IP通讯协定的各种应用程式。除了提供宽频速度以外，FLASH-OFDM也支援低延迟存取时间、IP层的QoS、高频谱利用率、完全行动化。此外，因为已经将全IP和封包交换系统纳入设计，并将所有的通讯协定层做了最佳化，因此它能够提供如LAN一般无所不在的服务，而且价格合理。

纷扰中的802.20

如本文之前所提及的，3G制造业者正处心积虑地想控制802.20标准制定小组。在2003年3月在美国德州召开的IEEE代表大会中，众多3G或802.16e制造业者纷纷涌入参加投票，开会总人数约为之前的三倍，大多数公司都与OFDM、802.20技术无直接相关，投票结果是领导4G技术发展的Flarion、Navini和Arraycomm等新兴公司都落选。取而代之的是主推3G技术的Lucent、NTT DoCoMo、Motorola。不过，IEEE最后还是否决了这个选举结果。这虽然让802.20标准避免了一场立即性的灾难，但是它的前途似乎仍然困难重重。

3G与4G的最大差别，简言之，就是3G使用CDMA或TDMA通讯协定，但4G是使用OFDM。 OFDM是比较先进而且复杂的技术，而TDMA是历史悠久的技术，CDMA则介于这两者之间。由于现代与传统、商业利益与科技创新的冲突，使原先很单纯的802.20技术变得很复杂，宛如一场国际政经大战。

离开北美地区，4G标准的制定也正热烈地进行中。不过，北美以外地区并不把802.20当成他们的4G标准，因为他们都想要拥有自己的4G标准。

4G在亚洲

日本、中国大陆和南韩电信业者最近合作成立联盟（consortium），并决定将4G的频段固定在2.3GHz附近。他们决定在汉城郊区对四种不同的4G技术做相容和互通测试，这些技术包括ArrayComm的iBurst、Flarion的FLASH-OFDM、Navini的Ripwave和 Broadstorm的Broadair。他们并希望加拿大和美国等其它西方国家也能加入此联盟。

这个动作似乎是想领导4G技术的发展，因为「有需求，必有供给」，像ArrayComm、Flarion这些技术领先的新兴公司可能很难在西方市场与3G大厂抗衡，不过在亚洲这个新兴市场，他们便可大显身手。这也难怪，在这几年美国加州矽谷的电子创新公司的成功案例减少了，连带促使加州政府的赤字暴增，阿诺一当起加州州长就得为降低赤字而烦恼。

现在就说IEEE 802.20标准最后会无极而终，或者说它会被北亚几个国家所制定的4G标准所取代，似乎不太可能，因为史无前例，也言之过早。不过，由于亚洲经济体的实力确实不容小觑，所以802.20技术的未来似乎就在那里。

4G在日本

日本是全世界对新科技的接受程度最高的国家，即便是802.20或4G也一样。 NTT DoCoMo和KDDI计划推出4G行动服务，行动中的数据传输速度可达100Mbps，在静止状态下可达1Gbps。不过，其推出时间是定在2010年。

针对4G无线通讯测试，NTT DoCoMo将采用VSF-OFCDM（Variable Spreading Factor-Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing）技术于下载传输，采用VSF-CDMA (Variable Spreading Factor-Code Division Multiple Access) 技术于上载传输。此外，NTT DoCoMo也预计在2005年，将3G网路升级到HSDPA (High-Speed​​ Downlink Packet Access) 网路。 HSDPA的平均数据传输率是2Mbps。DoCoMo的4G服务将包括许多新颖的项目，其中有所谓的「五官通讯（five-sense communications）」：电子钱包、远距教学、远距医疗、先进的导航、生物辨识系统。

KDDI特别指出，在4G时代里，电信业者必须分别提供两个不同的服务以满足不同的需求。一个是以新频段，针对高速行动中的用户提供高速传输的服务，例如：5GHz。另一个是针对静止中（stationary）的用户提供高速的无线服务。针对静止中的用户，KDDI计划开发能够连接WLAN和WWAN（wireless wide area network）的闸道技术。当此闸道器建立后，静止中的用户就可以透过无线广域网路和区域网路撷取各种服务。

目前KDDI研发实验室正针对4G的核心通讯技术做研究，包含软体传输、不同无线电通讯系统之间的切换（handover）、和射频通讯技术等。日本企业一向都想和欧美国家一比高下，在4G标准的制定上也不惶多让。 KDDI想使它的专属研究结果成为全球的4G标准，似乎想与802.20标准抗衡。此外，他们已经在2GHz 频段上测试过cdma 1xEV-DO高速网路的性能，而1x EV-DO在800MHz频段上的商业应用已经在2003年9月开始营运了。

4G在欧洲

2001年9月，Nokia、Alcatel、Ericsson、Motorola和Siemens共同成立了「全球无线研究论坛（Wireless World Research Forum；WWRF）」。它类似802.20标准制定小组，企图在欧洲一些标准制定组织过去所努力的基础上，建立4G的全球化标准。这些欧洲组织包括UMTS、ETSI、3GPP、IETF、ITU。其会员也是分布于全世界，但是以欧洲电信大厂为主。

WWRF的研究范围包含：改善无线通讯介面、提高传输速度、降低数据传输延迟、通讯安全......等。不过与会者的专题论文或提案也包含一些人与科技相关的议题（human persepctives），例如：残障者的需求分析、人类在WLAN环境下的自私行为或不愿意公开资讯的行为、应用亲切化、营运管理...等，在这方面，以美国为主的IEEE学会倒是没有的，这大概和欧洲人的民族性有关吧！

结语

因为3G行动网路仍然是电路交​​换（circuit-switched）架构的网路，因此，它的设计目标使网际网路和行动语音环境产生了冲突。 3G虽然提高了行动语音通讯的性能，但同时也降低了以低价位、高速和低延迟地传输数据资料的可能性。如此将妨碍庞大的无线上网市场的发展。

从科技面来看，无疑地，802.20或同属于4G等级的新技术将可以解决上述问题。不过，从经济面来看，电信业者目前最关心的是：3G能否成功？且唯有在3G成功之后，他们才会再想到4G。这似乎是目前大多数投资者的共识。

(作者为电子产业资深研发工程师,现为成君工作室负责人:su2b08@saturn.seed.net.tw)

延 伸 阅 读

走入个人生活的WPAN 未来无线通讯世界将是以短距离的近身网路（Body Network），如个人网路、家电网路（Home Network），及长距离的都会网路（Metropolitan Network）、广播网路、卫星网路所构成。本文对国际电机电子工程学会，及（IEEE）802.15组织所推动的无线个人网路技术相关标准有详细的介绍。 从802.16a看WMAN之发展趋势 新技术IEEE 802.16a以无线宽频、低廉、快速的方式成为优势，成为电信和通讯业者的新兴趋势，本文针对IEEE 802.16a标准所支援的数据网路服务（data networking services）的大概内容和其未来发展的前景作介绍。 从3G直接看到4G? 曾被IT业人士赋予了希望的3G，如今再已不让人趋之若鹜，地位也变得微妙起来。而4G的商业模式显而易见，它集3G与WLAN于一体，也就当仁不让，应运而生。 3G及4G系统如何打造行动通讯网路打造行动通讯网路 行动网路、行动终端和软体技术在行动通讯的发展上是相辅相成的，本文针对行动网路的现况与发展，分析3G使用的技术标准，并预期4G未来的发展模式。

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