邁向3.5G HSDPA躍居行動上網主流

根據全球行動通訊行業供應商協會(GSA)的調查，截至2006年4月底，全球已經有79家行動通訊系統業者經證實正在發展，甚至有可能在近期進一步部署高速下行鏈路封包接取(High Speed Downlink Packages Access, HSDPA)系統網路，在全球已經開通的106家WCDMA(3G)系統服務業者中，多數也表示升級到HSDPA網路將是未來WCDMA網路發展的主要方向，目前全球的HSDPA商業網路服務已經達到30個，而今年將會有更多的業者加入營運，而這也包含台灣的4家WCDMA服務業者，預計至2006年底將會倍數成長至60家以上。在終端產品部分，具備HSDPA功能的產品正在快速成長，這些產品種類包括PCMCIA PC Card、HSDPA手機及嵌入式HSDPA之PCI Express Mini Card等。至2006年5月底具備HSDPA功能的行動通訊終端產品數量已經達到39個，且顯示快速增加之趨勢。  

從無線通訊技術演進來觀察，自2G(GSM)、2.5G(EDGE)進化到3G(WCDMA)，再到3.5G，未來更將進一步到LTE-HSOPA的3.9G技術，同時在數位用戶迴路(Digital Subscriber Line, DSL)的速度上也會推進到40Mbit/s的全球微波存取互通介面標準(Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX)技術，未來無線通訊將是以OFDMA為架構的4G時代，不過，考量4G技術尚未確立，且WiMAX網路仍在測試之中，目前使用WCDMA為基礎架構衍生之HSDPA技術，將是最經濟且相容性高的解決方案。因此HSDPA服務在此刻即被認為是後3G時代炙手可熱的技術之一。根據統計，在2005年時幾乎已不再投資建設2G，現階段3G則占7成左右的投資，不過預估到2007年後3G投資將逐漸被3.5G所取代，並且預估2008年起將超過3G。  

擴充與延伸WCDMA技術  

相較於目前GSM系統的9.6kbit/s資料傳輸率，以及WCDMA約2Mbit/s的傳輸速率，搭配HSDPA技術的3G網路資料傳輸速率最高可以達到14.4Mbit/s，與常見的xDSL或是纜線數據機(Cable Modem)比起來，寬頻上網的能力毫不遜色。在3GPP的協議中，是以WCDMA為基礎來建構HSDPA服務，短期來看是WCDMA的延伸，並向下相容。長期而言則是作為開發高速上行鏈路封包接取(High Speed Uplink Packages Access, HSUPA)與發展HSOPA(High Speed OFDM Pa-cket Access)、4G等未來行動寬頻通訊之基礎(圖1)。  

HSDPA是3GPP/ UTRAN-FDD制定的WCDMA標準R5版本的一部分。新的調製方法增進頻譜效率，大大提高峰值資料速率和流量。除此之外，用戶可以較少的往返時間帶來的更快服務連接。這些改進的結果是，使用HSDPA的行動通訊系統服務業者，可以在單一的無線載體上，支援比現有任何3G技術可能的更多高資料速率用戶。同時也提高無線網路控制器和基地台間的連接效率。效率大約提高為50～70%。  

WCDMA全球市占率高達90%  

從2G時代起行動通訊系統即出現兩大發展體系，一是CDMA系統包含cdmaOne到CDMA20001x、CDMA20001xEV/DO、CDMA2000EV/DO Rev A，這一體系發展至今全球占有率約10%。而從GSM到GPRS、EDGE、WCDMA、HSDPA/HSUPA之系統則有約90%占有率，由於HSDPA是以WCDMA為基礎所衍生之技術，也因此給予HSDPA很大的發展空間，加上HSDPA未來向3.9G、4G的技術延伸與擴充性，讓HSDPA成為十分看好之技術(圖2)。  

HSDPA網路建置成本低  

現階段與HSDPA技術相接近的包含WCDMA與WiMAX，其頻寬皆為5MHz，在傳輸速率上HSDPA為14.4Mbit/s，與WiMAX的15Mbit/s相當，卻遠遠高於WCDMA的2Mbit/s，同樣的HSDPA的覆蓋範圍與WiMAX相仿，最高可達5公里，但低於WCDMA的10公里(表1)。從整體數據來看，HSDPA與WiMAX技術特性差異不大，不過由於HSDPA是建構在WCDMA之上，因此在網路的建置成本上將遠低於WiMAX系統，具有相對優勢。  

OFDM及MIMO技術增加傳輸量  

OFDM(圖3)與MIMO(圖4)技術近年來廣泛運用在無線寬頻網路的應用上，HSDPA也不例外，透過OFDM與MIMO技術的運用，將提升HSDPA系統的使用效率，未來更進一步運用在3.9G的HSOPA技術上，目前北電是發展最快的業者，已在近期引入符合HSOPA技術的高速OFDM和MIMO分組存取技術，北電的整體無線通訊技術發展策略是將OFDM和MIMO技術的一些核心優勢融入所有寬頻無線系統。現階段該項技術已經納入WiMAX之中，同時也已被用於HSDPA網路的演進路徑，並將在2008年推出。未來透過OFDM及MIMO技術的引進將幫助行動通訊系統服務業者提供包括語音、大型資料傳輸的高速互動應用，以及具完全行動性且功能豐富的網路電視(IPTV)。  

此外，透過OFDM與MIMO的運用將能夠大幅增加單位傳輸容量，傳輸速率也將較原HSDPA系統提高三倍左右，也將大幅減少無線通訊所產生之干擾作用，這對於寬頻無線傳輸的終端應用開發也會有更多的助益。  

市場競爭與應用需求為發展關鍵  

目前的3G系統在容量、速率和成本方面都不足以滿足高速發展的行動多媒體業務，現階段迫切需要的是可以提供高速率資料傳輸的技術，以支援高容量、低成本的資料業務。HSDPA是對WCDMA技術上的增強，可滿足下行的高速率資料業務，完全向後相容WCDMA R99技術，毋須對現有的WCDMA網路進行較大更動，因此不會對現有WCDMA網路用戶造成影響，這也是許多WCDMA局端、終端及系統服務業者積極參與其技術和設備研發的主要原因。雖然HSDPA技術已經完全可以達到商用的要求，不過市場上是否出現應用需求卻是整個技術發展的關鍵，也就是說整個WCDMA市場的成熟將決定HSDPA的商用進展及規模。在WCDMA市場加速發展的背景下，不同的WCDMA系統服務業者將會根據競爭環境與自身發展戰略等因素選擇HSDPA的商用策略。而現階段行動通訊系統服務業者推動HSDPA發展的因素主要在市場競爭與需求。  

由於3G服務受限於其技術特性，使得業務推展未見快速成長，讓行動通訊系統業者試圖藉由提升技術特性來開拓市場，HSDPA便成非常適合的工具，對於CDMA2000業者，原WCDMA業者跨入HSDPA服務將可以拉攏更多競爭對手之用戶，也將使得CDMA2000系統服務業者面臨強大的競爭考驗。另外，也有部分WCDMA系統服務業者因為較晚切入3G市場，或是受限於本身市場開拓能力，從而面臨3G業務難以實現突破的挑戰。因此，選擇積極部署HSDPA的策略，以爭取3G業務上的技術優勢，台灣的威寶電信就是其中主要的例子。  

與WCDMA系統相比，提供更高的存取速率是HSDPA最大的技術優勢，這也是系統服務業者希望利用HSDPA提升競爭力的前提。然而自3G系統商用以來，目前全球電信業已從原來的技術驅動轉變為業務驅動。  

從目前的行動通訊業務發展來看，對於寬頻網路的應用主要有大流量的音樂下載、視訊會議、視訊檔案及圖檔下載、多媒體互動遊戲、高速無線上網以及發送電子郵件等，這些業務也將成為未來支撐HSDPA生存與發展的需求基礎。就全球3G市場發展來觀察，日韓等國家不僅在3G商用進程領先，而且3G已逐漸走向主流市場，對這些高速行動多媒體應用的需求也最迫切，因此這些國家中的WCDMA系統服務業者普遍對HSDPA抱持比較積極的態度。  

HSDPA網路布建如火如荼  

對於用戶而言，HSDPA服務意味著更快速的服務時間。同時，行動通訊系統業者可以以更低的成本和更高收益提供高階服務。由於HSDPA解決方案完全向後相容於WCDMA網路，該方案也可以很經濟地更新現有基礎結構。通過提供更高品質和更大容量，也有助於推動資料密集型服務的消費，帶給系統服務業者更多行動資料通訊方面的收入。到目前為止，HSDPA技術以最低的成本提供最好的性能，實現真正大規模市場的行動IP多媒體應用。  

要觀察HSDPA的發展就必須關注WCDMA的發展概況，現階段全球共有106家系統服務業者開通WCDMA業務，而這些業者即是HSDPA的潛在發展業者。根據GSA的調查，目前提供HSDPA業務的地區包括主要集中在歐洲地區，其中包括澳大利亞、保加利亞、克羅地亞、捷克、愛沙尼亞、芬蘭、法國、德國、匈牙利、義大利、荷蘭、葡萄牙、瑞士等。另外還有美國、日本及少部分亞太地區國家。經確認的包括23個國家及地區的30個HSDPA網路正推出商用業務，預測到2006年底將會突破60個系統網路服務。  

歐洲為全球3G發展的重心，目前已經擁有超過3,000萬WCDMA用戶，占據超過全球一半的市場能量，由於易利信對歐洲電信服務業者的大力支持推動，才造就HSDPA服務在歐洲快速商用的現況。Telefonica Moviles、Vodafone、Orange、Telstra和Amena等電信系統服務業者都已相繼推出HSDPA服務。  

在日本，NTT DoCoMo是目前國際上3G用戶最多的系統服務業者，也因此在2005年即開始對HSDPA進行測試與部署。NTT DoCoMo一開始就把HSDPA定位於向普通客戶提供手機附加服務，以滿足3G用戶對多媒體應用的更多需求。其近期已發表數款HSDPA手機，並預計將在2006下半年開通HSDPA服務。  

韓國在2003年底通過SKT和KTF兩家電信系統服務業者取得WCDMA牌照。不過由於WCDMA網路和原有其所提供之CDMA2000 EV-DO網路之間並不能進行資訊相容，加上WCDMA手機與CDMA手機間無法使用號碼攜帶服務和終端匱乏等因素，截至2005年底韓國WCDMA用戶數不到1.5萬戶，同一時期CDMA2000 EV-DO用戶則超過1,200萬。因此SKT與KTF都計畫跳過WCDMA，直接引入3.5G的HSDPA服務，其中SKT於2006年5月正式開通HSDPA(3.5G)行動通訊服務。並在首爾、仁川、釜山、大邱、大田、濟州等25個主要城市率先開通該服務，希望在一年內把開通城市增加到84座。其HSDPA手機則是採用三星所開發之終端產品。  

HSDPA設備迅速增加  

隨著HSDPA網路的陸續開通，支援HSDPA的相關終端產品也快速增加，從2006年2～5月，短短三個月支援HSDPA的電話或行動終端設備從25種增加至39種。現在市場上共有13家終端產品供應商，提供14款行動電話、15款PCMCIA PC Card、7款PCI Express Mini Card，表2詳列其中主要之相關產品之內容及技術規格。  

目前發展最積極的包含北電、西門子與三星等業者，其中三星是以搭配電信系統服務業者開發相關手機產品為主要發展策略，除了幫SKT和KTF開發相關HSDPA手機外，近期也對Vodafone供應HSDPA技術的新型手機。另外，台灣的明基-西門子最近也推出全球第一款配備320萬畫素自動對焦相機功能的HSDPA手機EF91。據了解，NTT DoCoMo將會於2006年7月在日本推出EF91手機，至於T-Mobile和Vodafone等歐洲行動通訊系統服務業者也將在歐洲市場銷售明基-西門子的HSDPA手機。  

除了HSDPA手機外，PCMCIA PC Card與PCI Express Mini Card也有許多不同技術相容規格之產品，最特別的是摩托羅拉與Option GlobeTrotter皆推出內建802.11的雙模(Dual Mode)產品，積極透過差異化商品搶占市場。  

HSDPA備受期待  

HSDPA在技術上相容於WCDMA，在功能上能建構更高容量與傳輸速率的服務，在市場上能提供更多功能之終端應用，對行動通訊系統通訊服務業者而言，能利用最低的成本達到其服務升級的目的，對消費者來說，有更多元化的服務可供選擇。整體看來，更多的多媒體服務能吸引更多的2G或是2.5G的用戶提早進入3G服務市場，對於3G服務將有進一步的刺激效果。另外，HSDPA技術所增加的頻寬與傳輸速率將讓多媒體應用空間更加廣泛，許多在3G時代無法達到的夢想，將透過此技術而逐一實現，HSDPA服務所能呈現的將不只是到4G服務前的過渡技術，而是有機會成為廣受歡迎的行動上網主流技術。  

(本文作者任職於主導產業顧問)  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌66期8月號)