前言:想要在時速300公里的高速鐵路上連線上網,目前可於法國、日本體驗到,而台灣高鐵也正在進行類似的計畫,不過,既然是在台灣,無線技術首選當然就是WiMAX。

目前台灣高鐵車站已提供Wi-Fi上網、部分則有3G/3.5G,不過都僅限於餐廳或大廳候車時,但是未來將有機會在乘車途中上網、查公事。

在「2008 WiMAX Expo, Taipei」展場中,較令人感到新奇的1項議題,就是工研院宣布與台灣高速鐵路合作,展開WiMAX行動寬頻上網計畫,強調在高鐵行進途中,車廂內的乘客可透過WiMAX連結網路。由於台灣為高速鐵路應用WiMAX的首例,有助開拓台灣WiMAX應用及市場,但是此計畫屬實驗性質,而且想要在時速250~300公里的高速鐵路上穩定上網,仍有許多困難尚待克服,因此實際商業化得再等一段時間。現階段可於高速鐵路列車行進時,提供上網服務的國家有日本及法國,日本主要採用Wi-Fi技術,例如日本筑波Express全線(最高時速約130公里),於2006年8月由NTT子公司NTT BP(NTT Broadband Platform)提供商業化的無線上網服務,而日本新幹線也表示,將在2009年3月推出WLAN列車上網服務;而法國高速鐵路TGV EST Line,在2007年12月推出的乘客網路服務,則是利用衛星技術。NTT BP社長小林忠男指出,筑波Express是連接東京的秋葉原到筑波,1年搭乘人數超過3,500萬,全線共計20個車站,車輛間通訊、地面對車內,以及使用終端的接續,都是透過Wi-Fi來完成,目前已經開始提供應用服務,例如與遊戲廠商合作測試,讓乘客可透過P2P的方式,以任天堂DS中的Wi-Fi模組接收娛樂內容,諸如新聞、天氣、美食等資訊,以刺激使用率。工研院院長李鍾熙表示,Wi-Fi和衛星的傳輸速度有其限制,約為2Mbps,行動式WiMAX可提供較大的頻寬,此計畫希望能達到15Mpbs的目標。除了頻寬之外,合勤科技董事長朱順一從技術角度分析WiMAX優勢:「採用衛星技術,必須在車上架設天線,並且瞄準衛星方位,高速鐵路行進時,位置不斷移動,所以天線必須一直追蹤衛星,天線的控制、成本昂貴都是問題;另外,因為高速鐵路速度太快,平均幾秒鐘就要切換(Handover)Wi-Fi無線基地台(AP),想要穩定地切換相當困難,所以WiMAX比較有機會」。

*高速行動上網難度高 技術瓶頸待克服

台灣高鐵Mobile WiMAX應用計畫是由工研院負責實驗測試,並與NTT、NTT BP共同參與開發系統整合技術。設備部分,採用合勤的WiMAX基地台(Base Station;BS)、WiMAX終端設備,並透過康寧(Corning)的光載無線訊號(Radio over Fiber;ROF)技術,補強WiMAX訊號傳輸距離及穩定度,例如將訊號牽引至隧道中,同時有助減少BS的佈建數量。

高鐵WiMAX上網的架構可分為3個部分:車廂內通訊系統(供乘客存取網路)、車對地通訊系統(車廂與外部進行互連)、隧道內通訊系統(行經隧道時,持續維持車廂內的網路連線)。

負責此計畫的工研院資通所組長鄭聖慶表示,由於大多數筆記型電腦都已具備Wi-Fi功能,因此車廂內通訊系統採用Wi-Fi,如此較方便乘客使用;此外,不希望在車廂內鋪設實體線路,所以會採用Mesh技術,如此一來,部分AP後端就不需要連接網路線;至於車廂與車廂間的互連,將使用5GHz頻段(802.11a)。車對地通訊系統,則藉由WiMAX作為Wi-Fi的Backhaul網路,雖然乘客是利用Wi-Fi上網,但實際上,訊號會傳送到佈建於高鐵沿線的WiMAX基地台,最後再回到機房,完成網路連線。隧道內通訊系統,則為解決隧道內無法通訊的問題。大家一定有過這樣的經驗:開車進入隧道,若隧道距離很長,收音機的廣播就被迫斷訊,高鐵連網也有這個問題。鄭聖慶指出,高鐵全長路程有20%是隧道,尤其在彰化以北路段,目前隧道中所有通訊技術都不通,包括GSM、3G,如何確保高鐵列車進入隧道後,WiMAX連線仍不中斷,是相當困難且複雜的工程,現階段是利用ROF技術,把WiMAX訊號引入隧道。康寧研發中心總監汪憶春表示,BS有一定的傳輸距離限制,ROF是在光纖中加入小小的天線,藉以增強BS的訊號、拉長傳輸距離,所以能解決隧道收不到訊號的問題,同時也可減少佈建BS數量及成本、簡化架構。



僅管合作團隊試圖利用一些技術,克服訊號Handover、穩定度等問題,但畢竟還是有技術上的瓶頸,鄭聖慶舉例,802/16e WiMAX雖是行動寬頻,但當初規格制定是在時速130公里以內,在高速鐵路時速300公里的環境下,容易產生杜普勒效應(Doppler Effect),目前測試若超過時速240公里時,就有斷訊等問題,關於此部分,合勤將持續設計新的WiMAX產品,期望能克服這個問題。刻正進行的是靜止列車上的無線通訊實驗,到了2008年下半,將在台南科學園區路段、新竹~桃園路段、台北~松山隧道等地,進行列車移動情境的測試。

*何謂Radio over Fiber?

光載無線訊號(Radio over Fiber;ROF)的概念,源自於結合有線與無線網路技術的優點,光纖具備高頻寬、高穩定等特性,無線技術則是使用方便、佈建快速,尤其適用於不利佈線的環境,所以業界努力開發能結合兩者優點的技術,ROF即為一例。ROF的主要架構,是將無線基地台的無線頻率(Radio Frequency;RF)信號通過光纖、傳輸到距離數百公尺遠的天線裝置,如此將有助於減少功耗、延長無線信號的傳輸距離,提供較快速、穩定的基地台切換(Handover),以簡化佈建並擴大覆蓋範圍,因此,對電信營運商或無線網路服務供應商而言,能建置較具彈性且低成本的無線網路,常見應用於GSM、WCDMA等網路架構。



2008年5月,日本無線網路運營商NTT BP結合任天堂1款內建Wi-Fi的遊戲機-任天堂DS,在日本筑波Express線進行無線應用內容傳送測試服務,乘客透過DS和Wi-Fi接收新聞、美食、區域資訊等。(彭博)



由工研院、合勤科技、康寧、日本NTT、NTT BP等一同參與的台灣高鐵Mobile WiMAX應用計畫,正在測試於列車行進中,以Wi-Fi與WiMAX提供上網服務。(詹子嫻攝)
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