HSDPA技术的阴谋与阳谋

      谈到HSDPA（High-Speed Downlink Packet Access），许多人都知道这是3G（Wideband Code Division Multiple Access；WCDMA）技术的升级，即是可加快用户端设备（User Equipment；UE）的下行传输速率，且经过一、二年的酝酿及发展，如今全球各地都如火如荼地推行HSDPA，包括电信营运业者将现有3G基地台进行（软体）升级，各手机业者陆续推出新款支援HSDPA的手机，甚至资讯业者也推出HSDPA的功效扩充卡，以及内建HSDPA功效的笔记型电脑等，然后测试、佈建、试行、正式营运。

      事实上到今（2007）年3月19日以前，全球已有54个国家正式开通HSDPA服务，且有将近40家HSDPA营运业者的网路能提供3.6Mbps的尖峰速率表现，并逐渐上看更高的7.2Mbps，同时有1家业者的网路宣称已达现阶段HSDPA的极速，即14.4Mbps。

       除了一片看好外，HSDPA的背后有着广大且深远的技术竞争意涵，此一意涵将深深影响网通设备製造商、电信营运业者、以及末端消费者的选择，在此本文将针对此一竞争意涵进行更多的说明也剖析。

      图说：在不同的传输应用下，2.5G、3G、3.5G等无线技术的延迟比较表。（资料来源：Ericsson）

      HSDPA为何称为3.5G？

      在正式讨论背后的技术竞争前先解释一个常见疑问：为何HSDPA称为3.5G（第3.5个世代）？

      老实说，无论是3.5G，还是过去的2.5G（General Packet Radio Service；GPRS）、2.75G（Enhanced Data rates for GSM Evolution；EDGE），或者是接续在HSDPA之后的3.75G（HSUPA；），都是因为将一个更远大的技术发展目标设定为下一个世代的努力方向，但在尚未全然实现该目标前的任何强化提升，就只好夹于两个世代之间，成为带有小数点的技术世代。

      举例来说，在2G的GSM（Global System for Mobile Communications）成功后，业界将CDMA技术视为接替2G的3G，然而在CDMA推进发展的过程中，对现有GSM进行技术强化提升，因而有了GPRS，所以GPRS称为2.5G，更之后又有再强化提升的EDGE，技术层次介于2G与3G间，又比GPRS更晚登场，因而称为2.75G。

      同样的，HSDPA是以3G为基础的强化提升，但并非是更下一个世代（4G）的技术，所以被称为3.5G，且规划上后续将推出提升上行速率的HSUPA（High-Speed Uplink Packet Access），因为较HSDPA晚推出，也同样是以3G为基础，而非4G的革新技术，所以只好称为3.75G。

      图说：HSDPA的通道运作图，HSDPA使用新的通道来加速下行传输速率。（资料来源：www.qualcomm.com）

      不单是电信、通讯技术产业如此，军武方面也类似，以反装甲飞弹为例，美国推出线路式导引的拖式（Tube launched, Optically tracked, Wire command link guided；TOW）飞弹后，由于大幅革新性而被称为第二代（2G）的反奘甲飞弹，同时军方期望下一世代的反装甲飞弹能具备「射后不理，Fire and Forget；FnF」的功效。

      然而在正式实现「射后不理」之前，军火业者又推出了一款与拖式飞弹一样需要全程人为导引（射后不理在发射后就不再需要人为导引），但导引方式从实体线路换替成光学雷射的地狱火（Hellfire）飞弹，优点是不再受实体线路的羁绊，飞弹移动性更佳、可弹性改变射击目标、射程更远等，不过因为未达「射后不理」的新世代设定境界，只好称其为2.5G的反装甲飞弹。

      为何要推出HSDPA？

      接着进入更核心的话题：为何要推出HSDPA？关于此比较正面的理由是：由于在日本、南韩等领先应用性的手机市场中，数据传输服务的需求比重不断在提升，现在日本消费者每月支付给电信营运商的服务费中，已超过50%的比重是来自资料、数据（Data）的上网服务，相对的通话语音（Voice）已退至一半以下的比重。类似的，南韩手机用户的每月通讯服务花费中，也有三成左右属于数据服务，呈现强劲的成长趋势。有鑑于此，3G技术必须强化对数据传输的支援，所以才有了HSDPA。

      以上是正面理由。相对的，比较负面的理由是：由于WiMAX与3G有一定的市场及功效重叠性，特别是在行动用WiMAX标准（IEEE 802.11e）定桉后两者的重叠程度更高，同时WiMAX技术来自原有的资讯阵营（以Intel为主），等于是资讯领域的新进业者对抗电信、通讯领域的原据业者，Qualcomm为主的3G阵营为了提升竞争优势，增加对抗WiMAX的技术本钱，所以不得不提出HSDPA来因应。

      当然，比较健康的看法是，自GSM的大量普及成功后，后续的行动电话新技术都持续不断地提升数据传输上的表现，GPRS、EDGE等即是因此而生，CDMA2000方面也有所谓的EV-DO（Evolution-Data Optimized），将同样的演进想法套用在WCDMA上，提出HSDPA也就合情合理、不难想像。

      图说：HSDPA实体层的尖峰下行资料率（Mbps为单位）与C/I的相对比较图，环境为时速10公里、多路径通道模式、80%的Node B（基地台）功率来配置HSDPA，且每个封包进行两次重新发送。（资料来源：www.qualcomm.com）

      HSDPA与WiMAX间的抢道竞赛

      如前所述，WiMAX是资讯领域发起，企图跨入通讯领域的技术，由于语音与数据合一已是大势所趋，甚而已到了三合一（Triple Play，语音、数据、视讯）的境地，所以3G阵营提出HSDPA技术，也不可能全然只为保全原有的电信市场。相反的，有了HSDPA的新竞争利器后，将通讯领域的原据业者也将回攻资讯应用市场。关于此最明显的迹象是：市面上有愈来愈多的HSDPA扩充卡（Cardbus介面，也有部分使用ExpressCard介面），将扩充卡装置到笔记型电脑内，笔记型电脑也可以宽频上网。

      更严格来说，HSDPA技术出现后，率先爆发的主战场就是在笔记型电脑上，行动电话反在其次，因为资讯阵营的新技术（Mobile WiMAX、IEEE 802.11n）短时间无法扩展到行动电话上，但通讯阵营的新技术（HSDPA）却已进驻到笔记型电脑中，有些业者的笔记型电脑更是直接内建HSDPA功效，连另购扩充卡都可省略。因此，预计HSDPA与WiMAX的首波冲突将在Laptop战场，毕竟Laptop是积极需要行动数据应用的用户端装置，同时也有较大的电池容量能支持更先进、快速的无线通讯技术。

      图说：HSDPA用户端设备（手机、笔记型电脑等）的速率分类表。（资料来源：www.qualcomm.com）

      呼应Triple Play的视讯应用

      HSDPA技术的出现强化了行动电话的下行传输速率，在没有HSDPA技术以前WCDMA的下行速率仅有384kbps，不易实现所谓的Triple Play，即是难以同时传输语音、数据、视讯，而重点是在视讯，视讯需要高传输率、低延迟的传输，384kbps根本不足以因应，而有了HSDPA后，不仅将下行速率从384kbps提升到14.4Mbps（现阶段的极限速率），或至少也能有1.8Mbps、3.6Mbps、7.2Mbps的速率，同时也缩短延迟（Latency）时间，因此可以支援与实现Triple Play。

      传输率大幅提升后，行动电话就可以支援行动视讯的播放、播送，而且不一定要是广播方式的一致性播送，也可以让每个末端手机用户自行指定播放的视讯内容，甚至自行操控视讯播放的暂停、快转、倒带等。更简单说，即是一般所言的随选视讯（Video On Demand；VOD），只是过去的随选视讯只在饭店（付费电视）、KTV（点唱机）内使用，如今则到了每个人的手中，在走动、搭车时也能使用。

      当然，HSDPA的出现也会冲击现有的行动数位视讯广播技术，包括欧规的DVB-H（Digital Video Broadcasting - Handheld），韩规的T-DMB（Terrestrial Digital - Multimedia Broadcasting），或者是美国Qualcomm（高通）所提出的MediaFLO（Forward Link Only）等，不过未来行动数位视讯广播与行动数据宽频传输有可能是互补、融合，不全然是排挤、替代的态势。

      图说：HSDPA下行资料率与功率配置的比较表。（资料来源：www.qualcomm.com）

      HSDPA也让Wi-Fi感受威胁

      HSDPA除了会冲击WiMAX/Mobile WiMAX、DVB-H/T-DMB/MediaFLO外，Wi-Fi也一样会受到影响，现在许多人会在公众场合的Wi-Fi基地台覆盖区（Hot Spot）内上网，然而Wi-Fi却有许多的限制，例如传输距离在100公尺以下，且100公尺是理想，实务多在60公尺、80公尺内，无法行车中使用，由于Wi-Fi基地台之间的换手（Hand-off）机制不甚理想，以致用户端设备的移动速率超过时速60公里时就无法收发，实际上在更低速率就无法良善收发。

      相对的，3G、HSDPA的基地台能够有5公里的传输距离，远胜Wi-Fi，同时在时速数百公里下也可以正常收发（500km/hr），不仅适用于车用通讯，就连高速铁路、磁浮列车内都可以使用。

      当然，HSDPA现有极速是14.4Mbps，不如Wi-Fi现有的54Mbps，更不如今年开始热烈推行的Draft-n（300Mbps以上），但即便无线速率上Wi-Fi具有优势，但Wi-Fi的后端也多只是ADSL实线宽频，最高约8Mbps下行速率，即便Wi-Fi后端是光纤线路，现阶段的末端数据应用也没有非要如此大的频宽才能行使，因此Wi-Fi的速率优势对HSDPA影响不大。

      因此，HSDPA将让行动电话营运业者（Operator）与无线网际网路服务供应商（Wireless Internet Service Provider；WISP）间的竞争也会更加激烈，未来两者间的差别将愈来愈小，且在竞争与整併的过程中，WISP可能会佈建更多的Wi-Fi基地台，或佈建WiMAX基地台来迎战WCDMA/HSDPA。

      图说：HSDPA扇区传输通量表。（资料来源：www.qualcomm.com）

 

本文来源：DIGITIMES     作者：郭长祐

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