HSDPA—移動(dòng)寬帶

　HSDPA全稱為高速下行鏈路分組接入，是WCDMA演進(jìn)的第一階段，其規(guī)范說(shuō)明已在3GPPWCDMAR5中公布。HSDPA基本上繼承了3GPPR99（所謂的標(biāo)準(zhǔn)WCDMA）定義的許多性能，且又大大地增強(qiáng)了移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸下行鏈路的峰值速率和吞吐量（此外，剛剛萌芽的 EUDCH，即增強(qiáng)上行鏈路數(shù)據(jù)通道，是WCDMA演進(jìn)的第二階段，適于上行鏈路上的增強(qiáng)）。

一、HSDPA中的關(guān)鍵技術(shù)特征

　　HSDPA是一種基于共享信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)技術(shù)，其重要特征是對(duì)無(wú)線通信環(huán)境變化的快速反應(yīng)，以及快速重發(fā)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。

　　HDSPA具有以下特征。

　　共享信道傳輸：即不同的用戶在時(shí)分和碼分上動(dòng)態(tài)共享同一蜂窩內(nèi)的信道編碼和傳送功率。

　　更高效的調(diào)制技術(shù)：除了QPSK，HSDPA還采用了16QAM調(diào)制技術(shù)，其峰值速率能力是QPSK（WCDMA3GPPR99在下行傳輸中采用的調(diào)制技術(shù)）的兩倍，頻帶利用率將比QPSK更高。不過(guò)，16QAM需要比QPSK更佳的無(wú)線信道條件。

　　較短的傳輸時(shí)間間隔（TTI）：HSDPA采用了2ms的傳輸時(shí)間間隔TTI（R99中的TTI最小為10ms）。

　　快速鏈路自適應(yīng)：HSDPA能快速跟蹤信道變化情況和目前資源，選擇最合適的下行鏈路編碼調(diào)制方案來(lái)實(shí)現(xiàn)速率的調(diào)整。

　　快速調(diào)度：HSDPA追求系統(tǒng)級(jí)的最優(yōu)調(diào)度機(jī)制，即系統(tǒng)根據(jù)所有用戶的情況決定哪個(gè)用戶可以使用信道，以何種速率使用信道。

　　快速混合ARQ（自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求）：HSDPA提供更快的快速混合重傳機(jī)制，采用增量冗余技術(shù)，使得基站只需要重傳出錯(cuò)的部分。

二、HSDPA相比標(biāo)準(zhǔn)WCDMA的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

　　HSDPA是WCDMA3G標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)版，可以在無(wú)線下行鏈路（從基站到移動(dòng)臺(tái)）上提供更高的數(shù)據(jù)速率和更低的時(shí)延。因此，HSDPA的主要優(yōu)勢(shì)在于改善終端用戶服務(wù)，即通過(guò)提供更高的數(shù)據(jù)速率（可高達(dá)14Mbit/s）和更短的往返時(shí)間，讓終端用戶的下載時(shí)間大大縮短。對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，HSDPA還將系統(tǒng)容量擴(kuò)大了，即與現(xiàn)有的3GWCDMA技術(shù)相比，HSDPA能在同一個(gè)無(wú)線載頻上服務(wù)更多的高速率用戶，這從運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)說(shuō)無(wú)疑是極具吸引力的。

　　●將網(wǎng)絡(luò)下行容量擴(kuò)大2～3倍，降低數(shù)據(jù)流傳送成本

　　事實(shí)上，HSDPA是根據(jù)單個(gè)用戶的無(wú)線環(huán)境，快速調(diào)節(jié)WCDMA下行鏈路中的調(diào)制和編碼方式，從而可以在好的無(wú)線環(huán)境下提供比標(biāo)準(zhǔn)WCDMA更快捷的數(shù)據(jù)流，其理論值可高達(dá)14Mbit/s（在真正的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中通常每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)速率在1Mbit/s左右）。

　　對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，采用HSDPA通?？梢蕴峁┲辽賰杀兜木W(wǎng)絡(luò)下行容量，從而不僅可以降低每M字節(jié)數(shù)據(jù)流的傳送成本，還可以增加系統(tǒng)平均容量、提高單個(gè)用戶的下行數(shù)據(jù)服務(wù)性能，包括Web搜索以及多媒體下載服務(wù)等。譬如，一個(gè)3分鐘的移動(dòng)視頻短片可能需要消耗3M字節(jié)，而一條SMS大致需要160個(gè)字節(jié)。一旦移動(dòng)視頻這些帶寬密集型的業(yè)務(wù)越來(lái)越普及，那么它們將使標(biāo)準(zhǔn)WCDMA網(wǎng)絡(luò)面臨著容量緊張的窘境。HSDPA則可以提高這些帶寬密集型業(yè)務(wù)的容量可利用率，也可以提高目前在標(biāo)準(zhǔn)WCDMA上所支持的一些服務(wù)性能，譬如移動(dòng)Web搜索和移動(dòng)Intranet接入等。此外，隨著話音業(yè)務(wù)使用量增加，HSDPA還可以勻出額外的容量來(lái)支持不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流。

　　因此，對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于如何挖掘HSDPA效益，包括如何從現(xiàn)有業(yè)務(wù)中增加收入，或者開(kāi)發(fā)新的業(yè)務(wù)。一些移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商還可以考慮利用HSDPA來(lái)向固網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)起更猛的競(jìng)爭(zhēng)，以此作為FMC（固網(wǎng)－移動(dòng)融合）策略的一部分。

　　由圖1可見(jiàn)，當(dāng)前DSL業(yè)務(wù)的利潤(rùn)回報(bào)可能在USD0.01/M字節(jié)左右，比較低，而話音業(yè)務(wù)則接近USD1.00/M字節(jié)。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)WCDMA來(lái)說(shuō)，HSDPA在每M字節(jié)數(shù)據(jù)流上的成本則比較低。為此，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商面臨著一個(gè)較好的機(jī)會(huì)，即從HSDPA挖掘潛力，支持一些現(xiàn)有的寬帶業(yè)務(wù)，按每M字節(jié)數(shù)據(jù)流來(lái)收取利潤(rùn)。

圖1??? 適于HSDPA部署的業(yè)務(wù)

　　●改善終端用戶的服務(wù)性能

　　對(duì)普通用戶來(lái)說(shuō)，HSDPA意味著更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更短的服務(wù)反應(yīng)時(shí)間、更可靠的服務(wù)性能，因此，無(wú)疑HSDPA將提高終端用戶的感知水平。從圖2所示在系統(tǒng)負(fù)荷量輕的情況下，不同格式的文件下載模擬情況來(lái)看，與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的WCDMA3G技術(shù)相比，HSDPA將大型文件的下載時(shí)間縮短了20倍。

圖2??? 多種WCDMA數(shù)據(jù)文件的下載性能比較

　　●HSDPA可以直接從現(xiàn)有WCDMA上升級(jí)

　　對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，建設(shè)HSDPA的支出費(fèi)用是比較關(guān)心的問(wèn)題，這將取決于設(shè)備供應(yīng)商的設(shè)備價(jià)格，以及單個(gè)運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)策略。HSDPA的優(yōu)勢(shì)之一是其作為WCDMAR5版本的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增強(qiáng)技術(shù)，確保了系統(tǒng)的前向兼容，即HSDPA是完全向后和3GPPWCDMAR99兼容的。因此，運(yùn)營(yíng)商一旦要在現(xiàn)有的WCDMA R99中引進(jìn)HSDPA，則可以直接從現(xiàn)有的WCDMA基站上進(jìn)行一定程度的升級(jí)（多數(shù)供應(yīng)商也提供了這種基站升級(jí)軟件），原則上不會(huì)對(duì)原有WCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來(lái)很大影響，這給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)靈活部署系統(tǒng)的方便。但是，如果移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商決定更大規(guī)模地直接部署HSDPA，那么投資費(fèi)用可能會(huì)極大地提升，包括新建基站方面的投資，以獲得必備的覆蓋水平和服務(wù)性能。

三、HSDPA將采取逐步升級(jí)的策略

　　當(dāng)前，3GPP中確定了HSDPA演進(jìn)的三個(gè)階段，其中第三階段還未最終確定，仍在3GPP內(nèi)進(jìn)行研究。最初，HSDPA技術(shù)的基本規(guī)范是在3GPPR5版本中頒布說(shuō)明的，隨著調(diào)制方式等技術(shù)環(huán)節(jié)的升級(jí)演進(jìn)，基于HSDPA技術(shù)的數(shù)據(jù)速率也在不斷提高。

　　第一階段：基本HSDPA

　　在3GPPR5中進(jìn)行了說(shuō)明，引進(jìn)一些新的基礎(chǔ)特性包括：由控制信道支持的高速下行共享信道；自適應(yīng)調(diào)制(QPSK&16QAM)和速率匹配；Node?B的共享媒體高速訪問(wèn)控制(MAC-hs)。

　　第二階段：增強(qiáng)HSDPA

　　在3GPPR6中進(jìn)行了說(shuō)明，將引入天線陣列處理技術(shù)以進(jìn)一步提高峰值速率。將引入的新技術(shù)主要包括：面向單天線移動(dòng)通信-采用基于波束成形技術(shù)的智能天線，和面向2到4天線移動(dòng)通信-采用多輸入多輸出技術(shù)(MIMO)。

　　第三階段：HSDPA進(jìn)一步演進(jìn)

　　第三階段將引進(jìn)的新特性包括：結(jié)合更高調(diào)制方案和陣列處理的正交頻分復(fù)用(OFDM)物理層；具有快速調(diào)度算法的MAC-hs/OFDM，根據(jù)空中接口質(zhì)量為每一用戶設(shè)備選擇專用子載波，從而優(yōu)化傳輸性能；作為控制實(shí)體的多標(biāo)準(zhǔn)MAC(Mx-MAC)，以實(shí)現(xiàn)正交頻分多址(OFDMA)和碼分多址(CDMA)信道間的快速交換。OFDM技術(shù)(每用戶設(shè)備選擇子載波傳輸)和64QAM調(diào)制的引入將HSDPA的峰值速率提至又一高度。

　　針對(duì)以上HSDPA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展?fàn)顩r，建議HSDPA采取分階段升級(jí)策略。HSDPA進(jìn)行分步升級(jí)，一方面是順應(yīng)了HSDPA技術(shù)規(guī)范的制定步伐，盡量將更成熟的HSDPA技術(shù)應(yīng)用于商用服務(wù)中；另一方面，作為3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后期的增強(qiáng)技術(shù)，其應(yīng)用更適于在3G網(wǎng)絡(luò)成熟期面臨容量需求特別大時(shí)，以充分滿足運(yùn)營(yíng)商的擴(kuò)容需求。

四、HSDPA即將在全球部署展開(kāi)

　　當(dāng)前，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商面臨著WiMAX、WLAN等諸多無(wú)線寬帶技術(shù)的挑戰(zhàn)，但作為WCDMA的演進(jìn)技術(shù)，向HSDPA演進(jìn)仍是多數(shù)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商采取的主要舉措。在2005年中期，NTT已率先提供了HSDPA商業(yè)服務(wù)，O2也宣布在2005年晚些時(shí)候集中部署HSDPA服務(wù)。在韓國(guó)，KTF已選擇在首都漢城以及其它韓國(guó)主要城市部署其HSDPA業(yè)務(wù)，提供最新的多媒體業(yè)務(wù)，包括音樂(lè)高速傳送、實(shí)時(shí)DVD品質(zhì)的視頻、游戲、視頻會(huì)議、即時(shí)多媒體協(xié)作等。KTF計(jì)劃從首都漢城開(kāi)始，在2005年12月前在17個(gè)城市部署其支持HSPDA的寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并于2006年6月前將其擴(kuò)展至其它45個(gè)城市。

　　在歐洲，T-Mobile準(zhǔn)備到2006年春在德國(guó)和奧地利的3G/W-CDMA網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行擴(kuò)容，并進(jìn)一步升級(jí)到HSDPA（高速下行鏈路分組接入），到時(shí)在2006年CeBIT大展期間T-Mobile在德國(guó)的用戶將可以用他們的移動(dòng)終端以高達(dá)1.8Mbit/s的速率進(jìn)行下載。據(jù)T-Mobile最近在德國(guó)烏爾姆城附近的無(wú)限速高速公路上進(jìn)行的路測(cè)顯示：在HSDPA解決方案中，下行2Mbit/s、上行384kbit/s的數(shù)據(jù)速率在130公里/小時(shí)的高速下可以獲得。而隨著HSDPA系統(tǒng)下載的速度將來(lái)逐漸增加，可能會(huì)達(dá)到7.2Mbit/s的速度，這意味著HSDPA將會(huì)比現(xiàn)在的DSL還快出很多。

　　在西歐，華為公司為TELFORT建設(shè)的TELFORT3G網(wǎng)絡(luò)同樣支持HSDPA功能，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采用華為HSDPA數(shù)據(jù)卡，通過(guò)點(diǎn)播高清晰度（1024k）的VoD視頻源和大容量文件FTP下載顯示，其HSDPA的下載速率可高達(dá)1.4Mbit/s，比同時(shí)演示的384kbit/s業(yè)務(wù)的下載速度快4倍。

　　雖然HSDPA在2005年已在少數(shù)WCDMA上進(jìn)行商業(yè)活動(dòng)開(kāi)展，但專家預(yù)計(jì)要到2006年，HSDPA才有更廣泛的應(yīng)用規(guī)模，到時(shí)HSDPA終端也會(huì)變得越來(lái)越普及。有設(shè)備廠商預(yù)測(cè)HSDPA將很有可能首先被引入到智能手機(jī)和第二代PC卡，在2007年可能被集成到筆記本電腦中。對(duì)于HSDPA的市場(chǎng)需求，PA咨詢公司和Yankee集團(tuán)認(rèn)為其可能首先來(lái)自企業(yè)市場(chǎng)，在初期階段，HSDPA技術(shù)僅對(duì)筆記本電腦及PDA用戶有效，而3G手機(jī)用戶還得等上一段時(shí)間。

五、國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商積極應(yīng)對(duì)HSDPA部署

　　HSDPA是WCDMA的演進(jìn)技術(shù)，且當(dāng)前受到一些制約部署的因素影響，因此，國(guó)內(nèi)計(jì)劃部署WCDMA3G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商（如中國(guó)移動(dòng)）正在進(jìn)行HSDPA規(guī)劃部署的研究工作。當(dāng)前，HSDPA的部署工作主要受以下因素影響。

　　●規(guī)范成熟度

　　當(dāng)前HSDPA的有些規(guī)范沒(méi)有最后穩(wěn)定，目前還在不斷地增加新的“補(bǔ)丁”。這種不穩(wěn)定性直接影響著國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在R4版本或更高版本之間疑慮不前，HSDPA技術(shù)的商用進(jìn)程受到影響。

　　●軟硬件升級(jí)

　　雖然設(shè)備廠商目前大多宣稱在技術(shù)上，HSDPA主要可通過(guò)軟件升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)情況并非總是如此。因?yàn)?，HSDPA的引入需在MAC層新增MAC-hs實(shí)體，MAC-hs位于NodeB而不位于RNC，其作用主要是負(fù)責(zé)處理HARQ操作以及快速調(diào)度算法，所以，對(duì)3G基站和手機(jī)做各種改造是不可少的，這些改造包括使用自適應(yīng)調(diào)制和編碼 (AMC)、混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求 (H-ARQ)、快速蜂窩搜索、MIMO（多輸入多輸出）天線等。與 WCDMA 中通常使用的 QPSK 相比，HSDPA 還必須改用 16-QAM 調(diào)制。

　　此外，終端的短缺也成為制約HSDPA應(yīng)用的重要因素，至今，供應(yīng)充足的支持HSDPA的數(shù)據(jù)卡和手機(jī)還未能及時(shí)出現(xiàn)。

　　●業(yè)務(wù)需求程度

　　HSDPA雖然可以提供高速流媒體服務(wù)所需的數(shù)據(jù)速率，能夠給3G的業(yè)務(wù)應(yīng)用帶來(lái)多樣化的選擇，但在現(xiàn)階段，有多少用戶真正需要這些業(yè)務(wù)，以及需要多高的傳輸速率？這也是國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在投資HSDPA升級(jí)時(shí)需考慮的問(wèn)題。

　　由以上限制因素可見(jiàn)，雖然HSDPA能大大提高下行數(shù)據(jù)速率，縮短時(shí)延，擴(kuò)大系統(tǒng)容量，在技術(shù)上先進(jìn)于標(biāo)準(zhǔn)WCDMA，但國(guó)內(nèi)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在部署HSDPA時(shí)仍適于采取逐步升級(jí)、逐步演進(jìn)的策略，如以下所示。

　　受終端的規(guī)模供應(yīng)、版本規(guī)范的成熟度以及業(yè)務(wù)需求程度等因素限制，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在全國(guó)范圍內(nèi)仍宜以標(biāo)準(zhǔn)WCDMAR4版本為主，并考慮今后逐步升級(jí)到HSDPA。

　　在3G建設(shè)初期，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商可以考慮在少數(shù)大城市開(kāi)展HSDPA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，但不適宜在城市進(jìn)行全網(wǎng)覆蓋，主要考慮到初期無(wú)線寬帶速率需求多數(shù)集中在一些熱點(diǎn)場(chǎng)所，且受終端普及率限制，HSDPA的使用者不會(huì)過(guò)多，且運(yùn)營(yíng)商在初期的投資壓力較大。

　　在3G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化階段，運(yùn)營(yíng)商可以考慮適當(dāng)擴(kuò)大HSDPA的升級(jí)規(guī)模，在大城市實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋，因?yàn)榇藭r(shí)隨著話音業(yè)務(wù)使用量不斷增加，HSDPA可以勻出額外的容量來(lái)支持不斷增長(zhǎng)的大容量數(shù)據(jù)流需求；在中小城市，運(yùn)營(yíng)商可以考慮在熱點(diǎn)場(chǎng)所部署升級(jí)HSDPA，此時(shí)HSPDA終端供應(yīng)日益充足，可以滿足大規(guī)模的高速速率客戶需求。

　　總之，HSDPA作為WCDMA的演進(jìn)技術(shù)，目前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和終端供應(yīng)還存在成熟完善的問(wèn)題，何時(shí)大規(guī)模擴(kuò)容升級(jí)到HSPDA，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商還需要靜觀其變，但不管怎樣，HSDPA近期作為標(biāo)準(zhǔn)WCDMA3G的補(bǔ)充技術(shù)地位不會(huì)改變，且在少數(shù)大容量數(shù)據(jù)流集中的地區(qū)，HSPDA有開(kāi)展部署的必要性。