HSPA与WiMAX:分庭抗礼还是殊途同归?
面对WiMAX的来势汹汹,原本在自家后院里面不紧不慢发展的3G增强技术感受到了空前的威胁。所以,以3GPP广大成员为代表的3G阵营开始加快了自己的前进步伐……
描述了HSPA和WiMAX技术的发展历程、技术特点与现状,讨论了两者之间竞争和合作的关系。分析了下一代宽带移动通信技术的发展前景。
一、HSPA:从移动到宽带
随着移动通信服务的不断普及和市场竞争的日益深化,全球范围内的移动通信运营商普遍面临着ARPU值持续下降的局面。为了在市场竞争中保持竞争力,移动运营商纷纷把改善ARPU值的希望寄托于移动数据业务。但是,不管是2G时代的GPRS系统还是3G初期的WCDMA系统,其数据带宽都不足以满足用户对多媒体数据业务的要求。可以说,空中接口带宽的不足成了限制多媒体移动数据业务发展的瓶颈。而这也正是大量移动运营商对以WCDMA为代表的早期3G系统兴趣不足的原因。
为了扩展空中接口带宽,增强数据业务能力,3GPP自Release 5开始进行高速分组接入(HSPA)的标准化工作,其中针对下行链路增强的高速下行分组接入(HSDPA)于3GPP Release 5完成标准化,而针对上行链路增强的高速上行分组接入(HSUPA)则在3GPP Release 6完成标准化。
HSPA系统引入了一系列的新技术与控制机制,如:高阶调制(16QAM)、混合自动重传(HARQ)、自适应编码调制(AMC)、信道质量反馈(CQI)和快速分组调度(Packet Scheduling)。HSPA系统改变了早期3G系统单纯的CDMA理念,灵活地使用了CDMA、TDM等手段。针对话音类低速业务,继续利用CDMA、功率控制、软切换等经典CDMA技术,实现系统容量的最大化。而针对快速的分组突发类业务,HSPA系统则使用时分复用方法,在某一时间点上,集合大量无线资源(码字和功率)为某一用户服务,形成一个“粗管道”(Flat Pipe),实现快速分组突发的传输。为了能够充分利用小区内的无线资源,同时兼顾不同用户间的公平性,基于快速信道质量反馈的分组调度成为了HSPA系统中的关键算法。由于传统WCDMA系统的无线资源管理算法一般位于无线网络控制器(RNC),而作为无线接入网(RAN)中第二层节点的RNC距离空中接口较远,无法实现快速准确的资源调度,因此,在HSPA系统中,与HSPA相关的控制功能(对应于3GPP规范中的MAC-hs/MAC-e实体)由RNC移至NodeB。表1总结了HSDPA/HSUPA与早期的WCDMA R99系统的技术对比。
表1 HSDPA/HSUPA与早期WCDMA R99系统的技术对比

通过该表我们可以看出,HSPA系统能比早期的WCDMA R99系统提供大得多的数据带宽。基于如此宽的空中接口带宽,用户使用多媒体数据业务的体验能够得到显著改善,比如音乐下载、视频点播以及电子邮件等办公应用的下载时间将极大地缩短。以一个6 Mbit大小的视频文件为例,在WCDMA R99系统中,下载时间将超过80 s,而如果使用Category 6的HSDPA终端下载,则只需要不到10 s的时间。同时,随着可用带宽的增加,更多的新型业务也得以推出,比如多人同时在线的交互性游戏和VoIP业务等。
由于HSPA系统显著地提高了空中接口的带宽,使移动运营商能够提供一些明显区别于2G时代的新型业务,所以HSPA技术得到了传统移动运营商的大力追捧。据UMTS论坛(UMTS Forum)的数据,至2007年初,全球范围内已经有超过70个HSDPA商用网络,而HSUPA的商用系统也将于2007年下半年开始提供服务。可以说,HSPA系统为传统的移动通信运营商打开了一扇通往移动宽带世界的大门。但是不巧的是,这时已经有一位客人等在门外了。
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