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4G技術發展對產業衝擊 工研院通所 I、摘要 根據世界銀行2009年研究報導指出，當寬頻網路的普及率增加每10%就可以帶動一個國家的GDP 成長1.3%，並將同步增加2,930,000就業機會，因此美國政府公佈將投入70億美金的資金在普及寬頻通訊的品質及覆蓋率的方案以刺激美國經濟起飛，其他的新興國家的寬頻計畫也蓄勢待發。 目前適合鄉村或偏遠地區(Rural Area)佈建無線寬頻系統技術的IMT-2000系列中，以同樣採用4G技術的MIMO-OFDMA, All-IP based 的WiMAX 16e系統最適合新興國家及未佈建3G系統之業者採用。然而WiMAX 16e在行動寬頻的市場定位已然對3GPP及3GPP2等其他IMT-2000系統構成威脅，而遭到HSPA+、LTE下載速度、應用服務模式、架設成本、服務成本及多元化頻譜使用率等方面都優於CDMA based系統，未來朝向OFDMA Based 使用技術提供Location Based Services, E-Multi Broadband Service 及其他群組、多媒體服務趨勢。七個4G技術候選系統IEEE 802.16m及3GPP LTE-A，全都建議在未來採用OFDMA調頻技術、智慧天線(Smart Antenna)技術及All-IP局端系統做為技術的主流。 然而，當WiMAX正進行佈建、推動從CDMA世代進展到OFDMA的營運模式過程當中，很多必須要克服的挑戰漸漸都浮上檯。因此，本文除了探討4G的發展情況，更要進一歩的把技術成功要素和背後的市場驅動及挑戰因素作為一個重點分析，以利4G之後的發展。 II. 為何需要4G? 圖1: 行動寬頻服務應用成長動力示意圖 現在上網使用習慣朝向多媒體、 interactive的服務，像現在熱門的web 2.0服務, messenger, blog and facebook等應用(見圖1)，已對目前的3G系統產生相當大的挑戰，未來的應用像 mobile commerce, LBS, Internet and mobile TV, social networking, online Gaming, M2M, P2, video messaging, music downloading and high-quality video and voice conference等應用對無線傳輸的需求將較現在3G所能提供的速度要高出許多，對All-IP骨幹的需求也更加重要。 各大運營商在今年所公佈的行動寬頻成長數據也看到Mobile Data的成長力道; 美國ATT在2008年間iPhone的用戶數增加了4.6 million用戶，於2008年增加37.2%到達 USD 3.4 billion的規模。而美國第一大行動營運商Verizon Wireless在同時期的行動寬頻服務營收也增加52.6%。新加坡運營商，M1，的非語音類事業營收創新高，已經達到總營收的25.1%，mobile data部分逐年增加從去年的9.5%來到今年的10.9%。全球客戶總數在全球排名第三的Telefonia也公佈了今年全球客戶的mobile data的成長數字; 巴西 +32%, 墨西哥 +25%, 阿根廷 +33%, 及西班牙 +36%等。正當運營商在享受iPhone、HTC等smartphone的營收成長之餘，也面臨著相當大的挑戰, 例如現在的3G網路還是以circuit switch(CS)為主要骨幹系統，但mobile internet服務的持續增加將對骨幹系統帶來龐大的負擔，更由於吃到飽的費率機制將無法增加營收，因此有必要對骨幹系統的升級，升級至packet switch骨幹系統，朝向All-IP網路以減少系統建置成本、通訊及維護費用。 另外，未來的行動寬頻服務模式不適用傳統的以語音及wall-garden為主的營運模式，未來將以數據服務及開放式行銷並注重個人化與多元多媒體化的創新，來增加消費者的無線體會。如此無所不在的無線網路服務將帶動Machine 2 Machine以及Internet of Things (物聯網)的發展。4G所能帶來的新的機會與契機將相當無限。 III. 何為4G? 在此，作者透過ITU-R所發佈的文獻中整理出對IMT-Advanced技術簡短的、摘要性的描述; IMT-Advanced(4G)技術是採用新一代無線寬頻接取技術(MIMO-OFDMA)結合All-IP局端網路的新系統，並符合IMT-Advanced最大數據傳輸速率Mbit/s 或高速移動中 1,000Mbit/s下載需求。4G網路因支持IP多媒體服務，將帶動資通訊數位匯流、FMC及新興無線寬頻Business model等效應。未