TW4G行動通訊網路介紹

參考文獻 蕭昌龍、任芳慶,TW4G行動通訊網路技術,電腦與通訊(第114期),2005.12.25(P.102-P.109) NTP電信國家型科技計劃:http://www.ntpo.org.tw/ TW4G 網站:http://www.ntpo.org.tw/t4g/index.php

報 告 大 綱 TW4G發展背景 4G標準及相關組織 世界各國4G發展現況 4G通信的特徵 TW4G現況 結語

TW4G 計畫背景 國際上4G技術研發已經啟動：ITU-R時程為2007開始制定標準，2010 開始佈建。歐盟及WWRF等組織已投入4G規格需求與技術發展 日(1999年)、韓(2002年) 、中國(2001年)已規劃明確4G研發藍圖，並共同成立聯盟，以打入國際標準為目標 *國際通訊聯盟-無線電通訊組* (international Telecommunications Union – Radiocommunication Sector ;ITU-R) *世界無線研究論壇* （Wireless World Reserch Forum，WWRF）

TW4G 願 景 實現寬頻與網路高科技服務島的願景 到２００８年其產量佔全球產值的3% 成為電信應用主要研究發展重鎮 華人社群無線通訊服務之主要領導者 無線數據終端產品全球市場佔有率第一 到２００８年其產量佔全球產值的3% 實現寬頻與網路高科技服務島的願景 創造2008年我國整體通訊產業產值達新台幣一兆元，通訊產業晉升全球十強

4G標準及相關組織 4G標準將由ITU主導制定，而在標準制定前之技術議題及標準細節由世界各地4G相關組織討論後向ITU提出建議方案。最後由ITU核准公佈 *國際通訊聯盟-通訊標準制訂組 (international Telecommunications Union – Telecommunication Standardization Sector ;ITU-T) *國際通訊聯盟-無線電通訊組 (international Telecommunications Union – Radiocommunication Sector ;ITU-R)

ITU-R 4G 發展時程 系 統 實 施 超IMT-2000的 新能力部份 頻 譜 分 配 和 取 得 遠 景 定 義 要 求 定 義 系 統 實 施 超IMT-2000的 新能力部份 頻 譜 分 配 和 取 得 遠 景 定 義 要 求 定 義 標 準 發 展 標 準 增 強 其他無 線系統 系 統 演 進 和 其 他 無 線 系 統 整 合 系 統 實 施 IMT-2000 和未來發展 頻 譜 分 配 和 獲 得 標 準 增 強 和 相 關 發 展 IMT-2000與超IMT-2000的發展階段及可能時間表

ITU-R 4G 標準制定時程

世界各國4G發展現況 Korea North America Europe Japan China 資料來源: Ericsson No common industry 4G vision Traditional mobile vendors active in 3G evolution & 4G research IEEE activities targeting wide-area wireless data IEEE 802.16 / WiMAX (IEEE 802.20 / Flarion) IEEE 802.21 (Intel, Lucent, Nokia ...) Many new players claim to have 4G solutions (some were too late for 3G?) Flarion Aperto Networks Arraycomm Navini Networks Alvarion Airspan ... 4G in these camps defined as packet/IP optimized access for wide area coverage and with support for mobility into a standard IETF IP backbone (Wireless ISP) Korea Ministry is investing USD 104 million up to 2005 for 4G research ETRI has objective to have 20% of all 4G key IPRs Targets 4G trials in 2007 and large scale deployments in 2010 WiBro (WiMAX derivative) seen as intermediate step to 4G Europe 4G Coordination through EU 6th FP Focus on WRC’07 and new spectrum for 4G networks 3G LTE/ S3G offers opportunity to realize EU research with more aggressive timing. Japan mITF (mobile IT Forum), research activities supporting the development of 4G NTT DoCoMo, NEC anf Fujitsu has publically announced that they jointly propose OFCDM for 4G NTT DoCoMo 4G/OFDM field trials S3G heavily supported by DoCoMo China Large 4G research within MOST 863 FuTURE project Seeks partners for pre-standardization at China Mobile Lab (Shanghai R&D center) 資料來源: Ericsson

亞洲各國4G發展現況 日本-NTT DoCoMo: 自1999年開始投入4G行動通訊研究，預計在2005年完成

亞洲各國4G發展現況(續) 韓國-ETRI (Electronic and Telecommunications Research Institute) 自2002年開始投入4G行動通訊研究，提出三層的行動 通訊網架構，2005年約投入美金1億4佰萬，針對三層的 行動通訊網架構進行系統設計工作，預計2010開始佈署

亞洲各國4G發展現況(續) 韓國-ETRI提出三層的行動通訊網架構： 上層系統為可於最高速250公里時速提供最高數據率100Mbps廣域無線網 中層網為可於最高速60公里時速提供最高數據率30Mbps窄域無線網 下層網為可於靜止時提供最高數據率1Gbps無線網際網路服務之區域無線網

亞洲各國4G發展現況(續) 中國-FuTURE: 中國發展的十年計劃(2001-2010) ，分三階段實施(FuTURE ， FuTURE+ ， FuTURE II) ，目前是 FuTURE II階段(2006-2010) ，主要工作項目為參加國際標準制定

亞洲各國4G發展現況(續) 臺灣-TW4G: 2004年11月5日TW4G在電信國家型科技計劃(NTP)的主導 下進行先期研究，並於2005年8月19日成立TW4G Program Management Office(PMO)，正式展開台灣4G研究，最快 將在2008年第三季首度進行雛型系統測試，2010年進行第 二次測試，若一切順利，台灣自行發展的TW4G技術不僅可 望在2012年商用化，並有希望成為國際標準的一部份

亞洲各國4G發展現況(續)

無線通訊系統概觀 4G ? WiMAX Wi-Fi WWAN WMAN WLAN WPAN State of the art Mobility 2G/2.5G: GSM/GPRS 3G/B3G: WCDMA/cdma/… High WiMAX WMAN 802.16d 802.16e Wi-Fi 802.11a/b 802.11g 802.11n WLAN Bluetooth Zigbee UWB WPAN Low 2003 2004 2005 2006 2010 Year

4G通信的特徵 通信速度更快 由於人們研究4G通信的最初目的就是提升蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信的特徵莫過於它具有更快的無線通信速度。專家預估，第四代移動通信系統的速度可以達到10M～20Mbps，最高可以達到100Mbps 網路頻譜更寬 要想使4G通信達到100Mbps的傳輸速度，通信營運商必須在3G通信網路的基礎上進行大幅度的改造，以便使4G網路在通信帶寬上比3G網路的頻帶寬高出許多。據研究，每個4G信道將佔有100MHz的頻譜，相當於3G網路的20倍

4G通信的特徵(續) 通信更加靈活 從嚴格意義上說，4G手機的功能已不能簡單劃歸“電話機”的範疇，因為語音數據的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已。而且4G手機從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想像的是，眼鏡、手錶、化妝盒、旅遊鞋都有可能成為4G終端設備 智能性能更高 第四代移動通信的智能性更高，不僅表現下4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，更重要的是4G手機可以實現許多難以想像的功能，例如，4G手機將能根據環境、時間以及其他元素來適時提醒手機的主人

4G通信的特徵(續) 兼容性能更平滑 要使4G通信盡快地被人們接受，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，4G通信系統應當具備全球漫遊、界面開放、能跟多種網路互聯、終端多樣化以及能從2G平穩過渡等特點 實現更高品質的多媒體通信 4G通信提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、影像等，大量訊息透過寬頻的信道傳送出去，為此4G也稱為"多媒體移動通信"

4G通信的特徵(續) 通信費用更加便宜 由於4G通信不僅解決了與3G的兼容性問題，讓更多的現有通信用戶能輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端通信技術，因此，相對其他技術來說，4G通信部署起來就容易迅速得多。同時在建設4G通信網路系統時，通信運營商們將考慮直接在3G通信網路的基礎設施之上，採用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運營成本

TW4G PMO 組織架構 Steering Committee (NSC, NTPO,MoEA) 指導委員會 Strategy Advisory Board (DoIT,IDB,…) Technical Advisory Board (Experts Group) 戰略顧問伙伴 技術顧問伙伴 TW4G Program Management Office Chairman/Executive Secretary 學術界 CCL III CSIST NTPO CCL WG1 Spec. & Standard Development - New Mobile Access (標準與規格) WG2 Technical Development (技術研發) WG3 System/Service Trial (服務試驗) WG4 Field & Interoperability Test (環境與互通測試) WG5 Industrial Alliance (產業聯盟) WG6 Strategic Planning (政策方針) 工業聯盟 PG1: Chip PG2: Network & SI PG3: BS PG4: Applications TG1: White Papers TG2: Regulation TG3: International Collaboration TG4: Patent Management STC/CCL CCL CSIST III PG1 PHY PG2 MAC/RLC/RRC/RRM PG1: TW-B3G Trial PG2: … 3G Club 通訊產業 聯盟 OMIA

NTP無線通訊技術發展示意圖 TW4G B3G & All-IP Networks 行動電話 WCDMA / 無線用戶迴路 無線都會網路 安全 支援 TW4G 世界級的4G核心技術 行動電話 GPRS 3GPP WCDMA 核心智財 WCDMA / 無線用戶迴路 WCDMA 測試環境 無線都會網路 寬頻無線 接取 無線區域網路 無線區域網路 說明：依色別區分 電通所─藍色區 資策會─綠色區 中科院─橘色區 跨單位─紅色區 已結案─灰色區 無線個人網路 B3G & All-IP Networks 網路及應用 GPRS/3G 核心網路 ’02 ’03 ’04 ’05 ’06 ’07 ’08

TW4G 發展規劃 R  參與4G未來存取技術 標準制定—長期(4 ~ 6年) D  WiMAX 802.16e 核心通訊協定 短期 (D) : WiMAX 802.16e 長期 (R): TW4G

R D TW4G 技術發展策略 & D-Team: 系統發展 R-Team: 前置研究 標準的發展與系統測示 IEEE 802.16e FY93 / 2004 FY94 / 2005 FY95 / 2006 FY96 / 2007 FY97 / 2008 FY98 / 2009 FY99 / 2010 Phase 3 Phase 2 Phase 1 Phase 0 D-Team: 系統發展 R-Team: 前置研究 標準的發展與系統測示 IEEE 802.16e 核心通訊協定 TW4G 設計草圖 0 TW4G 設計草圖 1 TW4G系統測示 1 TW4G設計草圖 2 TW4G系統測示 2 TW4G系統測示 3 R & D IEEE 802.16x/4G 4G整合核心通訊協定 系統

TW4G SWOT 分析 機會 挑戰 弱點 強項 4G系統仍處概念階段 發展得宜 有機會掌握 若干關鍵智慧財產權 國際(亞太)聯盟機會? 技術重大突破 形成國際標準 弱點 國際標準運作不熟悉 市場規模支援力道薄弱 強項 產業基礎 ? 技術能量 ?

4G行動通訊網路技術 無線接取應用環境主要問題: 傳輸環境與移動速率不同導致不同之最佳系統設計及傳輸能力，且各網路間皆不相連 在高移動速率之環境下，如何提供高傳輸速率之新型行動通訊網路

TW4G行動通訊網路技術整體發展範疇 全新4G行動通訊網路系統: 提供高移動用戶高傳輸速率之服務 提供固接寬頻無線存取服務 提供hot-spot上網服務

TW4G行動通訊網路技術整體發展範疇

結 語 各先進國家已開始發展第四代行動通訊網路，我國過去無線通訊產值遠不如產量表現，未能掌握自有的關鍵性智財是關鍵因素 結 語 各先進國家已開始發展第四代行動通訊網路，我國過去無線通訊產值遠不如產量表現，未能掌握自有的關鍵性智財是關鍵因素 值此4G研發開始起動之際，台灣應加速投入4G技術之研發， 創造自有的關鍵性智財，在未來4G標準中扮演重要角色，提高台灣產業價值與競爭能力