產業生態系統完備 HSPA技術一飛沖天

2007-08-22
不管是任何一種無線通訊技術,要提升普及率都需要完整的產業鏈配合,HSPA也不例外,除了從晶片端受到業者抬轎之外;量測業者同樣積極參與,提升訊號品質;至於基地台、用戶端設備與終端裝置業者更同樣火力全開,支持這項新技術的拓展,協助HSPA的應用服務遍地開花。
儘管受限於第三代合作夥伴計畫(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)的各種細項標準未定,R5、R6、R99與LTE的諸多版本進展紛陳,讓HSPA的聲勢為之一挫,然而卻絲毫沒有動搖業者們對HSPA的信心,從近期各家業者的動態與投資即可看出,HSPA技術將持續精進。  

晶片業者全力衝刺  

最早跳入HSPA晶片投資的業者,自然非高通(Qualcomm)莫屬。該公司早在2004年11月就推出峰值速率達1.8Mbit/s的晶片產品,並在7.2Mbit/s的晶片產品早有著墨。據悉,高通已經在其解決方案MSM6280中支援高速下鏈封包存取(HSDPA),支持的最高下鏈速度高達7.2Mbit/s;而該公司的MSM7200則另外支援高速上鏈封包存取(HSUPA),上行鏈路最高速率可達5.76Mbit/s。  

而高通在2006年11月推出的新一代平台晶片Snapdragon,除了被視為高通從手機市場跨入消費性電子市場的代表作,也因為Scorpion同時搭配數位訊號處理器(DSP)與基頻晶片,讓各項終端裝置可以支援各式3G行動技術,如UMTS/HSDPA就是其一,並已獲得三星電子同意,將內嵌Snapdragon晶片在未來的裝置之中。  

而博通(Broadcom)則於2004年收購3G晶片製造商Zyray Wireless之後,在3G/3.5G的晶片產品製造如虎添翼。其產品BCM2152乃為一多媒體基頻處理器,可進行HSDPA/WCDMA/EDGE/GPRS/GSM之訊號處理,或在WCDMA支援384Kbit/s、HSDPA環境下支援7.2Mbit/s的數據傳輸,並可在EDGE/GPRS/GSM下的850、900、1800與1900MHz、HSDPA/WCDMA的850、1900與2100MHz頻段下運作。  

比BCM2152的14mm×14mm略小的BCM2153,只有13mm×13mm,同樣採取FBGA封裝,除了同樣支援多媒體處理之外,在HSDPA高速傳輸上更有所加強,成為博通攻占HSDPA市場的主力產品之一。在安謀國際(ARM)ARM11的支援下,除了可進行多媒體運算,該產品同樣側重電源功耗議題。  

圖1 恩智浦行動通訊與個人娛樂事業部業務發展與策略合作總監Michel Windal認為,由於具有高速行動優勢與智慧型手機加持,HSPA未來在手機的發展不可限量。

不只是傳輸速率,晶片業者也持續精進其他技術層面。如不落人後的恩智浦(NXP),就投入不少資源在整合議題上。該公司目前已發表3G R99 UMTS平台產品,預計2008年第二季將發表第一個R5 HSDPA的平台,同年年底則發表整合度更高的版本。恩智浦行動通訊與個人娛樂事業部業務發展與策略合作總監Michel Windal(圖1)透露,新版本將一舉囊括基頻、類比基頻、電源管理單元(Power Management Unit, PMU)和全球衛星定位系統(GPS)。至2009年中,恩智浦更將發表R6 HSUPA平台產品。  

Windal預期,儘管今日不少應用是利用高速無線數據機,經由PCMCIA或者USB傳輸介面,來連結筆記型或桌上型電腦。然而,隨著智慧型手機的興起,2009年以後,HSDPA在手機上的應用將大幅超過筆記型電腦。  

日前英飛凌(Infineon)發表的無線收發器IC(Cellular Transceiver IC)SMARTi 3G,則能支援目前全球所有UMTS網路指定的特定頻寬,其標準類比介面亦確保能與大多數的現有3G基頻處理器相容,成為其產品的最大優勢之一。英飛凌通訊解決方案業務群副總裁暨射頻引擎業務總經理Stefan Wolff指出,雖然不追求高速,然而SMARTi 3G仍可支援第八類(Category 8)的HSDPA傳輸速率,也就是可達7.2Mbit/s之譜。  

由於完全符合HSDPA規定的資料傳輸速率,讓系統設計人員能利用相同的架構移轉至下一代UMTS手持裝置。英飛凌的產品已先後獲得日本精工精密株式會社(Seiko Instruments Inc, SII)與軟體銀行(SoftBank)的採用,應用在射頻資料通訊卡與手機上,讓當地民眾在使用筆記型電腦、PDA或是手機時,都能透過無線網路連上網際網路,享受高速下載速度。  

據悉,該公司預期在2008年初推出六十五奈米製程、HSUPA達1.5Mbit/s解決方案的樣品。雖然進一步時程尚未公布,但英飛凌計畫在2009年推出上看四十五奈米的單晶片解決方案。  

分析機構Signals Research Group創辦人Michael Thelander認為,除了資料卡(Data Card)應用與一些高階的裝置外,一般來說,3.6Mbit/s的第六類(Category 6)已經足夠。Thelander指出,專注在多種網路狀況下提升第六類晶片的效能,會比支援更高類別的HSPDA更貼近現實。事實上,儘管大部分的晶片供應商都計畫在HSUPA達成5.7Mbit/s的終極目標,但是2.0Mbit/s的傳輸速率對大部分應用可能已經足夠。  

不過,SRG同樣極為看好HSPA之未來發展,其研究顯示在2009年以後,HSDPA與HSUPA將一舉超過UMTS,占據無線通訊網路之主流地位(圖2)。

資料來源:SRG(07/2007)
圖2 2003~2010無線通訊技術分布圖

設備廠商陣營各異  

至於在網通設備業者端,則出現迥異的態度。雙手贊成HSPA發展的網通設備業者,以易利信(Ericsson)為首,領軍力抗支持全球微波存取互通介面(WiMAX)的北電(Nortel)等業者。至於華為等業者則暫時按兵不動,雙邊押寶。  

易利信技術長Hakan Eriksson明白指出,由於經濟規模與推出時間都不及HSPA,WiMAX注定無法成為主流,直至四年後,WiMAX用戶數仍將只有HSPA的二十分之一。  

圖3 台灣易利信資深產品經理楊宗憲說,HSPA在起步較早、產業鏈完整的前提之下,具有不少相對優勢。
台灣易利信資深產品經理楊宗憲(圖3)進一步解釋,先不談技術本身的比較,光從HSPA在GSM家族數年的發展來看,就已經不是其他無線通訊技術能夠相提並論的。楊宗憲指出,至今尚未看到WiMAX技術的商業應用,也未見到WiMAX在行動上的運行,更欠缺終端裝置、測試業者的奧援,在市場推廣上自然有所差異。  

楊宗憲認為,終端用戶並不在乎使用的通訊技術為何,但是從手機訊號連結、聯網、終端再到互通測試,都將耗費相關業者不少精力,而目前離全盤底定還要一段時間,讓易利信對WiMAX不抱太大期望。  

根據易利信的推估,HSPA在2005年推出後,全球至2011年將有六億用戶;然預估當時WiMAX尚未步入商用,行動式WiMAX也僅有三千萬用戶。易利信同時引用市調機構The Yankee Group的報告為佐證,指出行動式WiMAX用戶在2005年擁有約三百五十萬用戶,至2011年仍只有二千八百萬用戶,兩者差距可見一斑。  

同為網通設備供應商,北電卻抱持截然不同的觀點。北電網路WiMAX事業群總經理Peter MacKinnon日前來台時就表示,除了傳輸速度快、範圍廣之外,WiMAX還較3G家族具有成本優勢。據分析指出,在新興地區打造WiMAX網路與3G的成本比約為1:10,即可得知兩者差異。而隨著成本下降,也將影響終端產品的售價。有業者樂觀的說,WiMAX網路卡的價格可望跌破新台幣一千五百元,而今日華為的E220 3.5G HSDPA無線網卡單機價則需新台幣八千九百九十元,與電信服務業者搭配也需新台幣兩千九百九十九元,若WiMAX真可實現前述價格,對用戶將極具競爭力。  

MacKinnon也說,隨著將正交多工分頻技術(OFDM)與多重輸入輸出(MIMO)技術融入WiMAX,將可實現74Mbit/s的傳輸速率與近五十公里的傳輸範圍。  

資策會資訊市場情報中心(MIC)產業分析師郭家蓉指出,自行動式WiMAX技術標準底定、各種頻段認證實驗室陸續開放,都讓許多電信營運商對WiMAX抱持濃厚興趣。郭家蓉預計,2006年至2008年間,WiMAX網路投資年複合成長率將達225%,其中,行動式WiMAX比重更將超過固定式WiMAX。  

圖4 台灣華為總經理白明良表示,目前尚難看出WiMAX與HSPA誰會勝出,因此相信兩者將共存好一段日子。

目前暫時不唱衰任何一方的華為,則同時投資兩種技術,在產品上亦皆有出貨。台灣華為總經理白明良(圖4)說,以目前的發展來看,尚無法決定何種技術會勝出,因此兩者將會共存一段時間。支持雙方的業者認為,在WiMAX論壇全數敲定各種技術標準,以及3GPP推出LTE版本以前,技術層面究竟孰優孰劣,還需要更多時間才能一決高下。  

技術難題始終如一  

台灣羅德史瓦玆(R&S)業務部業務協理田興中(圖5)說,儘管HSPA發展乃延續GSM家族,不過,訊號品質仍始終是測試領域中的首要挑戰。田興中說,由於技術早已備齊,因此羅德史瓦茲早在2006年就已推出3GPP LTE的測試方案,並在2007年2月的3GSM大會上公開展示。據悉,羅德史瓦玆長期以來與三星(Samsung)、樂金(LG)與諾基亞(Nokia)都有合作,共同針對LTE進行技術研擬,也是得以提前做好準備的主因。

圖5 台灣羅德史瓦玆業務部業務協理田興中說,隨著通訊技術不斷進步,面臨的難題也日益升高,因而需要更多業者一同投入才能解決。

安捷倫(Agilent)也於2007年1月時推出3GPP LTE無線程式庫,該程式庫是以新一代行動通訊產品的第八版3GPP標準文件為基礎,搭配安捷倫Ptolemy模擬器,以提高設計與驗證效率。由於該程式庫提供事先定義的模擬設定及下行/上行鏈路訊號源,還有如頻譜、互補累積分布函數(CCDF)和波形量測等各項發射器分析,因此可為開發人員省去不少時間。另外,在各種分析儀器與訊號產生器上也可看到安捷倫的著墨。  

不過,儘管做好測試方案的準備,田興中也說,在無線行動通訊的領域裡,要面對的技術難題始終如一,仍聚焦在訊號品質、功耗等。田興中說,儘管目前看到多重輸入多重輸出的技術,可為訊號品質加分,不過在實際運作上,並非易事。事實上,以目前市面上無線區域網路(WLAN)802.11家族的多重輸入多重輸出產品為例,仍多為準多重輸入多重輸出(Pre-MIMO),離可以真正最佳化訊號品質還有一段距離,更遑論在WiMAX或是HSPA上的應用。  

楊宗憲說,要談行動間的訊號接收,除了天線數量外,包括天線角度、位置、換手(Handover)機制、與基地台之間的距離等,都是影響訊號品質的因素。而在接收以後,訊號處理以及與晶片的整合,也同樣不可忽視。田興中表示,與其過度專注在天線數量上,不如重視單一手機過多天線可能帶來的訊號干擾。  

至於在HSPA試行階段,各國都曾出現的用戶爭搶用戶頻寬窘境,雖然未見到技術層面的解決方案,不過卻有額外的解決方式。Windal說,上述情況同樣發生在GPRS、EDGE和UMTS初問世時,只要隨著市場逐漸成熟,電信業者就會增加數據傳輸頻寬,因此將不會阻礙HSDPA的發展。  

儘管技術難題層出不窮,業者們都相信,在整體通訊產業的群策群力之下,HSPA的未來仍將漸趨茁壯。

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