3G＋WLAN雙網手機市場與技術發展趨勢

工研院經資中心產業分析師林韋志

2005年全球手機出貨量可達到7.3億支，不過隨著新興市場的逐漸飽和，未來手機市場的年成長率將跌破10％，工研院經資中心產業分析師林韋志表示，2007年以後，換機市場將成為支撐手機市場成長的主力，所以更多新興功能的手機以刺激換機市場的成長，成為手機製造商最重要的任務之一。另外，隨著3G服務的逐漸上路，3G手機預計在2009年超越2.5G手機，成為手機市場主要的支撐力量。

《圖一》

除了3G手機可以提供的服務之外，未來在手機裡面將整合越來越多不同的通訊標準，包括藍芽（Bluetooth）、衛星定位（GPS/AGPS）、無線區域網路（WLAN）、數位影像廣播（DVB-H）等，也就是多模手機，其中整合WLAN標準的雙網手機，更是台灣廠商在未來手機市場相當有機會的領域之一。由於多模手機必須整合多種通訊標準，所以射頻（RF）模組成本的降低，就成了重要的零組件技術發展趨勢。透過製程的改進，將所有射頻零組件包括功率放大器（PA）與收發器（Transceiver）使用CMOS製程實現，接著再整合成單一的射頻晶片，再進一步將射頻與基頻晶片整合成單晶片。

在手機與關鍵零組件廠商的策略方面，全球第一大手機廠Nokia除了擴大行動語音市場之外，行動多媒體與企業行動化應用也是未來發展的重點，並於2005年下半年推出企業用的VoIP over Cellular/WLAN產品；Motorola與Samsung也陸續的推出雙網手機，不過Nokia與Motorola都強調企業應用，Samsung則是強調多媒體功能。另外，TI已經推出WLAN單晶片，搭配其OMAP平台，也可導入雙網手機的應用中。

要推展雙網手機，公眾無線區域網路的建置是相當重要的，林韋志指出，完善的公眾無線區域網路能解決最後一哩（Last Mile）的問題，普及無線區域網路的覆蓋率，也提供雙網手機需求成長的良好條件。目前台北市就相當積極投入公眾無線區域網路的建置，目標是全市人口稠密區90％的涵蓋率，範圍是全球其他城市當中最大的，目前進行到第二期，涵蓋率大約50％。但以全球來說，廣域或城市級的公眾無線區域網路，目前仍以市政需求為主要開發，供民眾使用的區域仍小。

UMA（Unlicensed Mobile Access）與SIP（Session Initiation Protocol）兩種通訊協定的發展，將帶動雙網手機市場的發展，UMA支援GSM/GPRS、WLAN與藍芽等標準，英國電信（BT）、Vodafone等營運商提供UMA協定的服務，優點是網路自動接續較為便利、同時適合企業與家庭用戶；SIP則支援所有無線通訊標準，NTT DoCoMo提供SIP服務，適用於新興或未來的無線通訊標準，同時手機的設計也較為簡單。UMA利於固網業者用來在家庭市場中推動FMC服務。

《圖二》

雙網手機平台式設計前瞻

Agere傑爾系統行動通訊部門資深行銷經理Brian Schreder

3G時代的來臨，更多新興的通訊標準問世，目的就是為了擴增手機的傳輸頻寬，以便導入更多的應用，Agere行動通訊部門資深行銷經理Brian Schreder表示，GSM已經成為全球行動通訊網路的基礎，許多新興標準都是在GSM平台上發展的，而GPRS是目前最主流的協定之一，傳輸頻寬更高的EDGE在2005年開始發展，而搭載兩個通訊標準的雙模手機則提供了2.5G與3G網路的效能，HSDPA標準則是行動寬頻應用最佳的選擇。

在發展一隻成功的手機技術時，主要有三個步驟，Brian Schreder指出，第一是研發階段，需要找到適當的軟、硬體解決方案，而這樣的平台必須通過GCF與IOT測試；第二個階段就是將解決方案最佳化，挑選在價格、效能、整合度、耗電量等方面都最佳化的零組件，並設定產品的主要應用領域；最後就是增加功能的階段，進一步將硬體零組件的整合度提升，選擇最少晶片的解決方案，再強化應用的效能與豐富性。

在成本部分，對於多數台灣手機製造商來說都是相當重要的部份，GSM手機的成本目前為50美元左右，已相當穩定，除非零組件技術有重大的突破否則降價空間不大；但是WCDMA手機的整機零組件成本目前則還在80～90美元左右，預計到2007年隨著出貨量的提升與技術的推進，可以下降到70美元左右。另外，整機模組體積的大小也是一個相當重要的問題，隨著更多功能的整合，目前GSM產品的體積一般在400mm?左右，而WCDMA產品則還要500～600mm?，不過隨著IC的整合度提升，2007年以後，將縮小到500mm?以下。

《圖三》

雙網手機處裡核心整合設計

TI德州儀器科技委員會委員/亞洲技術應用經理杜王平福

UMTS（全球行動通訊系統）在3G時代，提供所有行動通訊標準漫遊的服務，2004年具備UMTS功能的手機出貨量已成長至2500萬支，2008年預計會成長至4億2000萬支。除了整體市場的發展之外，許多趨勢的發展並為廠商帶來不同的市場機會與產品需求。

由於手機產品的訴求與市場的區隔，TI科技委員會委員/亞洲技術應用經理杜王平福表示，手機的產品發展將會越來越兩極化，所以功能簡單的低階產品與擁有完整功能的高階產品都會有相當的需求；低階產品的利潤雖然較低，但是在包括印度、南美、東歐、中國大陸與發展較落後的部份亞洲地區，都具備高度成長潛力，從2004～2008年這些地區的手機出貨量平均成長率為23％，以30～40美元的低價手機為主。

另外，手機中將整合更多無線通訊技術，包括藍芽、無線區域網路與GPS/AGPS等，預計2008年接近20％的手機將具備WLAN連網能力，更有超過50％的手機搭載藍芽技術，所以晶片供應商必須提供高度整合、低成本、低耗電的單晶片產品，才能符合手機製造商的需求；具一項市場調查顯示40～60％的手機使用者對於手機上看電視的功能感到興趣，Nokia、Siemens/Benq、Samsung的手機大廠也已經推出具備DVB-H功能的手機樣品。

未來的手機核心處裡平台應該具備彈性擴充支援架構，杜王平福指出，這樣的架構可以因應客戶的不同需求而隨時擴充，單一架構支援多種標準與所有的市場區隔；軟體的可重覆使用可以節省許多研發時間，加速產品上市時程，Modem電路與應用處裡器也必須整合至處裡核心的架構中，最後透過先進的90或65奈米製程與數位射頻處裡器（Digital RF Processor；DRP）技術，可以有效的降低成本。

在目前Mobile WLAN技術還未整合到核心處裡架構之前，低耗電的WLAN單晶片就成了欲發展雙網手機的廠商最好的選擇，除了硬體之外，可以與現有核心處理架構相互支援的軟體也是廠商在導入設計時相當重要的考量。

《圖四》

雙網手機WLAN晶片設計

Philips飛利浦半導體資深技術行銷經理蔣益傑

在原本WLAN技術制定時，並沒有規劃其可攜式應用，所以在雙網手機的應用興起之後，要將WLAN功能整合到手機當中，最大的挑戰就是耗電量，飛利浦半導體資深技術行銷經理蔣益傑指出，手機用的WLAN晶片需要盡量把待機耗電量與操作耗電量降低，同時透過高整合度與先進製程縮小產品體積，值得注意的是非可攜式產品對於晶片高度並沒有太大要求，而可攜式應用由於產品特性的要求，通常都需要維持晶片高度在1.4mm之內。

WLAN與Bluetooth同樣都使用2.4GHz頻帶，在發展雙網手機之前，Bluetooth導入手機的應用已經相當普遍，所以也有廠商將WLAN與Bluetooth晶片整合，提供同時需要兩種技術的手機製造商，更方便的產品選擇。蔣益傑表示，在藍芽IEEE 802.15.2裡，提供多個與藍芽共存的做法，可共存的協定為Alternating Wireless Medium Access（AWMA）與Packet Traffic Arbitration（PTA），無法共存的協定為Adaptive Frequency Hopping（AFH）與Adaptive Packet selection。

也因為尚存在著一些無法共存的協定，所以目前晶片供應商的作法是透過小型模組的方式，提供WLAN與Bluetooth整合模組解決方案。在手機用WLAN晶片與系統整合部份，最好能夠提供參考設計方案，並提供足夠的軟體與應用支援，在產品開發時才會更為順利。蔣益傑說明，雙網手機透過支援UMA協定的橋接器（Access Point），就可以進入網際網路中交換資料，不僅資料傳述速率提升、通話時間提升、消費者帳單消費降低，是個對於消費者非常有吸引力的[新興技術。

《圖五》

雙網手機測試驗證要點

R&S羅德史瓦茲系統應用工程部副理蔡文璋

產品的測試與認證是上市前相當重要的工作，透過完整的測試一方面是讓產品品質有保障，一方面也是避免產品出現瑕疵而使公司的商譽受損。羅德史瓦茲系統應用工程部副理蔡文璋表示，在3G應用領域，3GPP是負責標準與測試規格的制定，GCF（Global Certification Forum）是歐洲、亞洲與南美洲定義頻帶使用認證規格的組織，通過該測試的產品就可以在上述地區銷售。而PTCRB（PCS Type Certification Review Board）是北美地區定義頻帶使用認證規格的組織，同樣產品欲在北美地區銷售也必須通過該項測試。

另外，在北美地區還有一個有關於天線電磁方面的測試，稱為CTIA（Cellular Telecommunication & Internet Association）。這些測試主要就是為了驗證產品的RF射頻功能是否完整？遵不遵守通訊協定（Protocol）中的規範？也就是要求產品在規範中達到要求的功能，因為無線頻譜屬於公有財，所以產品遵守規範相當重要，同時整合WLAN與手機的產品在檢測上更複雜，所以在產品設計階段就需要對此具備完善的考量。

另外，在WLAN標準檢測方面，目前主流的標準為IEEE 802.11b、IEEE 802.11a、IEEE 802.11g，蔡文璋指出，由於這三個標準都有部份不同的頻帶、傳輸速度、調變方式，因應這些特性，在檢測、驗證部分需要注意的重點也不同，而因應其在手機使用環境中也有部份不一樣的要求，是廠商所需要注意的重點。

（整理、攝影＼廖專崇）

延 伸 閱 讀

雙網手機（行動電話能在2G/2.5G/3G和WiFi熱點無線網路間通話）最近成為熱門話題，這是因為WiFi無線上網無論是住家或大樓建築都會地區的熱點快速擴充，但是WiFi無法全部代替無線網路，主要的是它僅適合建築內的高密度區域使用。相關介紹請見「 WiFi電話－雙網手機」一文。 這個討論早就開始了。由於VoIP得到廣泛的迴響，一些技術導向的廠商也急於尋找下一代應用殺手的產品將WiFi技術的VoIP電話和行動電話整合在一起，現在時間已臨推動VoIP技術到家庭和小型企業，VoIP電話的技術和運作系統也已就位將其經驗傳承全面性的客戶。你可在「 WiFi的VoIP準備好了嗎? 」一文中得到進一步的介紹。 內建WLAN的手機將是未來手機發展的長期趨勢，依據In-Stat/MDR的預測，雙網手機從2005年至2008年每年的成長率將會介於270％～940％之間，而到了2008年時，約有22％左右的手機都會有WLAN。在「新通訊時代下的產物－雙網手機」一文為你做了相關的評析。

市場動態

可以收看電視節目、線上收聽下載廣播音樂、玩3D線上遊戲，以及獲知交通、股市即時狀況等多元應用服務的雙網手機，會在年底開始萌芽，國家資訊通信發展推動小組雙網整合辦公室（NICI）評估，到了2009年，全球每三支手機中就會有一支是雙網手機。相關介紹請見「NICI：雙網手機2009年可望普及化」一文。 所謂「雙網整合」，是指結合行動電信網路（GSM/GPRS或3G）與無線區域網路（WLAN）而成的技術。也就是將WLAN與GPRS或3G一起整合到手機內，讓使用者能透過雙網手機連結到無線區域網路提供各項應用服務。你可在「 宏碁團隊催生全球第一座「雙網應用科學園區」」一文中得到進一步的介紹。 號稱全球第一的雙網應用示範區在南港軟體園區正式啟用，由經濟部工業局指導，宏碁、微軟、合勤科技、台灣大哥大等業者所推動，在園區內提供免費無線上網。經濟部視雙網技術為行動台灣的前身，將推動全台800萬人使用無線上網。在「 雙網應用，行動台灣 從南港園區啟動」一文為你做了相關的評析。