HSDPA发展评论 HSDPA, 评论, 发展

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2005年以来，HSDPA成为全球通信行业出现频率最高、最受通信行业各界人士关注的“新宠”，各大设备提供商纷纷推出了支持HSDPA功能的系统设备，HSDPA演示系统达到的速率也被一次又一次地刷新，这一切似乎在暗示着不久的将来会是HSDPA的天下，而且给人的感觉是HSDPA已经离我们非常近。

    面对这股HSDPA的热潮，我们有必要对HSDPA进行深入、全面的分析，因此，本刊记者征集了业界专家的精彩观点，从国内外发展环境、技术发展、网络建设三方面对HSDPA发展进行分析。

    发展环境篇

    关注焦点：从全球范围来看，HSDPA设备和网络商用化进展怎样？国外运营商和设备制造商如何看待HSDPA？中国政府，中国运营商、制造商应该如何面对HSDPA的发展？

    胡海波（信息产业部电信研究院通信信息研究所移动通信研究部）：在设备商的大力推动下，2006年HSDPA的发展步伐大大加快。HSDPA的商用网络已在2005年11月问世,终端方面也开始逐渐成熟，多家设备厂商开始推出终端和数据卡。截止到2006年3月15日，已经有10家运营商推出HSDPA商用网络，主要集中在欧洲和北美地区。正在部署HSDPA的运营商有23家，计划部署HSDPA的运营商有53家，市场上共有25款HSDPA终端设备（包括数据卡和手机）。预计到2006年下半年，随着各运营商的渐次展开商用网络部署，HSDPA将在全球范围内进入规模商用化阶段。

    HSDPA技术一方面能够满足高速增长的Internet业务、实时业务和多媒体应用对网络的带宽、QoS和可扩展性提出更高要求；另一方面能够解决无线信道通信易受干扰、衰落等问题，将大大推动多媒体应用的普及，不管是对于运营商，还是对于终端厂商，HSDPA技术都具有重大意义。因此，很多运营商都在高度关注HSDPA的商用化进展情况。从HSDPA下载速率的能力来看，中兴、NEC、爱立信、华为、北电和朗讯等设备厂商的研发能力整体较强，预计将在2006年二季度将进入到HSDPA第二阶段的系统设备研发阶段。如近期北电与高通演示7.2Mbit/sHSDPA数据呼叫，爱立信完成全球首次基于MIMO技术的HSPA演示。从目前合作运营商用情况来看，诺基亚、爱立信、北电和朗讯等设备厂商占据HSDPA市场的主流位置，目前该四家设备厂商已在欧美等地区的多个运营商中推出商用网络，正在部署之中的合作运营商达到数十个。我国的华为和中兴等设备厂商虽然在HSDPA研发阶段走在前列，但仅有华为一家在葡萄牙OPTIMUS提供商用，正在测试和部署的运营商不超过5家。总的来说，我国在HSDPA商用部署上仍处于追赶者的位置。

    虽然HSDPA尚未在我国实现商用，但我国的设备厂商和运营商都在积极关注HSDPA的进展情况。

    目前以中兴和华为为首的中国本土厂商正在积极推进HSDPA商用进程，并已经取得了一系列的突破。如华为已经发布了全球首个14.4Mbit/s全性能HSDPA端到端商用解决方案，其中包括基站、无线网络控制器(RNC)、GPRS业务支持节点(SGSN)以及手机终端等设备。其中RNC和SGSN吞吐量大，数据转发速率分别达到960Mbit/s和10Gbit/s，充分满足了HSDPA大流量的要求。中兴通讯也已演示了业界首个基于WCDMA商用终端的HSDPA业务，并已经推出了完全商用的HSDPA系统设备和支持HSDPA的终端设备mF330。同时，这两家公司也在HSDPA的标准化工作中起着重要的作用，其影响力也与日俱增。此外，大唐、鼎桥和普天等设备厂商也表示在2006年逐步推出HSDPA的产品。

    我国TD-SCDMA产业联盟也已经在TD-SCDMA增强性技术的标准上取得了重大进步，如在TD-SCDMAR5版本中，在接入网侧增加了HSDPA功能，下行链路单载波支持数据传输速率达到2.8Mbit/s，采用多载波HSDPA的话可以达到8.4Mbit/s，该标准目前已基本完成。随着2006年基于TD-SCDMA的HSDPA终端的出现，国内企业对TD-SCDMA增强型技术的研发将进入实质性阶段。

    运营商方面，中国移动、中国电信和中国网通等三大运营商都在进行不同程度的HSDPA测试。其中，中国移动是由GPRS向WCDMA、HSDPA演进最没有悬念的一家运营商，中国移动由于业务的发展，对HSDPA的需求也格外迫切。2005年底，中国移动就已经与沃达丰联手，共同制定了HSDPA的技术规范。

    由于HSDPA在全球还没有大规模环境下(如100个基站、每基站至少1000用户的规模)的商用案例，我国运营商在HSDPA上还缺少网络建设、运营方面的经验，但其带动用户增长、促进高速数据业务的快速发展和提高运营商利润率的作用是勿庸置疑的。这对我国运营商来说，既是一个难得机遇，也意味着更多的挑战。虽然我国的多个运营商都参与了HSDPA外场测试，但目前仅有中国移动一家运营商提出明确的HSDPA发展路线，并打算采用R4版本建WCDMA网，再适时引入HSDPA。接下来，中国移动还需要进一步研究HSDPA网络运营的具体问题，如在市场推广、目标客户定位、业务设计、品牌塑造等多个方面。HSDPA的部署加剧了中国移动业务规划战略的难度。而对于作为现在仍然等待3G牌照的固网运营商来说，受3G重组等多方面因素的影响，中国电信和中国网通在近几年内部署HSDPA技术网络的可能性并不是很大，但这并不意味着HSDPA不起作用。目前，国内固网运营商的增长点除了带有移动性质的PHS外，只有ADSL宽带接入。但是，HSDPA很可能是一项针对固网ADSL的替代性技术。如果中国电信也能发展HSDPA，则可能对固网运营商正在主张的固定移动融合(FMC)带来很大的好处。当然这些技术问题都是可以通过测试和研发解决的。

    HSDPA目前在我国急需研究和解决的问题是：首先要推动商用手机终端的进展；其次，研究数据业务平台的能力如何与HSDPA承载能力的匹配；此外，深入研究开发相匹配的业务内容。

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刘光磊（北京市电信规划设计院）：随着HSDPA技术的成熟和发展，其良好的应用前景和平滑的演进能力正在引起越来越多的关注。目前，国内外各大运营商都在热切关注它的进展。NTTDoCoMo已经计划在2005年中推出HSDPA试商用服务，并在2006年推出HSDPA商用服务；中国移动、中国网通、中国电信等几大运营商也在积极跟踪与准备。

大多数WCDMA厂家都在积极参与HSDPA技术的探讨和设备的研发，爱立信、北电和高通等国外设备提供商都对HSDPA进行了测试和商业网络演示和运行，达到比较满意的效果。国内的华为、中兴也表示明年能够提供商用HSDPA系统设备和解决方案。目前各主要厂家都声称其商用无线产品在硬件上已经完全具备了此功能，只需要简单的软件升级即可支持HSDPA。

终端芯片开发商和手机厂商也在展开HSDPA研发工作，目前已有高通、华为、三星等厂家推出了支持HSDPA功能的手持终端或数据卡。预计2006年初，将有大量HSDPA商用终端推向市场，以满足HSDPA市场的需要。

沈子信（水清木华研究中心高级分析师）：全球范围来看HSDPA属于发展初期。HSDPA为什么会引起运营商的高度关注，这是有一个深层次背景的。虽然大家很关注3G技术，但是有多少人从实际出发考虑3G到底能带来什么呢？如果没有高速数据业务的体验，那么对用户来说没有价值，如果对用户没有价值，那么运营商价值何在？如果没有价值，为什么要上3G的设备呢？只有在数据业务提供高速下行的前提下，才能引入更丰富、更多的增值业务。HSDPA的出现适应了这种需求。HSDPA设备和网络商用化的前景是肯定的。我国在3G发展上目前主要集中在TD-SCDMA的技术演进上。在今后，我们应该积极跟踪、参与，包括HSDPA现在新的演进LTE。不能袖手旁观，坐以待毙。HSDPA的整体产业链还不成熟，其商用自然还是有段距离的。目前，全球进展较快的有爱立信、ASB、北电、朗讯、西门子、NEC、华为、ZTE等。

编者按：从中国的现实环境来看，3G牌照的发放仍悬而未决，关于3G的探讨一直没有停止，TD-SCDMA的产业链在不断完善，HSDPA在中国的热潮更像是设备制造商为推动中国3G发展、增强WCDMA的竞争力，同时又相互比拼实力的一场热身赛。中国移动为扭转与中国联通竞争中的技术劣势，在3G牌照发放后，必然会在部分发达地区一步到位，直接建设HSDPA系统。这种说法有一定的道理，但最终决定运营商行为的还是市场需求。在数据业务需求还需培育的中国市场，HSDPA的建设更大程度是起到宣传和加深用户体验的作用，初期的市场将针对企业客户的数据卡市场，HSDPA建设的地区和幅度必然是非常有限的。

地位角逐篇

关注焦点：HSDPA技术快速发展的根本动力是什么？

胡海波：移动通信技术的快速发展有着多方面的原因，但归根结底还是取决于用户的需求，HSDPA技术也不例外。近年来，由于3GWCDMA技术的采用，用户对移动电视、音乐下载等高速数据服务表现出极高的热情，带动数据服务/流量呈现指数型的增长。对于这种超乎寻常的增长，只有HSDPA才能从容应对。HSDPA技术能够允许比以往更多的用户同时享受到高速数据服务。这意味着现有的频段得到更好的利用而且每比特成本降低，移动运营商从而可以通过增加网络流量的手段提高利润率。

沈子信：竞争需求和用户的需求是HSDPA技术快速发展的根本动力。在与CDMA20001X的竞争中，为了获得更强的竞争力，3GPP在WCDMAR5版本中引入了HSDPA技术。由于用户对移动宽带数据业务需求的增加，运营商开始考虑提高数据传输速率，HSDPA作为WCDMA的自然升级应用户的需求孕育而生。

关注焦点：在3G发展中，HSDPA将占据怎样的地位？是否会改变WCDMA与CDMA2000竞争中的不利位置？是否同时也影响了TD-SCDMA的发展，作为TD阵营如何应战？

胡海波：HSDPA可以在不改变已经建设的WCDMA网络结构的情况下，把下行数据业务速率提高到14.4Mbit/s（峰值数据），同时可以把当前无线频谱中的系统数据容量增加一倍以上。该技术是WCDMA网络建设后期增加下行容量和提高数据业务速率的一种重要技术，也是WCDMA技术发展中不可逾越的阶段。它的应用可以使运营商在3G网络成熟期容量需求特别大时进行扩容。从提供数据业务的能力上看，HSDPA以更高的下行速率和带宽利用率将成为后3G时代的有力竞争者，被业界普遍认为是用来抗衡CDMA2000EV-DOA版本的“致命”武器。HSDPA技术的推出在一定程度上能够改变现有WCDMA网络与cdma2000网络竞争中的不利位置，同时也为我国3G标准TD-SCDMA今后的发展设置了门槛。为了应对这种威胁，目前我国TD-SCDMA联盟企业也正在积极考虑TD-SCDMA增强型技术等后续标准的演进。

沈子信：在未来的3G市场，作为WCDMA、TD-SCDMA的增强版本，HSDPA技术成为移动网络运营商提高3G系统性能，解决用户对移动宽带接入需求的重要选择。它会改变WCDMA与CDMA2000竞争不利的地位，不过是相对和暂时的改变。HSDPA在发展的过程中，自然也或多或少地影响了TD-SCDMA的发展，作为TD阵营还需要积极跟进，发展成适应市场需求变化的技术。

关注焦点：HSDPA技术大多停留在演示和实验阶段，到目前为止，HSDPA各方面的试验情况怎样，还存在什么问题？终端方面的进展如何？

胡海波：3GPP确定了HSDPA技术发展的3个阶段：基本阶段、增强阶段及进一步演进阶段。基本阶段即通过采用AMC、HARQ及快速资源调度等先进技术实现下行峰值速率为14.4Mbit/s，该标准在3GPPR5版本中定义。而增强阶段的HSDPA则在R6版本中进行了说明，其目的是将峰值数据速率提高到30Mbit/s。关键技术主要包括快速小区选择(FCS)、多输入多输出技术(MIMO)和空时编码技术(STC)。

截止到2005年底，HSDPA的第一阶段和第二阶段的标准化工作已经完成，第三阶段还未最终确定，仍在3GPP内进行研究。

HSDPA所提供的高速数据下载性能不但为运营商带来无限商机，同时也将带动电信产业链上的各个环节的全面发展，包括设备供应商、终端制造商和内容提供商等等。目前包括爱立信在内的各大厂商纷纷推出HSDPA网络设备，终端和芯片制造商也表示将推出支持HSDPA的产品。

从2006年一季度各设备厂商可供测试和商用的HSDPA产品来看，技术水平仅限于第一阶段。即在硬件上已经具备了处理HSDPA功能的能力(如16QAM、缓冲器及处理器的性能等)，通过软件升级/内置信道板即可支持HSDPA。

与系统设备环节相比，HSDPA终端的商用进程要稍微滞后一些，但与当年WCDMA终端对商用构成严重瓶颈有所不同，目前WCDMA手机厂商均已陆续开始推出HSDPA终端设备，支持HSDPA的数据卡业务已经在2005年底开始商用。但由于制定HSDPA规格的3GPP按照传输速度规定了12种“类别”。鉴于技术实现的复杂度，因此终端厂商会分阶段地推出其产品，最早的应该是支持16QAM调制及5个并行的HS-DSCH码道的最高速率为3.6Mbit/s的数据卡类型。预计到2006年上半年，HSDPA将很有可能被引入到智能手机中。而在2006年三季度HSDPA有望开始集成到笔记本电脑中。目前，共有三星、LG、ACER、Dell、富士通和明基等6家终端厂商表示将于2006年二季度推出多款手机和笔记本集成终端。

从商用的角度看，今年下半年将出现HSDPA商用终端，用于HSDPA的首批终端将是易于安装和使用的HSDPAPC卡，与笔记本电脑配合使用，下行速率在3.6Mbit/s左右，上行速率为384kbit/s，用户可随时随地通过笔记本电脑实现高速接入；到2006年，HSDPA商用将进入第二阶段，下行速率提升到14Mbit/s，除了新一代的PC卡终端外，HSDPA将被引入到智能手机，而且HSDPA将最终被集成到笔记本电脑中。

沈子信：到目前为止，HSDPA各方面的试验问题还是在R4/R5/R6的融合以及设备之间的互操作性。终端进展缓慢，主要约束在芯片上。

编者按：HSDPA的出现源于不同3G技术之间日益加剧的竞争，HSDPA的快速推出将极大提高WCDMA系统的竞争力；在市场竞争和市场需求的双重影响下，随着3G牌照在中国的发放，HSDPA在中国会被有限度地引入；另外，由于HSDPA自身技术的复杂性，能否给用户带来良好的宽带体验还取决于网络规划的好坏。

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网络建设篇

关注焦点：为保证技术的平滑实现和业务需求的满足，在进行HSDPA标准制定方面应该重点考虑哪些问题？

胡海波：HSDPA是通信技术发展的必然方向，可以满足最终用户包括数据业务在内的多项需求。但从各运营商和设备厂商测试的情况来看，引入HSDPA的过程中仍然还面临一些挑战和问题。而在HSDPA标准制定中则体现在以下几个方面。

(1)业务承载和移动性管理。HSDPA并不是新一代的移动技术，只不过是对WCDMA技术的提高和补充。因此它在满足高速数据业务的支持能力之外，还必须要考虑对传统语音业务包括漫游等技术支持上移动性管理的问题。如HSDPA内部的和HSDPA与R99、HSDPA与R4、HSDPA与2G之间相关的移动性的问题。

(2)网络的覆盖策略。HSDPA技术网络覆盖范围很大程度上取决于运营商计划为最终用户提供的内容。根据运营商希望提供的业务种类或者想让用户下载数据的速度，网络覆盖的范围就会有相应的不同。

(3)运营商的组网策略。HSDPA网络并不能只看其无线网部分，而是要从整体角度出发。这其中需要特别注意的问题是无线网络最后连接到核心网的时候能带来多少数据量。同时，用户最终都会连接到服务平台上，所以运营商在开始建设网络的时候就必须同时建设这些服务平台。现阶段，业界主要的争议在于HSDPA与R99/R4两种组网方式的策略。

(4)运营商的资源分配问题。资源问题涉及两个方面，一是运营商提供有效服务的能力，另一个是制造商提供设备的能力。目前设备厂商能够提供的HSDPA是在其现有的WCDMA基础上通过软件升级而实现的。所以实现HSDPA是非常简单的，真正复杂的是运营商要为最终用户提供的服务。

刘光磊：HSDPA(高速下行分组接入)是为解决WCDMA系统覆盖与容量之间的矛盾、提升系统容量和数据传输速率、满足用户业务需求而产生的新技术，是3GPP在R5协议中为了满足上/下行数据业务不对称的需求而提出的一种调制解调算法。为了达到提高下行分组数据速率和减少时延的目的，HSDPA主要采用了自适应的编码和调制(AMC)、快速混合自动重传(HARQ)和快速调度技术。

自适应编码和调制(AMC)是根据无线信道变化选择合适的调制和编码方式，网络侧根据用户瞬时信道质量状况和目前资源选择最合适的下行链路调制和编码方式，使用户达到尽量高的数据吞吐率。当用户处于有利的通信地点时(如靠近NodeB或存在视距链路)，信道质量好，用户数据发送可以采用高阶调制和高速率的信道编码方式，如16QAM和3／4编码速率，从而得到高的峰值速率；而当用户处于不利的通信地点时(如位于小区边缘或者信道深衰落)，网络侧则选取低阶调制方式和低速率的信道编码方案，如QPSK和1／4编码速率，来保证通信质量。

HARQ是指接收方在解码失败的情况下，保存接收到的数据，并要求发送方重传数据，接收方将重传的数据和先前接收到的数据在解码之前进行组合。由于混合自动重传机制是在NodeB中执行的，因此重传请求操作可以非常迅速。HARQ技术可以提高系统性能，并可灵活地调整有效编码速率，还可以补偿由于采用链路适配所带来的误码。HSDPA将AMC和HARQ技术结合起来可以达到更好的链路自适应效果。HSDPA先通过AMC提供粗略的数据速率选择方案，然后再使用HARQ技术来提供精确的速率调解，从而提高自适应调节的精度和提高资源利用率。HARQ机制本身的定义是将FEC和ARQ结合起来的一种差错控制方案。

快速调度算法控制着共享资源的分配，在很大程度上决定了整个系统的行为。调度时应主要基于信道条件，同时考虑等待发射的数据量以及业务的优先等级等情况，并充分发挥AMC和HARQ的能力。调度算法应向瞬间具有最好信道条件的用户发射数据，这样在每个瞬间都可以达到最高的用户数据速率和最大的数据吞吐量，但同时还要兼顾每个用户的等级和公平性。HSDPA技术为了能更好地适应信道的快速变化，将调度功能单元放在NodeB而不是RNC，同时也将TTI缩短到2ms。

张云勇（中国联通有限公司技术部）：关于HSDPA标准的演进，3GPP中确定了HSDPA发展的三个阶段，即基本HSDPA阶段、增强HSDPA阶段以及HSDPA进一步演进阶段和每阶段采用的关键技术，其中HSDPA进一步演进阶段目前还未最终确定，仍在3GPP内进行研究。

在基本型HSDPA技术方案中，HSDPA参考cdma20001XEV-DO体制，充分考虑到数据业务特点，涉及到的关键技术主要包括4种：自适应编码调制AMC、混合重传HARQ、先进分组调度PS和快速小区选择（FCS）。

HSDPA第二阶段的功能由3GPPRelease6规范定义，其目标是将峰值数据率提高到30Mbit/s左右，为此，将引入一系列天线阵列处理技术：对于单天线的移动设备，将使用具有波束赋形技术的灵巧天线；对于具有2～4幅天线的移动设备，将引入MIMO技术。另外在以下方面还进行了增强：CQIEnhancement for FDD mode(Enhanced CQI Reporting)；Dynamic Range Extension for the TDD CQI Report；Multiple Simultaneous Transmissions to a UE in an HSDPA Sub-frame；Code Reuse for Downlink HS-DSCH；Fast Signalling between Node-B and UE；Fast Adaptive Emphasis；ACK/NACK Transmit Power Reduction for HS-DPCCH with preamble and postamble；Fractional dedicated physical channel；HSDPA operation without an associated DPCH (TDD)。

HSDPA第三阶段为实现更高的平均速率，HSDPA技术将进一步和OFDM、MIMO等结合，以提供更高的速率。HSDPA第三阶段将引入新的空中接口技术：使用与更高阶调制方案（如64QAM）和天线阵列处理相结合的OFDM（正交频分多址复用）物理层；引入具有快速调度功能的MAC-hs/OFDM，能够根据空中接口的质量为每个移动设备选择专用子载波集以优化性能；使用多标准MAC（Mx-MAC）作为控制实体，以实现正交频分多址复用（OFDMA）和CDMA信道间的快速转换；改进的信号处理技术，包括智能天线（SA）、联合检测（JD）、改进的接收机、改进的信道预估和预测及链路自适应能力等。