近期各家電信營運商陸續取得 4G 頻譜並開台,目前看來由於使用人數少,速度皆有一定水準,但各家佈建的基地台數量還有待加強,甚至是台北市中心也不見得有訊號。在此我們從技術角度切入,看看 4G 改良了什麼東西,值不值得跳入當白老鼠。

4G 與 LTE 為何物?

一般在無線電話的分類上,有幾個重要的里程碑可供我們分類,第一代無線行動通訊的特徵就是將傳統有線電話更改為無線,此時採用類比技術進行傳輸。第二代則改為數位通訊技術,並且不僅擁有通話功能,之後更發展出簡訊或是傳輸資料封包的功能。第三代則是將數據服務的傳輸率進行提升,從 2G 的數十 Kbps 提升至上百,甚至是 Mbps 等級。而第四代無線行動通訊技術的標準,在國際電信聯盟的無線通訊部門(ITU-R、International Telecommunications Union-Radio communications sector)的定義中,定點或是慢速移動中須有 1Gbps 的下載速率,高速移動中則要有 100Mbps 的能力。

由此看來,其實目前台灣開台的業者都不達標(下載最大 100Mbps、上傳 30Mbps,中華電信的數據),跟 3G 的改良版技術 HSPA+ 下載最大 56Mbps 好不到哪裡去。這是因為先前 ITU-R 並未真正的完整確立「4G」這個名詞,應有哪些必要的條件,LTE 和 WiMAX 都曾是納入考量的技術之一。雖然不達標,但 ITU-R 依然讓 LTE 和 WiMAX 兩者以 4G 方式進行宣傳,於 2010 年 12 月 6 日 ITU-R 認為他們都是 IMT-Advanced 的先行前導技術,能夠以 4G 稱之。

ITU-R 在 ITU-R M.2134 中列出幾個 IMT-Advanced(4G)無線介面的條件:

每個行動通信基地台(cell)的頻譜效率,於室內使用下行須達3bit/s/Hz/cell、上行須達 2.25bit/s/Hz/cell;高度移動(120km/h~350km/h)時下行須達 1.1bit/s/Hz/cell,上行則為 0.7bit/s/Hz/cell。
峰值頻譜效率下行須 15bit/s/Hz、上行 6.75bit/s/Hz。
可選擇的頻帶寬度,可達 40MHz。
基地台邊緣的室內使用者,其頻譜效率下行須 0.1bit/s/Hz/cell、上行 0.07bit/s/Hz/cell;高速移動則為下行 0.04bit/s/Hz/cell、上行 0.015bit/s/Hz/cell。
Control plane latency(使用設備的狀態轉換,如從idle狀態變為active)須在100ms以下。
User plane lantency(1 個封包從手機的 IP 層出發,經過空中接取介面到達基地台的 IP 層,可以想像成資料經過空中時的延遲)須在 10ms 以下。
平滑的交遞(將手機管理權從目前基地台換到目標基地台),最麻煩的狀況不超過 60ms。
VoIP 的最少使用者容量,室內需達 50Active users/sector/MHz、高速移動需達 30 Active users/sector/MHz。
未來真正可達成下載 1Gbps 的技術為 LTE-Advanced 和 802.16m(WirelessMAN-Advanced、WiMAX-Advanced,WiMAX 的增強版本),前者理論最高速度下載 1Gbps、上傳 500Mbps,後者最高下載 1Gbps、上傳 300Mbps。不過由於 Intel 淡出 WiMAX 的關係,未來世界各國將以 LTE-Advanced 為主力。

就目前台灣手機市場以及各家營運商開台狀況而言,可分成 2 個族群討論。首先就是綁約快到期和許久手機未更新的民眾,則可考慮一下 4G 綁約和購買 4G 手機,因為這是未來必然的趨勢,反正都要換了,多個未來相容性也不錯。(注意目前各家 4G 費率吃到飽降速的問題。)

如果是綁約尚未到期或是近期才更新手機的讀者,則沒有必要在近期追逐 4G 熱潮,因為目前 LTE 訊號覆蓋範圍實在太小了,開台僅有宣傳意義,實質意義並不大,搞不好等到約滿或是手機老了想換新,業者也將 4G 規格升級至 LTE-Advanced,屆時購買才更划算。

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