星期三, 5月 02, 2007

HSDPA技術的陰謀與陽謀

HSDPA技術的陰謀與陽謀
郭長祐/DIGITIMES

前言:談到HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access),許多人都知道這是3G(Wideband Code Division Multiple Access;WCDMA)技術的升級,即是可加快用戶端設備(User Equipment;UE)的下行傳輸速率,且經過一、二年的醞釀及發展,如今全球各地都如火如荼地推行HSDPA,包括電信營運業者將現有3G基地台進行(軟體)升級,各手機業者陸續推出新款支援HSDPA的手機,甚至資訊業者也推出HSDPA的功效擴充卡,以及內建HSDPA功效的筆記型電腦等,然後測試、佈建、試行、正式營運。

事實上到今(2007)年3月19日以前,全球已有54個國家正式開通HSDPA服務,且有將近40家HSDPA營運業者的網路能提供3.6Mbps的尖峰速率表現,並逐漸上看更高的7.2Mbps,同時有1家業者的網路宣稱已達現階段HSDPA的極速,即14.4Mbps。

除了一片看好外,HSDPA的背後有著廣大且深遠的技術競爭意涵,此一意涵將深深影響網通設備製造商、電信營運業者、以及末端消費者的選擇,在此本文將針對此一競爭意涵進行更多的說明也剖析。

HSDPA為何稱為3.5G?

在正式討論背後的技術競爭前先解釋一個常見疑問:為何HSDPA稱為3.5G(第3.5個世代)?

老實說,無論是3.5G,還是過去的2.5G(General Packet Radio Service;GPRS)、2.75G(Enhanced Data rates for GSM Evolution;EDGE),或者是接續在HSDPA之後的3.75G(HSUPA;),都是因為將一個更遠大的技術發展目標設定為下一個世代的努力方向,但在尚未全然實現該目標前的任何強化提升,就只好夾於兩個世代之間,成為帶有小數點的技術世代。

舉例來說,在2G的GSM(Global System for Mobile Communications)成功後,業界將CDMA技術視為接替2G的3G,然而在CDMA推進發展的過程中,對現有GSM進行技術強化提升,因而有了GPRS,所以GPRS稱為2.5G,更之後又有再強化提升的EDGE,技術層次介於2G與3G間,又比GPRS更晚登場,因而稱為2.75G。

同樣的,HSDPA是以3G為基礎的強化提升,但並非是更下一個世代(4G)的技術,所以被稱為3.5G,且規劃上後續將推出提升上行速率的HSUPA(High-Speed Uplink Packet Access),因為較HSDPA晚推出,也同樣是以3G為基礎,而非4G的革新技術,所以只好稱為3.75G。

不單是電信、通訊技術產業如此,軍武方面也類似,以反裝甲飛彈為例,美國推出線路式導引的拖式(Tube launched, Optically tracked, Wire command link guided;TOW)飛彈後,由於大幅革新性而被稱為第二代(2G)的反奘甲飛彈,同時軍方期望下一世代的反裝甲飛彈能具備「射後不理,Fire and Forget;FnF」的功效。

然而在正式實現「射後不理」之前,軍火業者又推出了一款與拖式飛彈一樣需要全程人為導引(射後不理在發射後就不再需要人為導引),但導引方式從實體線路換替成光學雷射的地獄火(Hellfire)飛彈,優點是不再受實體線路的羈絆,飛彈移動性更佳、可彈性改變射擊目標、射程更遠等,不過因為未達「射後不理」的新世代設定境界,只好稱其為2.5G的反裝甲飛彈。

為何要推出HSDPA?

接著進入更核心的話題:為何要推出HSDPA?關於此比較正面的理由是:由於在日本、南韓等領先應用性的手機市場中,數據傳輸服務的需求比重不斷在提升,現在日本消費者每月支付給電信營運商的服務費中,已超過50%的比重是來自資料、數據(Data)的上網服務,相對的通話語音(Voice)已退至一半以下的比重。類似的,南韓手機用戶的每月通訊服務花費中,也有三成左右屬於數據服務,呈現強勁的成長趨勢。有鑑於此,3G技術必須強化對數據傳輸的支援,所以才有了HSDPA。

以上是正面理由。相對的,比較負面的理由是:由於WiMAX與3G有一定的市場及功效重疊性,特別是在行動用WiMAX標準(IEEE 802.11e)定案後兩者的重疊程度更高,同時WiMAX技術來自原有的資訊陣營(以Intel為主),等於是資訊領域的新進業者對抗電信、通訊領域的原據業者,Qualcomm為主的3G陣營為了提升競爭優勢,增加對抗WiMAX的技術本錢,所以不得不提出HSDPA來因應。

當然,比較健康的看法是,自GSM的大量普及成功後,後續的行動電話新技術都持續不斷地提升數據傳輸上的表現,GPRS、EDGE等即是因此而生,CDMA2000方面也有所謂的EV-DO(Evolution-Data Optimized),將同樣的演進想法套用在WCDMA上,提出HSDPA也就合情合理、不難想像。

HSDPA與WiMAX間的搶道競賽

如前所述,WiMAX是資訊領域發起,企圖跨入通訊領域的技術,由於語音與數據合一已是大勢所趨,甚而已到了三合一(Triple Play,語音、數據、視訊)的境地,所以3G陣營提出HSDPA技術,也不可能全然只為保全原有的電信市場。相反的,有了HSDPA的新競爭利器後,將通訊領域的原據業者也將回攻資訊應用市場。關於此最明顯的跡象是:市面上有愈來愈多的HSDPA擴充卡(Cardbus介面,也有部分使用ExpressCard介面),將擴充卡裝置到筆記型電腦內,筆記型電腦也可以寬頻上網。

更嚴格來說,HSDPA技術出現後,率先爆發的主戰場就是在筆記型電腦上,行動電話反在其次,因為資訊陣營的新技術(Mobile WiMAX、IEEE 802.11n)短時間無法擴展到行動電話上,但通訊陣營的新技術(HSDPA)卻已進駐到筆記型電腦中,有些業者的筆記型電腦更是直接內建HSDPA功效,連另購擴充卡都可省略。因此,預計HSDPA與WiMAX的首波衝突將在Laptop戰場,畢竟Laptop是積極需要行動數據應用的用戶端裝置,同時也有較大的電池容量能支持更先進、快速的無線通訊技術。

呼應Triple Play的視訊應用

HSDPA技術的出現強化了行動電話的下行傳輸速率,在沒有HSDPA技術以前WCDMA的下行速率僅有384kbps,不易實現所謂的Triple Play,即是難以同時傳輸語音、數據、視訊,而重點是在視訊,視訊需要高傳輸率、低延遲的傳輸,384kbps根本不足以因應,而有了HSDPA後,不僅將下行速率從384kbps提升到14.4Mbps(現階段的極限速率),或至少也能有1.8Mbps、3.6Mbps、7.2Mbps的速率,同時也縮短延遲(Latency)時間,因此可以支援與實現Triple Play。

傳輸率大幅提升後,行動電話就可以支援行動視訊的播放、播送,而且不一定要是廣播方式的一致性播送,也可以讓每個末端手機用戶自行指定播放的視訊內容,甚至自行操控視訊播放的暫停、快轉、倒帶等。更簡單說,即是一般所言的隨選視訊(Video On Demand;VOD),只是過去的隨選視訊只在飯店(付費電視)、KTV(點唱機)內使用,如今則到了每個人的手中,在走動、搭車時也能使用。

當然,HSDPA的出現也會衝擊現有的行動數位視訊廣播技術,包括歐規的DVB-H(Digital Video Broadcasting - Handheld),韓規的T-DMB(Terrestrial Digital - Multimedia Broadcasting),或者是美國Qualcomm(高通)所提出的MediaFLO(Forward Link Only)等,不過未來行動數位視訊廣播與行動數據寬頻傳輸有可能是互補、融合,不全然是排擠、替代的態勢。

HSDPA也讓Wi-Fi感受威脅

HSDPA除了會衝擊WiMAX/Mobile WiMAX、DVB-H/T-DMB/MediaFLO外,Wi-Fi也一樣會受到影響,現在許多人會在公眾場合的Wi-Fi基地台覆蓋區(Hot Spot)內上網,然而Wi-Fi卻有許多的限制,例如傳輸距離在100公尺以下,且100公尺是理想,實務多在60公尺、80公尺內,無法行車中使用,由於Wi-Fi基地台之間的換手(Hand-off)機制不甚理想,以致用戶端設備的移動速率超過時速60公里時就無法收發,實際上在更低速率就無法良善收發。

相對的,3G、HSDPA的基地台能夠有5公里的傳輸距離,遠勝Wi-Fi,同時在時速數百公里下也可以正常收發(500km/hr),不僅適用於車用通訊,就連高速鐵路、磁浮列車內都可以使用。

當然,HSDPA現有極速是14.4Mbps,不如Wi-Fi現有的54Mbps,更不如今年開始熱烈推行的Draft-n(300Mbps以上),但即便無線速率上Wi-Fi具有優勢,但Wi-Fi的後端也多只是ADSL實線寬頻,最高約8Mbps下行速率,即便Wi-Fi後端是光纖線路,現階段的末端數據應用也沒有非要如此大的頻寬才能行使,因此Wi-Fi的速率優勢對HSDPA影響不大。

因此,HSDPA將讓行動電話營運業者(Operator)與無線網際網路服務供應商(Wireless Internet Service Provider;WISP)間的競爭也會更加激烈,未來兩者間的差別將愈來愈小,且在競爭與整併的過程中,WISP可能會佈建更多的Wi-Fi基地台,或佈建WiMAX基地台來迎戰WCDMA/HSDPA。