無線通訊與寬頻網路簡介 蔡崇洲 崑山科技大學電腦與通訊系

內容 行動通訊演進 無線傳輸技術演進 行動通訊的基本概念與架構 無線通訊與寬頻網路整合 未來的服務：家庭網路 結語

無線通訊系統之演進 1G 2G 2.5G 3G 3.5G 4G GSM WiMax LTE IMT-advanced AMPS IS-95A (1980s) (1990s) (2000s) (2010s) GSM GPRS WCDMA HSDPA TDMA EDGE WiMax LTE IMT-advanced AMPS IS-95A cdma2000 FDMA IS-95B CDMA CDMA+OFDM +MIMO

第一代行動通訊(1G) 第一代行動通訊系統(1G) 1983年開始提供服務 採用類比傳輸技術 使用分頻多工(FDMA)方式存取 以語音通訊為主，無法支援數據通訊服務 相關標準包括： 美國：AMPS (Advanced Mobile Phone System) 英國：TACS (Total Access Communication System) 北歐：NMT (Nordic Mobile Telephone) 中華電信在1989 年7月推出第一代行動電話

第二代行動通訊(2G) 第二代無線行動通訊系統(2G) 在1992年開始啟用 使用分時多工(TDMA)方式存取 提供數位語音服務及低速數據服務 全球主要的2G標準包括 GSM (Global System for Mobile Communication) cdmaOne (IS-95) D-AMPS (IS-136) 2G的語音品質較佳，數據傳輸速度為每秒9.6 ~ 14.4 Kbit。

第三代行動通訊(3G) 以分碼多工(CDMA)技術為核心的系統。 3G系統發展的著眼點在於提供更多元化之多媒體應用及更高的資料傳輸速率。 主要有3GPP組織支持的WCDMA技術與3GPP2組織支持的cdma2000技術的兩大主流。 在歐洲傾向於將GSM升級到WCDMA；而在美國則偏向推動cdma2000。

HSDPA 無線網卡 體積約一個筆記型電腦專用的滑鼠大。 只要一張USIM 卡及專屬USB 線連接電腦，即可免安裝，立即高速連網。

下一代行動通訊系統 IMT-advanced 國際電信聯盟ITU (International Telecommunication Union) 已提出4G (IMTAdvanced) 系統的目標 以IP (Internet Protocol) 為主。 使用者在任何時間，任何地點都能使用4G。 全世界通用標準的系統，且可在現存不同的無線通訊系統下運作。 在高速移動下，須達到100Mbps的傳輸速率；而在慢速狀態下，傳輸速率須能達到1Gbps。

4G的種類 目前有可能成為4G的技術為 LTE (Long-Term Evolution) UMB (Ultra Mobile Broadband) IEEE 802.16m

LTE (Long-Term Evolution) 以歐洲廠商為主的3G 標準組織制定的新一代行動通訊技術規格，稱為長期演進(LTE) 。 它是以GSM為技術基礎，3G為發展延伸的技術。 對於現在3G業者而言，LTE似乎是自然的選擇。 目前LTE的最高下載速率可達到約為325Mbps，而上載速率約為86Mbps 。

4G之核心技術 正交分頻多工(OFDM) 智慧型天線(Smart Antenna) 以多個重疊於頻譜且相互正交之子載波進行並行傳輸。 可有效避免各信號間干擾，大幅提高頻譜使用效率，並增加對抗信號傳輸衰減與干擾之能力。 智慧型天線(Smart Antenna) 運用天線陣列與多鏈路信號合併處理，增強收/送的 無線信號波束，可有效改善信號傳輸品質，提高系 統服務容量。

系統傳輸速度與移動速度

分頻雙工與分時雙工 分頻雙工為手機至基地台與基地台至手機使用兩種不同的頻率，兩個不同的方向有可能有不對稱負載。 分時雙工為手機至基地台與基地台至手機使用相同的頻率，但是在不同的時間傳送，分時雙工的頻帶使用率較佳。

展頻_跳頻法

分碼多工_展頻_直接序列法

正交分頻多工(OFDM) (a) 傳統的分頻多工(FDM) (b) 正交分頻多工(OFDM)

多重輸入多重輸出(MIMO) MIMO 的概念為利用多根發射天線與多根接收天線所提供之空間自由度來有效提升無線通訊系統之頻譜效率，以提升傳輸速率並改善通訊品質。

行動通訊基本概念

行動通訊網路世代

無線通訊與網際網路的連結

無接縫網路系統

無線通信技術 1. 行動通信網路技術： 2.寬頻無線接取網路技術： GSM/GPRS、WCDMA HSDPA/HSUPA、3GPP LTE/SAE、IMS 2.寬頻無線接取網路技術： WLAN、WiMAX、3G/WLA 雙網整合、DMB、DVB-H 資料來源:中華電訊

寬頻網路技術 1.VoIP服務及語音分封化技術：NGN/IMS、FMS、IP-PBX、IP-Centrex 2.寬頻All IP網路技術： IPv6、FMC、CDN、NGI 3.寬頻網路與優質化技術：Router/SW、VPN 、MPLS/GMPLS 、Cloud Network、Network Optimization 4.寬頻接取網路技術：xDSL、FTTx、xPON、WDM PON 中華電訊資料

寬頻上網帶動的新服務 Digital TV Interactive TV Video On Demand Near Video On Demand Web Convergence of DTV and the Internet Datacasting Games

電信服務市場技術發展趨勢 Circuit -> Packet Narrowband -> Broadband 1870   1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 1844 Morse’s Telegraph   1957 Satellite(Sputnik) 1962 Full Duplex Modem (300 bps) Circuit -> Packet 1976 Digital Switch Narrowband -> Broadband Digitization Convergence 1876 Telephone Analog 1989 DSL Voice Fixed -> Mobile Broadband 1977 AMPS 1991 GSM (Finland) Voice Mobile 1999 3G (FOMA) Telecom Sector Data   1927 Television Video Broadcasting 1954 Analog color TV Broadband 1997 DVB-T One way B&W Color Digitization TV Sector 1999 HDTV   1968 ARPANET Academic 2004 Web 2.0 Data Metcalfe’s Law 1976 Ethernet Web 1.0 -> Web 2.0 Social 1978 TCP/IP 1991 WWW Internet Sector Commercial   1939 Digital Computer 2007 EeePC Main Frame 1965 Mini computer(PDP-8) Moore’s Law Computing -> Connecting 1976 Super Computer Computing Sector 1981 PC(8088) Personal CHT TL – Proprietary & Confidential

電信與網際網路的整合： 新一代網路NGN Media Gateways Servers Clients Tomorrow Today Multi-service network/client-server Media Gateways Backbone Network Clients Fixed Access Mobile Other Servers Communication Control Content Today Single-service networks Data/IP Networks PLMN PSTN/ISDN CATV Services Access Transport & Switching Networks

(MPLS Enabled Switching) 有線、無線電話網路骨幹IP化參考模式 GGSN SGSN DWDM IP Backbone (MPLS Enabled Switching) DSLAM Router Access GW IAD Trunk TDM Peripheral Packet Direct Client

寬頻有線上網接取網路

光世代之光纜/光纖用戶迴路: FTTx ATM-PON ATM-PON or or SDH... SDH... xDSL Service nodes Optical Distribution Network VDSL2 17a  25-50 Mbps  2-10 Mbps VDSL2 30a  50-100 Mbps  25-40 Mbps PON: 0.1-1.0 Gbps Internet FTTH ONU Leased Line FTTB ONU ATM-PON ATM-PON Frame/Cell or or OLT Relay FTTC NT ONU SDH... SDH... Telephone Twisted Pair NT ONU Interactive Video xDSL SNI Source: FSAN

寬頻無線上網服務應用

未來的服務：家庭網路 廚房 書房 車庫 小孩房 HG HG：家用閘道器 主臥室 寬頻 客廳

結論 通訊技術的整合越來越快 新的通訊技術會改變生活模式 期待未來更美好

感謝聆聽 Q&A