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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比例不斷增加，移動(dòng)通信在向提供無線高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方向演進(jìn)，移動(dòng)通信設(shè)備制造商也相應(yīng)地優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不斷提高數(shù)據(jù)傳輸速率。例如GSM的演進(jìn)路線，傳輸速率從GPRS的40kbit/s到EDGE的130kbit/s以及UMTS的384kbit/s和即將到來的HSDPA 3Mbit/s發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)的移動(dòng)寬帶。在另一陣營(yíng)中，一些業(yè)內(nèi)的主要設(shè)備制造商期望用WiMAX標(biāo)準(zhǔn)為固定數(shù)據(jù)通信(如DSL)，即線纜通信中增加無線移動(dòng)接入功能，允許話音通信通過IP傳輸，并且在WiMAX的下一步擴(kuò)展中增加移動(dòng)性，最終使WiMAX能夠?qū)崿F(xiàn)話音和數(shù)據(jù)的移動(dòng)寬帶。HSDPA和WiMAX在標(biāo)準(zhǔn)、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)無線接入的不同。對(duì)于兩者的關(guān)系也引起了業(yè)內(nèi)的熱烈討論，到底是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系還是互補(bǔ)關(guān)系?本文從兩種技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)、市場(chǎng)發(fā)展及應(yīng)用等幾個(gè)角度進(jìn)行對(duì)比分析，闡述各自的優(yōu)勢(shì)，最后分析總結(jié)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)問題。

2、HSDPA的技術(shù)特點(diǎn)

　　在3G應(yīng)用里，運(yùn)營(yíng)商的主要業(yè)務(wù)和收入都將來自數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，大家尤其看好視頻流媒體和背景下載類業(yè)務(wù)，但這些業(yè)務(wù)對(duì)下行傳輸速率的要求非常高。而現(xiàn)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。運(yùn)營(yíng)商迫切需要提高傳輸速率，HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入)作為3GPP的Release5中提出的無線解決方案，理論傳輸速率可達(dá)到14Mbit/s。HSDPA是在3GPP R99/R4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上自然演進(jìn)，旨在滿足上/下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不對(duì)稱的需求而提出的。HSDPA采用的關(guān)鍵技術(shù)包括自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)、混合自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(HARQ)、單獨(dú)的共享信道和快速調(diào)度(Fast Scheduling)。AMC是根據(jù)無線信道變化選擇合適的調(diào)制和編碼方式，使用戶達(dá)到盡量高的數(shù)據(jù)傳輸速率。不同的編碼和調(diào)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(diào)節(jié)，可自動(dòng)適應(yīng)瞬時(shí)信道條件。HSDPA將AMC和HARQ技術(shù)結(jié)合起來可以達(dá)到更好的鏈路自適應(yīng)效果。HSDPA技術(shù)增加了高速下行共享信道(HS-DSCH)，不同的用戶在時(shí)間和碼字空間上共享HS-DSCH信道。調(diào)度算法控制著共享資源的分配，調(diào)度時(shí)主要基于信道條件，同時(shí)考慮等待發(fā)送的數(shù)據(jù)量以及業(yè)務(wù)的優(yōu)先等級(jí)等情況。HSDPA技術(shù)為了能更好地適應(yīng)信道的快速變化，將調(diào)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類手機(jī)時(shí)，用戶峰值理論速率可達(dá)到14Mbit/s。由于HSDPA是在WCDMA網(wǎng)絡(luò)上無線部分的增強(qiáng)技術(shù)，所以不需要升級(jí)和改變WCDMA核心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。

3、WiMAX的技術(shù)特點(diǎn)

　　WiMAX又稱IEEE802.16a標(biāo)準(zhǔn)，即全球微波接入兼容(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，使用10-66GHz頻段，是針對(duì)微波和毫米波頻段提出的一種新的空中接口標(biāo)準(zhǔn)。WiMAX是一項(xiàng)無線城域網(wǎng)(WMAN)技術(shù)，作為線纜和DSL的無線擴(kuò)展技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無線寬帶接入。802.16在設(shè)計(jì)之初，是定位在固定無線傳輸?shù)囊环N寬帶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前，WiMAX組織已經(jīng)通過的IEEE認(rèn)證的有802.16a和802.16d(又叫802.16 2004)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，都不包括移動(dòng)特性。而802.16e將在原來802.16a的基礎(chǔ)上增加2-6GHz許可頻段的移動(dòng)性，通過引入0FDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)，可有效對(duì)抗微波寬帶傳輸?shù)亩鄰叫?yīng)，進(jìn)而保證802.16e接入設(shè)備能夠在基站之間漫游，從而使終端用戶改進(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寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)。

4、HSDPA與WiMAX的綜合比較

　　盡管WiMAX的理論傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)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的，其實(shí)兩者在根本上存在巨大的差異。

　　(1)數(shù)據(jù)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智能天線技術(shù)的系統(tǒng)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)，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(shè)計(jì)之初就是要支持快速切換/漫游，因此實(shí)際部署的無線網(wǎng)絡(luò)能夠滿足高質(zhì)量的無縫覆蓋，這使得其小區(qū)半徑遠(yuǎn)小于WiMAX，投資遠(yuǎn)大于WiMAX，這也是目前一些呼聲稱WiMAX是3G終結(jié)的原因之一。但是從技術(shù)自身的角度來看，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(yīng)用。

　　(3)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備卻還沒有在市場(chǎng)上出現(xiàn)。美國(guó)IEEE組織至今還沒有批準(zhǔn)移動(dòng)WiMAX標(biāo)準(zhǔn)——802.16e，IEEE的正式批準(zhǔn)預(yù)計(jì)要到2005年年底，而正式產(chǎn)品問世可能要到2007年。據(jù)市場(chǎng)分析人士和設(shè)備供應(yīng)商分析預(yù)測(cè)，從移動(dòng)WiMAX芯片問世到變成廉價(jià)產(chǎn)品而嵌入筆記本電腦等將需要數(shù)年時(shí)間。而HSDPA標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在R5中確定，基本標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)，尤其在最近，各通信設(shè)備制造廠商，包括北電、愛立信和諾基亞等完成了一些在HSDPA上的業(yè)務(wù)演示，隨著終端的陸續(xù)推出，在運(yùn)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(xiàn)。

　　(4)無線頻譜

　　國(guó)外的運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)進(jìn)行了3G牌照的拍賣，國(guó)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商為了得到3G網(wǎng)絡(luò)的頻率營(yíng)運(yùn)執(zhí)照，也已經(jīng)投入了大量人力、財(cái)力用于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的前期工作。而WiMAX無線頻譜可能是免費(fèi)的，對(duì)于申請(qǐng)不到3G頻率的運(yùn)營(yíng)商，這是他們青睞WiMAX的理由之一。然而，目前WiMAX最主要的問題是沒有一個(gè)統(tǒng)一的全球頻段范圍，所以目前整個(gè)業(yè)內(nèi)都致力于實(shí)現(xiàn)WiMAX頻段的統(tǒng)一化，最起碼形成幾個(gè)有限的選擇，以避免出現(xiàn)傳統(tǒng)無線寬帶市場(chǎng)各種頻譜、各樣結(jié)構(gòu)充斥的局面，否則會(huì)導(dǎo)致市場(chǎng)的規(guī)模小、成本高，影響應(yīng)用的普及。HSDPA是在WCDMA R99/R4網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的無線增強(qiáng)技術(shù)，采用的仍然是WCDMA的頻譜，無需額外的頻譜資源，初期高速數(shù)據(jù)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(yīng)用定位

　　3G/HSDPA網(wǎng)絡(luò)的基本市場(chǎng)定位是提供公眾語音及多媒體業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)人手機(jī)終端全球、區(qū)域和國(guó)家漫游。HSDPA的典型應(yīng)用是Internet瀏覽和視頻點(diǎn)播。WiMAX市場(chǎng)定位從長(zhǎng)期而言，可以支持“最后1km”以及攜帶式寬帶無線，有效延伸WLAN的連接，也更加適合部署在城郊、農(nóng)村和邊緣一類xDSL以及Cable Modem不能有效覆蓋的區(qū)域。在802.16a基礎(chǔ)上增強(qiáng)改進(jìn)的802.16e標(biāo)準(zhǔn)更有助于有效延伸WLAN的連接，實(shí)現(xiàn)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。總之，HSDPA旨在覆蓋廣域，而WiMAX更多針對(duì)核心城市地區(qū)。

　　(6)市場(chǎng)發(fā)展

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

　　另外，兩種技術(shù)設(shè)備在成本方面也有較大的區(qū)別，HSDPA不需要任何新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，只是在現(xiàn)有的WCDMAR99的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上平滑地軟件升級(jí)而已；WiMAX則需要全新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

5、兩種技術(shù)相互的關(guān)系和展望

　　近來關(guān)于WCDMA和WiMAX之爭(zhēng)的討論日益激烈，有的認(rèn)為兩者是冤家聚頭，必然有競(jìng)爭(zhēng)；有的則認(rèn)為兩者是各自不同領(lǐng)域的技術(shù)，在應(yīng)用市場(chǎng)相互補(bǔ)充。

　　持有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系觀點(diǎn)的人認(rèn)為：雖然目前兩者之間還沒有直接的沖突，HSDPA側(cè)重在移動(dòng)性數(shù)據(jù)和語音服務(wù)方面，WiMAX側(cè)重于企業(yè)用戶無線寬帶數(shù)據(jù)接入，為企業(yè)和業(yè)務(wù)達(dá)不到的區(qū)域提供寬帶業(yè)務(wù)。但著重于無線寬帶接入市場(chǎng)的HSDPA會(huì)對(duì)WiMAX陣地有所沖擊，源于IP技術(shù)的WiMAX在數(shù)據(jù)速率與成本上的優(yōu)勢(shì)又是HSDPA所不能及的，伴隨移動(dòng)終端用戶數(shù)據(jù)需求的日益增長(zhǎng)，兩者必然與對(duì)方形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。雖然WiMAX需要新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，前期的投資和時(shí)間相對(duì)HSDPA較長(zhǎng)，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IEEE 802.16的標(biāo)準(zhǔn)，采取的是開放模式，與采用傳統(tǒng)專有路線發(fā)展的3G/HSDPA具備明顯的成本優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又因?yàn)閃iMAX產(chǎn)業(yè)的進(jìn)入門檻低，可以迅速引入競(jìng)爭(zhēng)。終究?jī)煞N技術(shù)爭(zhēng)奪的是同樣的用戶群，WiMAX一定會(huì)對(duì)3G/HSDPA形成威脅，因?yàn)閮烧叨际敲嫦蛭磥砬叶际翘峁└咚僖苿?dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的。

　　但多數(shù)人認(rèn)為：兩者的市場(chǎng)定位不同，各有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，互相補(bǔ)充的關(guān)系更加恰如其分。HSDPA完全可以支持與WiMAX相當(dāng)?shù)膸挘瑫r(shí)具有WiMAX無法比擬的完全移動(dòng)性，以及廣泛的產(chǎn)業(yè)鏈和終端用戶基礎(chǔ)。因此，WiMAX將主要作為固定寬帶接入的補(bǔ)充和替代，兩者的補(bǔ)充關(guān)系可以細(xì)化到服務(wù)覆蓋區(qū)域、終端和移動(dòng)性等方面。HSDPA實(shí)施的是宏蜂窩廣泛覆蓋，滿足用戶在各種移動(dòng)環(huán)境下享受服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全球漫游；WiMAX是MAN無線城域網(wǎng)，基于互聯(lián)網(wǎng)通過多點(diǎn)基站游牧式的移動(dòng)接入，在低速環(huán)境下提供應(yīng)用服務(wù)，如步行和在辦公室中等，它的優(yōu)勢(shì)在于更高帶寬、更好的穩(wěn)定性，用以銜接Wi-Fi熱點(diǎn)區(qū)域。在終端方面，HSDPA主要是移動(dòng)電話，以支持話音業(yè)務(wù)為主；WiMAX則是PDA和便攜式計(jì)算機(jī)，以支持高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主。在移動(dòng)性方面，HSDPA可以支持用戶快速移動(dòng)，而WiMAX在802.16e后續(xù)版本才支持有限的低速移動(dòng)。

　　雖然兩者可以互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，但不容樂觀的事實(shí)是，現(xiàn)在預(yù)測(cè)WiMAX的成功可能還為時(shí)過早。在標(biāo)準(zhǔn)方面，802.16e標(biāo)準(zhǔn)目前尚未最后完成，距離真正商用還有較長(zhǎng)的路要走。WiMAX標(biāo)準(zhǔn)未定義核心網(wǎng)規(guī)范，各廠商設(shè)備之間的互操作性測(cè)試需要時(shí)間。另外，商業(yè)運(yùn)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(duì)于Wi-Fi新的建設(shè)性的商業(yè)模式。如果雙模終端(支持HSDPA和WiMAX)出現(xiàn)，也要考慮兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互連以及聯(lián)合計(jì)費(fèi)問題。

6、總結(jié)

　　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(fèi)基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、用戶成本以及將技術(shù)應(yīng)用于手機(jī)的成本，HSDPA具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，所以HSDPA更適合大范圍、全移動(dòng)性的無線高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，WiMAX適于低速環(huán)境下提供高速和高穩(wěn)定性的接入。兩種技術(shù)的著眼點(diǎn)不同，服務(wù)的用戶群、業(yè)務(wù)類別、移動(dòng)范圍都存在差異，但兩者可以相互補(bǔ)充、和諧發(fā)展。雖然在覆蓋、業(yè)務(wù)上難免有重疊和競(jìng)爭(zhēng)，但是正因?yàn)橹丿B交叉的存在，才能夠保證用戶在任何地方都能實(shí)現(xiàn)有效通信。