Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 射頻/無線
 
 
射頻/無線  

釐清行動?固定WiMAX與WiBro間的差異

上網時間: 2008年01月22日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:WiMAX  3G  WiBro 

WiMAX是有史以來人們期盼最高的通訊技術之一,但它並非所‘吹噓’的那樣美好。實際上,全球各地已有許多廠商已經部署了固定WiMAX(IEEE 802.16d)網路,並且許多廠商已承諾在近兩年中推出行動WiMAX(IEEE 802.16e)服務。緊跟著韓國KT和SKT於前年展開商用化,最有影響力的部署是去年Sprint Nextel和Clearwire公司在美國的部署。日本也即將為WiMAX分配頻譜,廠商可能是KDDI和NTT DoCoMo,而英國的BT也表示極大了興趣。對於行動WiMAX的可用頻譜以及WiMAX網路在全球推廣的清晰路線圖來說,這些都代表著標誌性的變化。

根據Trendsmedia Rethink的研究報告,全球各地的服務供應商用於建構WiMAX基礎網路的投資到2009年將上升到73億美元,而這一數字在2006年中僅為6.55億美元。該機構還根據廠商的方案預測,在上述時間段內,WiMAX的投資在無線寬頻中的比例將從22.5%提升到63%。

本文將討論為何WiMAX對部份基礎設備和元件供應商來說是一大商機。但是,並非所有的WiMAX技術的功能都一樣。實際上,充分瞭解固定和行動版本以及WiBro之間的差異,對今後幾年市場的演進來說至關重要,主要原因包括:

1. 儘管802.16e設計用於行動環境,該技術同樣也能支援固定應用,例如為家庭和辦公室提供寬頻接取,為蜂巢式基地台提供回傳,以及提供基地台之間通訊。其結果是服務供應商和廠商可以利用802.16e來覆蓋比其他任何技術都廣泛的市場和應用。這就是不適用於寬頻接取的3G和不支援行動性之固定WiMAX(802.16d)之間的關鍵差別。

2. 行動WiMAX為各類服務和服務供應商創造了機會,關鍵在於這是一項能夠利用單一網路來覆蓋不同市場領域的新技術,該技術具有最大的市場潛力,固定投資和營運費用都降至最低。行動WiMAX不僅允許廠商提供固定和行動服務,並具有高頻寬和低延遲性能,在基本的數據接取服務外,還能支援語音、視訊和遊戲服務。例如,DSL和有線電視廠商能夠使用802.16e為家庭和辦公室之外的用戶提供廣播,視訊和VoIP服務,蜂巢式語音服務供應商可以用行動WiMAX技術來覆蓋原有網路以提供高速數據服務。取決於一些因素,如可用頻譜和服務模型的不同,所帶來的機會將有所不同,但基本的底線是,潛在的行動WiMAX廠商要比開始時所顯現的更多。

3. 儘管802.16d固定WiMAX網路已經商用化數年了,許多分析師和廠商堅信行動WiMAX將很快成為一個大市場。根據獨立分析機構NSR 2005年6月的報告,到2010年,全球內的802.16d的用戶將接近440萬,主要分佈在發展中國家。而一個最近的Maravedis的研究報告指出,到2010年,行動WiMAX用戶將成長到2千萬左右。

4. 儘管絕大多數資料揭示WiMAX主要用於點對點接取技術,但802.16d和802.16e都可以用於回傳應用,例如作為遠端企業辦公室的通訊鏈路以及連接蜂巢式基地台。根據獨立分析機構Pioneer Consulting 2006年的報告,WiMAX在全球內在蜂巢式通訊回傳中所佔的比例將從2007年的13.6億美元上升到2010年的20億美元。

WiBro、Wave 1以及Wave 2之間的差別

業界對行動WiMAX Wave 1、Wave 2和WiBro有本質上的混淆,那麼他們之間的差別是什麼?簡單的回答是,這三種採用的都是相同的技術,且完全相容,差別僅在於所支援的功能集合工作特性上。Wave 2是行動WiMAX的變體,其功能最齊全也最靈活,能夠支援像MIMO這類先進的智慧天線技術和波束成形,以及不同的頻率再使用和訊息通道頻寬,在業界稱之為可升級的OFDMS。Wave 1也支援不同的訊息通道頻寬和頻段,但所提供的功能集較少,特別是不支援MIMO和先進的波束成形,因此效率很低。而WiBro功能集與Wave 1非常類似,但其只支援一個特定的訊息通道頻寬和頻率組合(在2.3GHz頻段上的訊息通道頻寬為8.75MHz),而且只有韓國採用。

所以WiBro只是Wave 1在韓國部署時的一個不同名稱而已,而Wave 1自身可被看作通往Wave 2的跳板。本文重點在於瞭解三種技術是相容的,要允許任意一台Wave 1設備能夠工作在韓國的WiBro網路中,任何一台Wave 2設備能夠工作在任意一個Wave 1或WiBro網路中,並且在Wave 2網路中也能支援Wive 1和WiBro設備。很明顯,這對目前有信心部署Wave 1行動WiMAX網路的廠商至關重要,他們能夠在2007年的下半年或2008年中升級到Wave 2,無需更換任何現有終端。

圖1:WiMAX填補了標準間的空區。
圖1:WiMAX填補了標準間的空區。

圖2:各種無線寬頻標準的數據率和行動性。
圖2:各種無線寬頻標準的數據率和行動性。

圖3:WiMAX與未來的OFDMA將共享許多通用技術。
圖3:WiMAX與未來的OFDMA將共享許多通用技術。

圖4:針對‘所有’使用者最佳化的智慧型天線技術。
圖4:針對‘所有’使用者最佳化的智慧型天線技術。

圖5:WiMAX各頻段頻率的具體分配。
圖5:WiMAX各頻段頻率的具體分配。

晶片技術演進

如上所述,WiMAX支援包括數據、語音、視訊或遊戲應用的固定和行動服務。這為設備製造商提供了巨大的商機,他們可以提供差異化的產品,這一點與分別側重於手機市場和家庭網路市場的3G和Wi-Fi不一樣。另一方面,行動WiMAX針對的不僅僅只是行動電腦領域,還包含了大量的手持和消費電子設備。

兩個分歧的需求為晶片組供應商提出了全新挑戰,他們必須找到成功開發的定製晶片組以滿足像網路閘道和接取點等優勢市場,或是開發能整合所有Wave 2功能集的晶片組,這些晶片必須具有最低的功耗、最小的佔位面積和最低的價格。這些因素決定了晶片組供應商的命運,唯有能夠解決行動和手持終端市場需求的業者才能取得成功。至少Wave 2晶片組的佔位面積必須足夠小,以滿足手持設備需求,並具有低功耗。這兩點對服務供應商來說至關重要,他們不會利用笨重的和電池使用時間很短的終端設備來進行行動WiMAX服務。事實上,由於如此大的壓力,關注802.16e的分析師注意到,沒有任何廠商敢運用看來笨拙、太貴或太耗電的用戶端設備來開闢初期的行動WiMAX服務。

從歷史角度來看,蜂巢式/Wi-Fi晶片的整合是極重要的演進過程:在蜂巢式和Wi-Fi晶片中,供應商將基頻和RF整合在一個晶片中,而不是分離分案。該方案讓手機終端和設備供應商同時受益,使他們無需再為採用分離方案時所需的整合工作而浪費時間和資源。且整合方案的佔位面積也較小、成本通常較低。這種演進似乎也出現在行動WiMAX中。現在,802.16e智慧手機和其他設備的生產商將尋求整合基頻和RF功能於一體的晶片組。

透過購買一個單晶片方案的晶片組,設備生產商避免了整合事務,降低了他們的研發成本並加速了上市時間。這是一個WiMAX晶片組供應商必須解決的問題,如果他們做得好,將會大幅改變他們在市場上的競爭能力。

對於計劃進入行動WiMAX市場的設備供應商來說,在評估晶片組供應商時,重要的是要瞭解802.16e不同版本的微小差別以及與802.16d和Wi-Fi的不同之處。這些差別的最好明證就是多輸入多輸出(MIMO)天線技術。在802.16e中需要該技術,故具有802.16d背景的晶片組體工商應該掌握MIMO的細節。但由於這將需要時間和資源,對於已經具有廣泛的MIMO體驗的設備製造商來說,這也會增強其競爭能力。

儘管如此,並非所有的MIMO經驗都適用於802.16e,雖然MIMO正廣泛地應用在802.11n這類Wi-Fi技術中,但若假設在Wi-Fi這類短距離固定環境中的MIMO經驗也適用於行動WiMAX,那就錯了。原因在於,用於運算訊息通道條件的訊號強度在WiMAX中的變化比在Wi-Fi中要快得多。Wi-Fi主要覆蓋短距離,若不用於固定的室內應用,在這類環境中訊號條件通常不會有頻繁的變化。

但在行動環境中,用戶要出入建築物或高速穿越網路,訊號條件會突然改變。因此訊號強度波動得如此頻繁和如此大,使得用於固定環境的中的訊息通道估計技術根本無法使用,同時,它也已經無法在要求的時間內(通常為毫秒級)度量、算和報告不斷變化的訊息通道條件。

不能精確地評估和報告訊息通道條件將為網路容量帶來極大影響。例如,若用戶設備在訊號實際上很弱時卻報告訊息通道條件良好,基地台將會轉移到MIMO,同時發射兩個波束到設備,這將會相互干擾,徹底破壞設備的連通性。這顯然是不可接受的,但還有另一種極端情況,是在訊號條件很好時卻報告訊息通道訊號較弱,這也是無法原諒的事情,因為這代表用戶必須用比實際可用速度更慢得多的速率來接收數據。這樣既浪費了網路資源,也降低了頻譜利用效率,同時這也意味著廠商支援較少的用戶,不得不加大投資來擴展網路容量。

能夠正確實現行動環境中複雜的訊息通道估計,是決定整個供應鏈上各參與者的命運的關鍵。如果MIMO性能不太好的晶片組供應商找到了客戶,該客戶就必須再往設備中投入資源來彌補缺乏競爭力的性能,這將潛在地浪費許多先前的資源。更壞的情況是,如果某經驗不足的廠商採用了該供應商的性能不良設備,廠商再將設備提供給用戶,這樣將無法達到設計容量,實質上相當於建設了一個容量降低了的網路。而競爭對手利用相同的投資,卻部署了一個容量更高的網路,他們就能支援更多的用戶,因而能夠以較低的資費費用戶提供相似的服務。此外,消費者無法容忍有關他們的設備在性能方面達不到預期或者比競爭對手所提供的產品差的任何籍口。這些問題對初出茅廬的WiMAX服務將會產生嚴重影響:如果不合格的消息傳開,廠商將不得不投資更多的錢來吸引或拉住客戶,因而對其競爭位置造成破壞性影響。優質設計用戶設備是展開802.16e服務的關鍵,這也就是為什麼要合理地設計像MIMO這樣的關鍵功能,而且這些功能的性能對行動WiMAX設備製造商來說也是至關重要的。

在評估Wave 2晶片組時,行動WiMAX設備生產商應該選擇專門為苛刻的行動環境所設計產品,生產這些產品的公司應該具備開發和實現許多WiMAX的先進功能所需的複雜演算法方面的技術背景和經驗。品質是否可靠的一個重要標誌是該供應商及其WiMAX晶片組是否通過廣泛的野外現場實驗。這方面的經驗優勢能幫助晶片供應商將足夠複雜的演算法細化到能夠精確地估計訊息通道條件的地步,即便是用戶在頻率切換時還正快速行動的時候。這一點對於802.16e設備生產商來說也是一個競爭優勢,因為廠商知道他們所提供的產品是設立在具有業界領先經驗的良好基礎之上,這將使廠商增強信心,使其無須擔心網路容量問題。

如何跨入市場?

所設計Wave 2晶片組應該能夠在一個設計簡單的單晶片中支援多頻段和多訊息通道頻寬。否則,要打入可能成為最大的行動WiMAX市場將會非常困難。

為了支援上述的靈活運用,Wave 2晶片組必須是直接變頻,這樣可以省去表面聲波(SAW)濾波器。這種設計能讓設備供應商開發一種適用於多個市場的單晶片802.16e產品SKU,每種市場都採用不同的行動WiMAX頻段。仰賴上述的理想Wave 2晶片組,設備供應商可規劃所有4個主要的行動WiMAX頻段,即2.3GHz、2.5GHz、3.3GHz和3.5GHz,以及從5MHz到10MHz的訊息通道頻寬。

省略仍應用在許多傳統設計中的SAW濾波器將為設備供應商帶來更多靈活性。不同頻段和不同頻寬的SAW濾波器通常具有不同的佔位面積。如果設備供應商需要更換不同類型的SAW來支援具有不同頻譜和訊息通道頻寬的用戶,就需要對設備重新設計,因為要適應濾波器的新的佔位面積。這就增加了開銷成本和上市時間,進而削弱了設備供應商的競爭優勢。從成本的角度出發,由於所需的產品設計少,還減少了晶片組的零組件數量,因此,一個不用SAW濾波器的Wave 2晶片組將具有更大的競爭優勢。能讓設備供應商將產品降到廣大市場可接受之價格點的能力。

DCR設計還支援全球漫遊,這是瞄準跨國企業和商人的行動WiMAX服務的一項關鍵功能。考慮到這些用戶是行動WiMAX的早期用戶,從長期來講也是最應該重視和有利的客戶,故從廠商的角度出發,能夠滿足其漫遊需求的802.16e設備將特別具有吸引力。全球漫遊也是能夠與CDMA2000和UMTS等蜂巢式技術競爭的關鍵功能。

整體而言,基於IEEE802.16e標準的行動WiMAX對服務供應商、設備製造商以及晶片供應商來說是一個主要的長期演進機會。無論是服務供應商或設備製造商都不僅要密切關注Wave 2晶片組的功能,還要關注這些晶片組供應商的資格和經驗。

作者:David Patterson

行銷副總裁

Beceem公司




投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 釐清行動?固定WiMAX與WiBro間的差異
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首