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Introduction to WiMAX

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名詞解釋 BS （ Base Station ，基地臺），指訊號發射端。 SS （ Subscriber Station ，接收端），有室內、戶外型，必須轉接才

能連到一般設備。 CPE （ Customer Premise Equipment ，客戶端接收器），內建在設

備上，不用像 SS 還要轉接裝置。 RS （ Rely Station ，中繼器），在 802.16j （ Mobile Multi-hop Rela

y ）制定，能延伸 BS 訊號，能智慧型轉發訊號。 PTP （ Point to Point ，點對點模式）， 1 臺 BS 對應 1 臺 SS 。 PMP （ Point to Multiple ，點對多點模式）， 1 臺 BS 可對應多臺 SS 。 License Band 及 Un-License Band （ License-Exempt ），前者為特

許營運頻帶，必須有營運執照才能使用，例如 2.5GHz 及 3.5GHz ，後者為非特許營運頻帶，不需執照，一般皆可使用，例如 5.8GHz 。

LOS （ Line-of-sight ）及 NLOS （ Non-Line-of-sight ），前者是指設備間沒有任何障礙物，視為直視距離，後者則是兩端間有障礙物，視為非直視距離。

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What is WiMAX?

Worldwide Interoperability for Microwave Access ；全球互運的微波存取。

Wireless MAN(WMAN) Last Mile access

從應用上來說，是像 xDSL 及 Cable moden 一樣的寬頻連線技術，只不過 WiMAX 是透過無線傳輸的方式，不需現存的一些寬頻環境必須挖路佈線，所以也就是這「最後一哩」的無線化。

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What is WiMAX ？ 包含非直視性 (Non-Line-of-Sight ， NLO

S) 及直視性（ Line-of-Sight ， LOS ）技術、傳輸距離長、網路涵蓋範圍廣。

高頻譜效率、高傳輸速率。 具彈性的系統容量。 支援語音、影像等服務之服務品質（ Qo

S ）需求。 支援多種工作頻段，可配合不同國家之頻

譜指配。

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WiMAX Forum WiMAX Forum 是 IEEE802.16 技術的推廣者。

首要任務是聯合全球大量的參與者，包括晶片製造商、軟體開發商、設備商和服務供應商來支援 IEEE Wireless MAN 標準。

組織已包括 440 個成員，分布在 125 個國家，具有完整的上、

下游供應鏈。 成員中包括： Alcatel 、 AT&T 、英國電信、富士通 (Fujitsu) 、 NOKIA 、

MOTO 、 Intel 、 SAMSUNG 、 LG ，大陸的華為科技、中興通訊等。

WiMAX Forum 將 2005 年訂為” The Year of WiMAX” 。

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WiMAX 依頻譜區分為兩大類 固定式

主要以 3.5G 及 5.8G 頻譜為主，這種固定式的傳輸速度超過 1Mbps ，但不具有移動的優勢，尚無法威脅到 3G 。

移動式 主要以 2.5G 頻譜為主，具有行動上網的優勢，未來汽車也將全面配備 WiMAX 連網設備，以便行駛間能接收網路訊息。

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系統的選擇 架設新的 WiMAX 可選擇的系統有： TDD 、 FDD 及 H-FDD 加拿大和許多歐洲國家通常採用 FDD 結構。 在美國，如果系統工作在授權頻帶上，則採用則雙工

方式 採用 FDD ，則要求兩個無線電系統 ( 包括合成器 ) 在不同頻

率下同時工作。這種系統將需要進行大範圍的外部濾波，以避免發送功率泄漏到接收器，並造成干擾。除成本外，雙無線電系統和濾波還需要佔用較大的電路板面積。

由於 FDD 的數據吞吐量較高，因此很多業界領先公司都希望基地台使用全 FDD 模式，而用戶端則採用成本較低的 H-FDD 或 TDD 。

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802.16 主要標準比較

standard 802.16 802.16a 802.16-2004 802.16e

應用模式 固定式應用 (取代寬頻設備 ) 移動式應用

應用方向 Last Mile & Backhaul Mobile Device

頻段 10~66GHz 2~11GHz 2~6 GHz

傳輸條件 LOS NLOS NLOS

傳輸速率 32~134Mbps 75Mbps 15Mbps

調變技術 QPSK、 16QAM、 64QAM

QPSK、 16QAM、 64QAM（採 256 Subcarrier OFDM）

QPSK、 16QAM、 64QAM（採 257 Subcarrier OFDM

）

移動性 固定性 固定性 移動性

傳輸距離 1~3 Mile 4~6Mile( 最大 30Mile) 1~3 Mile

註： 1mile ＝ 1.6Km

LOS (Line of Sight) ：可直視範圍的直線傳輸

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802.16 主要標準比較（續）除了以上幾個標外，另外還有 3 個重標準： IEEE 802.16c ：

它是 IEEE 802.16 的增補，它詳細規定了工作於 10~66GHz 頻段的IEEE 802.16 系統在實現上的一系列特性和功能。

IEEE 802.16f ：它定義了 IEEE 802.16 系統 MAC 層及實體層的管理信息庫（ MIB ）以及相關的管理流程。

IEEE 802.16g ：規定了 IEEE 802.16 系統管理流程和接口，從而實現 IEEE 802.16設備的互操作性和對網路資源、移動性和頻譜的有效管理。

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IEEE 802.16 技術應用演進

資料來源： Intel, 2004

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IEEE 802.16 協定模型

匯聚子層(CS)

公共部份子層(CPS)

加密子層(PS)

傳輸層(TSC)

單載波調變(SCM)

正交分頻多工(OFDM)

MAC層

PHY層

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IEEE 802.16 協定模型（續）IEEE 802.16 的實體層規範： 根據兩種調變方式：

單載波調變〔 SCM 〕：１．針對 10~66 GHz 頻段的無線接入系統。２．採用的調制方式有 QPSK 、 16QAM 和 64QAM 。正交分頻多工〔 OFDM 〕：１．針對 2~11GHz 頻段的無線接入系統。２．採用的調變方式有 OFDM 及 OFDMA 技術。

根據兩種傳輸模式：１．分時雙工（ TDD ）。２．分頻雙工（ FDD ）。

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IEEE 802.16 協定模型（續） IEEE 802.16 實體層特性

特點 好處

256 點 FFT OFDM 波形 內含解決室外 LOS 和 NLOS 環境中multipath 問題的能力

不同的距離使用不同的信號調變技術

802.16 可以支援由近到遠 64QAM 、 16QAM 、 QPSK及 BPSK 等信號調變。

支持TDD 和 FDD 雙工模式

適應世界各地不同的管制辦法，有的允許一種，有的允許兩種

靈活的 channel 寬度（例如 3.5MHz 、 5MHz 和 10MHz

等）

提供必要的靈活性，以適應在世界各地不同 Frequence band 與不同 channel access 要求情況下工作

支持智慧型天線系統 802.16 的 PHY 可以設計成支援智慧型天線，這是一種主

動式天線，與MIMO 等其他技術配合時，可以強化信號品質並提高傳輸效率。

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IEEE 802.16 協定模型（續）

IEEE 802.16 的 MAC 層規範： MAC 層包括三個子層：

１．匯聚子層（ CS:convergence sublayer ）。２． MAC 公共部分子層（ CPS:common part sublayer ）。３．加密子層（ PS ： privacy sublayer ）。

MAC 層的 Qos 機制１． UGS （ Unsolicited Grant Service ）非請求的頻寬分配。２． rtPS （ real time Polling Service ）即時輪詢服務。３． nrtPS （ non real time Polling Service ）非即時輪詢服務。４． BE （ Best Effort ）盡全力傳送。

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IEEE 802.16 協定模型（續） IEEE 802.16 MAC 層特點

特點 好處

TDM/TDMA讓上傳 / 下載在不同時間，達到雙向溝通 頻寬的有效利用

可從一個用戶擴展到數百個用戶 允許成本有效部署，只需支持足夠的用戶即可

連接導向 每一個連線皆有 QOS 的保質保證

QOS 支持非請求的頻寬分配、即時輪詢服務、非即時輪詢服務、盡全力傳送

低時延，適合對時延敏感的業務（ TDM 、話音、 VoIP ），數據優先等級優

自動請求回覆（ ARQ ） ARQ若針對某個封包發送 ACK ，即表示在這之前的所有封包皆已收到

支持多種 modulation 方式 能根據 channel 的條件使數據速率達到最高，提高系統容量

安全和保密 保護用戶私密

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各國最常見考慮之頻段及執照頻段 美國 WCS(Wireless Communication Services)

頻段： 2.305-2.320GHz 、 2.345-2.360GHz 。 美國 MMDS(Multi-point Microwave Distribution Syste

m) 頻段： 2.50-2.69GHz 。 國際 FWA(Fixed Wireless Access) 頻段： 3.4-3.7GHz 。 北美與墨西哥頻段： 2.5-5.8GHz 。 中南美洲頻段： 2.5 、 3.5-5.8 GHz 。 東西歐頻段： 3.5-5.8 GHz 。 中東與非洲頻段： 3.5-5.8 GHz 。 亞太地區頻段： 3.5-5.8 GHz 。

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WiMAX 技術發展與應用

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Comparisons of Wireless communication

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Comparisons of Wireless communication

standard Transmit distance

PAN Bluetooth(IEEE 802.15.1)Ultra Wideband(IEEE 802.15.3)

1~10 M ；(UWB data rate較快 )

LAN Wi-Fi(802.11 a/b/g) 100M

MAN WiMAX (802.16) 50KM

WAN Mobile Fi(802.20) >WiMAX

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WiMAX 優勢 現有的無線通訊科技

Wi-Fi (802.11n) 802.11b,802.11a,802.11g

GPRS(3G), HSDPA(3.5G) 雙網整合

WLAN 速度，品質

Cellular Network 範圍

WiMAX 802.16d, 802.19a, 802.16-2000 ( 固定式 ) 802.16e ( 可移動裝置 ) 速度，品質，範圍

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WiMAX 優勢－廣大 ISP 連接到用戶端 ( 家庭或企業 ) 通訊距離 :

Wi-Fi(806.11n) 以公尺計WiMAX(802.16 - 2000) 以數十公里計 ( 理論值是 50公里 )

覆蓋範圍和 Wi-Fi 最明顯的差別美國聯邦通訊委員會 (FCC) 的規定，功率 :

Wi-Fi : 1~100( 毫瓦 ) WiMax : 100,000( 毫瓦 )

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WiMAX 優勢－高速

802.11b : 11Mbps 802.11a,802.11g: 54Mbps 802.16a : 75Mbps WiMAX 的優勢 : 更快的傳輸速度

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WiMAX 優勢－安全 Wi-Fi : WPA2 標準的 PEAP 認證與 AES

加密 WiMAX : 3DES 或 AES 加密，加上 EAP

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WiMAX 與 WiFi 比較　 802.11 802.16 技術差別

通信距離

小於 300 英尺（加接入點後覆蓋距離可大些）

可達 30 英里，典型小區半徑為 4-6 英里

通過 256 FFT 的實施， 802.16 物理層容忍較大的多徑、時延擴散（反射）； 802.11 是 64FFT

覆蓋 室內性能最優，短距離 室外非視距性能標準，支持先進天線技術

802.16 系統的總系統增益高，通過障礙物的穿秀能力強，傳輸距離遠

可擴展性

用於 LAN ，用戶可從一個擴展到數十個，每CPE 一個用戶；固定信道寬帶（ 20MHz ）

可以有效地支持一到數百個 CPE ，每一 CPE 後面的用戶不受限制；靈活 channel access 寬度，從 1.5MHz 到 20MHz

802.11 中的 MAC協議使用 CSMA/CA 協議， 802.16 則使用動態TDMA802.11 只能用於不需牌照的頻譜，信道數量有限。 802.16 可以使用所有能用的頻率，多信道支持蜂窩結構

Bit 率 2.7bit/s/Hz

5bit/s/Hz ，在 20MHz 信道內高達 100Mbit/s

高效調製加靈活的糾錯導致更有效的頻譜使用

QoS 無 QoS 支持 QoS 內含於 MAC ，達到話音 / 視像和區分服務水平

802.11 ：基於爭用的 MAC （ CSMA/CA ），基本上是無線以太網 802.11 ：基於動態TDMA 的 MAC ，帶寬接需分配

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WiMAX 應用領域 私人企業

大都會多個據點，避免或降低和多家通信業者合作的不便 (切換費用 )

寬頻網路服務客戶與中小型企業據點的傳輸服務家庭，郊區，住宅區視訊隨取需求的到來

攜帶式寬頻無線行動用戶的選擇

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台灣WiMAX 使用頻帶

項目 700MHz 2.5MHz 3.5MHz 5.8MHz

實際頻帶 未定 2.3~2.5GHz 3.4~3.7G

5.72~5.85GHz（可能）

註解原提供改善收視不良使用， 2010 年完成回收

臺灣將開放此頻帶，也是全球 WiMAX共同使用頻帶， 802.16e 將 利用此頻帶

目前已是電信業使用

非特許營運頻帶，可提供一般企業使用， 以 802.16d 為主

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台灣WiMAX 發展 釋出六張分區執照

北區 ( 北三張 ) 台北縣、市、桃、竹、苗、宜、基與花蓮等地

南區 ( 南三張 ) 台中至台東等地

政府原則上將分區執照資本額降到 5億元；全區是 10億元

全區執照的張照初步規劃是兩張，兩至三年後再釋出，同時不論全區、分區執照的經營時間都是六年，預期在本月底會公告相關的草案，等到 3月再辦公聽會，聽取各方意見，預期 6 、 7月可以釋出分區執照。

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原本電信三雄都有意爭取全區執照，但在先開放分區執照的政策下，業者不願失去先機，各家業者都鴨子划水，準備先拿分區執照，包括：遠傳、台灣大、中華電、威寶都已在積極準備，運用集團的力量爭取。

計劃申請北區執照的大眾電信將與大同結盟，兩家公司將合作共同採購網路與終端設備，並提供 WiMAX漫遊服務，從北到南都可以暢通無阻。

大眾電信由於參與「 M 台灣」的專案，今年在台北縣、市建設 160 個 WiMAX 基地台，預估 2008年在台北、縣市與新竹縣市建設 430 個基地台，屆時台北縣、市有 330個基地台，新竹縣市有 100 個基地台。

台灣WiMAX 發展

資料來源：聯合新聞網 960129

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台灣WiMAX 發展 WiMAX產品

第一波以電腦上網卡為主第二波則是雙網手機

廠商宏達電、廣達進入研發階段英特爾主導的第四代行動通訊 WiMX Forum今年可望在台認證實驗室

電信技術中心已投資上億元在內湖設立實驗室

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WiMAX競標團隊投標團隊 北區執照 南區執照 負責人 概況

威邁思電信 ○ ○ 劉兆凱 威寶、東訊合組公司中華聯網寬頻 ○ 陳清金 有申請行動電話執照遠傳電信 ○ ○ 徐旭東 電信三雄旺旺電通 ○ ○ 彭月珍 已申請市話執照

台信聯合數位( 台灣大 )

○ ○蔡明興

電信三雄

威達有線電視 ○ 賴富源 已申請市話執照創一投資 ○ 何微玲 首席電子商務匯僑 ○ 廖述群 擬與美國 Clearwire 電信公司合組公司

亞太固網 ○ 賴春田 M 台灣計劃，與以色列大廠 Alvarion簽備忘錄大同電信 ○ ○ 林郭文豔 大同集團寰宇通 ○ 劉莊正 擬與美國 NextWave 合作中華電信 ○ ○ 賀陳旦 電信三雄大眾電信 ○ 簡明仁 PHS 業者

資料來源：經濟 960717

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台灣WiMAX商機產業鏈電信業者 提供 WiMAX 技術的國際大廠 提供設備的台灣代工業者

中華電

英特爾 (Intel)

北電 (Nortel)

阿爾卡特朗訊 (Alcatel-Lucent)

摩托羅拉 (Motorola)

奧維通 (Alvarion)

恩益禧 (NEC)

合勤、正文、明泰、東訊、智邦、友勁、台揚、廣達轉投資達威、東訊。

台信聯合 ( 台灣大 )

遠傳大同電信

威邁思 ( 東訊及威寶合資 )

旺旺電通大眾電信

匯僑創一投資中華聯網

寰宇通亞太固網

威達

資料來源：經濟 960717

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WiMAX得主誕生後一場合縱連橫大戲即將展開，大眾電信、創一投資、威邁思與大同都將辦理增資，可望引進新投資夥伴的新資金，目前市場傳出有意投資的大金主包括英特爾基金、美商 Clear-wire 、摩托羅拉基金與國內多家資訊大廠的股東如廣達、友訊都在積極評估投資機會；此外得標的北、南六家業者也將在業務上展開策略聯盟，以擴大商機。

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友訊表示，目前在評估投資得標業者的可能性，包括入股或是技術合作等，不會在 WiMAX 上缺席。此外六家得標業者勢必在漫遊合作，讓用戶全島都可使用，初期可望是一對一，再來可能是一對多的合作。

創一投資董事長何薇玲表示，創一由電子通訊產業、系統整合業、數位內容產業及國際技術夥伴合作取得WiMAX執照，未來將與投資股東及策略合作夥伴已創新多媒體內容服務切入市場。預估 2008年完成基地台布建， 2009年正式營運。

大眾電信總經理吳清源表示， 27日董事會將討論增資幅度，約在 10億元至 20億元間，將引進策略性合作夥伴，但不願證實是外傳的英特爾基金。預期明年下半年推出服務時，月租費約 899元，以搶 ADSL 與 3G 的客戶。

大同電信則表示，預計先從都會區開始開台，此外也計畫與其他業者策略聯盟。大同電信成立時資本額僅 1億元，未來進行 WiMAX投資勢必增資，短期內仍將以集團資金為主，不會找別人入股。

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台灣WiMAX產業鏈網通廠商名單

資料來源：經濟日報 970727

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Wimax 未來發展願景

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台灣WiMAX 發展相關計畫

交大，清大，中央，暨南，中華電信所聯合建置 802.16試驗平台

鄉村型的暨南大學試驗網市郊型的中央大學試驗網都會型的清華交通試驗網