Высокоскоростной пакетный доступ

Высокоскоростной пакетный доступ ( HSPA ) ^[1] представляет собой объединение двух мобильных протоколов — высокоскоростного пакетного доступа по нисходящей линии связи (HSDPA) и высокоскоростного пакетного доступа по восходящей линии связи (HSUPA), — которое расширяет и улучшает производительность существующих 3G сетей мобильной связи с использованием протоколов WCDMA . Дальнейший улучшенный 3GPP стандарт под названием Evolved High Speed Packet Access (также известный как HSPA+) был выпущен в конце 2008 года, а его последующее всемирное внедрение началось в 2010 году. Новый стандарт позволяет достигать скорости передачи данных до 337 Мбит/с в нисходящей линии связи. и 34 Мбит/с в восходящем канале; однако на практике такие скорости достигаются редко. ^[2]

Обзор

Первые спецификации HSPA поддерживали повышенную пиковую скорость передачи данных до 14 Мбит/с в нисходящем канале и 5,76 Мбит/с в восходящем канале. Они также сократили задержку и обеспечили до пяти раз большую пропускную способность системы в нисходящем канале и в два раза большую пропускную способность системы в восходящем канале по сравнению с исходным протоколом WCDMA.

Высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи (HSDPA)

Высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи ( HSDPA ) — это усовершенствованный 3G (третьего поколения) протокол мобильной связи семейства высокоскоростного пакетного доступа (HSPA). HSDPA также известен как 3.5G и 3G+ . Это позволяет сетям, основанным на универсальной системе мобильной связи (UMTS), иметь более высокие скорости передачи данных и емкость. HSDPA также уменьшает задержку и, следовательно, время прохождения сигнала туда и обратно для приложений.

HSDPA был представлен в 3GPP Release 5. Это сопровождалось улучшением восходящей линии связи, которое обеспечило новый канал передачи данных со скоростью 384 кбит/с (предыдущий максимальный канал передачи данных составлял 128 кбит/с). Усовершенствованный высокоскоростной пакетный доступ (HSPA+), представленный в 3GPP Release 7, еще больше увеличил скорость передачи данных за счет добавления модуляции 64QAM, MIMO и режима HSDPA с двумя несущими . В версии 3GPP Release 11 были возможны еще более высокие скорости — до 337,5 Мбит/с. ^[3]

Первый этап HSDPA был указан в версии 5 3GPP. На этом этапе были представлены новые базовые функции, и его целью было достижение пиковой скорости передачи данных 14,0 Мбит/с со значительно уменьшенной задержкой. Улучшение скорости и задержки снизило стоимость одного бита и расширило поддержку высокопроизводительных приложений пакетной передачи данных. HSDPA основан на передаче по общему каналу, и его ключевыми особенностями являются общий канал и многокодовая передача, модуляция более высокого порядка , короткий временной интервал передачи (TTI), быстрая адаптация и планирование канала, а также быстрый гибридный автоматический запрос повторения (HARQ). Дополнительные новые функции включают в себя высокоскоростные общие каналы нисходящей линии связи (HS-DSCH), квадратурную фазовую манипуляцию , 16- квадратурную амплитудную модуляцию и протокол высокоскоростного доступа к среде (MAC-hs) на базовых станциях.

Обновление до HSDPA часто представляет собой просто обновление программного обеспечения для сетей WCDMA. В HSDPA голосовые вызовы обычно имеют приоритет над передачей данных.

Категории пользовательского оборудования

Следующая таблица взята из таблицы 5.1a версии 11 3GPP TS 25.306. ^[4] и показывает максимальные скорости передачи данных для разных классов устройств и за счет какой комбинации функций они достигаются. Скорость передачи данных для каждой ячейки и для каждого потока ограничена «максимальным количеством бит транспортного блока HS-DSCH, полученного в пределах TTI HS-DSCH» и «минимальным интервалом между TTI». TTI составляет 2 миллисекунды. Так, например, Cat 10 может декодировать 27 952 бита/2 мс = 13,976 Мбит/с (а не 14,4 Мбит/с, как часто ошибочно утверждают). Категории 1–4 и 11 имеют интервалы между TTI равные 2 или 3, что снижает максимальную скорость передачи данных на этот коэффициент. Dual-Cell и MIMO 2x2 умножают максимальную скорость передачи данных на 2, поскольку несколько независимых транспортных блоков передаются по разным несущим или пространственным потокам соответственно. Скорости передачи данных, указанные в таблице, округлены до одного десятичного знака.

Категории пользовательского оборудования HSDPA (UE)
Category	Release	Max. number of HS-DSCH codes (per cell)	Modulation ^{[note 1]}	MIMO, Multi-Cell	Code rate at max. data rate^{[note 2]}	Max. downlink speed (Mbit/s)^{[note 3]}
1	5	5	16-QAM		.76	1.2
2	5	5	16-QAM		.76	1.2
3	5	5	16-QAM		.76	1.8
4	5	5	16-QAM		.76	1.8
5	5	5	16-QAM		.76	3.6
6	5	5	16-QAM		.76	3.6
7	5	10	16-QAM		.75	7.2
8	5	10	16-QAM		.76	7.2
9	5	15	16-QAM		.70	10.1
10	5	15	16-QAM		.97	14.0
11	5	5	QPSK		.76	0.9
12	5	5	QPSK		.76	1.8

Дополнительные категории UE были определены, начиная с версии 7 3GGP, как Evolved HSPA ( HSPA+ ) и перечислены в категории Evolved HSDPA UE .

Примечания

^ 16-QAM подразумевает поддержку QPSK, 64-QAM подразумевает поддержку 16-QAM и QPSK.
^ Максимальная скорость кода не ограничена. Значение, близкое к 1 в этом столбце, указывает на то, что максимальная скорость передачи данных может быть достигнута только в идеальных условиях. Поэтому устройство подключается непосредственно к передатчику, чтобы продемонстрировать эти скорости передачи данных.
^ Максимальные скорости передачи данных, указанные в таблице, относятся к скоростям передачи данных физического уровня. Скорость передачи данных прикладного уровня составляет примерно 85% от этой скорости из-за включения IP-заголовков ( служебной информации ) и т. д.

Принятие

По состоянию на 28 августа 2009 г. ^[update]250 сетей HSDPA запустили коммерческие услуги мобильного широкополосного доступа в 109 странах. 169 сетей HSDPA поддерживали пиковую пропускную способность нисходящего канала 3,6 Мбит/с, и все большее их число обеспечивало пиковую скорость нисходящего канала 21 Мбит/с. ^{[ нужна ссылка ]}

CDMA2000 — сети EVDO лидировали по производительности. В частности, японские провайдеры оказались весьма успешными эталонами этого сетевого стандарта. Однако позже ситуация изменилась в пользу HSDPA, поскольку все большее число провайдеров по всему миру начало его применять.

В 2007 году все большее число телекоммуникационных компаний по всему миру начали продавать USB-модемы HSDPA для обеспечения мобильного широкополосного подключения. Кроме того, выросла популярность сменных блоков HSDPA для стационарных телефонов — они обеспечивали HSDPA для передачи данных через Ethernet и Wi-Fi , а также порты для подключения традиционных стационарных телефонов. Некоторые из них продавались со скоростью соединения «до 7,2 Мбит/с». ^[5] в идеальных условиях. Однако эти услуги могут работать медленнее, например, при ограниченном покрытии в помещении.

Высокоскоростной пакетный доступ по восходящей линии связи (HSUPA)

Высокоскоростной пакетный доступ по восходящей линии связи ( HSUPA мобильной телефонии 3G ) — это протокол из семейства HSPA. Он указан и стандартизирован в 3GPP Release 6 для повышения скорости передачи данных по восходящей линии связи до 5,76 Мбит/с, увеличения пропускной способности и уменьшения задержки. Вместе с дополнительными улучшениями это позволяет использовать новые функции, такие как передача голоса по Интернет-протоколу (VoIP), загрузка изображений и отправка больших сообщений электронной почты.

HSUPA стал вторым важным шагом в процессе развития UMTS. С тех пор его заменили новые технологии с более высокими скоростями передачи, такие как LTE (150 Мбит/с для нисходящего канала и 50 Мбит/с для восходящего канала) и LTE Advanced (максимальная скорость нисходящего канала более 1 Гбит/с).

Технология

HSUPA добавляет к WCDMA новый транспортный канал, называемый расширенным выделенным каналом (E-DCH). Он также имеет несколько улучшений, аналогичных HSDPA, включая передачу с несколькими кодами, более короткий временной интервал передачи, обеспечивающий более быструю адаптацию канала , быстрое планирование и быстрый гибридный автоматический запрос повторения (HARQ) с возрастающей избыточностью, что делает повторные передачи более эффективными. Подобно HSDPA, HSUPA использует «планировщик пакетов», но он работает по принципу «запрос-предоставление», когда пользовательское оборудование (UE) запрашивает разрешение на отправку данных, а планировщик решает, когда и скольким UE будет разрешено это сделать. . Запрос на передачу содержит данные о состоянии буфера передачи и очереди на UE и его доступном запасе мощности. Однако, в отличие от HSDPA, передачи по восходящей линии связи не ортогональны друг другу.

В дополнение к этому «запланированному» режиму передачи стандарты допускают режим самоинициируемой передачи от UE, обозначенный как «незапланированный». Незапланированный режим может, например, использоваться для услуг VoIP, для которых даже уменьшенный TTI и планировщик на основе узла B не могут обеспечить необходимое короткое время задержки и постоянную полосу пропускания.

Каждый поток MAC-d (т. е. поток QoS) настроен на использование либо запланированного, либо незапланированного режима. UE независимо регулирует скорость передачи данных для запланированных и незапланированных потоков. Максимальная скорость передачи данных каждого незапланированного потока настраивается при настройке вызова и обычно не меняется часто. Мощность, используемая запланированными потоками, динамически контролируется узлом B посредством сообщений абсолютного разрешения (состоящего из фактического значения) и относительного разрешения (состоящего из одного бита увеличения/уменьшения).

На физическом уровне HSUPA вводит следующие новые каналы:

E-AGCH (Канал абсолютного гранта)
E-RGCH (относительный канал предоставления)
F-DPCH (Дробный-DPCH)
E-HICH (канал индикатора гибридного ARQ E-DCH)
E-DPCCH (выделенный физический канал управления E-DCH) – передает управляющую информацию, связанную с транспортным каналом E-DCH.
E-DPDCH (выделенный физический канал данных E-DCH) – передает транспортный канал E-DCH.

Категории пользовательского оборудования

В следующей таблице показаны скорости восходящей линии связи для различных категорий HSUPA:

Категории пользовательского оборудования HSUPA (UE)
HSUPA Category	Release	Max. Uplink Speed (Mbit/s)	Modulation
1	6	0.73	QPSK
2	6	1.46	QPSK
3	6	1.46	QPSK
4	6	2.93	QPSK
5	6	2.00	QPSK
6	6	5.76	QPSK

Дополнительные категории UE были определены, начиная с версии 7 3GGP, как усовершенствованный HSPA (HSPA+) и перечислены в разделе «Развитые категории HSUPA UE» .

Усовершенствованный высокоскоростной пакетный доступ (HSPA+)

Evolved HSPA (также известный как HSPA Evolution, HSPA+) — это стандарт беспроводной широкополосной связи, определенный в 3GPP версии 7 спецификации WCDMA. Он обеспечивает расширения существующих определений HSPA и, следовательно, обратно совместим полностью с исходными сетевыми выпусками WCDMA Выпуска 99. Усовершенствованный HSPA обеспечивает скорость передачи данных от 42,2 до 56 Мбит/с в нисходящем канале и 22 Мбит/с в восходящем канале (на несущую 5 МГц) с технологиями множественного входа, множественного вывода (2x2 MIMO) и модуляцией более высокого порядка (64 QAM). Благодаря технологии Dual Cell их можно удвоить.

С 2011 года HSPA+ широко используется операторами WCDMA, приняв около 200 обязательств. ^[6]

См. также

Широкополосный доступ
Сотовый маршрутизатор
ДигРФ V3
Глобальная ассоциация поставщиков мобильной связи
доступ в Интернет
Список пропускной способности устройства
Список сетей HSDPA
Список сетей HSUPA
Альянс мобильного широкополосного доступа
Многодиапазонное устройство (двухдиапазонное, трехдиапазонное, четырехдиапазонное, пятидиапазонное)
Полосы частот UMTS

Ссылки

↑ Nomor Research: Технический документ «Технология высокоскоростного пакетного доступа». Архивировано 23 января 2009 г., в Wayback Machine , nomor.de.
^ «Универсальная система мобильной связи (UMTS); возможности радиодоступа UE» (PDF) . ЕТСИ. Январь 2014 года . Проверено 4 марта 2014 г.
^ «ХСПА» . О нас .
^ 3GPP TS 25.306 v11.0.0 http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/25306.htm
^ «Vodafone UK – Техническое обслуживание» . Vodafone.co.uk .
^ «DC-HSPA+ обеспечивает скорость 42 Мбит/с в 39 сетях» . 3ГПП . Проверено 8 июля 2017 г.

Библиография

Заутер, Мартин (2006). Системы связи для мобильного информационного общества . Чичестер: Джон Уайли. ISBN 0-470-02676-6 .
Харри Холма и Антти Тоскала (2006). HSDPA/HSUPA для UMTS: высокоскоростной радиодоступ для мобильной связи . Уайли. ISBN 0-470-01884-4 .
Штулфаут, Райнер (2012). Высокоскоростной пакетный доступ: технологические и измерительные аспекты систем мобильной радиосвязи HSDPA и HSUPA . Мюнхен. ISBN 978-3-939837-14-5 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

Внешние ссылки

3GPP
Домашняя страница спецификаций 3GPP. Архивировано 26 октября 2008 г. на Wayback Machine.
Ассоциация GSM по HSPA
Общественный дискуссионный форум HSPA
3.5G (езда) , ericsson.com
HSPA с двумя несущими: DC-HSPA, DC-HSDPA , radio-electronics.com
Понимание проблем внедрения HSDPA. Архивировано 16 февраля 2010 г. в Wayback Machine.
Nomor Research: Технический документ «Технология высокоскоростного пакетного доступа». Архивировано 23 января 2009 г. на Wayback Machine.
Информационный бюллетень Nomor 3GPP 2009-03: Обновления стандартизации HSPA Evolution. Архивировано 1 февраля 2014 г. на Wayback Machine.

[5] 16-QAM подразумевает поддержку QPSK, 64-QAM подразумевает поддержку 16-QAM и QPSK.

[6] Максимальная скорость кода не ограничена. Значение, близкое к 1 в этом столбце, указывает на то, что максимальная скорость передачи данных может быть достигнута только в идеальных условиях. Поэтому устройство подключается непосредственно к передатчику, чтобы продемонстрировать эти скорости передачи данных.

[7] Максимальные скорости передачи данных, указанные в таблице, относятся к скоростям передачи данных физического уровня. Скорость передачи данных прикладного уровня составляет примерно 85% от этой скорости из-за включения IP-заголовков ( служебной информации ) и т. д.

[1] Nomor Research: Технический документ «Технология высокоскоростного пакетного доступа». Архивировано 23 января 2009 г., в Wayback Machine , nomor.de.

[2] «Универсальная система мобильной связи (UMTS); возможности радиодоступа UE» (PDF) . ЕТСИ. Январь 2014 года . Проверено 4 марта 2014 г.

[gsmworld-3] «ХСПА» . О нас .

[4] 3GPP TS 25.306 v11.0.0 http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/25306.htm

[8] «Vodafone UK – Техническое обслуживание» . Vodafone.co.uk .

[9] «DC-HSPA+ обеспечивает скорость 42 Мбит/с в 39 сетях» . 3ГПП . Проверено 8 июля 2017 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[note 1]

[note 2]

[note 3]

[5]

[6]

v т и доступ в Интернет
Wired	Cable Dial-up DOCSIS DSL Ethernet FTTx G.hn Nessum HomePlug HomePNA IEEE 1901 ISDN MoCA PON Power-line Broadband
Wireless PAN	Bluetooth Li-Fi Wireless USB
Wireless LAN	Wi-Fi
Long range wireless	5G NR DECT EVDO GPRS HSPA iBurst LTE MMDS Muni Wi-Fi Satellite UMTS-TDD WiMAX WiBro

v т и Телекоммуникации
History	Beacon Broadcasting Cable protection system Cable TV Communications satellite Computer network Data compression audio DCT image video Digital media Internet video online video platform social media streaming Drums Edholm's law Electrical telegraph Fax Heliographs Hydraulic telegraph Information Age Information revolution Internet Mass media Mobile phone Smartphone Optical telecommunication Optical telegraphy Pager Photophone Prepaid mobile phone Radio Radiotelephone Satellite communications Semaphore Phryctoria Semiconductor device MOSFET transistor Smoke signals Telecommunications history Telautograph Telegraphy Teleprinter (teletype) Telephone The Telephone Cases Television digital streaming Undersea telegraph line Videotelephony Whistled language Wireless revolution
Pioneers	Nasir Ahmed Edwin Howard Armstrong Mohamed M. Atalla John Logie Baird Paul Baran John Bardeen Alexander Graham Bell Emile Berliner Tim Berners-Lee Francis Blake (telephone) Jagadish Chandra Bose Charles Bourseul Walter Houser Brattain Vint Cerf Claude Chappe Yogen Dalal Daniel Davis Jr. Donald Davies Amos Dolbear Thomas Edison Lee de Forest Philo Farnsworth Reginald Fessenden Elisha Gray Oliver Heaviside Robert Hooke Erna Schneider Hoover Harold Hopkins Gardiner Greene Hubbard Internet pioneers Bob Kahn Dawon Kahng Charles K. Kao Narinder Singh Kapany Hedy Lamarr Innocenzo Manzetti Guglielmo Marconi Robert Metcalfe Antonio Meucci Samuel Morse Jun-ichi Nishizawa Charles Grafton Page Radia Perlman Alexander Stepanovich Popov Tivadar Puskás Johann Philipp Reis Claude Shannon Almon Brown Strowger Henry Sutton Charles Sumner Tainter Nikola Tesla Camille Tissot Alfred Vail Thomas A. Watson Charles Wheatstone Vladimir K. Zworykin
Transmission media	Coaxial cable Fiber-optic communication optical fiber Free-space optical communication Molecular communication Radio waves wireless Transmission line telecommunication circuit
Network topology and switching	Bandwidth Links Nodes terminal Network switching circuit packet Telephone exchange
Multiplexing	Space-division Frequency-division Time-division Polarization-division Orbital angular-momentum Code-division
Concepts	Communication protocol Computer network Data transmission Store and forward Telecommunications equipment
Types of network	Cellular network Ethernet ISDN LAN Mobile NGN Public Switched Telephone Radio Television Telex UUCP WAN Wireless network
Notable networks	ARPANET BITNET CYCLADES FidoNet Internet Internet2 JANET NPL network Toasternet Usenet
Locations	Africa Americas North South Antarctica Asia Europe Oceania (Global telecommunications regulation bodies)
Telecommunication portal Category Outline Commons