2006-09-09

為何HSDPA能提升3G網絡速度?

HSDPA(俗稱3.5G)提供下鏈速率最高理論值可達14 Mbps,一般可做1.8Mbit/s,近日香港已推出3.6Mbit/s的HSDPA服務,已經相當先進。單從數字看,HSDPA超越了廉價的固網寬頻,堪稱「流動寬頻(Mobile Broadband)」。
HSDPA除了比速度為384Kbit/s的3G上網要快之外,還令手機用戶數據傳輸的延遲更短(Low Network Latency),亦為多媒體應用服務提供很好的技術平台。以下是HSDPA扼要說明特點(以下資料參考愛立信White Paper文件):

1. 時框縮短
無線時框(TTI,Tramission Time Interval)數據傳輸的時間長度。數據訊息轉化為無線電波在大氣中傳送,可想像為串流不息的訊息流,無線電波就如火車似的運載時編了碼的數據包。為了確保數據傳送不會出錯,那便以時間分隔(Time Interval)訊息流。
HSDPA將TTI設定為2ms,而W-CDMA的TTI則為10ms。在2ms時間隔格傳送8個碼,比起10ms傳送40個碼,網絡回應速度較快,亦即是會減低網絡延誤。為了提供向後兼容性,W-CDMA的10ms時框內包含5個HSDPA子時框。

2. 通道共享傳輸
HSDPA在W-CDMA傳輸物理層(PHY)上,新增若干傳輸通道,包括HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel) 及HS-DPCCH(HS-Physical Control Channel)。前者是主要用來傳數據的,提供多條邏輯通道的基制,讓2至4個用戶共享傳輸通道,加強了數據傳輸的靈活性。後者主要用來控制數據傳輸,以保持通道質素(CQI, Channel Quality),以配合適應性編碼(Adaptive Modulation and Coding)。

3. 適應性編碼
這功能涉及編碼(Coding)與調制(Modulation)方法。「調制(或稱調變)」將訊號轉變為無線電波的技術。無線電波是以波的形式(Waveform),可視為一種攜帶訊號的載體(Carrier),訊號則會以頻率變化(Frequency)及相位(Phase)來表示。
舉個例子說明,跟無線電波類似的會是數據機(Modem)通過電話機傳數據。數據(Digital data)經數據機調變成類比載波(Carrier Wave)在電話線中傳輸,對方的數據機接受訊號,將之解調(De-Modulation)還原為數據。
以前電話線用聲音為載波,容量低亦易受干擾,故速度很低,只有56Kbit/s。現時香港常用的ADSL Modem不局限於聲音載波,故此速度大為提升,可達1.5至8Mbit/s。其基本原理仍採用是調制方式:數據變成頻率,再由頻率轉為數據。為何要用這樣做?因為電話線並非為傳數據而設計,長程數據傳輸容易受干擾,或訊號衰減,而調制方式提供糾錯功能,保持傳輸的穩定性及完整性。
無線通訊,在某程度上,跟電話線傳數據相類似,也是採用調制方式進行。問題電波在空氣中傳送,要比在電話線傳輸不穩定,容易受干擾,故需要採用各種方法去糾錯及復原通訊,而HSDPA則採用適應性編碼方法,減少訊號干擾,以及增快傳輸速度。

4. 調制方式的改進
無線數據速度會受調制方式影響。W-CDMA使用QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying)調制方法,訊號變化可表達2bit數據(2bits/symbol)。HSDPA使用16QAM(16-Quadrature Amplitude Modulation)則會可訊號變化可表達4bit數據(4bits/symbol)。由此可知,HSDPA令載波容量倍增。
連線穩定性會影響數據傳輸速度。由於用戶使用HSDPA服務時流動不居,無線通訊常會變化,當無線電訊號轉弱時,而手機裝置不能配合改變的話,便會容易斷線。斷線再續會花時間,這會令數據傳輸速度變慢。HSDPA的設計時考慮這些因素,基站採用快速排程(Fast Scheduling),再配合通道共享傳輸,以保持HSDPA的數據傳輸效率。

近日寫了一些電訊文章,談及HSDPA網絡的發展,但技術細節就不便多談了。有人問我,竟有人問我HSDPA,提出QAM之類的技術字眼。我說:「這些東西不必懂,就算弄了懂,也不寫出來,因為無人會看。」

回心一想,現時香港的IT報刊不會歡迎這種技術文章,即使寫了也不會有人登老實說,純以商業原則,讀者主導的立場,許多文章根本無發表可能。然而,無所不包的互聯網正好為這類技術文章提供發表園地。(以前投稿報刊,沒有這樣的園地)

反正,寫Blog並不為錢,目的是我所學所得的知識經驗跟人分享。況且,我最初寫技術文章是以小眾讀者群為對象,並非為對電腦科技全無興趣的人而寫的。無論如何,寫這篇文章可說是令我緬懷過去,尋回自我本色。

沒有留言: