3.5G (WCDMA HSUPA) 流動寬頻上載速度解構

前文:《3.5G (WCDMA HSDPA) 流動寬頻下載速度解構

前文談及過3.5G (WCDMA HSDPA) 流動寬頻下載速度的種種影響因素,先談下載一來是因為一般用家比較關注下載速度,另外其實無線通訊技術裏下載比上載要容易理解。其實除了無線電層面外,其他影響上載的因素與下載均相同,所以本文就不再詳述了,大家可以參對前文。

序 — 3.5G (WCDMA HSUPA) 簡介

HSDPA 與 HSUPA 的名稱一看就明白,一個是 Downlink (下傳) 一個是 Uplink (上傳),但其實制定所有 WCDMA 制式的官方組織 3GPP 是稱 HSUPA 之為 EUL (Enhanced Uplink),HSUPA 只是 Nokia 的叫法。不過由於易記易明,所以不少場合都使用 HSUPA。正如 HSDPA 一樣,HSUPA 是建基於 WCDMA 技術的附加資料傳輸制式,透過更頻密的資訊交換、運用更先進的無線訊號及更有效率的錯誤修正制式,以達至更快的上載速度。以往傳統 WCDMA (Release 99,因在 1999 年發佈,簡稱為 R99) 的上下載極速均為 384kbps,及後 HSUPA 將上載速度提升至 700kbps 以上,現時一般 HSUPA 手機或 USB modem 均支援 2Mbps 上載速度,部份更已支援 5.76Mbps。

以前文分類而言,上載速度於設備功能限制及營運上的限制與下載相同,唯獨是在無線電波流動網絡技術上有所出入。本文將嘗試用較簡潔易明的方法介紹一下 3.5G 網絡的上載技術及速度上的限制。

第一類:流動網絡技術限制

1. 網絡頻寬的定義

與下載相同,上載所謂 2Mbps 或 5.76Mbps 亦只是指無網網絡總頻寬,而非電腦所能享用的頻寬。雖然由於上載的無線訊號與下載並不完全相同,但由於同樣基於 WCDMA 架構,當中所涉及的控制訊號與實際傳送資訊的比例與下載相距不遠,所以仍可以套用下載實際速度為總頻寬 60~90% 的預算。換言之,以上載 2Mbps 總頻寬的流動寬頻為例,電腦可享用的頻寬大約介乎於 1.2~1.8Mbps 之間。

2. 上傳無線網絡使用度

上載與下載最大分別之處,是上載使用者之間不一定存在競爭,不一定要對分頻寬。前文說過,如果兩個人同時間下載,就每人最多只能享用一半的頻寬。這是因為無線電天線所傳送出來的頻寬有其最高限制 (14.4Mbps),當兩個人同時要求同一組天線傳送資料,那麼天線就只可以用其有限的頻寬資源分配予兩人。剛才說在上載的環境則不一定要對分頻寬,是因為每個使用者都擁有 2Mbps 或 5.76Mbps (視乎手機性能) 的上載頻寬,每使用者都可以用盡頻寬來傳送資料給天線,而天線只是負責接收,所以在這個角度而言每位使用者都應可用盡其上載頻寬。那麼,究竟是甚麼因素限制了上載速度呢?

可以用以下情況來理解。WCDMA 裏手機與天線的通訊,就如一班來自世界各地的學生在班房內與一名老師在對話,而上載就等同於學生向老師發問。每個學生都懂得一種獨特的語言,而老師則聽得懂所有語言。這位老師十分厲害,他的腦袋可以分拆開不同的語言,因此他可以同時間聆聽所有學生發問。但是,這位厲害的老師也有一些限制,就是所有學生加起來的總聲量不可以太大,因為如果大嘈吵的話就會連他那個厲害的腦袋也不能分拆開不同的語言。他的腦袋裏其實有很多小組,每個小組處理不同的語言。對於每一個小組而言,除了它專門處理的那種語言外,其他所有語言都會當成為嘈音。只要嘈音不太大,每個小組都能夠分拆出它專門處理的語言,從而聽到該位學生的發問。

WCDMA 的上載也是同一原理。對於基站天線而言,它可以同時接收很多使用者的訊號,並分拆開不同的使用者。對於任何一個使用者的訊號而言,所有其他使用者的訊號都是雜訊。只要整體上傳訊號強度不太高,基站就能夠成功分拆出每一位使用的訊號,從而所有人都可以用最高頻寬上傳。至於究竟有多少使用者才會導致整體上傳訊號強度過高,則非常視乎實際使用情況。這是由於每一位使用者與基站天線的距離都不同,距離越遠的人會使用更大的訊號強度,導致在空氣中產生更大的雜訊。所以,實際應用上是無法估算究竟多少人才會導致所有人的頻寬下降,要視乎在該環境中每一位使用者距離天線有多遠,以及每一位使用者的 USB modem 或手機使用多大訊號強度。

相比下載,上載在無線電波上速度限制是極度視乎實際環境,所以很難像下載般簡單以分配頻寬方法去估算在多少人的情況下每人可佔用多少頻寬。如果大家都距離天線很近、訊號清析,則有較多人可以同時享用極速;相反如果大家距離天線很遠,或有部份人以很強的訊號上傳,都會嚴重影響其他人的上傳速度。

3. 訊號接收強度與清析度 (RSCP & EcNo)

在 WCDMA 技術中,不論是下載或上載相同,最重要是訊號清析度 (EcNo)。在下載時,如果訊號很強但多個基站產生干擾,則會導致清析度下降。同樣地,在上載時,如果訊號很強但是手機之間互相干擾、雜訊太多,則會導致基站天線所接收到的清析度下降。這一點,就如同上文所述,很受實際環境中使用者分佈及上傳訊號強度所影響,難以一概而論。

至於其他兩大類,上載與下載的情況相同,此文就不再重複了,大家可參考前文《3.5G (WCDMA HSDPA) 流動寬頻下載速度解構》。希望此文有助大家初步了解 3.5G HSUPA 技術,歡迎各位交流或討論! :-)


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