HSDPA和WiMAX的技術(shù)對比分析

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。

　　在蜂窩移動通信的陣營中，由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比例不斷增加，移動通信在向提供無線高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方向演進，移動通信設(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HSDPA3Mbit/s發(fā)展，最終實現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)的移動寬帶。在另一陣營中，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接入功能，允許話音通信通過IP傳輸，并且在WiMAX的下一步擴展中增加移動性，最終使WiMAX能夠?qū)崿F(xiàn)話音和數(shù)據(jù)的移動寬帶。HSDPA和WiMAX在標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)特點和市場定位等方面各有千秋，也盡顯移動通信寬帶化和寬帶網(wǎng)絡(luò)無線接入的不同。對于兩者的關(guān)系也引起了業(yè)內(nèi)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、標(biāo)準(zhǔn)、市場發(fā)展及應(yīng)用等幾個角度進行對比分析，闡述各自的優(yōu)勢，最后分析總結(jié)兩種技術(shù)的關(guān)系，提出新技術(shù)實踐中仍有待解決的幾個問題。

　　2、HSDPA的技術(shù)特點

　　在3G應(yīng)用里，運營商的主要業(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，實際環(huán)境中的速率為150-250kbit/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。運營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，旨在滿足上/下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不對稱的需求而提出的。HSDPA采用的關(guān)鍵技術(shù)包括自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)、混合自動重發(fā)請求(HARQ)、單獨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)，可自動適應(yīng)瞬時信道條件。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)度時主要基于信道條件，同時考慮等待發(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，同時也將TTI(Transmission Time Interval)縮短到2ms。采用10類手機時，用戶峰值理論速率可達(dá)到14Mbit/s。由于HSDPA是在WCDMA網(wǎng)絡(luò)上無線部分的增強技術(shù)，所以不需要升級和改變WCDMA核心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。
　　3、WiMAX的技術(shù)特點

　　WiMAX又稱IEEE802.16a標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)。WiMAX是一項無線城域網(wǎng)(WMAN)技術(shù)，作為線纜和DSL的無線擴展技術(shù)，實現(xiàn)無線寬帶接入。802.16在設(shè)計之初，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)兩個標(biāo)準(zhǔn)，都不包括移動特性。而802.16e將在原來802.16a的基礎(chǔ)上增加2-6GHz許可頻段的移動性，通過引入0FDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)，可有效對抗微波寬帶傳輸?shù)亩鄰叫?yīng)，進而保證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以前固定的接入方式而具有游牧式移動漫游的能力。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，但實際上如果只是簡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，移動性差，欠缺切換/漫游能力。但802.16e是移動WiMAX標(biāo)準(zhǔn)，增加了一定的移動功能。由于3G/HSDPA移動通信網(wǎng)絡(luò)從設(shè)計之初就是要支持快速切換/漫游，因此實際部署的無線網(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這樣的公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動特性，最終將限制其作為公眾移動通信的應(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，但兼容WiMAX的設(shè)備卻還沒有在市場上出現(xiàn)。美國IEEE組織至今還沒有批準(zhǔn)移動WiMAX標(biāo)準(zhǔn)——802.16e，IEEE的正式批準(zhǔn)預(yù)計要到2005年年底，而正式產(chǎn)品問世可能要到2007年。據(jù)市場分析人士和設(shè)備供應(yīng)商分析預(yù)測，從移動WiMAX芯片問世到變成廉價產(chǎn)品而嵌入筆記本電腦等將需要數(shù)年時間。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，在運營商的配合下，HSDPA的商用時間可能在2005年年底前實現(xiàn)。

　　(4)無線頻譜

　　國外的運營商已經(jīng)進行了3G牌照的拍賣，國內(nèi)的運營商為了得到3G網(wǎng)絡(luò)的頻率營運執(zhí)照，也已經(jīng)投入了大量人力、財力用于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的前期工作。而WiMAX無線頻譜可能是免費的，對于申請不到3G頻率的運營商，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統(tǒng)一的全球頻段范圍，所以目前整個業(yè)內(nèi)都致力于實現(xiàn)WiMAX頻段的統(tǒng)一化，最起碼形成幾個有限的選擇，以避免出現(xiàn)傳統(tǒng)無線寬帶市場各種頻譜、各樣結(jié)構(gòu)充斥的局面，否則會導(dǎo)致市場的規(guī)模小、成本高，影響應(yīng)用的普及。HSDPA是在WCDMAR99/R4網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的無線增強技術(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，也可以與R99共載波。

　　(5)市場應(yīng)用定位

　　3G/HSDPA網(wǎng)絡(luò)的基本市場定位是提供公眾語音及多媒體業(yè)務(wù)，實現(xiàn)個人手機終端全球、區(qū)域和國家漫游。HSDPA的典型應(yīng)用是Internet瀏覽和視頻點播。WiMAX市場定位從長期而言，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CableModem不能有效覆蓋的區(qū)域。在802.16a基礎(chǔ)上增強改進的802.16e標(biāo)準(zhǔn)更有助于有效延伸WLAN的連接，實現(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，容量較大?？傊?，HSDPA旨在覆蓋廣域，而WiMAX更多針對核心城市地區(qū)。

　　(6)市場發(fā)展

　　HSDPA的商用率先在亞洲實現(xiàn)，美國、歐洲的運營商也在商討HSDPA從2006年開始進入商業(yè)建設(shè)階段。相對而言，作為WiMAX領(lǐng)頭羊的英特爾認(rèn)為移動802.16e問世還需要一段時間，2006年下半年將進行技術(shù)測試，因此802.16e版本的商用將明顯晚于HSDPA。另據(jù)悉，韓國固定電話運營商KT已經(jīng)決定在2006年4月啟動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個城市，到2008年計劃完全覆蓋全國84個主要城市;韓國移動運營商SKT也計劃在2006年6月啟動WiBro計劃，用4年的時間使網(wǎng)絡(luò)覆蓋到全國84個城市。這無疑對WiMAX陣營是個好消息。