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无线区域网络产业发展的四个挑战

2019-01-29 17:45:47

随着全球资通讯产业的快速变迁及发展,宽带服务已逐渐成为民众生活不可或缺的一部分。尤其是近年来智能型行动通讯产品的蓬勃发展,加上多媒体影音的应用,使得频宽需求大增,促使厂商广布3G、3.5G甚至4G基地台以拓展行动网络,也因此使得无线频谱短缺议题浮上台面。因而如何拓展无线频谱或针对既有频谱的有效利用,便成为各国政府及厂商的重要发展课题,也使得可以再利用之电视White Space频谱应用为人所瞩目。

目前White Space之频谱应用主要采共享概念,如英国及美国已分别决议以免执照方式,开放White Space供无线装置使用,并针对White Space之相关技术标准及应用,积极展开测试工作。而我国目前也同样面临无线频谱应用及开放议题,观察我国关闭无线电视频道后之频谱用途,除发放数字电视第二单频网外,其余用途仍未定案,故仍应持续关注相关技术之发展动态,或待其技术及市场较为成熟后,再考虑导入之可行性及必要性。

目前,国际上存在的无线区域网络产业发展的四个挑战包括有:

各国频谱规划

由于各国国情与频谱使用状况之不同,对于White Space之采用态度也不一致,如英、美两国经过长期研究及测试,都将以免执照方式开放使用,而日本由于考虑到频谱干扰问题,仍倾向于以需执照的二次频谱交易方式发放。执照发放方式之不同,将决定产业进入障碍之高低,免执照方式固然有助于产业之推展,然而若缺乏有效的管理及产业自律规范,极可能造成产业乱象,破坏免执照措施之美意;若采二次频谱交易模式,无论是长短期租用或转卖型式,均将衍生出新的频谱中介与交易商机,并提升闲置频谱使用率。

地理位置定位系统地理位置定位装置(如GPS)是为White Space应用终端最主要的功能之一,其需确认并回传本机之所在位置,供后端数据库判别,并据此回复该装置于该位置之可用频道信息,然而GPS在室内或有遮蔽物情况下,其收讯不良之先天限制,将极大制约位置之判断,尤其是个人行动/可携式终端问题将更为严重。

定位问题或许可以藉由装置内建频谱感知功能加以解决,然而若终端装置内建该功能,将使得产品制造成本大幅上升,不利服务之扩散,这也或许是美国FCC在去年9月取消TVBDs必须具备频谱感知功能的原因之一;故简易及具成本效益之辅助定位解决方案,仍是目前业界亟待解决之问题。

频谱与地理位置数据库

由于频谱监管机关及产业对于White Space频道的侦测及应用方式,已经从感知侦测模式转换至数据库模式,藉由建立全国统一的频谱及地理位置数据库,提供给各式固定式及个人行动/可携式终端使用,且可以更广泛的应用在其它领域,如雷达频谱的分享、femtocells的使用,甚至是行动营运商间3G/4G频谱暂时的分享,产生新的商业实体与机会,使得频谱及地理位置数据库的构建成为重要议题。

数据库的内容主要来自两个部分:各地频谱使用情况、终端地理位置定位信息;除收集各地广播频谱使用情形外,多数信息更须透过终端设备提供,如实际频谱使用状况及地理位置定位讯息等,经过数据库判断后,再行回复可用频道讯息及传输功率建议给终端设备采用;因终端装置需周期性的进行数据更新,以避免干扰之发生,故更新频率之设定便显得异常重要;此外,数据之安全性及认证也是另一项重大发展关键,如何避免假数据库、假定位信息的产生,影响信息之正确性,仍有待产业界加以解决。

而由美、英两国案例观察,数据库的建置与管理,未来都将交由民间厂商办理,而这也是国际大厂亟欲扮演之角色;免执照的使用方式,使得政府或厂商无法藉由频谱的释出或租赁收取费用,但可藉由转售或分享数据库的讯息加以营利,这或将是未来White Space应用最大的商机之所在。

技术竞争

White Space的开放为通讯产业带来诸多可能的应用,而在实现应用目标前,相关技术标准的建立仍是首要之务,更须思考如何保证不同技术间之互通性并与其它技术共存。而各式应用带来的庞大市场发展潜力,使得如今以感知无线电为基础衍生之标准林立,包括IEEE 802.22、IEEE 802.11af、IEEE 802.16h、IEEE 802.19、IEEE P1900/SCC 41、ECMA-392、ETSI RSS(Reconfigurable Radio Systems)等,其中大部分标准都已制定完成。

相较其它标准,802.22算是全新且专为电视频谱应用开发之标准,善用UHF/VHF频谱之特性,使频谱利用更有效率;然标准之通过并不意味着802.22就将主导White Space市场,因其自2004年开始到现在才制定完成,如此漫长的标准制定过程,不免使人怀疑是否该技术之吸引力不足、市场前景仍有疑虑,且其至今尚未有任何推广联盟或论坛成立,显示未来802.22的推展仍有诸多障碍须跨越。

而最新踏入此领域的,就是由Wi-Fi Alliance主推的IEEE 802.11af标准,目前仍在制定中;Wi-Fi 802.11x无线传输技术之应用范围越来越广泛,在终端设备联网需求大增情况下,已逐渐成为各式消费性电子装置的标准配备,产业影响力正在逐步扩大。而以其角度延伸而来之White Space应用标准,将可与既有之802.11系列进行结合,发挥互补之综效,因此或将成为未来802.22标准最大的竞争对手。(灵通产业研究网站供稿)

链接一

无线区域网络在偏乡地区运用的解决方案

以英国为例,根据英国电信估计,约有15%的英国住户(约2.75百万户)无法获得宽带服务(2Mbit/s以上),其中25%(约68.7万户)可以采用TV White Space方式获得解决,而实际数字或许更高达1百万户;而整体欧盟国家也约有3成家户数会遇到类似问题。

偏乡地区的宽带网络建设,一直是各国政府及电信厂商亟待解决之问题,然而无论是采用实体线路(如FTTx、xDSL、Cable Modem等)或是既有无线方式(如3G/4G、WiMAX、Wi-Fi等)供应,其布建及营运成本实难以回收,厂商多是靠政府资源加以补贴,才得以提供偏乡地区相关服务。

而TV White Space频段的再利用,无疑为各国政府及厂商找出新的解决方法,广播电视频谱的高传输范围及高穿透性,使得基站布建大幅减少,而White Space的免执照使用方式,更意味着无须缴纳高额频谱使用费,种种特性的组合,使得其具有极佳的成本优势,故成为各国际大厂如Google、Microsoft、Samsung亟力抢进的市场。

链接二智能联网之应用

智能联网已是近年来资通讯产业的发展重点之一,各式应用如智慧交通、远距医疗、智能电网、安全监控、车联网等,以及终端传输技术如ZigBee、RFID等,均成为厂商看好的市场;然而其数据收集后的回传机制,多需与拥有有线或无线网络的电信公司合作,若由非电信厂商自行推动之服务,其回传网络的租赁费用将造成沉重的负担,而藉由White Space网络的部署,或可有效降低网络租赁成本,在实际应用上也可以有更大的弹性。

如同日本311大地震之灾害,在各式通讯及网络都中断情况下,藉由其行动电视1-seg系统仍能提供灾区电视广播服务,以了解相关灾害信息,显示出广播电视频段覆盖范围广泛之优势;以往以广播电视频段做为灾害紧急通报系统,主要着重于信息单向的广播扩散,若能加入White Space的双向传输应用,则可快速于灾害现场建立传输平台,加速灾害信息之流通与应变措施之处理。模拟电视频谱回收后,各国多规画数字电视、次世代行动通讯及行动电视等新兴服务之应用,而White Space之存在,则为广播、行动甚至是新兴服务厂商提供更多的发展可能,如Femtocell的分流、广播电视的信息回传、广播/行动多媒体服务、行动电话广告、电子广告牌、行动商务等。如以广告应用为例,店面商家透过White Space频道的传送,可推播自有广告或促销讯息至各式行动接收终端上,扩大宣传效益;而广告托播厂商也可藉由White Space传送实时更新讯息至各式电子广告牌上,降低营运成本。这些应用或许不算创新,也都曾被提出过,然而利用White Space及相关技术,可为厂商提供更具弹性及成本效益之解决方案,以创造更好之盈利模式。

《科学时报》 (2011-12-17 A2 社区)

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