前言：在正式開始前先請問各位一個問題：倘若明天您要從台北出差到高雄，您會怎麼去？
徒步走路？騎腳踏車？騎摩托車？這樣的答案想必相當愚蠢，沒錯，少說也是開私家車、或搭國光號之類的客運、或搭莒光號以上等級的火車、或是搭飛機等，往後高速鐵路（簡稱：高鐵）開通後又多了一個便捷選項。總之，您有三、四種以上的方式可以到高雄，端看哪一種適合您。
既然有三、四種到法，那麼這些大眾運輸交通工具在營運上其實是相互擠壓的，倘若火車票漲價，那麼在可允許的搭乘時間內會有許多需求乘客改去搭客運，另外有些更趕急的人非得選擇搭飛機不可，並忍受較貴的票價，然而往後若高鐵開通，且票價低於飛機票，這是趕急的客戶也可能轉使用高鐵，同時航空公司就會有客源流失與降價的壓力。
再舉一例，今天一個人要看一部電影，他可以有多種選擇：(1)看院線片、(2)看二輪片、(3)看有線電視、(4)買DVD-Video、(5)租DVD-Video、(6)使用MOD（Movie On Demand；隨選電影）的收視服務，類似在飯店時使用付費節目一樣。(7) P2P交換平台（雖有版權疑慮，但此用法確實存在且確實有許多人用）。
當然，不同的方式有不同的優缺點，院線片的視聽體驗最享受，但無法再看或臨時暫停，相對的DVD-Video就可以，而P2P則可能無合適語系字幕或有電腦病毒風險等，不過相互間也是與前述的交通運輸是相互擠壓的，只要MOD持續普及，百視達（Blockbuster）的錄影帶出租店就會感受到壓力，進而降價或提供其他可能的加值來面對競爭。
■通信、通路、運輸營運皆有互擠效應
之所以講述這兩個例子，其實正是要講本文的WiMAX（IEEE 802.16d-2004）、Mobile WiMAX（IEEE 802.16e-2005），WiMAX、Mobile WiMAX正如同前面的交通運輸業、內容通路業，必須與自身相似、相近的產物進行消長競爭，固定式WiMAX的最主要競爭者是WiFi，甚至會是UWB，而行動式的競爭者則是3G。
當然！若是在已接近佈線經濟效益的地方，固接式WiMAX就必須與固接式ADSL競爭，或者是已經廣遍佈建WiFi的地方也無WiMAX立足之地，或是已往FTTH（光纖到府）、FTTB（光纖到建築物）等更高層次追求的市場（如日本）也都難有施展機會。
▲WiMAX並非使用全球一致的ISM頻段，而是各地有各地可用與適用的頻段，在國內也必須請水利署與相關單位在兩年內將已使用的頻段資源歸還，才能夠重新用於WiMAX佈建與服務營運上。（圖片來源：Intel.com）
特別是Mobile WiMAX，雖然IEEE 802.20（Mobile-Fi）的制訂已經休止（2006年6月23日），對Mobile WiMAX而言不再有被3G、IEEE 802.20聯手夾擊的威脅，但3G中無論WCDMA還是CDMA2000都有明確的數據傳輸率提升方案（指Roadmap），相對的Mobile WiMAX卻沒有相同的明確性。
再加上最力主推行WiMAX的Intel剛將通訊事業部門以6億美元賣給Marvell（2006年6月30日），雖然Intel Capital仍然大舉投資Clearwire Secures公司空前的6億美元（2006年7月5日），但依然很難讓人解除擔憂，特別是WiMAX的晶片供應商始終在少數，如Fujitsu、Freescale、Intel、Wavesat（加拿大商）等，特別是Fujitsu買下加拿大的Wi-LAN公司後（2006年6月8日），就連WiMAX的矽智財（SiP）來源都難再取得。
不論如何，我們都有必要更進一步瞭解Mobile WiMAX的技術表現，以下我們將對此進行更多討論。
▲圖為美國富士通微電子（Fujitsu Microelectronics America, Inc.）針對WiMAX所開發的基頻晶片（Baseband Chip）之功能方塊圖。（圖片來源：www.Fujitsu.com）
■現有Mobile WiMAX的基礎技術表現
首先大家最關心的，莫過於Mobile WiMAX能在多少時速的移動下仍可正常通訊，過去有人說100km/hr，也有人說150km/hr，但真正的答案是與GSM相同：120km/hr（包含啟用頻寬流量管理的QoS機制），比WiBro的60km/hr、PHS的100km/hr都高，但低於IEEE 802.20的250km/hr，至於3G的WCDMA也可以破200km/hr，實際測試驗證中則是431km/hr內都可穩定通訊，這表示不只可在高鐵內使用，就連上海的磁浮列車內都可行，同樣的CDMA2000也有相近的表現。
其次，與過去意料相同的，Mobile WiMAX每個波段頻道耗佔1.25MHz∼20MHz的頻寬（固接版WiMAX為1.75MHz∼20MHz），雖然在這個範疇之內都可行，但常用的仍然有六種佔切法：1.25MHz、5MHz、7MHz、8.75MHz、10MHz，以及20MHz，這與固接型WiMAX不同，固接型的WiMAX在佔切方式上多採倍數性增加，以5MHz或5.25MHz為單位進行遞增。
除每通道的頻寬外，在雙工方面的設計，目前的Mobile WiMAX一律只能用分時雙工（Time Division Duplex；TDD），而還不能使用分頻雙工（Frequency Division Duplex；FDD）但固接型WiMAX兩者都已經能夠支援，關於此WiMAX Forum的官方說詞FDD將留待給未來的新型態（Profile）來定義運用，好因應未來可能的特定市場機會，或者是用於地區性差異的調整之用。
至於適用的頻率位置，Mobile WiMAX主要為2.3GHz、3.3GHz、以及3.4GHz∼3.8GHz。且就一般來說，Mobile WiMAX每個收發扇區、每個通道若使用10MHz的頻段資源，可以達到下行（DL）63Mbps、上行（UL）28Mbps的速率。
■與3G/WCDMA/HSDPA相仿的H-ARQ機制
更進一步的，Mobile WiMAX還採用了許多先進的技術與機制，H-ARQ（Hybrid-Automatic Repeat Request）即是其中之一，這項功效機能在WCDMA中的HSDPA（High-Speed Downlink Packet Access）也可見。為何Mobile WiMAX需要H-ARQ H-ARQ可以為WiMAX在行動傳輸上帶來何種益處？以下我們對此更詳細的情境解說。
首先，WiMAX基地台將資料發送給Mobile WiMAX的用戶端（假設是一台具備Mobile WiMAX收發功能的筆記型電腦），連續發了好幾筆，同時在傳送資料的同時也連帶傳遞前向錯誤更正（Forward Error Correction；FEC）的更錯碼，所以用戶端接受到多筆資料後，可以透過更錯碼的推算來瞭解每筆資料是否完整接收。
一旦發現其中有一筆資料沒有接收完全，這時就會由Mobile WiMAX用戶端向WiMAX基地台發送訊息，此訊息的用意是要求WiMAX基地台重新再發送一次剛剛發過的資料，但只要發送未收妥的那一筆，那一筆資料的編號是xxxx，WiMAX基地台接收到這個「要求重新傳送」的需求訊息後，就會依據用戶端傳來的編號，並只針對該編號的資料再傳送一遍。
不過，由於用戶端傳來的訊息也是用無線方式傳遞，也有可能在傳送的過程中出錯，所以也一樣要加入查核資料正確性的更錯碼，WiMAX基地台接收到需求訊息後，也要透過更錯碼的推算，證明完整接收到「需要重新發送編號xxxx的那筆資料」後，才會真的執行重發工作，否則視同需求反應無效。
▲3G、Wi-Fi、WiMAX三者在六種無線通訊取向上的特性差異圖。（圖片來源：Freescale.com）
如此一來一往，在加上更錯碼推算，使得資料不完整接收時的再發送程序變得複雜、無效率，但這也是最正規的「要求重發，Repeat Request」作法。而H-ARQ的提出，正是要改變這種無效率往返的重傳重發程序。
H-ARQ的作法是，用戶端每接收到一定的多筆資料後，此批的多筆資料中若資料都接收正確無誤，就會回傳給基地台一個「一切無誤」的訊息，相對的在多筆中只要有一筆沒有完整妥善接收，就會回傳給基地台一個「有錯，請整個多筆資料重新傳送」。這個「無誤」與「有錯請整批多筆重傳」的回應訊息其實只是0或1的訊號差異，傳輸量非常少，且不帶編號，所以幾乎不可能錯傳，因此基地台端接收到後就不再進行錯誤與否的偵測推算。
當然！各位可能會說，為了等待這個用戶端的接收後回應，基地台不就要閒置等待、浪費頻寬？關於此其實也有配套的解決方案，即是運用成對（2組、4組、或6組）的傳輸通道來解決，在此以2組為最容易的假設，今日有A通道與B通道，A通道不斷傳送，B通道不斷接收，A通道除了傳送資料外，其他間隔時間也用來傳送B通道的回應訊息，相對的B通道除了接收資料外，其他時間也用來接收A通道的回應訊息。
如此，不僅收發兩個通道都獲得更澈底的頻寬運用，且正確與否的回應不需要再含在指定編號與更錯查核碼，只要單純地傳遞正確與否的狀態位元值即可，這樣整體傳輸量即可獲得強化提升。
■頻率選擇式排程（Frequency Selective Scheduling）
「頻率選擇式排程」機制主要是用來提供連線品質與整體傳輸效益，當WiMAX基地台同時服務多個行動用戶端時，可以針對不同的用戶使用不同的頻率傳輸，也可以針對不同用戶使用不同的信號強度，也可以進行子載波（sub-carrier）的排列調整，使信號收發的相互干擾性降至最低，讓每個用戶都獲得最佳的收發品質，整體傳輸率也可以提升。
▲Mobile WiMAX的頻率再用（Fractional Frequency Reuse；FFR）示意圖，圖中可見三個Mobile WiMAX基地台在通信覆蓋上的重疊。（圖片來源：www.WiMAXForum.org）
值得一提的是，「頻率選擇式排程」機制是WiMAX、Mobile WiMAX所特有的技術，而CDMA2000的1xEV-DO與WCDMA的HSDPA都無法做到，因為現有的3G通訊技術只能使用完整的頻寬，無法再對頻寬進行更多小區段（子載波）的再切分、再配置，如此也就更無法動態取用、換用每個小區段。
而且，每個Mobile WiMAX的用戶端並非只能使用一個子載波，而是可以同時使用多個子載波（稱為子載波的子集合，subset），且沒有規定所用的子載波必須連續配置，反而是可以任選頻率位置，如此可增強頻率頻寬的使用效率，同時能更能進行抗收發干擾的動態運用配置。
▲2005年12月才通過的Mobile WiMAX（IEEE 802.16e）隔一個月左右的2006年1月9日，意法半導體（STMicroelectronics，簡稱：ST）立即推出了對應支援的單晶片（SoC）方案：STW51000，這是一顆用於開發應用於Mobile WiMAX基地台的單晶片。（資料來源：www.ST.com）
■省能管理（Power Conservation Management）
此點對於Mobile WiMAX的用戶端格外重要，由於Mobile WiMAX的用戶端多半是使用自帶電池的筆記型電腦，或是使用汽車電瓶的車用電腦，這些用戶端的電能都相當有限，所以Mobile WiMAX的電源管理就格外重要，為此Mobile WiMAX在運作模式之外也提供了閒置模式（Idle mode）與睡眠模式（Sleep mode），期望透過更完善的電源管理以盡可能延長用戶端的使用時間、待機時間。
■Network-Optimized Hard Handoff（HHO）網型硬性換手
當Mobile WiMAX用戶端從一個WiMAX基地台移動到另一個基地台時，就必須進行Handoff的切換、接手（也稱：換手、交遞等，英文有時也稱：link transfer，或英國方面慣稱為handover）機制，而這個切換接手會造成短暫的服務暫停，這點在GSM、PHS、3G等行動通信上也會出現，只是不同的行動通信，其交握換手的暫停時間不同，另外換手也有各種不同的型態。
就一般而言，換手型態有行動控制式換手（如DECT、PACS）、行動輔助式換手（如GSM、IS-95）、以及網路控制式換手（如CT-2 plus、AMPS）。而性質上也分成軟性（Soft）、更軟性（Softer）、以及硬性（Hard）。關於此Mobile WiMAX用的是網路控制式的硬性換手，且換手時間可以少於50mS。
相對的，WCDMA允許軟性、更軟性、硬性等三種換手中任意選擇，而PACS的換手時間低於20mS，因此從某種角度看，Mobile WiMAX依然較偏向數據應用，而稍遠於語音應用。
附註：過去也有不支援換手的無線通訊，如CT-2（俗稱：二哥大）。
■Multicast and Broadcast Service（MBS）多播、廣播機制
行動寬頻若不能搭配行動視訊，那在推行上自是一大弱勢，為此3G已經先行支援各種行動電視，如歐洲的DVB-H、3GPP E-UTRA，或如美國高通（Qualcomm）的獨門絕活：MediaFLO等，而Mobile WiMAX也積極趕上這般列車，對行動電視通訊所需要多多播及廣播特別專精支援。
特別支援不是口頭說說，例如使用單頻網路就可以達到高資料傳輸率與高覆蓋率（對行動電視的營運商更有利）、彈性的無線資源配置、接收端更低的用電功耗等，甚至對電視節目的頻道切換也進行強化，使頻道切換的時間能夠縮短。
■Smart Antenna（智慧型天線）
不能免俗的，新一代的無線通訊，無論3G、Wi-Fi、WiMAX等，都要強調將可支援使用智慧型天線（有時也簡稱：Adaptive Antenna System；AAS，具調適因應性的天線系統）。特別是WiMAX，因為WiMAX具有將波段再行細碎化切割運用的特性，對此若能搭配智慧型天線來運用則會有更佳的效果。有了智慧型天線後，Mobile WiMAX將可以用上更多更先進的收發功效機制，如beamforming、space-time coding、以及spatial multiplexing等。
■Fractional Frequency Reuse（頻率再用）
當WiMAX基地台相互間因覆蓋率重疊所造成的鄰近干擾（稱為：Inter Cell Interference；ICI）時，有多種可用來減緩干擾的技術，例如干擾隨機化、干擾協調化、干擾消除化等，而Mobile WiMAX所採行的是Fractional Frequency Reuse（簡稱：FFR）技術屬於協調化的類型。
相對的，已經停止的IEEE 802.20採行的是隨機化抗干擾技術，但後續的增訂技術：QFDD/QTDD就也屬於協調化的技術，此外3G後續的長期發展版（Long Term Evolution；LTE）也將會加入協調化的技術。
▲Mobile WiMAX使用OFDMA下的子載波（Sub-Carrier）結構圖。（圖片來源：www.WiMAXForum.org）
■5mS（五毫秒）的訊框時間
老實說，每單位訊框（Frame）的佔時若過長，則會造成傳輸延遲（Latency）的增加，相對的若每單位訊框的佔時若過短，封包更細碎，雖然有助於減少延遲、增加傳輸的反應性，但過短的訊框也表示相互關連性的描述資料比重要增加，反而會降低實質的資料傳輸率。所以此兩者經常相互權衡取捨的。
關於此，Mobile WiMAX將訊框尺寸（Frame Size，在此佔時將時間以佔體空間方式來比喻、看待）定為5mS（毫秒），WiMAX Forum方面認為5mS是兼顧了描述傳輸佔量與傳輸延遲反應的決議。當然！有的無線通訊傳輸允許可變長度的訊框，但Mobile WiMAX則是採行固定作法。 |
