HSDPA與WiMAX的綜合比較

　　1、引言

　　目前在各大通信展與技術(shù)論壇上，兩種后3G技術(shù)——HSDPA和WiMAX正在成為新的技術(shù)焦點(diǎn)。

　　在蜂窩移動(dòng)通信的陣營(yíng)中，由于數據業(yè)務(wù)的比例不斷增加，移動(dòng)通信在向提供無(wú)線(xiàn)高速數據業(yè)務(wù)的方向演進(jìn)，移動(dòng)通信設備制造商也相應地優(yōu)化系統結構，不斷提高數據傳輸速率。例如GSM的演進(jìn)路線(xiàn)，傳輸速率從GPRS的40kbit/s到EDGE的130kbit/s以及UMTS的384kbit/s和即將到來(lái)的HSDPA3Mbit/s發(fā)展，最終實(shí)現話(huà)音和數據的移動(dòng)寬帶。在另一陣營(yíng)中，一些業(yè)內的主要設備制造商期望用WiMAX標準為固定數據通信(如DSL)，即線(xiàn)纜通信中增加無(wú)線(xiàn)移動(dòng)接入功能，允許話(huà)音通信通過(guò)IP傳輸，并且在WiMAX的下一步擴展中增加移動(dòng)性，最終使WiMAX能夠實(shí)現話(huà)音和數據的移動(dòng)寬帶。HSDPA和WiMAX在標準、技術(shù)特點(diǎn)和市場(chǎng)定位等方面各有千秋，也盡顯移動(dòng)通信寬帶化和寬帶網(wǎng)絡(luò )無(wú)線(xiàn)接入的不同。對于兩者的關(guān)系也引起了業(yè)內的熱烈討論，到底是競爭關(guān)系還是互補關(guān)系?本文從兩種技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)、標準、市場(chǎng)發(fā)展及應用等幾個(gè)角度進(jìn)行對比分析，闡述各自的優(yōu)勢，最后分析總結兩種技術(shù)的關(guān)系，提出新技術(shù)實(shí)踐中仍有待解決的幾個(gè)問(wèn)題。

　　2、HSDPA的技術(shù)特點(diǎn)

　　在3G應用里，運營(yíng)商的主要業(yè)務(wù)和收入都將來(lái)自數據業(yè)務(wù)。在數據業(yè)務(wù)中，大家尤其看好視頻流媒體和背景下載類(lèi)業(yè)務(wù)，但這些業(yè)務(wù)對下行傳輸速率的要求非常高。而現在的WCDMA網(wǎng)絡(luò )下行傳輸速率理論上是384kbit/s，實(shí)際環(huán)境中的速率為150-250kbit/s，遠遠不能滿(mǎn)足要求。運營(yíng)商迫切需要提高傳輸速率，HSDPA(HighSpeedDownlinkPacket Access，高速下行分組接入)作為3GPP的Release5中提出的無(wú)線(xiàn)解決方案，理論傳輸速率可達到14Mbit/s。HSDPA是在3GPP R99/R4網(wǎng)絡(luò )結構上自然演進(jìn)，旨在滿(mǎn)足上/下行數據業(yè)務(wù)不對稱(chēng)的需求而提出的。HSDPA采用的關(guān)鍵技術(shù)包括自適應調制編碼(AMC)、混合自動(dòng)重發(fā)請求(HARQ)、單獨的共享信道和快速調度(Fast Scheduling)。AMC是根據無(wú)線(xiàn)信道變化選擇合適的調制和編碼方式，使用戶(hù)達到盡量高的數據傳輸速率。不同的編碼和調制方式的組合，產(chǎn)生不同的傳輸速率。HARQ基于信道條件提供精確的編碼速率調節，可自動(dòng)適應瞬時(shí)信道條件。HSDPA將AMC和HARQ技術(shù)結合起來(lái)可以達到更好的鏈路自適應效果。HSDPA技術(shù)增加了高速下行共享信道(HS-DSCH)，不同的用戶(hù)在時(shí)間和碼字空間上共享HS-DSCH信道。調度算法控制著(zhù)共享資源的分配，調度時(shí)主要基于信道條件，同時(shí)考慮等待發(fā)送的數據量以及業(yè)務(wù)的優(yōu)先等級等情況。HSDPA技術(shù)為了能更好地適應信道的快速變化，將調度功能單元放在NodeB而不是RNC，同時(shí)也將TTI(Transmission Time Interval)縮短到2ms。采用10類(lèi)手機時(shí)，用戶(hù)峰值理論速率可達到14Mbit/s。由于HSDPA是在WCDMA網(wǎng)絡(luò )上無(wú)線(xiàn)部分的增強技術(shù)，所以不需要升級和改變WCDMA核心網(wǎng)絡(luò )的設備。

　　3、WiMAX的技術(shù)特點(diǎn)

　　WiMAX又稱(chēng)IEEE802.16a標準，即全球微波接入兼容(WorldwideInteroperabilityforMicrowave Access)，使用10-66GHz頻段，是針對微波和毫米波頻段提出的一種新的空中接口標準。WiMAX是一項無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)(WMAN)技術(shù)，作為線(xiàn)纜和DSL的無(wú)線(xiàn)擴展技術(shù)，實(shí)現無(wú)線(xiàn)寬帶接入。802.16在設計之初，是定位在固定無(wú)線(xiàn)傳輸的一種寬帶技術(shù)標準。目前，WiMAX組織已經(jīng)通過(guò)的IEEE認證的有802.16a和802.16d(又叫802.16 2004)兩個(gè)標準，都不包括移動(dòng)特性。而802.16e將在原來(lái)802.16a的基礎上增加2-6GHz許可頻段的移動(dòng)性，通過(guò)引入0FDM(正交頻分復用)技術(shù)，可有效對抗微波寬帶傳輸的多徑效應，進(jìn)而保證802.16e接入設備能夠在基站之間漫游，從而使終端用戶(hù)改進(jìn)以前固定的接入方式而具有游牧式移動(dòng)漫游的能力。因此，WiMAX也成為新一代WMAN寬帶無(wú)線(xiàn)接入標準。

　　4、HSDPA與WiMAX的綜合比較

　　盡管WiMAX的理論傳輸速率遠遠大于HSDPA，理論覆蓋范圍比HSDPA更大，但實(shí)際上如果只是簡(jiǎn)單地將傳輸速率和覆蓋范圍做比較是很片面和主觀(guān)的，其實(shí)兩者在根本上存在巨大的差異。

　　(1)數據傳輸速率和覆蓋范圍

　　HSDPA技術(shù)最終將能夠在5MHz頻帶上，為采用MIMO智能天線(xiàn)技術(shù)的系統提供20Mbit/s左右的傳輸速率。在理想狀態(tài)下，WiMAX技術(shù)在50km范圍內的最高傳輸速率為70Mbit/s。

　　(2)移動(dòng)性和網(wǎng)絡(luò )漫游

　　雖然WiMAX提供的傳輸速率高，但更傾向于固定位置的游牧式使用，移動(dòng)性差，欠缺切換/漫游能力。但802.16e是移動(dòng)WiMAX標準，增加了一定的移動(dòng)功能。由于3G/HSDPA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )從設計之初就是要支持快速切換/漫游，因此實(shí)際部署的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )能夠滿(mǎn)足高質(zhì)量的無(wú)縫覆蓋，這使得其小區半徑遠小于WiMAX，投資遠大于WiMAX，這也是目前一些呼聲稱(chēng)WiMAX是3G終結的原因之一。但是從技術(shù)自身的角度來(lái)看，WiMAX還不具備像3G/HSDPA這樣的公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動(dòng)特性，最終將限制其作為公眾移動(dòng)通信的應用。

　　(3)技術(shù)標準成熟度

　　盡管WiMAX技術(shù)已經(jīng)成為新的熱點(diǎn)，但兼容WiMAX的設備卻還沒(méi)有在市場(chǎng)上出現。美國IEEE組織至今還沒(méi)有批準移動(dòng)WiMAX標準——802.16e，IEEE的正式批準預計要到2005年年底，而正式產(chǎn)品問(wèn)世可能要到2007年。據市場(chǎng)分析人士和設備供應商分析預測，從移動(dòng)WiMAX芯片問(wèn)世到變成廉價(jià)產(chǎn)品而嵌入筆記本電腦等將需要數年時(shí)間。而HSDPA標準已經(jīng)在R5中確定，基本標準已經(jīng)凍結，尤其在最近，各通信設備制造廠(chǎng)商，包括北電、愛(ài)立信和諾基亞等完成了一些在HSDPA上的業(yè)務(wù)演示，隨著(zhù)終端的陸續推出，在運營(yíng)商的配合下，HSDPA的商用時(shí)間可能在2005年年底前實(shí)現。

　　(4)無(wú)線(xiàn)頻譜

　　國外的運營(yíng)商已經(jīng)進(jìn)行了3G牌照的拍賣(mài)，國內的運營(yíng)商為了得到3G網(wǎng)絡(luò )的頻率營(yíng)運執照，也已經(jīng)投入了大量人力、財力用于網(wǎng)絡(luò )建設的前期工作。而WiMAX無(wú)線(xiàn)頻譜可能是免費的，對于申請不到3G頻率的運營(yíng)商，這是他們青睞WiMAX的理由之一。然而，目前WiMAX最主要的問(wèn)題是沒(méi)有一個(gè)統一的全球頻段范圍，所以目前整個(gè)業(yè)內都致力于實(shí)現WiMAX頻段的統一化，最起碼形成幾個(gè)有限的選擇，以避免出現傳統無(wú)線(xiàn)寬帶市場(chǎng)各種頻譜、各樣結構充斥的局面，否則會(huì )導致市場(chǎng)的規模小、成本高，影響應用的普及。HSDPA是在WCDMAR99/R4網(wǎng)絡(luò )基礎上的無(wú)線(xiàn)增強技術(shù)，采用的仍然是WCDMA的頻譜，無(wú)需額外的頻譜資源，初期高速數據的業(yè)務(wù)量要求不高時(shí)，也可以與R99共載波。

　　(5)市場(chǎng)應用定位

　　3G/HSDPA網(wǎng)絡(luò )的基本市場(chǎng)定位是提供公眾語(yǔ)音及多媒體業(yè)務(wù)，實(shí)現個(gè)人手機終端全球、區域和國家漫游。HSDPA的典型應用是Internet瀏覽和視頻點(diǎn)播。WiMAX市場(chǎng)定位從長(cháng)期而言，可以支持“最后1km”以及攜帶式寬帶無(wú)線(xiàn)，有效延伸WLAN的連接，也更加適合部署在城郊、農村和邊緣一類(lèi)xDSL以及CableModem不能有效覆蓋的區域。在802.16a基礎上增強改進(jìn)的802.16e標準更有助于有效延伸WLAN的連接，實(shí)現步行速度具有有限的切換能力，主要面向家庭接入和企業(yè)市場(chǎng)，容量較大?？傊?，HSDPA旨在覆蓋廣域，而WiMAX更多針對核心城市地區。

　　(6)市場(chǎng)發(fā)展

　　HSDPA的商用率先在亞洲實(shí)現，美國、歐洲的運營(yíng)商也在商討HSDPA從2006年開(kāi)始進(jìn)入商業(yè)建設階段。相對而言，作為WiMAX領(lǐng)頭羊的英特爾認為移動(dòng)802.16e問(wèn)世還需要一段時(shí)間，2006年下半年將進(jìn)行技術(shù)測試，因此802.16e版本的商用將明顯晚于HSDPA。另?yè)?，韓國固定電話(huà)運營(yíng)商KT已經(jīng)決定在2006年4月啟動(dòng)WiBro計劃，即基于802.16e的商用網(wǎng)絡(luò )，并計劃到2006年年底覆蓋漢城、釜山等10個(gè)城市，到2008年計劃完全覆蓋全國84個(gè)主要城市;韓國移動(dòng)運營(yíng)商SKT也計劃在2006年6月啟動(dòng)WiBro計劃，用4年的時(shí)間使網(wǎng)絡(luò )覆蓋到全國84個(gè)城市。這無(wú)疑對WiMAX陣營(yíng)是個(gè)好消息。

　　另外，兩種技術(shù)設備在成本方面也有較大的區別，HSDPA不需要任何新的網(wǎng)絡(luò )設備，只是在現有的WCDMAR99的網(wǎng)絡(luò )基礎上平滑地軟件升級而已;WiMAX則需要全新的網(wǎng)絡(luò )設備。

　　5、兩種技術(shù)相互的關(guān)系和展望

　　近來(lái)關(guān)于WCDMA和WiMAX之爭的討論日益激烈，有的認為兩者是冤家聚頭，必然有競爭;有的則認為兩者是各自不同領(lǐng)域的技術(shù)，在應用市場(chǎng)相互補充。

　　持有競爭關(guān)系觀(guān)點(diǎn)的人認為：雖然目前兩者之間還沒(méi)有直接的沖突，HSDPA側重在移動(dòng)性數據和語(yǔ)音服務(wù)方面，WiMAX側重于企業(yè)用戶(hù)無(wú)線(xiàn)寬帶數據接入，為企業(yè)和業(yè)務(wù)達不到的區域提供寬帶業(yè)務(wù)。但著(zhù)重于無(wú)線(xiàn)寬帶接入市場(chǎng)的HSDPA會(huì )對WiMAX陣地有所沖擊，源于IP技術(shù)的WiMAX在數據速率與成本上的優(yōu)勢又是HSDPA所不能及的，伴隨移動(dòng)終端用戶(hù)數據需求的日益增長(cháng)，兩者必然與對方形成競爭關(guān)系。雖然WiMAX需要新的網(wǎng)絡(luò )設備，前期的投資和時(shí)間相對HSDPA較長(cháng)，但是一旦網(wǎng)絡(luò )實(shí)施，WiMAX能提供更高的速率。最重要的是，WiMAX基于IEEE802.16的標準，采取的是開(kāi)放模式，與采用傳統專(zhuān)有路線(xiàn)發(fā)展的3G/HSDPA具備明顯的成本優(yōu)勢，同時(shí)又因為WiMAX產(chǎn)業(yè)的進(jìn)入門(mén)檻低，可以迅速引入競爭。終究?jì)煞N技術(shù)爭奪的是同樣的用戶(hù)群，WiMAX一定會(huì )對3G/HSDPA形成威脅，因為兩者都是面向未來(lái)且都是提供高速移動(dòng)數據業(yè)務(wù)的。

　　但多數人認為：兩者的市場(chǎng)定位不同，各有技術(shù)優(yōu)勢，互相補充的關(guān)系更加恰如其分。HSDPA完全可以支持與WiMAX相當的帶寬，同時(shí)具有WiMAX無(wú)法比擬的完全移動(dòng)性，以及廣泛的產(chǎn)業(yè)鏈和終端用戶(hù)基礎。因此，WiMAX將主要作為固定寬帶接入的補充和替代，兩者的補充關(guān)系可以細化到服務(wù)覆蓋區域、終端和移動(dòng)性等方面。HSDPA實(shí)施的是宏蜂窩廣泛覆蓋，滿(mǎn)足用戶(hù)在各種移動(dòng)環(huán)境下享受服務(wù)，實(shí)現全球漫游;WiMAX是MAN無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)，基于互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)多點(diǎn)基站游牧式的移動(dòng)接入，在低速環(huán)境下提供應用服務(wù)，如步行和在辦公室中等，它的優(yōu)勢在于更高帶寬、更好的穩定性，用以銜接Wi-Fi熱點(diǎn)區域。在終端方面，HSDPA主要是移動(dòng)電話(huà)，以支持話(huà)音業(yè)務(wù)為主;WiMAX則是PDA和便攜式計算機，以支持高速數據業(yè)務(wù)為主。在移動(dòng)性方面，HSDPA可以支持用戶(hù)快速移動(dòng)，而WiMAX在802.16e后續版本才支持有限的低速移動(dòng)。

　　雖然兩者可以互相取長(cháng)補短，但不容樂(lè )觀(guān)的事實(shí)是，現在預測WiMAX的成功可能還為時(shí)過(guò)早。在標準方面，802.16e標準目前尚未最后完成，距離真正商用還有較長(cháng)的路要走。WiMAX標準未定義核心網(wǎng)規范，各廠(chǎng)商設備之間的互操作性測試需要時(shí)間。另外，商業(yè)運作方面也有很多不確定性因素，同時(shí)，WiMAX還需要完整的解決方案以及相對于Wi-Fi新的建設性的商業(yè)模式。如果雙模終端(支持HSDPA和WiMAX)出現，也要考慮兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )的互連以及聯(lián)合計費問(wèn)題。

　　6、總結

　　總而言之，由于WCDMA/HSDPA早已具備了移動(dòng)通信所需的移動(dòng)性、安全性以及付費基礎設施，同時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò )建設成本、用戶(hù)成本以及將技術(shù)應用于手機的成本，HSDPA具有明顯的成本優(yōu)勢，所以HSDPA更適合大范圍、全移動(dòng)性的無(wú)線(xiàn)高速數據業(yè)務(wù)，WiMAX適于低速環(huán)境下提供高速和高穩定性的接入。兩種技術(shù)的著(zhù)眼點(diǎn)不同，服務(wù)的用戶(hù)群、業(yè)務(wù)類(lèi)別、移動(dòng)范圍都存在差異，但兩者可以相互補充、和諧發(fā)展。雖然在覆蓋、業(yè)務(wù)上難免有重疊和競爭，但是正因為重疊交叉的存在，才能夠保證用戶(hù)在任何地方都能實(shí)現有效通信。