HSDPA

HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)高速下行分组接入,是一种移动通信协议,亦称为3.5G(3G)。该协议在WCDMA下行链路中提供分组数据业务,在一个5MHz载波上的传输速率可达8-10 Mbit/s(如采用MIMO技术,则可达20 Mbit/s)。在具体实现中,采用了自适应调制和编码(AMC)、多输入多输出(MIMO)、混合自动重传请求(HARQ)、快速调度、快速小区选择等技术。

在3G的三大标准的角逐中,WCDMA商用在运营商的支持数量上取得了领先,但在其网络所支持的数据速率上却长期停留在理论上的384kbps水平,而其网络建设也一直处于缓慢发展的状态。

与此形成鲜明对照的是,在韩国、日本等国家实现商用的CDMA2000 1X EV-DO网络系统上,已经实现了2.4Mbps的峰值速率,其宽带接入服务能为客户提供300kbps-500kbps平均下载速率,这足以与有线宽带的速率相媲美。

比较而言,同为已经实现商用的3G网络系统,面对现有的3G业务,WCDMA已经稍显力不从心,在数据传输速率上的巨大落差,以及由此带来的业务能力上的弱势,自然使得WCDMA阵营不甘落后,必须寻找一种赶超CDMA2000 1X EV-DO的有力武器。

HSDPA(高速下行分组接入,High Speed Downlink Packages Access)技术是实现提高WCDMA网络高速下行数据传输速率最为重要的技术,是3GPP在R5协议中为了满足上下行数据业务不对称的需求提出来的,它可以在不改变已经建设的WCDMA系统网络结构的基础上,大大提高用户下行数据业务速率(理论最大值可达14.4Mbps),该技术是WCDMA网络建设中提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。

对高速移动分组数据业务的支持能力是3G系统最重要的特点之一。

WCDMA R99版本可以提供384kBps的数据速率,这个速率对于大部分现有的分组业务而言基本够用。然而,对于许多对流量和迟延要求较高的数据业务如视频、流媒体和下载等,需要系统提供更高的传输速率和更短的时延。

在未来几年内,数据服务将会取得大幅度增长,并成为第三代(3G)移动通信的主要应用和主要收入来源。目前日本和韩国的3G经营商已经在体验3G服务中获得了巨大的成功。日本DoCoMo公司于2001年推出的WCDMA-FOMA服务所创造的收入已经占到其总收入的20-以上,截止到2004年5月已拥有400万用户。韩国电信公司(SKT)2003年第3季度,在部署了1xEV-DO网络之后,该公司数据服务收入占据每用户平均收入(ARPU)值的比例上升到了34-。

为了适应多媒体服务对高速数据传输日益增长的需要,第三代移动通信合作项目组(3GPP)已经公布了一种新的高速数据传输技术,叫做高速下行分组接入技术(HSDPA)。该技术是WCDMA R’99(也就是我们常说的WCDMA)的强化版本,大大加强了下行链路传输的功能。

日本的NTT DoCoMo是最早试验HSDPA技术的运营商之一,在2004年3GSM全球大会上,HSDPA也同样改变了所有主要欧洲运营商的日程。在美国,GSM运营商当然也在寻求更多的武器,以便在越来越具有攻击性的市场中确保领先地位。2004年12月1日,Cingular正式与朗讯科技签署了一项为期4年的3GW-CDMA设备、软件和服务供货协议,其中就包括了HSDPA技术的部署。协议将使Cingular公司从2005年起得以为消费者提供范围广泛的多媒体服务。

PA咨询公司和Yankee集团最近认为,HSDPA需求可能首先来自企业市场。PA咨询公司相信,HSDPA将在面向企业市场的W-CDMA案例中扮演核心角色。Yankee集团则将HSDPA技术视为一个可以使运营商面向企业市场推出高利润服务的重要差别化因子,并将在向更快的3G服务演进中扮演极为突出的角色。Gartner集团更关注新技术对网络效率的影响,认为部署HSDPA技术的运营商将获得相当的竞争优势。

为了更好地发展数据业务,3GPP从这两方面对空中接口作了改进,引入了HSDPA技术。HSDPA不但支持高速不对称数据服务,而且在大大增加网络容量的同时还能使运营商投入成本最小化。它为UMTS更高数据传输速率和更高容量提供了一条平稳的演进途径,就如在GSM网络中引入EDGE一样。 HSDPA的发展分为三阶段,即基本HSDPA阶段、增强HSDPA阶段以及HSDPA进一步演进阶段,其中HSDPA进一步演进阶段目前还未最终确定,仍在3GPP内进行研究。

WCDMA R5版本高速数据业务增强方案充分参考了cdma2000 1X EV-DO的设计思想与经验,新增加一条高速共享信道(HS-DSCH),同时采用了一些更高效的自适应链路层技术。共享信道使得传输功率、PN码等资源可以统一利用,根据用户实际情况动态分配,从而提高了资源的利用率。自适应链路层技术根据当前信道的状况对传输参数进行调整,如快速链路调整技术、结合软合并的快速混合重传技术、集中调度技术等,从而尽可能地提高系统的吞吐率

基于演进考虑,HSDPA设计遵循的准则之一是尽可能地兼容R99版本中定义的功能实体与逻辑层间的功能划分。在保持R99版本结构的同时,在NodeB(基站)增加了新的媒体接入控制(MAC)实体MAC-hs,负责调度、链路调整以及混合ARQ控制等功能。这样使得系统可以在RNC统一对用户在HS-DSCH信道与专用数据信道DCH之间切换进行管理。 HSDPA引入的信道使用与其它信道相同的频点,从而使得运营商可以灵活地根据实际业务情况对信道资源进行灵活配置。 HSDPA信道包括高速共享数据信道(HS-DSCH)以及相应的下行共享控制信道(HS-SCCH)和上行专用物理控制信道(HS-DPCCH)。下行共享控制信道(HS-SCCH)承载从MAC-hs到终端的控制信息,包括移动台身份标记、H-ARQ相关参数以及HS-DSCH使用的传输格式。这些信息每隔2ms从基站发向移动台。上行专用物理控制信道(HS-DPCCH)则由移动台用来向基站报告下行信道质量状况并请求基站重传有错误的数据块

共享高速数据信道(HS-DSCH)映射的信道码资源由15个扩频因子固定为16的SF码构成。不同移动台除了在不同时段分享信道资源外,还分享信道码资源。信道码资源共享使系统可以在较小数据包传输时仅使用信道码集的一个子集,从而更有效地使用信道资源。此外,信道码共享还使得终端可以从较低的数据率能力起步,逐步扩展,有利于终端的开发。从共用信道池分配的信道码由RBS根据HS-DSCH信道业务情况每隔2ms分配一次。与专用数据信道使用软切换不同,高速共享数据信道(HS-DSCH)间使用硬切换方式。

数据业务与语音业务具有不同的业务特性。语音业务通常对延时敏感,对于速率恒定性要求较高,而对误码率要求则相对较弱;数据业务则相反,通常可以容忍短时延时,但对误码率要求高。HSDPA参考cdma2000 1X EV-DO体制,充分考虑到数据业务特点,采用了快速链路调整技术、结合软合并的快速混合重传技术、集中调度技术等链路层调整技术。

3.1.1.快速链路调整技术

如前所述,数据业务与语音业务具有不同的业务特性。语音通信系统通常采用功率控制技术以抵消信道衰落对于系统的影响,以获得相对稳定的速率,而数据业务相对可以容忍延时,可以容忍速率的短时变化。因此HSDPA不是试图去对信道状况进行改善,而是根据信道情况采用相应的速率。由于HS-DSCH每隔2ms就更新一次信道状况信息,因此,链路层调整单元可以快速跟踪信道变化情况,并通过采用不同的编码调制方案来实现速率的调整。

当信道条件较好时,HS-DSCH采用更高效的调制方法---16QAM,以获得更高的频带利用率。理论上,xQAM调制方法虽然能提高信道利用率,但由于调制信号间的差异性变小,因此需要更高的码片功率,以提高解调能力。因此,xQAM调制方法通常用于带宽受限的场合,而非功率受限的场合。在HSDPA中,通常靠近基站的用户接收信号功能相对较强,可以得到xQAM调制方法带来的好处。

此外,WCDMA是语音数据合一型系统,在保证语音业务所需的公共以及专用信道所需的功率外,可以将剩余功率全部用于HS-DSCH,以充分利用基站功率。

3.1.2结合软合并的混合重传(HARQ)技术

终端通过HARQ机制快速请求基站重传错误的数据块,以减轻链路层快速调整导致的数据错误带来的影响。终端在收到数据块后5ms内向基站报告数据正确解码或出现错误。终端在收到基站重传数据后,在进行解码时,结合前次传输的数据块以及重传的数据块,充分利用它们携带的相关信息,以提高译码概率。基站在收到终端的重传请求时,根据错误情况以及终端的存储空间,控制重传相同的编码数据或不同的编码数据(进一步增加信息冗余度),以帮助提高终端纠错能力。

3.1.3集中调度技术

集中调度技术是决定HSDPA性能的关键因素。cdma2000 1X EV-DO以及HSDPA追求的是系统级的最优,如最大扇区通过率,集中调度机制使得系统可以根据所有用户的情况决定哪个用户可以使用信道,以何种速率使用信道。集中调度技术使得信道总是为与信道状况相匹配的用户所使用,从而最大限度地提高信道利用率。

信道状况的变化有慢衰落与快衰落两类。慢衰落主要受终端基站间距离影响,而快衰落则主要受多径效应影响。数据速率相应于信道的这两种变化也存在短时抖动与长时变化。数据业务对于短时抖动相对可以容忍,但对于长时抖动要求则较严。好的调度算法既要充分利用短时抖动特性,也要保证不同用户的长时公平性。亦即,既要使得最能充分利用信道的用户使用信道以提高系统吞吐率,也要使得信道条件相对不好的用户在一定时间内能够使用信道,也保证业务连续性

常用的调度算法包括比例公平算法、乒乓算法、最大CIR算法。乒乓算法不考虑信道变化情况;比例公平算法既利用短时抖动特性也保证一定程度的长时公平性;最大CIR算法使得信道条件较好的少数用户可以得到较高的吞吐率,多数用户则有可能得不到系统服务。

对系统性能的影响 HSDPA对系统性能的影响包括两个业务与系统吞吐率两个层面。快速链路层调整技术最大限度地利用了信道条件,并使得基站以接近最大功率发射信号;集中调度技术使得系统获得系统级的多用户分集好处;高阶调制技术则提高了频谱利用率以及数据速率。这些技术的综合使用使得系统的吞吐率获得显著提高。同时,用户速率的提高以及HARQ技术的使用使得TCP/UDP性能得到改善,从而提高了业务性能。但是,业务性能的提高程度与业务模型有关。

作为WCDMA R5版本高速数据业务增强技术,HSDPA通过采用时分共享信道以及快速链路调整、集中调度、HARQ等技术提高了系统的数据吞吐率以及业务性能,同时保证系统的前向兼容,除在RBS增加相应的MAC模块外,不对系统结构带来其它影响,从而有利于系统的灵活部署。

为改善WCDMA系统性能,HSDPA在无线接口上作出了大量变化,这主要影响到物理层传输层

缩短了无线电帧;新的高速下行信道;除QPSK调制外,还使用了16QAM调制;码分复用和时分复用相结合;新的上行控制信道;采用自适应调制和编码(AMC)实现快速链路适配;使用混合自动重复请求HARQ)。介质访问控制(MAC)调度功能转移到Node-B上。

HSDPA无线帧(在WCDMA结构中实际是子帧)长2ms,相当于目前定义的三个WCDMA时隙。一个10msWCDMA帧中有五个HSDPA子帧。用户数据传输可以在更短的时长内分配给一条或多条物理信道。从而允许网络在时域及在码域中重新调节其资源配置。

3.2.1下行传输信道编码

HS-DSCH从WCDMA R99引入的下行共享信道(DSCH)演变而来,允许在时间上复用不同的用户传输。为有效实现更高的数据速率和更高的频谱效率,DSCH中的快速功率控制和可变展宽系数在R5中被代之以HS-DSCH上的短分组长度、多码操作和AMC以及HARQ等技术。

根据R99 1/3增强编码器,信道编码一直采用1/3速率。但是,根据两阶段HARQ速率匹配流程中应用的参数,有效的码速率会变化。

在这一过程中,信道编码器输出上的位数与HS-DSCH上映射的HS-PDSCH的总位数相匹配。HARQ功能通过冗余版本(RV)参数控制。输出上确切的位集取决于输入位数、输出位数和RV参数。在使用一个以上的HS-PDSCH时,物理信道分段功能在不同物理信道之间划分比特位。它对每条物理信道单独进行交织。

HSDPA采用正交相移键控调制(WCDMA中规定的技术),在无线电条件良好时,采用16正交幅度调制(16QAM)。

3.2.2下行物理信道结构

物理信道的第一个时隙承载HS-PDSCH接收的关键信息,如信道化代码集和调制方案。在收到第一个时隙后,UE只有一个时隙解码信息,准备接收HS-PDSCH。

映射到一个HS-DSCH上的HS-PDSCHs(或码信道)数量可能会在1-15之间明显变化。它使用正交可变展宽系数(OVSF)代码。多码数量和从给定HS-DSCH上映射的HS-PDSCH的相应偏置信息在HS-SCCH上传送。偏置(0)时的多码(P)分配如下:

Cch,16,0…Cch,16,O+P-1。第二个时隙和第三个时隙承载HS-DSCH信道编码信息,如传输码组长度、HARQ信息、RV和星座版本及新的数据指示符。使用16位UE标识涵盖三个时隙的数据。

3.2.3自适应调制和编码

链路适配是HSDPA改善数据吞吐量的一种重要途径。采用的技术是自适应调制和编码(AMC)。AMC是根据无线信道变化选择合适的调制和编码方式,网络侧根据用户瞬时信道质量状况和目前资源选择最合适的下行链路调制和编码方式,使用户达到尽量高的数据吞吐率。在每个用户传输过程中,把系统的调制编码方案与平均信道条件相匹配。传输的信号功率在子帧周期期间保持不变,它改变调制和编码格式,以与当前收到的信号质量或信号条件相匹配。在这种情况下,BTS附近地区的用户一般会配置速率较高的高阶调制(例如,有效码速率为O.89的16QAM),但随着距BTS的距离增大,调制阶和码速率将下降。如前所述,可以采用1/3码速增强编码,通过各种速率匹配参数获得不同的有效码速率。

3.2.4混合ARQ

混合自动重复请求(HARQ)技术把前馈纠错(FEC)和ARQ方法结合在一起,保存以前尝试失败中的信息,用于未来解码中。HARQ是一种暗示链路适配技术。AMC采用明示的C/I或类似措施,设置调制和编码格式,而HARQ则采用链路层确认制定重传决策。从另一个角度讲,AMC提供了粗数据速率选择,而HARQ则根据信道条件提供数据速率微调功能。

HARQ的重传依据ACK/NACK回报,该回报是基于1bit的信号快速且频繁地发送的,而不像过去ARQ以封包的方式(如Status Report)回传。

HARQ功能在MAC层上实现,因此大大降低了数据的传输时延;在一个重传过程中,重传的数据与缓冲器中的数据合并,能够有效地提高编码效率,减少了重复传输,从而提高了系统的平均吞吐量。

3.2.5分组调度功能

除信道编码及物理层和传输层变化外,HSDPA还实现了另一个变化,以支持快速传送分组。它把分组调试功能从网络控制器移到了Node-B(BTS)中的MAC层。

分组调度算法考虑无线信道条件(根据涉及的所有UE的CQI)和传输到不同用户的数据数量。

3.3.1.传输

通过实施若干快速而复杂的信道控制机制,包括物理层短帧、自适应编码调制(AMC)、快速混合自动重传技术(Hybrid-ARQ)和快速调度技术,HSDPA使峰值数据传输速率达到10 Mbps,改善了最终用户使用数据下载服务的体验,缩短了连接与应答的时间。更为重要的是,HSDPA使分区数据吞吐量增加了三至五倍,这便可以在不占用更多网络资源的基础上大幅度增加用户数量

3.3.2.支持服务质量水平控制

HSDPA较高的吞吐量和峰值数据传输速率有助于激励和促进WCDMA所不支持的数据密集型应用的发展。事实上,HSDPA可以更加有效地实施由3GPP标准化的服务质量水平(QoS)控制,通信网络可以更加智能地对不同优先级的应用与服务进行排序与资源调拨,首先保证话音通信的质量,其次保证对于实时性要求较高的应用的数据传输需求如实时视频、网络游戏等,而网页浏览、下载等应用的数据传输则可以设置为较低的优先级。通过这样的QoS管理,HSDPA可以根据用户业务的需求,做不同的网络安排并进行网络容量分配,更有效地支持和管理多种多样的实时高速数据传输业务。

3.3.3.后向兼容,无缝建设

HSDPA的另一个重要优点是WCDMA R99的后向兼容性运营商可以根据网络建设发展的需要进行逐级部署,而不会对现有的WCDMA用户造成影响。

3.3.4.低成本网络部署

此外,运营商还将体验到HSDPA的低成本所带来强大的竞争优势。由于HSDPA网络建设所带来的成本主要用于基站(Node Bs 或 BTS)和无线网络控制系统(RNC)的软/硬件升级,因此HSDPA的部署具备很高的性价比。事实上,在用户密度高、用户数据处理量大的城市环境中,通过HSDPA网络传输1兆字节的数据成本只需3美分,而WCDMA网络则需要7美分。以较低的用户成本支持广泛的多媒体应用、服务内容和诱人功能的能力可以使早期采用该技术的运营商脱颖于其他竞争对手,增加已有用户的业务量和新用户的数量,提高数据市场占有率和盈利能力。

目前的3G系统在容量速率和成本方面都不足以支持包月的移动互联网业务,迫切需要高容量、低成本的HSDPA。而HSDPA能否成功的关键是看其能否满足包月移动互联网的业务的需求。

HSDPA移动互联网业务已经超出蜂窝移动电话数据业务进入宽带无线接入市场,应用对象包括PDA和笔记本电脑。

目前,大多数WCDMA厂商都在积极参与HSDPA技术的探讨和设备的研发,不少厂家已经实验室实验,系统集成测试,开始进入场地测试。一般认为HSDPA将在2006年开始商业部署。

数据传输的成本定义为网络运营成本和资本折旧的总合。网络开销在很大程度上决定于基站的总体分区吞吐量。假定每个基站的成本一定的话,那么通过一个基站传输的数据量越大,传送每兆字节数据的成本就越低。与EDGE和WCDMA相比,HSDPA在频谱效率方面的改进降低了每个兆比特数据的传输成本,成本从使用EDGE时的大约11美分每MB下降到使用HSDPA后的不到3美分每MB。这样以来,运营商就可以以较低的价格向更广大的用户群提供内容更广泛的服务。

运营商采用HSDPA来搭建无线网络,可以在网络潜力较低的情况下提供更大的分区和用户数据处理量,而数据传输能力的改进可以使运营商为用户提供更多的具有更强吸引力、内容更丰富的新服务和新应用,并满足消费者对视频点播、音频点播、图像/视频短信和基于位置的服务等内容丰富的媒体业务的日益高涨的需求。HSDPA技术的频谱效率优势可以使运营商以较低的成本提供这类服务,给用户带来优于传统技术的体验。

HSDPA的引进还可为运营商开辟新的业务门类:运营商可以进一步考虑企业和消费群体膝上型电脑高速接入、电缆和数字用户线路(DSL)无法达到的地区的固定无线宽带接入等等。

随着均等化和先进的多入多出(MIMO)等新功能和新技术的引进,可以预见,HSDPA性能将继续改进和提高。

前面所述HSDPA的各种优点之所以适用于下行链路,是因为人们所期待的3G数据业务在初始阶段大部分要靠下行链路驱动,如流媒体观看、应用和内容下载等等。HSDPA的新版本将包括对上行链路进行强化,这被称作增强的上行链路(EUL)。EUL的标准化正在进行之中,将在2004年12月份完成。

上行链路分区的吞吐量提高50-到70-。

用户分组时延减少20-到55-。

用户分组呼叫吞吐量增加50-。

高速下行分组接入,即HSDPA(High Speed Download Packet Access)是基于WCDMA的移动宽带解决方案,在WCDMA的无线接入部分增加相应基带处理功能,即可将WCDMA系统下行速率大幅度提升,峰值速率可达14Mb/s,同时增加系统容量并大大降低时延。

截至2004年底,全球移动用户数已达到17亿,其中75-为GSM用户,在全球26个国家和地区中的60个3G/WCDMA网络已经商用,用户数超过1600万。

如果说WCDMA作为GSM的演进正在步入成熟期,那么HSDPA作为WCDMA的演进正成为业界关注的焦点,全球范围内已经商用3G(WCDMA)和准备商用3G(WCDMA)的运营商,更表现出对HSDPA的极大兴趣。

最先吃WCDMA这只螃蟹的日本运营商NTTDoCoMo目前拥有全球50-的WCDMA用户,但DoCoMo并不满足于3G的领先优势,正在紧锣密鼓地准备HSDPA的商用。美国移动运营商Cingular在成功并购了AT&TWireless之后,也将HSDPA列入商业化进程,其WCDMA/HSDPA网络正在建设当中。其他知名的移动运营商包括沃达丰、和记黄埔“3”、西班牙电信等都在不同程度地进行HSDPA试验。

4.2.2.HSDPA3G/WCDMA移动运营商的必然选择

目前,Wi-Fi、CDMA20001xEV-DO等移动宽带技术已经为人们所熟悉,WiMAX等新的移动宽带技术正在浮出水面。考虑到WCD?MA网络向移动宽带的进一步发展,HSDPA将是移动运营商的最佳选择。

HSDPA是基于现有WCDMA网络的演进,引入HSDPA只要在WCDMA无线网络部分作相应升级,将WCDMA下行速率从384kbps提升到14Mbps,而整个网络架构及整个核心网络都保持不变;另一方面,HSDPA将继续使用WCDMA的频率而不需要单独的载频。HSDPA不但有效地保护了运营商的投资成本(CAPEX),还扩大了运营商的业务范围,为提高APRU创造了条件。

所以说HSDPA是3G/WCDMA运营商采取的一种既具有前瞻性又具有保护作用的发展策略,是未来发展的必然选择。

从消费需求角度看,HSDPA是移动和宽带结合的产物。

随着消费者对有线宽带(ADSL)、有线局域网(LAN)和无线局域网(WLAN)使用的增多,用户对移动宽带的需求越来越大。同时,3G时代以视频为主的多媒体业务,例如移动电视、音乐电视及电影片段的下载、具有3D效果的互动式多方游戏、大容量邮件的传递等,在超高速3G网络的承载下会达到更好的效果。而HSDPA正满足了用户这种需求,不但使用户在移动的情况下享受与固定宽带相当甚至更好的业务体验,而且为用户提供更广范围内的漫游功能。

引入HSDPA的划时代意义在于,HSDPA为移动业务的拓展提供了广阔的空间,并将改变移动业务收入结构,使目前移动业务以话音业务收入为主转为以数据业务收入为主。

HSDPA所提供的高速数据下载性能不但为运营商带来无限商机,同时也将带动电信产业链上的各个环节的全面发展,包括设备供应商、终端制造商和内容提供商等。目前包括爱立信在内的各大厂商纷纷推出HSDPA网络设备,终端和芯片制造商也表示将推出支持HSDPA的产品。

从商用的角度看,今年下半年将出现HS?DPA商用终端,用于HSDPA的首批终端将是易于安装和使用的HSDPAPC卡,与笔记本电脑配合使用,下行速率在3.6Mbps左右,上行速率为384kbps,用户可随时随地通过笔记本电脑实现高速接入;到2006年,HSDPA商用将进入第二阶段,下行速率提升到14Mbps,除了新一代的PC卡终端外,HSDPA将被引入智能手机,而且HSDPA将最终被集成到笔记本电脑中。

HSDPA给产业链上各个环节提供机会的同时也带来了挑战。概括地说,由于HSDPA提供高速数据下载的新型业务,原有WCDMA商业模型要改进,而且整个网络规划建设,包括话务模型、容量建设、业务集成、终端定制、资费策略等各个方面都将受到影响。

面对机遇和挑战,移动运营商在决策之际关键是要选择最佳的合作伙伴。

5.1.最大赢家--爱立信

爱立信在HSDPA领域独占鳌头

爱立信不但是全球WCDMA商用网络最大的设备和服务供应商,而且是HSDPA领域的业界领军人。

业界第一个基于商用WCDMA系统的HSDPA现场演示早在2004年6月爱立信就完成了HSDPA系统端到端测试。在2004年10月举办的中国国际通信设备技术展览会(PTExpo)上,爱立信成功演示了HSDPA技术实施的第一阶段,系统传输速率达到了4.9Mb/s。这是业内首次在公开的电信展上现场演示基于商用产品并能以无线方式运行的HSDPA系统。

在2005年2月举行的法国戛纳3GSM大会上,爱立信宣布其HSDPA技术已达到第二阶段,现场演示了11Mb/s的高速数据下载以及无线流媒体应用,可支持高达14Mb/s的峰值速率。这是业界首次在WCDMA现网上基于商用产品完成的HSDPA第二阶段现场演示。

爱立信推动HSDPA商业化进程

HSDPA从技术讨论到现场演示,目前已进入真正的商用化阶段。

爱立信一直与全球多家运营商进行HSDPA预商用试验,在2004年年底与Cingular签署的WCDMA/HSDPA商业协议中,爱立信是其分组核心网和无线网络的主要供应商。

爱立信的WCDMA无线系统建立在统一的3G平台之上,具有向HSDPA平滑演进的能力。爱立信WCDMA无线网络产品提供的HSDPA的特性包括:1.RNC只需软件升级;2.爱立信自2000年以来交付的WCDMA基站(RBS)都可以很容易地升级到HSDPA;3.仅须软件升级和基带容量增加;4.支持QPSK和16QAM两种调制方式;5.最新的RBS产品只需软件升级。爱立信提供从WCDMA到HSDPA的全面网络设备,进行覆盖优化和容量优化。

5.2. HSDPA与WiMAX的竞争

尽管3G牌照至今不见首尾,但这并不妨碍后3G的应用技术提前开始口舌之争。两个技术提前对决

4月11日,北电和高通同时宣布,HSDPA技术已经具备商用条件,中国的移动运营商可以直接选择部署HSDPA。

高通公司中国区总裁孟(木字加业字)表示:高通与北电在HSDPA端对端呼叫测试已经成功。这证实了HSDPA技术可以为运营商提供更加先进的数据业务。而高通将与运营商和设备厂商合作,为全球以及中国3G通信提供最先进的3G解决方案。

作为为后3G发展思考的产物,运营商一直遵循着更高移 动传输速率的思路。而由诺基亚、爱立信、NEC及高通等公司主推的HSPDA技术,以及由英特尔公司主推的WiMAX技术,都提供了大幅提高移 动数据传输速度的能力。 从技术角度来看,HSDPA 侧重在移 动性数据和语音服务方面;而WiMAX侧重于企业用户无线宽带数据接入。虽然目前来看,二者之间还没有直接的冲突。但HSDPA同样希望在无线宽带接入市场有所作为;而源于IP技术的WiMAX在话音业务需求下降、数据需求增长的未来通信领域中,速率与成本上的优势是HSDPA无法比拟的。技术上的不同侧重构成了未来市场中HSDPA与WiMAX竞争的附笔。

同时这两种技术代表的不同思路最终意味着通信与IT谁会称霸于未来无线通信市场。而这使更多的利益共同体不可避免的纠葛在一起。

几乎所以的通信厂商都在支持HSDPA,爱立信、北电、西门子等厂商甚至推出了相关终端设备。

相比于通信厂商的支持,由intel主导的WiMAX稍显势单力薄。但这个由IT势力倡导的技术还是获得了一些传统通信企业的关注。阿尔卡特与intel在WiMAX战略上达成一致并表示将共同面向高速移 动数据产品市场,拓展WiMAX战略联盟。同时骑墙的西门子也宣布支持WiMAX技术,并推出了相关设备。

由此,两种标准支持厂商阵营的火药味变得更浓。在日前的CTIA2005上,高通董事长雅各布公开批评WiMAX,并称WiMAX空有一个好名字,技术本身却没有成熟。二者之间口水加剧。

后3G先行?

在国内3G牌照尚未发放的今天,HSDPA和WiMAX作为两种后3G技术,国内却对其已经有了超前的观点,即“让运营商直接部署HSDPA 或WiMAX。”

运营商,可以直接部署HSDPA;而如果运营商已经部署了WCDMA网络,只需通过软件的升级就可以升级到HSDPA网络。

究竟是什么使这些厂商迫不及待?一个重要的原因是在已经商用的WCDMA已经出现的问题,即传输速率不足已支持未来高速发展的数据业务需要。而HSDPA和WiMAX都有能力提高移 动数据传输速度。 在这样的背景下,HSDPA商用的时间表被提出,根据诺基亚公司的计划,最快在2005年下半年便可看到运营商导入HSDPA技术。而爱立信方面则认为,HSDPA通讯网络可能在今年年底前实现商用,进入2006年后HSDPA就将得到广泛部署。

WiMAX的部署日程表稍显落后。根据英特尔的预计,最快2006年将WiMAX集成到笔记本中,而手持设备方面最快2007年部署。根据英特尔与阿尔卡特的合作计划,双方也计划在2006年上半年进行外场测试, 2006年年中部署商用网络。

而国内的业内人士甚至认为,2007年一季度,方面,据高通介绍,目前已有多家终端厂商开始利用高通的测试进行实际互联互通的测试。预计到今年年底或明年年初国际4、5家国际知名终端厂商就可以实现HSDPA终端的量产。

但一个不能忽略的问题是,目前国内3G牌照迟迟为发放,运营商对于未来3G的运营也迟迟没有展开。由此在3G运营中,是否急于需要HSDPA或是WiMAX这样的技术加强仍然无人知晓。尽管设备商称,在已经启动3G的国家中,WCDMA数据传输速度问题已经有所暴露。但根据欧洲的3G商业情况,运营商更急待解决的是探索更多3G的应用模式,向更多的消费者推广。在3G使用尚未形成规模,数据业务的需求并不庞大。而相对于国内未启动3G的现状,HSDPA现有阶段在国内的部署更多的只是概念性的意义。

而有业内人士认为:3G牌照前,HSDPA宣告可成熟商用,无疑为传输速率稍显不足的WCDMA加重了话语权。这显然也是电信设备商们与政策制订者和运营商之间的微妙心理博弈。

5.3.HSDPA对我国电信运营商的影响

先是全球3G先锋日本最大的移动运营商NTT DoCoMo宣布,要于2005年5月在日本市场开始HSDPA的试商用。后有今年4月份中国移动集团王建宙总经理表示,3G牌照发放后,中国移动将首先在沿海发达及重要城市部署HSDPA网络。一时间,HSDPA这项超3G技术在中国电信业众人瞩目。

竞争迫使中国移动网络升级一步到位

我国移动通信市场长期以来是“双雄争霸”的局面,即便未来有更多的移动牌照发放,G网(GSM网络演进)与C网(CDMA网络演进)之争也是关键之一。就我国移动通信市场竞争来说,自中国联通CDMA2000网络升级到1X完成后,中国联通实际上在网络上拥有了比中国移动更大的竞争优势。在体验经济盛行的今天,客户的感知好坏可以产生不可估量的影响。于是,中国联通对客户实施“想知道CDMA网络好不好,给你一个CDMA上网卡你用用看”的推广思路,充分利用CDMA2000 1X网络的速度优势,强力进行市场影响、拓展和渗透。这让中国移动感受到极大的压力。特别是在高端市场中国联通对中国移动产生了强大的冲击。

中国移动一直致力于打造一流的精品网络,这也是中国移动一直引以为自豪的一件事,但目前出现了中国联通CDMA2000 1X后来居上的状况,中国移动必然要竭尽全力力求尽快扭转这种不利的竞争局面。由于3G牌照迟迟不发,中国移动部分子公司心急如焚,于是有了广东移动在广州和深圳部署EDGE等动作。但要充分认识到,鉴于CDMA2000 1X当前较容易过渡到EV-DO,所以无论中国移动动作大小,也全然是应付眼前竞争的权宜之计,3G网络才是中国移动真正的机会。

而中国移动要重返网络领先的地位,必须上马一项能够较长时间内保证比对手更有竞争力的网络,避免重蹈今日竞争的困局。HSDPA将是一项正确的选择,理由如下。

竞争需要。整体上看,G网演进要比C网演进更好一些,但在向3G过渡及其初始阶段,WCDMA可以说是迟缓于CDMA2000的。当前全球已商用的WCDMA系列R99和R4版本虽然可以胜过CDMA2000 1X(2.75代),但还是无法同CDMA 2000 1X EV-DO RA在技术上开展竞争。正因为如此,在市场竞争中,日本NTT DoCoMo的3G用户虽然近来发展不错,但截至今年5月份,3G用户数还是落后于竞争对手CDMA网络运营商KDDI的1850万户。且KDDI的EV-DO用户也超过300万户,速度超过NTT DoCoMo公司WCDMA数倍,能够带给游戏用户全新的体验和享受。这才有NTT DoCoMo宣布上马HSDPA,以对抗KDDI的以CDMA2000 1X EV-DO为基础的无线高速数据业务。

美国市场也类似。当前第一大无线运营商Verizon Wireless的CDMA2000 1X EV-DO网络已经覆盖了32个区域市场,人口覆盖率超过30-,并刚刚收购了Nextel的Sprint,计划到2005年底使其CDMA2000 1X EV-DO网络的人口覆盖率超过40-。为了应对竞争,美国第二大移动运营商Cingular正在计划成为美国的首家HSDPA服务运营商,推出时间定在了2006年。而目前尚未建设3G网络的T-Mobile也已表示将从WCDMA R5与HSDPA开始建网。这种竞争态势将是我国电信市场WCDMA和CDMA2000未来竞争的最好写照,基于这种判断,G网运营商要想获得市场竞争优势的底线确实是要选择更具竞争力的HSDPA,以满足竞争需要。

技术发展。在最新移动通信技术的演进中,HSDPA在技术上已获得突破,进行了大量的测试,明年能够商用。而且HSDPA才是真正的全分组网络,符合网络技术发展的未来趋势。从技术的角度类比,HSDPA在3G中类似于2G网络技术的EDGE(2.75),能够保证WCDMA在3代移动通信中的优势地位。虽然说GPRS是中国移动通信发展的关键之一,迅速推动了业务多样化发展,但实际上是中国移动的痛处,GPRS的技术有太多的不尽人意。我们有理由赋予HSDPA更多的期望和责任,推动诸如移动三重业务整合(Mobile Triple Play)的发展。当前,爱立信、北电和高通等国外设备提供商都对HSDPA进行了测试和商业网络演示和运行,达到比较满意的效果。而且,我国的华为、中兴也表示明年能够提供商用HSDPA系统设备和解决方案。从这个方面讲,上HSDPA也不影响提升民族设备商的竞争能力。

市场和客户需求。客观地说,单从我国移动通信市场发育程度和实际看,对HSDPA的需求并不十分强烈,GPRS业务基本能够满足绝大多数用户的需要,WCDMA R99和R4版本支持的业务能够满足消费者的需求。但是我们确实要认识到HSDPA的运营成本优势,随着NGN的不断推进,在实现核心网软交换后,话音和数据业务都是以数据形式传送,用户需要处理海量数据的时候,比如未来提供基于手机或者笔记本等智能移动终端的移动三重业务的时候,HSDPA比WCDMA早期版本的成本优势将大大的体现出来。运营商有了成本优势,就更有竞争力,客户才更有可能享受到物美价廉的服务。

借鉴世界移动通信发展经验,结合我国3G牌照发放进程状况,着眼于企业核心竞争力的提升,中国移动在3G上必然选择HSDPA;而对于新拥有移动通信运营牌照者,若是走WCDMA路线,也应该选择上HSDPA。

总之,对于中国移动来说,选择HSDPA是利大于弊。毕竟中国移动当前的困难整体上还在可忍受的范围之内,但在技术选择上,给了中国移动一个被动状态下的最好选择时机,得以未来拥有一个领先的网络。而且3G牌照缓发,减缓了多方竞争的市场压力,得以持续快速发展用户,扩大市场竞争的领先地位。这就使得中国移动未来在网络技术上拥有对CDMA2000更好的竞争力,HSDPA和GPRS在技术和覆盖上互为补充,加之中国移动良好的产品推出能力和优势的服务质量,可以使G网的竞争优势得到巩固。当然如果3G牌照拖得太久,中国移动由于GPRS网落后于竞争对手,将承受太多的市场压力。但越是3G牌照发的晚,中国移动更肯定是上HSDPA,不同的只是建网的进度和营销策略。

对其他运营商的影响

当前我国3G牌照发放时间表一拖再拖,虽然给中国移动在近期的竞争带来不利,也让迫切拥有移动运营牌照的固网运营商颇感压抑,但从3G网络技术选择和部署上,对运营商来说则是十分有利的。

3G牌照晚发,躲过了3G初期的泡沫,也为等待HSDPA的技术成熟和商用化进程赢得了宝贵的时间和机会,规避了一些风险,免得自己的“孩子”打冲锋做先烈,这也是“不利之中的利好”。毕竟HSDPA技术目前还在不断地发展和完善,这会在一定程度上影响HSDPA技术的商用进程。同时,HSDPA的发展还要规避WCMDA商用初期受终端拖累的前车之鉴。学习NTT DoCoMo,运营商要有计划地着力推动终端产品的研发和商用化。

对于移动通信的新进入者来说,喜忧参半。喜的是,如果走G网路线,选择HSDPA可以使运营商在网络技术上得到更好的选择时机;忧的是,失去相当长的最宝贵和稀缺的早切入市场的时间资源,毕竟对于电信运营来说,早日达到一定规模才是第一位的,网络投入运营越晚,对运营商获得用户越是不利,而且还造成了运营商在小灵通上的不得不继续投图,投入了又难以在短时间收回投资的尴尬境地。但如果在市场迫使新进入者上HSDPA后,由于HSDPA刚开始起步,各方面总会出现一些问题,若国家不给予租用在位运营商网络等倾斜政策,直接上HSDPA是有相当风险的。

对于中国联通C网来说,最为不利。以后中国联通C网日子能否有所好转,关键是能否抓住3G牌照晚发的机遇,充分利用CDMA2000 1X空闲容量大,技术阶段性领先,且升级到EV-DO 快的优势,以及竞争对手的HSDPA建网、投入市场运营、完善需要相当过渡期的有利时机,构建以客户为导向的品牌体系,采取有效的市场营销策略,把C网的用户发展到更大规模和良好的结构,建立较强的竞争地位,为下一步发展打下坚实的基础。而如果不能取得突破,那么以后中国联通C网将面临更大的压力,日子依旧艰难。

今年初,中国移动的WAP用户仅为1280多万户,联通CDMA 1X无线数据业务用户整体不过870多万户。而在3G时代,以提升流媒体性能为诉求的HSDPA技术,把技术优势转化为市场需求还有很长的路要走。

6.总结

总之,HSDPA技术的主要优势就是允许运营商以高成本效益的方式显著扩大容量,从而获益于更具成本效益的网络,同时有机会获取高利润的企业领域的市场份额。换句话说,HSDPA的商业效益绝不可低估。

HSDPA在WCDMA R’99版的基础上对下行链路进行了重大改进。它将峰值数据速率提高到了10 Mbps,并提供了相当于过去三到五倍的分区业务吞吐量,大幅度增加了单一频率上的数据用户数量,从而有助于刺激和推动WCDMA不能支持的数据密集型应用的消费。此外HSDPA,还可以更加有效地实施QoS管理。HSDPA后向兼容WCDMA R’99版本。

随着最终用户对数据传输性能要求越来越高,低成本高速数据传输能力将为HSDPA的经营商带来强大的竞争优势。以较低的用户成本支持广泛的多媒体应用、服务内容和诱人功能的能力可以使早期采用HSDPA的运营商脱颖于其他竞争对手。

HSDPA技术本身的特点适应移动市场竞争发展的需要,各大国外运营商已经开始试水,各设备厂商和终端厂商也纷纷表示支持。

中国正处在3G发展的前夜,HSDPA对3G的整体规划部署和实施等方面不容忽视。爱立信希望以全球领先的技术和经验,成为中国3G事业的最佳合作伙伴,竭诚为中国通信事业服务。

10月5日消息,和黄3香港宣布推出全新“无限度月费计划”,进一步推广移动互联网应用;这一套餐包括语音及视频通话、移动数据流量及不限量Wi-Fi,用户通过支持HSDPA和Wi-Fi手机即可于覆盖全港的HSDPA网络及多个设于休闲地区的Wi-Fi浏览网页,需要拥有指定型号的诺基亚手机方可申请。

指定型号手机为诺基亚6220Classic、E66、E71、N78、N82和N95 8GB。如果用户使用HSDPA移动数据流量超出套餐,收费以每10港元/30MB为单位,290港元封顶。

WCDMA和TD-SCDMA中HSDPA的比较

一、WCDMA和TD-SCDMAHSDPA相同点

1.MAC层

WCDMAHSDPA和TD-SCDMAHSDPA的介质访问控制(MAC)层结构基本相似。其中一个最显著特点是将MAC层的实体MAC-hs移到了NodeB中,以支持高级调制和编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)、快速调度等。

通用地面无线接入网络(UTRAN)侧,每个小区有一个MAC-hs实体来支持HS-DSCH传输。除此之外,MAC-hs还负责管理分配给HSDPA的资源。MAC-hs通过MAC-control业务接入点(SAP)接收从无线链路控制(RRC)层来的配置参数。MAC-hs由四个功能实体组成:流控、调度/优先级处理、HARQ及TFRC选择。UE侧的MAC-hs由以下实体组成:HARQ、重排序队列分布、重排序及拆分[1]。

2.物理层

WCDMA和TD-SCDMAHSDPA中都新增了HS-SCCH和HS-DSCH信道,在两系统的HARQ进程中两信道上承载的信令也相同。WCDMAHSDPA和TD-SCDMAHSDPA的上行控制链路中都传输HARQ的确认信息ACK/NACK以及下行链路质量反馈信息(CQI)。对于下行链路,WCDMA和TD-SCDMA HSDPA在HS-SCCH信道中均传输HARQ过程识别及新数据指示信令。在HS-DSCH信道中传输重排序队列ID及传输队列数信令[2]。

另外,WCDMAHSDPA和TD-SCDMAHSDPA都采用了AMC、HARQ和基于NodeB调度三项技术。与处于不利位置(如小区边缘)的用户相比,AMC使处于有利位置(近基站点)的用户具有更高的数据速率,由此蜂窝平均吞吐量得到提高。同时,在链路自适应过程中,AMC通过调整调制编码方式而不是调整发射功率的方法可以降低干扰水平。但由于AMC取决于CQI的质量,因此对测量误差和延迟比较敏感,此时可以寻求与HARQ的结合。HARQ功能在MAC层上实现,其实体靠近空中接口,所以HARQ能够大大降低数据的传输时延。另外,HARQ采用一个三层虚拟缓冲器来存储前次传输的数据包。在一个重传过程中,重传的数据与缓冲器中的数据合并,能够有效的提高编码效率。这使重传过程需要更少的传输,提高了系统的平均吞吐量[3]。基于NodeB的快速调度使基站控制移动终端的传输数据速率和传输时间。基站根据小区的负载情况、用户的信道质量和所需传输的数据状况来决定移动终端当前可用的最高传输速率

二、WCDMA和TD-SCDMAHSDPA的不同点

1.物理层信令参数的差异

2.物理信道种类的差异

3.时隙分配的差异

HSDPA作为移动通信网络从3G向B3G过渡的关键阶段,其不改变原基础网络核心结构及高速下行链路速率的特点将助其赢得广大运营商和用户的青睐。目前,各大通信企业都在对HSDPA进行积极的研究,相信HSDPA商用将指日可待。

但是在2009年中国3G牌照发放,WCDMA/HSDPA却属于中国联通的3G牌照。

苹果在2009年6月9日,发布了iPhone 3GS,其使用WCDMA/HSDPA(下行速度可达7.2Mbps)。

Palm发布了Treo750,现在是一个UMTS手机,在2007年通过升级软件实现HSDPA。

诺基亚于2007年第一季度发布第一台HSDPA终端设备诺基亚 N95,将达到 3.6 Mbit下行速度

宏达电2006年发布了首款HSDPA的PPC手机HTC Hermes(HTC TyTN,Dopod CHT9000),2007年又陆续发布了HTC Kaiser(HTC TyTN II),HTC Nike(HTC Touch Dual)等。

华为的E220 USB调制解调器

乐金(LG)于2007年发布了一系列的HSDPA手机,如U830和KU990(Viewty)。

中兴在澳大利亚发布了第一款手机,被贴牌为Telstra 850。

摩托罗拉于2006年第四季度发布两款HSDPA手机,名叫RAZR MAXXRAZR XX(也称做RAZR V3xx)。2007年又发布了RAZR2 V9Q9hZ8等一系列HSDPA手机

三星美国有3款HSDPA手机,A707是翻盖手机,黑色的PDA智能电话(2006年11月16日同时发布),SGH-ZX20。三星在澳大利亚也有2款HSDPA手机,A501和A701,菲律宾有1款-Z560。新的i601和i458也支持HSDPA。

明基-西门子(BenQ-Siemens)已经于2006年7月发布了第一款HSDPA移动电话-EF91。自从明基-西门子2006年第三季度申请破产,目前前景不明确。

在香港,目前四家提供3G服务的网络供应商,均已提供HSDPA

服务,无限数据流量使用计划的用费由港币$188至港币$538。

SmarTone-Vodafone是全世界第一个把3.6Mbps HSDPA作商用的网络供应商,于2007年将传送速度提升至14.4Mbps,2009年11月再将传送速度提升至21Mbps。

电讯盈科于2007年8月22日提供3.6Mbps的传送速度,以“网上行 Everywhere”为名提供服务,2009年8月3日推出HSDPA流动数据服务,并将传送速度提升至14.4Mbps。2009年12月1日再将传送速度提升至21Mbps。

3香港于2006年提供3.6Mbps HSDPA服务,2008年将传送速度提升至7.2Mbps。

2009年初,香港移动通信CSL推出全球最快HSDPA服务,传送速度高达21Mbps,是目前传送速度最快的网络供应商。

NTT DoCoMo曾在2005年宣布将在2006年采用HSDPA技术。

中国联通于2009年5月17日起在中国大陆提供HSDPA服务。

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