隨著數位網路的興起，通訊網路的應用與技術已成了推動時代前進的巨輪。要勾勒出它在未來的樣貌時，不能只是憑空想像，而得從當前可行的技術中去做延伸規劃。就現有的通訊版圖來說，簡單地分，即是有線與無線/行動網路與電路交換（Circuit Switched）式語音與封包交換（Packet Switched）式IP服務的交插分類，而未來的4G或寬頻通訊網路，即在於打造一個無縫連結的大一統通訊環境。

很顯然地，離這樣的境界仍有一大段距離，現在只能按部就班地一步一步向理想邁進。在本文所關注的行動/無線網路領域中，現有兩大陣營，一是發展較早且已取得全球廣大用戶的蜂窩式（Cellular）網路，其標準主要規範在3GPP/3GPP2下，分別涵蓋GSM/GPRS/EDGE/WCDMA與cdma2000/1x EV-DO兩大標準；另一個陣營則為遵循Internet IP規範的各類無線技術，包括WLAN、WiMAX、UWB、Bluetooth、Zigbee等等，其中又以WLAN（Wi-Fi）的佈建發展最為迅速，其接續的廣域標準WiMAX則備受注目。

這兩大陣營各有其優勢及劣勢，彼此截長補短顯然比各自獨立發展來得容易多了。就務實面來看，最具有整合潛力的兩項技術，即是3GPP/3GPP2系統與WLAN，將兩者做適度的整合，有助於加速寬頻無縫網路的成形。下文將就此做進一步的剖析說明。

雙網競合剖析

先來看看兩者是否有整合的必要性。就頻寬來說，WLAN動輒上數十Mbps的高速頻寬曾被視為不易跨越的優勢，但隨著HSDPA的提出，在其擬定的三階段下行峰值速率中，將可分別達到10.8～14.4Mbps、30Mbps及50～100Mbps的下行峰值速率，與WLAN已不惶多讓；就涵蓋範圍與行動性來說，WiMAX已如火如荼地在推動中，其中802.16a的涵蓋範圍達7～50公里，而其行動寬頻標準802.16-2005（即802.16e）則可在高速行駛下仍保有連結性。

這樣看起來，兩者似乎可以獨立發展，各自達成數據網路化與廣域網路化的目標，成為兩項完全對抗的技術。然而，上述的發展藍圖仍有待時間去落實，而一旦涉及通訊骨幹的改朝換代，除了曠日廢時外，更是一項全球性資本動員的事，而且沒有人能保證所有投資一定能回收，因為後頭總有更好的新技術、新方案等著取代舊技術、舊方案，上一回的3G投資案就是最好的例子，讓電信業者的腳步更為審慎；而一旦錢投下去，設備、系統建置好了，業者總希望能看到血本回歸了，才願意再往下走。

這是電信業者不得不然的務實策略。然而，現階段兩大系統確實存在一些彼此欠缺的優勢：3GPP的蜂巢系統擁有的是當前最廣泛的覆蓋率、最普及的用戶群，以及完善的認證（Authentication）、授權（Authorization）和計費（Accounting）3A機制；WLAN則具有建置容易、建置成本低、採用免費頻段，以及頻寬足以滿足室內多媒體應用需求的優勢。

以目前的情況來看，雖然3GPP系統的覆蓋率已經很高，但在地下室或極封閉的室內環境中，仍存在著許多死角，而這些領域正是WLAN定位的涵蓋範圍；此外，就頻譜的利用上，由於頻譜的有限性，3GPP採用的收費頻譜資源非常珍貴，若能在WLAN範圍內切換到免費的頻段，就能釋放出更多的收費頻譜資源，這對電信業者也是一大利多。

相較之下，捨去自行佈建的公共WLAN（Public WLAN；PWLAN）業者，專屬的WLAN網路營運業者（WLAN ISP；WISP）至今因欠缺足夠的用戶基礎而難以獲利生存，因此若能整合到3GPP系統當中，就能擴大用戶群，並且利用其既有的3A機制，也就是為用戶提供統一的帳單及服務窗口。

跨網整合架構

如果兩者整合的利基是存在的，現在的問題就在於如何落實這樣的想法。在整合的形式上，可以分為寬鬆性的結合（loose coupling）與緊密性的結合（tight coupling）。寬鬆性結合的原則是保有兩大網路的既有屬性，讓WLAN仍專注提供Internet/Intranet接取，而3GPP的服務內容也不變；由於只針對AAA機制做整合，避免了不同網路間資料流量的混合流通，是較容易達成的方式。

若採用緊密性結合的架構，則是將WLAN視為與3GPP互補的一項接取技術，並讓WLAN網路與3GPP系統的核心網相連，進而能充分利用該網路既有的行動、安全與服務品質等機制。在此架構中，強調的是WLAN在覆蓋面上的延伸，而非其高頻寬的特性；但要建構一套無縫切換的雙網環境，不論就系統的骨幹佈建上、軟體堆疊的規劃上或終端產品的設計上，兩套系統中都有需要做幅度頗大的更動，因此在推動上會有較大的困難。

3GPP的六階段藍圖

關於WLAN與3GPP系統的整合，3GPP早在2002年發表的3GPP TR22.934（Feasibility Study on 3GPP System to Wireless Local Area Network Interworking）文件中即已提出從簡單互連到完全無縫互連的系統間操作的六種情景（Scenario）：

1、公共計費和客戶服務

這是最簡單的互通方式。在這種方式下，僅對客戶關係上是統一的，用戶收到行動電信公司包含行動和WLAN服務的統一帳單，但兩個系統的安全機制可完全獨立。

2、基於3GPP系統的接取和計費

3GPP系統和WLAN在安全上採用相同的機制，其中認證、授權和計帳由3GPP系統來提供，採用的是SIM-based的認證。不過，對WLAN用戶來說，服務內容上並沒有什麼不同。

3、將3GPP PS服務延伸到WLAN

可從WLAN接取到3GPP系統封包交換式（PS）的服務，包括IMS、定位服務（LBS）、即時訊息（IM）、Presence Based Services。舉例來說，筆記型電腦的雙模網卡可透過3GPP或WLAN來接收MMS。不過，在兩系統間的服務連續性支援仍未被要求建立，如(圖一)所示。

《圖一　情景三的跨網整合架構》

＜資料來源：3GPP TS 23.234 V6.0.0，2004-03＞

4、服務連續性

基於3GPP系統的PS服務在兩系統間轉換時，仍然能保有服務的連續性。不過，用戶可能會察覺其中的轉換變化，這是因為兩系統的特性不同，在此階段仍未做到最佳化的溝通，而且某些服務在此架構下並無法提供。

5、無縫的服務

基於3GPP系統的PS服務能達成兩系統轉換上的無縫連結。無縫服務的連續性是指：在兩種無線接取技術之間，盡可能降低資料丟失和切換的延遲時間，在服務品質（QoS）上的差異性也要盡量縮小。舉例來說，在此情況下當用戶離開WLAN的涵蓋範圍時，仍能繼續多媒體及VoIP的應用，而且不會察覺有異。

6、對3GPP系統電路交換（CS）服務的接取

透過WLAN也能接取到3GPP電路交換核心網路。可以由以下技術方式實現：透過WLAN介面接取到3GPP電路交換核心網路中，在不同接取技術之間進行無縫和用戶透明的交換，以連接承載電路交換的服務。

當進入到第三階段後，兩個系統之間就開始進行服務內容上的整合。其中關鍵性的系統單元包括WLAN用戶設備（UE）、3GPP AAA Proxy、3GPP AAA Server、無線接取閘道器（Wireless Access Gateway；WAG）、封包資料閘道器（Packet Data Gateway）等，如(圖二)所示。其中WAG位於3GPP的受訪網路（Visited Network）中，為WLAN和3GPP網路間的資料傳遞提供過濾、管理和計費功能；PDG則提供WLAN用戶到PS網路的接取處理，包括IP定位、轉換和比對，兩個網路間的封包路由管理，並會產生付費資訊。

《圖二　將3GPP PS-based服務延伸到WLAN UE架構》

＜資料來源：工研院電通所周勝鄰博士演講，2005 EEdesign Mobile Forum＞

至於接取控制（Access Control）方面，主要可採行兩種方式：一是One-time Password（OTP），一是SIM-based認證伺服器。OTP的方式很單純，也就是由WLAN UI送出手機號碼，給HTTP伺服器，此伺服器會以簡訊（SMS）傳回一組OTP到手機，UI再打入此組密碼，即可進行連線。

採用SIM-based認證伺服器的方式則將WLAN與手機網路做了更緊密的整合，可以執行認證與計費等工作，並可彈性支援802.1x的機制。SIM-based的認證標準為EAP-SIM，這是由3GPP所提的標準，主要想要結合電信業者現有的SIM卡認證體系，因為電信業者的認證體系相當成熟，因此不需重新建設後端認證系統，但是客戶端需要額外設備。(圖三)為EAP-SIM基本架構，主要利用SIM card與Operator認證中心（Authentication Center；AuC）互相共享的金鑰及相關演算法，達成互相認證的功能。

《圖三　EAP-SIM基本架構》

＜資料來源：工研院電通所周勝鄰博士演講，2005 EEdesign Mobile Forum＞

UMA的解決之道

3GPP雖然已提出兩系統的整合規劃藍圖，但就業界來說，仍有緩不濟急的感受，因此才有UMA（Unlicensed Mobile Access）協會的成立。UMA協會由包括Motorola、Nokia、Nortel、British Telecom、Cingular、Siemens、Sony Ericsson和T-Mobile US等手機、電信系統與電信服務大廠在2004年共同成立，目標是提出一套解決方案，讓使用授權頻段的GSM和GPRS和使用無需授權頻段的Bluetooth和802.11彼此間能夠互相漫遊，此外，UMA也能用在CDMA技術之上。

UMA技術規格在2004年9月提出，並遞交給3GPP組織，成為「A/Gb介面的通用接取」（Generic Access to A/Gb interfaces）工作項目的一部分；在2005年4月，3GPP通過了此一規格Release 6的版本。UMA協會基於推動目標已經達成，因此已停止了相關的運作，並將所有的技術移轉到3GPP。

UMA提出的架構並不複雜，基本上將WLAN視為是與3GPP系統中的GERAN（GSM EDGE Radio Access Network）互補的獨立性接取網路，即UMAN（Unlicensed Mobile Access Network）。UMAN中的關鍵單元是所謂的UNC（UMA Network Controller），它的角色猶如GERAN中的BSS（Base Station Subsystem）。

由(圖四)中可以看到，UNC中具有三個介面，其中語音服務走A介面（A-Interface），資料封包走Gb介面（Gb-Interface），安全閘道的認證、加密與資料完整性等功能，則走Wm介面（Wm-Interface）。在此架構下，一台內建UMA機制的雙模行動終端（Mobile Station；MS）即可以透過GERAN或UMAN來接取3GPP服務。

《圖四　UMA的功能性架構》

＜資料來源：工研院電通所周勝鄰博士演講，2005 EEdesign Mobile Forum＞

從(圖五)可以看到，在運作上，行動終端可透過寬頻IP接取網路（如ADSL）連結到UNC，並利用3GPP系統做認證和授權，授權通過後，就能在UMAN網路中接取GSM的語音或GPRS的資料服務，使用上就像在GERAN網路中一樣。

如果在行動中，由於3GPP系統會時時對使用位置做追?，當用戶進入UMAN領域中，系統會自行做出切換網路的動作。反之，當行動終端走出UMAN網路時，UNC會將系統轉回GERAN，用戶不會察覺得到這時的切換過程。

《圖五　UMA系統架構》

＜資料來源：工研院電通所周勝鄰博士演講，2005 EEdesign Mobile Forum＞

雙網手機發展現況

最後看一看同時支援3GPP與WLAN的雙網手機（mWLAN）發展現況。從(圖六)包括In-Stat、IDC、ABI和Gartner等公司的分析中，雖然數字上的差異甚大，但仍可肯定的是mWLAN終端呈現穩定的成長趨勢。以In-Stat統計來看，到2009年全球使用無線IP電話的消費性VoIP用戶將從目前的2％成長到73％。

《圖六　雙網手機終端市場趨勢分析》

＜資料來源：TI, Luke lee演講/；2005 EEdesign Mobile Forum＞

目前市面上已經有包括FOMA（Motorola代工）、T-Mobile（宏達代工）、諾基亞（Nokia）、明基電通（BenQ）與多普達（Dopod）等廠商，推出結合WCDMA/GPRS與WLAN的雙網手機，但價位仍高，而且以歐美的企業商務市場為主。

在晶片部分，多家廠商從2004年底開始，即陸續推出手機用的單晶片WLAN解決方案，例如飛利浦半導體（Philips）的BGW211單晶片802.11g SiP WLAN方案、德州儀器（TI）的WiLink系列WLAN晶片、CSR的UniFi-1 WLAN晶片等。強調的都是如何降低功耗與尺寸，例如TI即採用最新的90奈米技術來生產其整合MAC/BB/RF的802.11a/b/g單晶片。此外，軟體部分也是設計上的一大重點，除了支援基本的802.11a/b/g協定外，還得支援包括QoS（802.11e、Wi-Fi-WMM、Wi-Fi-WMM-SA）和安全性（802.11i、Wi-Fi-WPA/WPA2、CCX）等應用功能。

結語

基於容易佈建、成本低廉和高頻寬等特性，WLAN的成長仍是可以預期的。VoWLAN是WLAN中的一項殺手級應用，即使不走既有的電信系統，仍然會在網際網路的基礎下持續發展，尤其適合在企業內部成為可攜式的分機系統。

不過，3GPP的GSM/GPRS/EDGE/WCDMA系統畢竟是現今商業化最成功的一套行動架構，雖然這套系統準備一步步邁向寬頻的IP服務網路，但此一理想的達成仍有待時間的考驗。在此之前，從以最少的投資換取更多樣化加值服務的角度來看，與WLAN做適度的整合該是值得嘗試的經營模式。

目前不論是系統面的解決之道，或者是終端的軟硬體方案，就雙網整合的服務上已大致齊備，現在的問題看來還在於電信業者是否買帳，是將WLAN視為親人，還是敵人？且讓我們拭目以待。

（作者為作者擔任電子產業媒體工作者多年，現為自由寫作工作者）

延 伸 閱 讀

未來智慧手機的電源管理技術 WLAN與Mobile的特性恰好互補，WLAN可以提供價格低廉的高速數據但是覆蓋率低；Mobile可以提供高覆蓋率，但卻是低速且價昂的數據能力。因此有識之士認為若能將此兩種無線技術整合在同一隻手機上，就能具有完美的行動數據能力，因而形成雙網手機的概念。相關介紹請見「 雙網手機發展現況剖析」一文。 行政院科技顧問組正式從2004年7月，在行政院國家資訊基礎建設推動小組NII改組後成立的NICI旗下，設立了雙網整合辦公室，擔任我國雙網整合計畫的重要推手。主要工作就是建構領先世界的雙網環境和產業，協助國內業者掌握核心技術，成為整合技術與服務的領導者和重鎮。你可在「 雙網齊下，貫穿全台天空 」一文中得到進一步的介紹。 雙網需求的整合是由行動系統服務提供者（Operator）所提出，希望藉由同時提供GPRS及WLAN能兼顧使用者在廣域及區域網路的需求，當然服務業者更希望在3G利多遲遲未來的情況下，可藉由將無線區域功能納入手機平台上而得以分享無線區域網路市場的一杯羹。在「 雙網整合打造全方位連網環境」一文為你做了相關的評析。

市場動態

行政院科技顧問組展示成立「雙網整合辦公室」半年以來的七大應用，辦公室主任余孝先表示，雙網整合辦公室負責到各產業推廣雙網整合的觀念，未來要靠民間廠商自行推廣，目前雙網整合最重要的媒介--行動電話，已經有BENQ、神達、華碩三廠商簽署合作備忘錄，準備今年生產。相關介紹請見「 台灣三廠商簽署合作備忘錄準備產製雙網手機」一文。 Sony Ericsson 推出首採 Symbian OS 9.1版作業系統及 UIQ 3軟體平台的智慧手機P990i。此款3G雙模智慧型手機具備Wi-Fi無線網路連線功能，且內建二百萬畫素的自動對焦鏡頭，更在掀蓋式鍵盤下方設置了一套硬體鍵盤以便使用。你可在「 Sony Ericsson P990i　雙模雙網整合亮相」一文中得到進一步的介紹。 廠商相繼投入雙網手機市場。國內智慧型手機廠商多普達（Dopod）表示，自今年下半年之後，該公司全系列產品都將內建Wi-Fi無線網路功能。其他手機業者如諾基亞、摩托羅拉也表示，今年下半年後會推出雙網手機。在「 資料傳輸需求刺激雙網手機成長」一文為你做了相關的評析。