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無線網路

第 7 章

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本章重點 7-1 無線傳輸技術介紹 7-2 IEEE 802.11 7-3 IEEE 802.11b 與 802.11g 7-4 IEEE 802.11a 與 802.11p 7-5 IEEE 802.11n 7-6 藍牙技術 (Bluetooth) 7-7 WiMAX ―無線寬頻新主張 7-8 ― 行動通訊網路 由 2G 到 4G

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無線網路 網路在每個家庭中逐漸生根茁壯 , 我們很難預測資訊科技的進步 , 會為我們的生活帶來什麼樣的改變 , 但我們可以確定一件事情 , 就是悠遊在網路中的人們 , 在追求速度之餘 , 勢必會對於糾結纏繞的線路感到厭惡。

這點從無線鍵盤、無線滑鼠不斷推陳出新 , 及近來無線網路 (Wireless Network) 的話題不斷在各報章雜誌中出現 , 便可窺知一二。

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無線網路 不過事實上 , 無線網路應可細分為兩個部分來探討：第 1 個部分是負責電腦與電腦間的資料分享 , 也就是取代或與原有的乙太網路搭配使用；第 2 個部分則是讓個人數位設備與電腦溝通 , 取代傳統的有線傳輸方式。

前者指的就是無線區域網路 (Wireless Local Area Network, WLAN), 後者最具代表性的就是手機上網 , 也就是無線通訊 (Wireless Communication) 。

接著 , 讓我們先來了解無線區域網路中所使用的傳輸技術 , 然後再談談無線通訊的規格 , 俾使讀者能一步一步的進入無線網路寬廣的世界中。

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7-1 無線傳輸技術介紹 所謂無線網路就是以電磁波為傳輸媒介 , 來建立實體的網路連線。

若再依電磁波的屬性進一步細分 , 則可分為紅外線 (Infrared, IR) 、雷射 (Laser) 、微波 (Microwave) 、無線電波 (Radio Frequency, RF) 等等。

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7-1-1 以紅外線與雷射為傳輸媒介 在無線網路的應用上 , 紅外線或雷射最令人注意

的特性有兩點：1. 無法穿透大多數的障礙物 , 就算穿透了也會出現折射和散射的情況。

2. 行進路徑必須為直線 , 不過這點可以透過折射及散射的方式解決。

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紅外線 紅外線傳輸標準是在 1993 年由 IrDA 協會

(Infrared Data Association) 所制定 , 其目的是為了建立互通性佳、低成本、低耗能的資料傳輸解決方案 , 目前幾乎所有筆記型電腦都配備有紅外線通訊埠。

在閱讀產品型錄或紅外線相關資料時 , 常會看到 IrDA 或是 IR , 通常都是指紅外線 , 而 IrDA Port、 IR Port 指的就是紅外線通訊埠。

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紅外線 紅外線傳輸有 3 種模式：

直接式紅外線連接 (Direct-Beam IR, DB/IR)

將兩個要建立連線的紅外線通訊埠面對面 , 之間不能有阻隔物 , 即可建立連線。想當然爾 , 這道連線是絕對安全的 , 不需要擔心資料在傳送過程被人截取 , 不過適用範圍也就非常小囉！

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紅外線 散射式紅外線連接 (Diffuse IR, DF/IR)

散射式的連接方式不需要讓紅外線通訊埠面對面 , 只要是在同一個封閉的空間內 , 彼此即能建立連線 , 不過很容易受到空間內其他干擾源的影響 , 導致資料傳輸失敗 , 甚至無法建立連線。

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紅外線 全向性紅外線連接 (Omnidirectional IR,

Omni/IR)

全向性連接則是擷取直接式和散射式二者之長 , 利用一個散射式的紅外線基地台 (Base Station, BS)為中繼站 , 將各裝置的紅外線通訊埠指向基地台 ,彼此便能夠建立連線。

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紅外線 不過受限於以下幾個因素 , 所以在無線區域網路中 , 紅外線傳輸並不受到重視： 傳輸距離太短紅外線資料傳輸是以點對點的方式進行 , 傳輸距離約在 1.5 公尺之內 , 但是一個區域網路中 , 不可能每個端點都在 1.5 公尺的範圍內緊緊相鄰 , 光是這點就讓紅外線傳輸在無線區域網路中的應用 , 蒙上一層陰影。

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紅外線 易受阻隔紅外線傳輸的另一個問題就是易受阻隔 , 這也是本節一開始提到的特性之一。當我們用紅外線建立連線之後 , 只要有任何障礙物遮蔽到紅外線 , 連線就會中斷 ,若中斷超過一定時間 , 則此次連線就會失敗。由於紅外線的穿透率非常差 , 就算兩個紅外線通訊埠之間僅相隔一本雜誌 , 通常還是無法建立連線 , 然而在架設區域網路時 , 跨越障礙物是稀鬆平常的事 , 所以紅外線實在不適合作為區域網路的主要傳輸媒介。

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雷射 雷射和紅外線同屬較高頻率電磁波傳送技術 , 不過雷射無線網路的連接模式只有直接式連接一種。這是因為雷射是將光集成一道光束 , 再射向目的地 , 途中幾乎不會產生散射現象 , 在許多需要安全的連線環境中 , 雷射絕對是一個極佳的選擇。

通常在空曠或擁有制高點的地方 , 而且不願意或不能挖掘路面、埋設管線時 , 最適合用雷射來建立兩個區域網路間連結的通道。

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雷射

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雷射 上圖需要連線的兩棟大樓被海所隔 , 若大費周章的沿著週邊道路埋設管線 , 不僅成本高 , 且維護不易 , 因此採用雷射便是一個很好的方式。

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雷射 當我們的辦公室分處馬路的兩側時 , 若要使用電纜或光纖連線 , 則勢必要挖馬路埋設線路 , 但是馬路不是說挖就能挖 , 因此改採用雷射建立連線 , 會是比較適合的方式 ( 但需考慮天氣變化對雷射傳輸的干擾 ) 。

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7-1-2 以無線電波為傳輸媒介 無線電波的特性與頻帶管理 無線電波的展頻技術

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無線電波的特性與頻帶管理 目前大部分的無線網路都是採用無線電波為傳輸媒介 , 這是因為它的穿透力強 ,而且是全方位傳輸 , 不侷限於特定方向 , 和雷射或紅外線相較之下 , 無線電波傳輸特別適合用在區域網路。

此外 , 當使用者不願意負擔佈線和維護線路的成本 , 而其環境又有許多障礙物時 , 採用無線電波的無線網路幾乎是唯一的解決方案！

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無線電波的特性與頻帶管理 不過 , 不管在任何地區 , 無線電波頻帶都是一項寶貴的公共資產 , 也都受到政府部門特別的管制 , 因此無線網路所採用的無線電波頻率大多設定在 2.4 GHz 公用頻帶 , 以避免相關的法律問題。

不過因為是公用頻帶 , 包括工業、科學與醫學的許多設備 , 都會將無線電波頻率設在這個頻帶內 (例如：微波爐、數位無線話機、對講機 ), 因此大多透過展頻技術 (詳見後文 ) 配合調變技術 (請參閱第 2-2-2 節 ) 發送訊號 , 以避免訊號互相干擾。

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公用頻帶只有 2.4 GHz 嗎？ 事實上 , 整個無線電頻譜有許多頻帶是屬於公用頻帶 , 依用途不同而有所區別 , 同時每個國家所開放的公用頻帶範圍和數量也不一定相同。

像 2.4 GHz (2.4000~2.4835 GHz) 頻帶原本是規劃給工業、科學及醫療 (Industrial, Scientific and Medical, ISM) 領域免申請即可使用 , 但後來也開放給所有使用無線電磁波的設備使用 , 而且幾乎全世界 ( 除了西班牙和法國 ) 都開放使用 , 所以無線網路設備也大多採用 2.4 GHz 頻帶為主要傳輸頻率。

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公用頻帶只有 2.4 GHz 嗎？ 在台灣 , 屬於 ISM 頻帶的公用頻帶還有 40.66

MHz (40.66 ~ 40.70 MHz)、 5.8 GHz (5.725~5.875 GHz) 等。

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無線電波的展頻技術 一般無線電通訊的訊號 , 都是使用『頻率範圍較窄、功率較高』的電波 , 這種電波有以下先天的缺點： 容易洩密因為頻率範圍窄 , 所以第三者只要用特殊儀器接收特定頻率範圍內的訊號 , 就能竊取到傳輸的內容。

容易受干擾即使通訊的雙方針對傳輸內容加密 , 以避免洩漏機密 , 但是第三者仍可發送頻率相同、但功率更高的干擾訊號 , 以阻撓接收端收取內容。

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無線電波的展頻技術 為了改進以上的缺點 , 就發展出展頻（ SS,

Spread Spectrum ）技術 , 將原本『頻率範圍較窄、功率較高』的電波 , 轉變為『頻率範圍較寬、功率較小』的電波 ,如下圖：

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無線電波的展頻技術 經過展頻處理後的訊號 , 因為功率比雜訊還低 , 會被一般的接收器視為雜訊；即使被偵測到 , 因為其頻率涵蓋範圍很廣 , 第三者很難發送這麼大範圍的干擾訊號 ,因此能達到保密和抗干擾的目的。

所以簡單地說 , 展頻就是將電波涵蓋的頻率範圍擴展開來 , 把功率降低 , 使波形由『尖高形』變成『寬扁形』 , 以增強抗干擾能力和隱密性。

當然啦 , 以上的說法係假設第三者不懂展頻技術 , 才能達到保密效果。

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無線電波的展頻技術 事實上 , 各國研究展頻技術已經數十年 , 累積了許多破解之道 , 目前軍方即使用展頻技術仍未必能保證安全傳輸 , 但不易受干擾的特性 , 就足以讓展頻技術廣泛應用在當今的無線通訊中。

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7-1-3 以微波為傳輸媒介 微波和雷射類似 , 一樣可提供點對點的遠距離無線連結 , 應用方式也類似。

微波也容易受到外在因素的干擾 , 例如：雷雨或鄰近頻道的串音 (Crosstalk) 干擾。

微波頻帶介於 3 ~ 30 GHz 之間 , 而為了節省頻寬和避免串音的干擾 , 因此微波設備通常都不使用公用頻帶 , 而且以非常窄的頻寬來傳輸訊號。

這種窄頻微波的頻寬只剛好能將訊號塞進去而已 , 如此不但可以佔用較少的頻帶 , 也可以減輕串音干擾的問題。

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以微波為傳輸媒介 那如果不申請專用頻道 , 難道就不能使用窄頻微波嗎？

事實上也有廠商嘗試開發使用公用頻帶的微波產品 , 不過如同前面所提 , 微波很容易受到串音的干擾 , 而在公用頻帶內 , 有太多的無線電產品會發出電波 , 就算是用了窄頻的技術 , 無可避免還是會被其他訊號干擾到 , 導致傳輸品質不良。

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以微波為傳輸媒介 目前的微波系統除了頻帶的問題之外 , 另一個大問題是沒有統一的標準。這是個很嚴重的問題 , 因為沒有統一的標準 , 所以各家廠商所生產的產品無法互通。

一旦採用了某一家的微波設備後 , 後續的採購就必定要買相同廠牌的產品 , 否則不能互相通訊。若是想換別的廠牌 , 就必須將整套設備全部更新。這點比頻帶問題更直接的影響到微波系統網路的普及。

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7-2 IEEE 802.11 IEEE 802.11 最早由 IEEE (Institute of

Electrical and Electronics Engineers, 電子電機工程師協會 ) 在 1997 年 6 月正式發表 , 此文件在實體層規範了 3 種傳輸技術： 直接序列展頻 (Direct Sequence Spread

Spectrum, DSSS) 跳頻式展頻 (Frequency Hopping Spread

Spectrum, FHSS) 紅外線 (Infrared, IR)

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IEEE 802.11 雖然在 802.11 可以使用紅外線為傳輸介質 , 不過目前絕大部分的產品都是以無線電波為傳輸介質 , 因此後文將僅介紹使用無線電波的傳輸技術。

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7-2-1 直接序列展頻 直接序列展頻是將每個窄頻寬、高能量的位元訊號 ( 0 與 1 ) 與展頻碼 (Spreading Code) 做運算 , 將原本訊號延展為數倍頻寬 , 並將訊號能量降低到低於背景雜訊 (Background Noise), 再把訊號傳送出去：

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直接序列展頻

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直接序列展頻 當接收端收到訊號時 , 會用同樣的展頻碼再做一次運算 , 將訊號還原成所需的資料。

直接序列展頻在傳輸訊號的過程中 , 會在 2.4GHz 頻帶中 , 選擇一些連續的頻道 , 並將展頻後的資料利用多個頻道同時傳送出去：

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直接序列展頻 至於直接序列展頻實際使用的頻道 , 會依國別而異 , 詳見下表。

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直接序列展頻

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直接序列展頻 802.11 定義的直接序列展頻技術可使用不同調變技術以提供 2 種速率： 1 Mbps ：採用 DBPSK (Differential Binary

Phase Shift Keying) 調變技術。 2 Mbps ：採用 DQPSK (Differential Quadrature

Phase Shift Keying) 調變技術。

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7-2-2 跳頻式展頻 跳頻式展頻會先將要傳送的資料分割成許多區塊 , 並將連續的頻道切割為多個小頻道 , 每次依序傳送區塊時 , 會隨機選擇要把封包放到哪個頻道：

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跳頻式展頻 這種跳頻式的傳輸方式 , 無形中也降低了被竊聽的風險。因為每傳送一段資料後 , 下一次要用那一個頻道傳送 , 只有接收端才會知道 , 外界根本無從得知。

跳頻式展頻所使用的調變技術為 GFSK (Gaussian Frequency Shift Key), 基本頻寬是 1 Mbps, 最高為 2 Mbps 。此外跳頻式展頻通常比直接序列展頻有較高的容錯能力。

這是因為就算傳送資料的過程中 , 被外在因素所干擾 , 也只會造成某個小頻道無法傳送資料 , 發送端只要針對被干擾的部分重送即可。

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7-2-3 OFDM 展頻 IEEE 完成初版的 802.11 標準後 , 又陸續制定了

802.11a/b/g 等多項修正規格 (amendment), 這些規格都是對 802.11 實體層、 MAC 層做一些修正 , 以提供更高速的傳輸 (詳見 7-3、 7-4 節 ), 此外也引進了新的 OFDM（ Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交分頻多工）展頻技術。

在 2007 年時 , IEEE 將 a/b/g連同 QoS 、安全性、歐洲及日本特殊頻帶等數個修正規格 , 合併在一起成為 802.11-2007 規格。所以 OFDM 也成為 802.11 的核心技術之一。

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OFDM 展頻 OFDM 的工作原理 , 是將一個頻道切割成多個子頻道（ Subchannel, 又稱 Subcarrier） , 然後在這些子頻道同時傳送訊號 , 使訊號一整排地並列送出。

由於這些訊號彼此互為正交（ Orthogonal） , 不會互相干擾 , 因此能提升傳輸速率。在實作方面 , 不同技術切割頻道的方式未必相同 , 以 802.11a 為例 , 是將 20 Mhz 寬的頻道切割成 52 個300KHz 寬的子頻道 , 其中 48 個用在傳輸資料訊號 , 4 個用來傳輸同步訊號。

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OFDM 展頻 訊號部分重疊而且不會互相干擾的特性稱為『正交性』（ Orthogolity） , 換言之 , 互為正交的訊號不會互相干擾。

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7-2-4 802.11 的網路架構 802.11 規範 2 種無線網路架構： Infrastructure 與 Ad Hoc 。

Infrastructure 架構的特徵是用到了 AP (Access Point, 俗稱基地台或存取點 ) ：

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802.11 的網路架構 AP 有 2 個主要的功能：

將收到的無線訊號再生 , 然後轉送出去 , 補償訊號強度的不足 , 延長傳輸的距離。

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802.11 的網路架構 擔任無線網路與有線網路的橋樑 , 透過 AP 可以將無線網路與乙太網路連接起來。

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802.11 的網路架構 至於 Ad Hoc 網路架構如下圖所示：

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802.11 的網路架構 此架構的特徵為不使用

AP, 每台電腦使用各自的無線網路卡互傳資料 , 例如多台筆記型電腦彼此利用內建的無線網路卡或外接式無線網路卡相連 , 就成為一個 Ad Hoc 架構的無線網路。

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7-3 IEEE 802.11b 與 IEEE 802.11g 7-3-1 802.11b 7-3-2 802.11g

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7-3-1 802.11b 由於 802.11 規格所支援的最高傳輸速率僅有 2

Mbps, 因此市場接受度很低。 802.11 工作小組隨後在 1999 年推出改良版的『 802.11b』規格 , 終於獲得各廠商的青睞 , 也帶動了 WLAN 的蓬勃發展。

802.11b 的正式名稱為『 Higher-Speed PhysicalLayer Extension in the 2.4GHz Band』 , 隱含著『 802.11b 只是擴充 802.11 實體層功能』的意義 , 至於其它部分仍然沿用 802.11 的規格。大體而言 , 主要是做了以下的修改：

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802.11b 引進 CCK 調變技術

802.11b 實體層使用 DSSS 展頻 , 而且採用CCK（ Complementary CodeKeying）調變技術。 CCK 在調變時 , 會根據所要傳送的訊號 , 使用不同的展頻碼 , 以表現出較多種的資料組合 , 因此能提升資料傳輸速率。

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802.11b 使用『短前置訊號和表頭模式』

802.11 實體層在傳送資料時 , 會加上前置訊號（ Preamble ）與表頭（ Header ）。前者主要用來使接收端和發送端能同步；後者則記錄了封包長度、協調速率、偵錯碼等等。但是 , 前置訊號與表頭都只能以 1 Mbps 的速率傳送 , 成為拖垮效率的瓶頸。

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802.11b

因此 802.11b 改用『短前置訊號與表頭模式 』 (Short Preamble And Header Mode), 將前置訊號的長度從 144 Bits 縮短為 72 Bits, 並將表頭的傳輸速率由 1 Mbps 提升為 2 Mbps 。如此一來使得傳送前置訊號和表頭的時間縮減為原本的一半 , 相對地提高資料的傳送效率。

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802.11b

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802.11b 對使用者而言 , 上述措施所導致最明顯的進步 , 便是傳輸速率涵蓋 1 Mbps、 2 Mbps 、 5.5 Mbps 和 11 Mbps 4 種。最高傳輸速率已經接近了 10 Base 乙太網路的水準 , 因此逐漸被大眾所接受。

802.11b 會配合不同的傳輸速率而採用不同的調變方式：在 1 Mbps 時採用 DBPSK 調變；在 2 Mbps 時採用 DQPSK 調變；在 5.5 Mbps 和 11 Mbps 時則採用 CCK 調變。

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802.11b 另一方面 , 由電腦軟硬體製造廠商、網路設備製造商、消費性電子產品製造商共同組成 WECA(Wireless Ethernet Compatability Alliance) 聯盟 , 執行各家產品的相容性認證 , 該認證標準稱為 Wi-Fi(Wireless Fidelity) 。

凡是通過 Wi-Fi 認證的產品 , 表示彼此之間一定可以互通 , 不會有不相容的問題。此舉不但掃除了消費者在選購產品時的疑慮 , 也提升了產品的穩定度。

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802.11b

自從英特爾（ Intel ）推出 Centrino 晶片組 , 將 802.11b 整合在其中後 , 掀起了一股寬頻上網革命 , 幾乎所有的筆記型電腦都將無線上網列為標準功能。

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802.11b 再加上各國對於公共場所的無線上網建置工作 , 亦如火如荼地展開 , 帶動 802.11 無線網路應用正式起飛。

毫無疑問地 , 802.11b 已經是無線區域網路裡普及率最高的規格 , 不過因為它的傳輸速率不夠快 , 一度逐漸被 802.11g 取代 , 可說是美人遲暮、日薄西山。

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7-3-2 802.11g 802.11g 就像是 802.11b 的『火力加強版』 , 因為前者與後者相容 , 但是具有更高的傳輸速率。從使用者的角度來看 , 以下兩點最為大眾所重視： 使用 2.4 GHz 頻道因為 802.11b 也用 2.4 GHz 頻道 , 這意味著 802.11b 產品能相容於 802.11g 。換言之 , 802.11g 產品與 802.11b 產品能建立連線 , 所以很適合用來將現有的 802.11b 網路逐步升級。

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802.11g 最大傳輸速率提升為 54 Mbps

早期礙於美國聯邦通訊委員會（ FCC,Federal Communication Committee ）的法規限制 , 在 2.4 GHz 不得使用 OFDM 技術。直到 2001 年 5 月解除此禁令後 ,802.11g 便採用 OFDM 技術 , 將傳輸速率提升到 54 Mbps 。

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802.11g 802.11g 擁有 802.11a 的高傳輸速率 , 又能和

802.11b 相容 , 可說是兼具兩派之優點 , 因此已經成為無線區域網路的明星。目前市面上絕大多數的無線區域網路產品 , 都已經投入 802.11g 的懷抱。

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802.11 無線網路應用案例 WiFly －台北無線網路新都 台北市政府在 2005 年耶誕節前夕 , 正式宣佈與安源資訊合作發展的無線網路 WiFly 開始營運。此計畫當時之所以受到矚目 , 在於它是台灣第一例、也是世界第一例 , 將無線區域網路部署在如此大的範圍 , 可以說是把無線區域網路擴大為無線都會網路。

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802.11 無線網路應用案例 WiFly －台北無線網路新都 當我們在室外要使用無線網路時 , 首先就是要知道哪裡有基地台 , 這個有基地台的地點稱為『熱點』（ Hot Spot ）。熱點愈多 , 訊號的涵蓋範圍愈廣 , 上網當然愈方便。而台北市就是利用密集部署的基地台 , 將點狀的訊號涵蓋區擴充為帶狀 , 等於是將熱點擴充為『熱區』（ Hot Zone ）。

理論上 , 在熱區內的馬路邊、公園裡、電話亭內都可以自在享受無線上網的樂趣。然而實際上 , 要視訊號的強弱來決定連線的品質。

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802.11 無線網路應用案例 WiFly －台北無線網路新都 雖然西元 2006 年 9 月已完成所有工程並正式對外營運 , 但服務範圍並未覆蓋整個台北市 , 其面積大約 28.2 平方公里 , 大多是人口稠密區。

此外 , 目前服務範圍也逐漸擴展至全台特定連鎖咖啡店、速食店、餐廳 , 詳細資訊請瀏覽www.wifly.com.tw 網站。

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802.11 無線網路應用案例 WiFly －台北無線網路新都

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802.11 無線網路應用案例 WiFly －台北無線網路新都

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7 -4 IEEE 802.11a 與 802.11p 較少使用的 802.11a 車載無線 802.11p

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較少使用的 802.11a 802.11a 的正式名稱為『 High Speed Physical

layer in The 5GHz Band』 , 如同 802.11b, 它也只是修改 802.11 實體層的功能 , 其它部分則沿用 802.11 的規格。

但是由於實體層有極大的改變 , 導致 802.11a 和 802.11b 成為『你走你的陽關道 , 我過我的獨木橋』 , 彼此無法相容。

關於 802.11a, 大眾較為熟悉的特色莫過於以下兩點。

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較少使用的 802.11a 使用 5 GHz 頻道 由於微波爐、無線電話、藍牙裝置和

802.11b 等等都使用 2.4 GHz 頻道 , 使得該頻道顯得很『擁擠』 , 時常會出現彼此互相干擾的狀況。因此 802.11a 捨棄 2.4 GHz 頻道不用 , 改用 5 GHz 頻道。5 GHz 頻道又稱為 UNII（ Unlicensed National Information Infrastructure） Band, 在美國與台灣均開放免申請即可使用 , 但是有些國家則列為管制頻道。

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較少使用的 802.11a

以美國為例 , 它使用了 5.15〜 5.25 GHz、 5.25〜 5.35 GHz 與 5.725〜 5.825GHz 3 段頻率範圍 , 每一段再切割為 4 個 20MHz 的頻道 , 因此 802.11a 總共有 12 個可用頻道 , 如下表：

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較少使用的 802.11a 不使用 2.4 GHz 頻道所造成的負面影響 , 便是

802.11a 與 802.11b 彼此不相容。換言之 , 802.11a 設備與 802.11b 設備彼此不能溝通。因此消費者在購買網路設備時 , 若要與 802.11b 網路連接 , 那麼千萬不要考慮 802.11a, 否則會架設成『一區兩制』的無線區域網路。

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較少使用的 802.11a 最大傳輸速率為 54 Mbps

除了使用不同的頻道之外 , 802.11a 與 802.11b 的另一大差異便是將最大傳輸速率提升到 54 Mbps 。而其中的幕後功臣正是採用了 OFDM 展頻技術。OFDM 技術再搭配 BPSK、 QPSK、 QAM 3 種調變技術 , 使得 802.11a 有 6、 9、 12 、 18 、24 、 36、 48 、 54 Mbps 等 8 種傳輸速率。但是只有 6、 12 、 24 是強制（ Mandatory ）規格 , 也就是所有的 802.11a 設備都必須提供這 3 種傳輸速率。至於其它的傳輸速率 , 則由廠商自行決定是否要提供。

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較少使用的 802.11a 然而目前市場上對於 802.11a 產品的接受度並不高 , 主要的原因為： 產品價格相對較高： 802.11a 產品價格普遍比

802.11b/g 高得多 , 自然不受個人用戶的青睞；而企業用戶若要全面採用 , 所需的預算通常會讓老闆猶豫再三。

與 802.11b/g 不相容：由於 802.11a 與 802.11b/g 不相容 , 但是 802.11b/g 畢竟占有絕大多數的市場 , 想讓消費者忍痛放棄它實屬不易 , 因此 802.11a 僅能吸引尚未架設無線區域網路的用戶。

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較少使用的 802.11a 為了解決上述問題 , 網路晶片廠商一方面將多個晶片整合到 1、 2 個晶片 , 以降低晶片組成本 , 連帶降低產品價格；另一方面開發適用於 802.11a、 802.11b 和 802.11g 3 種規格的 『 3 頻晶片』 , 盡力提升 802.11a 產品的競爭力。

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車載無線 802.11p 近年來車輛上的資訊通訊應用也逐漸熱門起來 , 雖然目前多數仍是 GPS 、電子收費等較單純的應用 , 不過資訊及汽車業已緊鑼密鼓為新一代的車輛資訊通訊應用鋪路。

IEEE 目前制訂中的 802.11p 規格 , 就是應用於WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments, 車載無線的應用 ) 的短距無線通訊規格。

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車載無線 802.11p 802.11p 主要仍是使用 802.11a 的實體層及媒體存取控制規格 , 但為了在車用環境能確保無線訊號的可靠度 , 而做了一些變動 , 例如： 採用較低的傳輸速率 , 目前草案提出的 3、 4.5 、

6 、 9 、 12 、 18 、 24 、 27Mbps, 亦即802.11a 的一半。

主要使用 5.8 〜 5.9GHz 頻帶 支援新的 MAC 模式 , 此模式不實作驗證功能

(像是平常電腦要連線無線基地台時 , 都需通過無線基地台的驗證 , 才能進行通訊 ) 。

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車載無線 802.11p 目前歐洲 C2C-CC (CAR 2 CAR Communication

Consortium) 所制訂的歐規 , 在底層部分也是採用 802.11p 規格 , 並依歐洲的頻譜使用情況做調整。

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7-5 IEEE 802.11n －下一代 WLAN 的標準 網路技術成長的腳步永不止息 , 雖然傳輸速率已經從 802.11b 的 11 Mbps 大幅成長到 802.11g/a 的 54 Mbps, 但是下一代的標準－ 802.11n 也很快登場了。

IEEE 早在 2002 年即成立 High Throughput Study Group 開始研究如何進一步提升 802.11 a/b/g 的傳輸速率 , 並於 2003 年 9 月正式成立工作小組開始研擬高速的 802.11n 規格。

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IEEE 802.11n －下一代 WLAN 的標準 因為不同陣營的廠商爭奪技術主導、各種提案數量眾多 , 使得標準遲未定案。

而在 2007 年的 2.0 草案通過時 , Wi-Fi 聯盟就推動草案版的 802.11n 認證規章 , 因此在當時市面就已出現許多相關產品。

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IEEE 802.11n －下一代 WLAN 的標準 經過多年努力 , 802.11n 標準終於在 2009 年 9 月通過、 IEEE 亦於 10 月正式發表其規格。由於最終通過的標準內容與當初 2.0 版草案間的變動不大 , 因此這些『草案版』認證的產品多號稱可與 802.11n 標準相容。

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MIMO― 天線變多 , 也變聰明 從 802.11 的原始版本進步到 802.11a/b/g, 主要在於改進展頻和調變技術 , 偏向於軟體面的改變。但是 MIMO 技術則是從硬體架構下手 , 利用多支天線來改進傳輸品質。

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MIMO― 天線變多 , 也變聰明 在現實的網路環境中 , 接收端的天線除了接收強度最大的訊號之外 , 也會收到經過反射或散射而來的訊號 , 這類訊號統稱為『多路徑訊號』（Multipath Signal ）。

在以往都將多路徑訊號視為雜訊 , 但是 MIMO 卻使用多支天線收集這些訊號 , 經過特殊處理後反而可以增強主訊號 , 獲得最佳的訊號品質和傳輸速率。

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MIMO― 天線變多 , 也變聰明 802.11n 規格中的 MIMO 主要用到幾項技術：

空間多工傳輸 (Spatial division multiplexing) ：亦即利用多天線的優勢 , 同時在不同天線傳送不同的訊號 ( 稱為 spatial stream), 接收端收到後再將資料組合起來 , 如此即可使資料傳輸率呈倍數成長；以 2x2 ( 傳送與接收端都是 2 根天線 ) 為例 , 即可使傳輸速率加倍。 802.11n 規格中允許最多4x4 的天線組合 , 亦即傳輸速率可達 1x1 天線的4 倍。

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MIMO― 天線變多 , 也變聰明

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MIMO― 天線變多 , 也變聰明 時空區塊編碼 (STBC, Space-Time Block Coding) ：應用於傳送天線多於接收天線的技術。例如 AP 有 3 根天線 , 但電腦的無線網路卡只有 2 根天線 , 此時 AP 可利用特殊的 STBC 將同一 spatial stream 在多個天線上送出 , 提昇接收端的訊噪比(SNR, Signal Noise Ratio), 如此一來可利用資料密度更高的調變方式來傳送資料 , 或是拉長傳送的距離。

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MIMO― 天線變多 , 也變聰明

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MIMO― 天線變多 , 也變聰明 傳輸波束成形 (Transmit beamforming) ：此技術是傳送端在探知接收端的方位後 , 利用多天線傳送單一『加強』的訊號給接收端 , 此舉同樣可改善SNR, 達到提高傳輸率或增加傳輸距離的效果。傳輸波束成形是 802.11n 中的選用 (option) 規格 , 所以並非所有產品都有實作此技術。

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其它實體層技術的加強 除了 MIMO 技術外 , 802.11n 在實體層也有其它的改進 , 因此即使在 1x1 的狀況下也能提升傳輸速率 , 重點如下： 加強 OFDM 調變：原本 802.11a/g 的 OFDM 技術 , 是將 20MHz 分成 48 個子頻道進行資料傳輸 , 但 802.11n 則是分割出 52 個子頻道 , 再配合調變方式的修改 , 使資料傳輸率由原本的54Mbps 增至 65Mbps 。

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其它實體層技術的加強 40MHz 頻帶： 802.11n 的 OFDM 還支援將 2 個 20MHz 頻道合成一個 40MHz頻道來使用 , 這個變寬的頻道可分成 108 個子頻道 (因原本兩個 20MHz 頻道會保留小部分頻道空間以免與相鄰的 20MHz 頻道干擾 , 合併後這些保留的空間就可拿來使用了 ), 傳輸率可增至135Mbps 。

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其它實體層技術的加強縮短訊號間隔：由於無線訊號可能透過多路徑傳送 , 所以訊號到達接收端可能有快有慢。為避免較慢到的『前』訊號與較快到的『後』訊號互相干擾 , 原本 802.11a/g 都會在兩個訊號間有 800 微秒的間隔 , 802.11n 則在環境允許下 , 可將之減少到 400 微秒 , 使單位時間內可傳送更多的訊號。結合所有技術 , 可提供150Mbps (1x1) 〜 600Mbps (4x4) 的傳輸率。

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其它實體層技術的加強 此外 , 802.11n 也改進了 MAC 層的效能 , 以使其能匹配實體層的高速 , MAC層最主要的改進就是Frame Aggregation ( 訊框匯集 ) 功能 , 簡單的說 , 就是將多個訊框合成一個 , 如此一來可減少多個訊框的表頭、表尾 , 提升實際的資料傳輸量。

雖然 802.11n 的資料傳輸率提升不少 , 但和乙太網路還差一大截 , 為了讓無線區域網路能達至少1Gbps 的水準 , IEEE 802.11 委員會已成立802.11ac、 802.11ad 工作小組 ,研擬更高速的傳輸規格。

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802.11 各項規格比較規格 最高速率 展頻技術 使用頻帶

802.11 2Mbps DSSS 2.4GHz

802.11a 54Mbps OFDM 5GHz

802.11b 11Mbps DSSS 2.4GHz

802.11g 54Mbps OFDM 2.4GHz

802.11n 600Mbps(4T4R)150Mbps(1T1R)

OFDM 2.4GHz

藍芽(Bluetooth)

24Mbps(BT 3.0) 3Mbps(BT 2.0)

FHHH 2.4GHz

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7-6 藍牙技術 (Bluetooth) 在 10 世紀的丹麥國王哈拉德藍牙 (Harald

Bluetooth) , 因為統一了北歐而名留青史。在一千年後的今天 , 拜行動電話公司易利信 (Ericsson) 所賜 , 取用了 Bluetooth 之名 , 做為新的無線技術代號。

藍牙技術的出現要回溯到易利信在 1994 年的一個專案。這個專案的目的是使手機能和無線耳機連線 , 讓使用者不必再被耳機線所牽絆。

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藍牙技術 (Bluetooth) 到了 1998 年 5 月 ,包括 Nokia 和

Intel、 IBM 及 Toshiba 等重量級廠商 , 共同組成「藍牙同好協會」 (Bluetooth SIG, Bluetooth Special Interest Group), 目標便是為了制定一套短距離無線連接技術的標準 , 這項標準就是「藍牙」。

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7-6-1 藍牙是什麼？ 簡言之 , 藍牙就是一種同時可用於電信和電腦的無線傳輸技術。

Bluetooth SIG 在制定藍牙技術時 , 希望它是屬於短距離、低功率、低成本 , 且運用無線電波來傳輸的技術 , 透過這個標準 , 將所有資訊設備互相連通 , 例如：一隻藍牙手機 , 在家裡可以變成無線電話 , 甚至當選台器 , 而且還能當做 PDA (Personal DigitalAssistant, 個人數位助理 ) 來用。

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藍牙是什麼？

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藍牙的功用 藍牙技術同時具備語音和數據通訊的能力 , 它的應用範圍很廣： 語音及數據資料的即時傳輸藍牙可以傳輸語音資料 , 也能傳輸數據資料 , 因此使用者可以透過藍牙技術 , 在筆記型電腦或 PDA 上 , 以無線的方式上網及收發電子郵件。

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藍牙的功用 取代有形線路只要電腦、鍵盤、印表機、手機、傳真機、電視、電話等等電氣設備都裝設有藍牙晶片 , 即可透過藍牙互相連通 , 不需再用線路連接 , 徹底取代傳統線路連接的方式。

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藍牙的功用 快速方便的網路連接兩個藍牙設備要建立連線 , 只要是在傳輸的範圍之內 , 經過簡單的認證作業 , 便可以建立連線非常方便。

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7-6-2 藍牙技術的規格 藍牙傳輸技術使用 2.4 GHz 公用頻帶 , 和跳頻式展頻傳輸技術 , 和 IEEE 802.11 雷同 , 只不過其跳躍的頻率較高 ( 每秒 1600 次 ) 。

一個藍牙網路 (Piconet) 總共可以有 8 個藍牙裝置 , 其中一個是主控端 (Master),其他裝置則是用戶端 (Client), 同時每一個藍牙裝置又可成為另一個藍牙網路的成員 , 藉由此特性將藍牙網路無限的延伸出去 , 形成一個大的藍牙區域網路。

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藍牙技術的規格 在消費者比較關心的傳輸距離方面 , 藍牙裝置依據輸出功率區分成 3 種等級（ Class ）：

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藍牙技術的規格 從上表來看 , 輸出功率愈大、傳輸距離愈大 , 但耗電量也同樣變大 , 等於是縮短了裝置的使用時間 , 而且更容易與其它裝置互相干擾 , 所以市面上的產品會依據應用範圍來設計輸出功率 , 並非一味地追求大功率和長距離傳輸。

此外 , 藍牙在傳輸語音（ Voice ）訊號時 , 若遺失了封包 , 並不會啟動重送機制－畢竟語音傳輸對於正確性的要求比較低 , 只要聽得清楚內容就好 , 音調高一點、低一點、甚至有雜音都無妨。

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藍牙技術的規格 但是在傳輸數據（ Data ）資料時 , 接收端就會檢查封包的數量與正確性 , 若發現錯誤便會要求發送端重送 , 以確保資料無誤。

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藍牙技術的規格 藍牙也和其它網路規格一樣持續演進中。從最初的 1.0 及修正錯誤的 1.1 版規格 , 之後陸續出現新版的規格：

Bluetooth V1.2 ：加快搜尋及建立連線的速度 , 並小幅提升傳輸速率。 Bluetooth V2.0 + EDR ：於 2004 年發表 , 加入

Enhanced Data Rate (EDR) 的選用規格 , EDR 採用不同的調變方式 , 理論傳輸速率可達 3Mbps 。

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藍牙技術的規格 Bluetooth V2.1 + EDR ：於 2007 年發表 , 主要提供加強安全性的配對機制 (SSP, Secure Simple Pairing, 配對的裝置才能連線 ) 。

Bluetooth V3.0 + HS： 2009 年 4 月發表的高速規格 (High Speed), 其特色是加入使用 802.11 技術的 AMP (Alternate MAC/PHY) 規格 , 在此模式下 , 藍牙通訊只是用來建立連線及控制 , 實際的資料傳輸則是透過 802.11, 其理論傳輸速率可達24Mbps 。

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藍牙技術的規格 Bluetooth V4.0 ：在 2009 年底發表的低耗電

(Low Energy) 規格 , 不同於以往版本的待機模式等節電功能 , 4.0 著眼於運動、生醫等特殊應用場合 , 提供極低耗電的 1Mbps 傳輸模式 , 號稱使用鈕扣電池可運作超過 1 年以上。但採用高速規格的藍牙產品 , 必須採用支援新的『雙模式』 (dual mode) 晶片 , 才能與低耗電產品互通。

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7-7 WiMAX －無線寬頻新主張 我們在 7-3 節已經介紹過 802.11 的技術與發展 , 不過當許多人要使用 802.11服務時 , 總得擔心：「這附近有沒有基地台可供連接？」畢竟 802.11 基地台訊號的最大傳輸距離僅有 100 公尺 , 遠不如行動電話基地台的傳輸距離 , 所以就無法像使用手機那麼方便。

於是如何提供更長距離的無線寬頻存取（ BWA, Broadband Wireless Access） , 便成為下一波無線網路的主流。其中又以 WiMAX 最有希望脫穎而出 , 在全球無線網路市場嶄露頭角。

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7-7-1 何謂 WiMAX WiMAX（Worldwide Interoperability for

Microwave Access, 微波存取全球互通） 是一種長距離的無線寬頻傳輸技術 , 有人將它視為『無線的 ADSL』 , 也有人想像成『長距離的 802.11』。

不過 , 由於它的的涵蓋範圍遠大於 802.11 網路 , 所以被界定為無線都會網路（ WMAN） , 而非無線區域網路（ WLAN ）。

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何謂 WiMAX 更精確地說 , WiMAX 的正式名稱應該是 IEEE

802.16, 只不過當初為了研發與推廣 802.16 產品 , Int el 、 Noki a 、富士通等等廠商籌組了 WiMAX 論壇（ WiMAX Forum） , 從此 WiMAX 就與 802.16 劃上等號。

該論壇目前有超過 300 位成員 , 主導全球約 100 家廠商正在部署或測試的 WiMAX 計畫。

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何謂 WiMAX

Nortel 和 Intel 等等網路設備廠商 , 有意推動 WiMAX 成為第 4 代行動通訊系統 (俗稱 4G)的國際標準 , 但目前尚未定案。

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7-7-2 IEEE 802.16 標準 任何新技術的發展都是循序漸進 , 待時機成熟之後 , 才能享受開花結果的甜蜜滋味。因此在歷經多次討論之後 , 廠商們達成了『固定式（ Fixed）WiMAX → 移動式（ Portable）WiMAX →行動式（ Mobile）WiMAX』 3 階段發展的共識。

也就是說 , 先將 WiMAX 應用在固定不移動的網路裝置 , 例如：機房的基地台或用戶端的固定收發裝置；其次應用到可移動的裝置 , 例如：筆記型電腦；最後則移植到會在行動中使用的裝置 , 例如：手機和 PDA 。

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IEEE 802.16 標準 IEEE 802.16 各項規格的發展和 802.11 類似 , 都是在基礎規格出現後 , 再逐步以修正規格附加上各項功能 , 固定式及行動式的重要規格如下：

802.16 ：第 1 代的固定式規格 , 主要使用 10-66GHz 頻帶 , 但缺點是通訊兩端之間必須沒有阻隔或障礙 (LOS, Line Of Sight, 即視線可見 ), 提供最快 134Mbps 的傳輸速率。

802.16a ：增加 2-11GHz 頻帶 , 並引入 OFDM 及 OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) 技術 , 且沒有 LOS 的限制(NLOS) 。

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IEEE 802.16 標準 簡單的說 , OFDMA 是將 OFDM 中的子頻道分給不同的端點使用 , 所以大家可同時傳送資料

802.16d ：或稱 802.17-2004, 表示將數個修正規格整合在一起 , 成為一般所稱的固定式 WiMAX 標準。

802.16e ：行動式的規格 , 主要使用 6GHz 以下的頻帶 (2.5/5.8GHz 等 ), 加入 MIMO 及 Scalable OFDMA ( 可依所使用的頻帶動態調整子頻帶數量 ) 等技術 , 改進 NLOS 的收訊及頻帶的使用率。

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IEEE 802.16 標準 IEEE 和WiMAX 論壇在 2007 年時 , 將以

802.16e 為基礎的 IP-OFDMA 規格 , 向國際電信聯盟 ITU 提案 , 並獲通過成為 ITU-2000 (即一般所稱的 3G) 建議規格之一。

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7-7-3 WiMAX 的現況與發展 WiMAX 在台灣的發展 下一代的 WiMAX-802.16m

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WiMAX 在台灣的發展 早在數年前經濟部工業局負責執行的『行動台灣應用推動計畫』（M-Taiwan ）中 , 全國各地就有許多WiMAX 相關建設。

例如第 1 個WiMAX 應用範例是在嘉義縣東石鄉鰲鼓濕地 , 以不破壞自然生態的施工方式架設固定式 WiMAX 無線寬頻網路 , 將即時影像與環境感測資料回傳到『鰲鼓濕地生態展演平台』網站 , 供生態學者及民眾瀏覽。

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WiMAX 在台灣的發展 全台灣也有多個縣市有小規模的 WiMAX 網路建設計劃 , 例如宜蘭縣的『行動宜蘭無線寬頻應用開發案』、高雄市的『行動高雄計劃』等。

不過多數人較會觸到的應是民營的 WiMAX 服務 , 國家通訊傳播委員會（ NCC ）在 2007 年 7 月26 日釋出的 6 張WiMAX 營運執照 (南、北兩區各 3 張 ), 並於 2009 年底開始 , 各業者陸續在不同縣市開台營運

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WiMAX 在台灣的發展 目前在澎湖、高雄、台中、新竹、台北等多個縣市都有業者提供WiMAX 服務 (見下表 ), 其它縣市待基礎建設完成後也可享有 WiMAX 服務：

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WiMAX 在台灣的發展 雖然 WiMAX 營運執照有南、北區之分 , 不過不同區的業者已在進行策略聯盟 , 將提供讓用戶享受在全台灣都能使用的漫遊服務。

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下一代的WiMAX - 802.16m IEEE 802.16 委員會目前已成立 802.16m 工作小組制定新一代的行動廣域網路規格 , 其主要目標就是要成為下一代行動通訊 4G 的規格之一 (參見 7-8-4 節 ) 。

802.16m 計劃加入的技術包括：提供較寬的載波 , 以提升資料傳輸率、使用較多天線的 MIMO 規格、使用超微型基地台 Femtocell 等。

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下一代的WiMAX - 802.16m 超微型基地台的用途是用以改善一些室內收訊不良的情況 , 例如很多人使用行動電話 , 都遇過在室內收訊不良 , 走到窗邊才能正常通話的情況。而在室內安裝 Femtocell 則可改善 , 因此不止 WiMAX, 下一節介紹的 3G、 LTE 都有用到此技術。

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7-8 行動通訊網路－ 由 2G到 4 G 1989台灣正式提供行動電話的服務 , 那時候一支行動電話要價數萬元 , 申請一個門號至少要半年 , 因此除了少數政商人士外 , 對老百姓來說 , 使用行動電話根本是個虛幻的神話 , 此現象一直到 1997年台灣開放 GSM 行動電話的經營執照才改善。

這一節我們就來聊聊行動電話的系統－ GSM (Global System for Mobile Communications,全球行動通訊系統 ), 同時也說明 GPRS (General Package RadioService, 整合封包無線電服務技術 )與 3G乃至 4G 的演進 , 俾使讀者能對行動電話系統有個概括性的了解。

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7-8-1 GSM GSM 是歐洲電信標準協會 (European

Telecommunications Standard Institute,ETSI) 於 1990 年底所制定的數位行動網路標準 , 該標準主要是說明如何將類比式的語音轉為數位的訊號 , 再藉由電磁波傳送出去。

它可以應用在 3 個頻道： 900MHz 、 1800 MHz 及 1900 MHz 。

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GSM 為了能同時服務多個用戶 , 每個頻道都再切割成多個子頻道 , 各個子頻道再以 TDMA (Time Division Multiple Access, 分時多重存取 ) 的技術進行切割。

簡單的說 , 就是讓每個用戶輪流使用子頻道。舉例來說 , 有 8 個用戶要使用同一個子頻道 , 就可以設定每個用戶一次只能用 1/8秒 , 每隔 1 秒就可以輪一次。上例中 1/8秒的時間單位稱為時槽 (Time Slot) 。

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GSM

使用者的通話內容經過取樣、編碼後 , 以數位訊號的方式在一個時槽中送出。由於在單位時間內可使用的時槽有限 , 因此若以 GSM 系統來傳送數據資料 , 最高只能達到 9600bps 的速率 , 根本無法滿足需求日增的 Internet 連線 , 促使業者發展傳輸速率更高的新一代行動通訊系統。

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7-8-2 GPRS GPRS (General Packet Radio Service) 是架構在現有 GSM 系統之上的服務 ,只是將通訊的內容改用封包的方式來傳送 , 以降低 TDMA 分時技術可能產生的浪費情形

例如：一對情侶在電話中吵架而不說話時 , 雖然2 邊都沒說話 , 但 TDMA仍會分配時槽來傳送『不說話』的內容 , 形成頻寬的浪費。而改用封包傳送技術 , 則是有資料才會傳送 , 相對提高頻寬的使用效率。

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GPRS GPRS 提供 4 種不同的編碼機制 , 可提供

72.4Kbps 至 171.2Kbps 不等的最高理論資料傳輸速率 , 理論上限是指當所有的時槽都分配給單一使用者時 , 可達到的傳輸速率 , 這也意謂著整個子頻道都被一個人佔用 , 但是電信業者應該不會提供這種服務。

其實若能分配到 2、 3 個頻道 , 就能讓 GPRS 具有相當於 56Kbps 數據機的傳輸速率了。

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GPRS GSM 網路只需進行一些軟硬體昇級即可提供

GPRS 服務 , 例如：用戶端換用支援的 GPRS 手機、基地台則需更新軟體以支援 GPRS 的封包傳送方式。

此外在整個網路中除了原本以 MSC (Mobile Switching Center) 連接傳統電話網路外 , 還需加入 2 項新的元件：用以連接數據網路 (例如：Internet) 的 GGSN(Gateway GPRS Support Node), 以及負責建立數據連線的 SGSN (Serving GPRSSupport Node) ：

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GPRS

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7-8-3 3G 及其延伸技術 IMT-2000 W-CDMA 台灣的 3G 發展 3.5G－ HSDPA 3.75G－ HSUPA 更快的 HSPA+

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IMT-2000 國際電信聯盟 ITU 為因應未來的行動通訊需求 , 早在 1992 年前就提出 IMT-2000 (International Mobile Telecommunication- 2000) 計畫 , 廣納各方提出的建議 , 以期及早建立下一代行動通訊的標準 , 這可以說是第 3 代行動通訊標準－3G（ 3 Generation ）的緣起。

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IMT-2000 IMT-2000 的目標包括：

一隻手機、全球漫遊。 傳輸速率達到 2Mbps 。 使用 2GHz 頻率。 在西元 2000 年提供上述服務。

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IMT-2000 很遺憾地 , 到了 2000 年 , 沒有任何一家業者能完成這些目標。經過重新討論之後 , ITU 將傳輸速率的要求修正為：在靜止時則可達到 2 Mbps, 在低速移動（例如：步行）時可達 384 Kbps, 在高速移動（例如：行進中的車輛）時可達 128 Kbps 。至於其它的目標則不再堅持 , 開放給各國廠商自行發揮。

經過市場的自然淘汰 , 僅剩下 W-CDMA 和 CDMA 2000 兩種技術可望成為主流 , 由於台灣的電信業者大多採用前者 , 因此後文只介紹 W-CDMA 。

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W-CDMA 在介紹 W-CDMA（Wideband Code Division

Multiple Access, 寬頻分碼多工存取 ) 之前 , 我們先來瞭解 CDMA 的意義。

打個比方來說 , CDMA 就像是一大群人在大禮堂內談話 , 但是每一組談話者都用自己的語言 , 並將其它語言視為「雜音」、不予理會 , 例如：說國語的將台語、英語當成雜音；講台語的也不理會國語、英語的內容…等等 , 因此能讓多組交談同時進行。

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W-CDMA CDMA 使用 DSSS 展頻技術（請參考第 7-2 節） , 並且指定給每個用戶端不同的展頻碼 , 因此雖然在同一個頻道內有多個訊號 , 但是用戶端將收到的訊號與自己的展頻碼運算之後 , 就會濾除其它用戶端的訊號 , 得到屬於自己的訊號。

而 W-CDMA 就是『寬頻的 CDMA』 , 可提供更高的資料傳輸速率。由於它是針對 GSM 系統所設計 , 因此多數採用 GSM 系統的國家 , 都很自然地選擇 W-CDMA 為其 3G 解決方案。

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W-CDMA 歐盟所制訂的 W-CDMA 標準稱為

UMTS（ Universal Mobile Telecommunication System), 所以也常有人用 UMTS 來代表 W-CDMA 系統。

由於日規的 W-CDMA 與 UMTS 不完全相容 , 因此日本製的 W-CDMA 手機未必能在全球漫遊 , 但是 UMTS 手機卻可在日本使用。

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台灣的 3G 發展 台灣自 2005 年 7 月開始推出 3G 服務 , 亞太行動寬頻最早提供 3G 服務 , 採用 CDMA 2000 標準；其他 4 家 ( 中華電信、台灣大哥大、遠傳電信和威寶電信 ) 則都是採用 UMTS 標準。主打的幾乎都是『行動上網』、『影像電話』、『手機打電玩』等服務

而根據 NCC 的資料顯示：在 2009 年第 4 季 , 台灣 3G 手機門號數已成長至 1581 萬戶 , 而同時期 2G 手機門號數仍持續降低。

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台灣的 3G 發展 全台灣手機門號人口普及率為 116.6%, 即每 100 人持有 116 個手機門號。

這顯示出手機的新進使用者愈來愈少 , 3G 的使用者大多是從 2G 轉換過去 , 而左右轉換意願的主要因素在於業者提供了哪些服務。

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台灣的 3G 發展 因此如何提供『非 3G 不可的服務』－－亦即俗稱的『殺手級應用 』 (Killer Application)－－是目前所有業者努力的目標。

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手機收得到訊號即可上網？ 電信業者廣告中號稱只要手機收得到訊號即可上網是真的嗎？雖然目前各家電信公司的 3G 基地台分布並不廣 , 在沒有 3G 訊號的地方您是無法使用 3G 上網的。

但是以中華電信、台灣大哥大及遠傳電信這 3 家公司來說 , 他們的 2G 基地台在全台的覆蓋率都算不錯。

若您的 3G 門號屬於上述 3 家電信公司 , 當手機收不到 3G 訊號時會自動切換到 2G 的模式。當在 2G 模式時 , 是以 GPRS 的方式上網 , 但是連線速度就無法像使用 3G 上網這麼快了。

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3.5G－ HSDPA 3G 傳輸資料的速率雖然達到了 2M/64K bps

( 下載 / 上傳 ), 但是在傳輸大量檔案或視訊資料時仍嫌不足 , 因此在 3GPP (3G Partnership Project, 第三代合作伙伴計畫 ) 的主導下 , 將 UMTS (W-CDMA) 技術加以改良 , 推出了 HSDPA (High Speed Downloadlink Packet Access) 技術 , 一般將它稱為『 3.5G』。

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3.5G－ HSDPA HSDPA 提供 1.8 Mbps、 3.6 Mbps、 7.2

Mbps 和 14.4 Mbps 等四種下載速率 , 但是上傳速率都是 384 Kbps 。

雖然 14.4 Mbps 的下載速率很驚人 , 不過實際運作時會因設備與距離基地台的遠近而有差異 , 以中華電信、遠傳電信和威寶電信所推動的 HSDPA 為例 , 普遍支援的下載速率都是 3.6 Mbps, 若用來下載 YouTube 網站的一段 5 MB 的影片 , 約只需 15 秒即可下載完畢 , 比 2 Mbps 的 ADSL 還快。

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3.75G－ HSUPA 根據消費者使用 HSDPA 的經驗顯示 , 下載資料時雖然夠快 , 大多能滿足一般人的需求 , 但是在雙向即時視訊或即時 VoIP 環境下 , 上傳時會出現明顯的延遲－－畢竟它的最高上傳速率只有 384 Kbps 。

於是 3GPP 繼續於新規格中重新定義了一條『上傳專用』的通道 , 其最高速率大幅提昇到 5.76 Mbps, 此一規格稱為 HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) 技術 , 一般將它稱為『 3.75G』。

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3.75G－ HSUPA 中華電信已於 2008 年中開啟 HSUPA 服務 , 只要所在區域的基地台支援 , 使用支援 HSUPA 的手機或網路卡 , 就可以隨時隨地享受 2Mbps 上傳傳輸速率的無線網路服務。其他業者也將陸續跟進 , 日後也會將上傳速率提升到 5Mbps 的水準。

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3.75G－ HSUPA

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更快的 HSPA+ 消費者對頻寬的需求似乎永無止境 , 國內電信業目前已在測試更新的 HSPA+(Evolved High-Speed Packet Access) 規格 , HSPA+ 引入MIMO 及更高階的調變技術 , 理論傳輸速率可達下行 42Mbps/ 上行 11Mbps 。

不過實際的服務可能會較低 , 目前國際已開通的HSPA+ 服務其下行的傳輸速率多為 21Mbps, 即使如此也比 HSDPA 、 HSUPA 快許多。

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7-8-4 4 G 雖然 3G 還未全面普及 , 2G 也仍佔半邊天 , 但業界已在發展第 4 代行動通訊技術 (4G)。 4G 算是通俗的說法 , 國際電信聯盟所提出接續 IMT-2000 的次世代規格稱為 IMT-Advanced, 其目標包括：

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4G高速移動中最高傳輸率能達到 100 Mbps 、低速移動或靜止時最高傳輸率能達到 1 Gbps 。

全世界任兩個通訊端點間的傳輸率能達到 100 Mbps 。

可支援例如 HDTV 高畫質視訊等次世代多媒體應用。

完全使用 IP (參見第 8 章 ) 封包的網路。

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4G 目前制定中的 4G 標準包括 3GPP 的 LTE

Advanced (LTE 為 Long Term Evolution長程演進計畫 ), 以及上一節介紹過的 IEEE 802.16m 。

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4G LTE 是 3GPP 所推出的新一代行動通訊規格 , 同樣是引入 OFDM 、MIMO 技術 , 其目標是提供最快下行 326.4 Mbps 、上行 172.8 Mbps 的傳輸速率 , 由於其未能符合國際電信聯盟的 4G 目標需求 ( 所以有人稱 LTE 是 3.9G), 因此3GPP 又推動功能強化的 LTE-Advanced 規格 , 擬利用頻道合併、改良編碼技術、協調式多點傳送及接收 (COMP, 讓多個基地台同時傳資料給用戶端 ) 等方式 , 以提供下行 1Gbps/ 上行500Mbps 的極速。

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WAP 是什麼？ WAP (Wireless Application Protocol) 是一種舊的行動通訊協定 , 簡單來說 , 透過 WAP, 我們的手機就可以存取網際網路的資訊 , 如同用電腦上網一樣 , 也就是說 , 有了 WAP, 我們隨時隨地都可以利用手機上網查詢資料、訂票、收發電子郵件。

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WAP 是什麼？ 事實上 , 在 1999 年底 , 全台各大行動通訊業者都已支援WAP 的設備 , 而且也開始陸續推出支援 WAP 的手機 , 但是受限於 GSM 系統最高傳輸速率 9.6 Kbps, 及手機螢幕能顯示的資訊不多 , 而且僅能提供簡單的文字述敘 , 這讓 WAP 的應用範圍變的很小 , 而願意成為 WAP 內容提供者 (WAP Content Provider) 的廠商也並不普及。