High Speed Packet Access ( HSPA ) [1] — это объединение двух мобильных протоколов — High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) и High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) — которое расширяет и улучшает производительность существующих сетей мобильной связи 3G с использованием протоколов WCDMA . Еще более усовершенствованный стандарт 3GPP под названием Evolved High Speed Packet Access (также известный как HSPA+) был выпущен в конце 2008 года, а его последующее принятие по всему миру началось в 2010 году. Новый стандарт позволяет достигать скорости передачи данных до 337 Мбит/с в нисходящем канале и 34 Мбит/с в восходящем канале; однако эти скорости редко достигаются на практике. [2]
Первые спецификации HSPA поддерживали повышенные пиковые скорости 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 емкость системы в нисходящем канале и до двух раз большую емкость системы в восходящем канале по сравнению с исходным протоколом WCDMA.
High Speed Downlink Packet Access ( HSDPA ) — это усовершенствованный протокол мобильной связи 3G (третьего поколения) в семействе High-Speed Packet Access (HSPA). HSDPA также известен как 3.5G и 3G+ . Он позволяет сетям на базе Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) иметь более высокие скорости передачи данных и емкость. HSDPA также уменьшает задержку и, следовательно, время приема-передачи для приложений.
HSDPA был представлен в 3GPP Release 5. Он сопровождался улучшением восходящего канала, который предоставил новый носитель 384 кбит/с (предыдущий максимальный носитель был 128 кбит/с). Evolved High Speed Packet Access (HSPA+), представленный в 3GPP Release 7, еще больше увеличил скорость передачи данных, добавив модуляцию 64QAM, MIMO и работу HSDPA с двумя несущими . В 3GPP Release 11 были возможны даже более высокие скорости до 337,5 Мбит/с. [3]
Первая фаза HSDPA была определена в 3GPP Release 5. Эта фаза представила новые базовые функции и была направлена на достижение пиковой скорости передачи данных 14,0 Мбит/с со значительно сокращенной задержкой. Улучшение скорости и задержки снизило стоимость за бит и улучшило поддержку высокопроизводительных приложений пакетной передачи данных. HSDPA основана на передаче по общему каналу, и ее ключевыми особенностями являются передача по общему каналу и многокодовая передача, модуляция более высокого порядка , короткий интервал времени передачи (TTI), быстрая адаптация и планирование соединения и быстрый гибридный автоматический запрос повтора (HARQ). Дополнительные новые функции включают 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.
Следующая таблица получена из таблицы 5.1a выпуска 11 3GPP TS 25.306 [4] и показывает максимальные скорости передачи данных различных классов устройств и за счет какой комбинации функций они достигаются. Скорость передачи данных на ячейку, на поток ограничена «максимальным количеством бит транспортного блока HS-DSCH, полученных в пределах HS-DSCH TTI» 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 неверно утверждается). Категории 1-4 и 11 имеют интервалы между TTI 2 или 3, что снижает максимальную скорость передачи данных на этот коэффициент. Dual-Cell и MIMO 2x2 каждый умножают максимальную скорость передачи данных на 2, поскольку несколько независимых транспортных блоков передаются через разные носители или пространственные потоки соответственно. Скорости передачи данных, указанные в таблице, округлены до одной десятичной точки.
Дальнейшие категории UE были определены, начиная с версии 3GGP 7, как Evolved HSPA ( HSPA+ ) и перечислены в разделе Evolved HSDPA UE Categories .
По состоянию на 28 августа 2009 года [обновлять]250 сетей HSDPA запустили коммерческие услуги мобильного широкополосного доступа в 109 странах. 169 сетей HSDPA поддерживали пиковую пропускную способность нисходящего канала передачи данных 3,6 Мбит/с, а все большее число сетей обеспечивало пиковую пропускную способность нисходящего канала передачи данных 21 Мбит/с. [ необходима ссылка ]
Сети CDMA2000 - EVDO имели раннее лидерство по производительности. В частности, японские провайдеры были весьма успешными эталонами для этого сетевого стандарта. Однако позже это изменилось в пользу HSDPA, поскольку все большее число провайдеров по всему миру начали его принимать.
В 2007 году все большее число телекоммуникационных компаний по всему миру начали продавать USB-модемы HSDPA для предоставления широкополосных мобильных подключений. Кроме того, выросла популярность стационарных телефонных станций HSDPA — 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 могли быть медленнее, например, в условиях ограниченного покрытия внутри помещений.
High-Speed Uplink Packet Access ( HSUPA ) — это протокол мобильной телефонии 3G в семействе HSPA. Он определен и стандартизирован в 3GPP Release 6 для повышения скорости передачи данных по восходящей линии до 5,76 Мбит/с, расширения емкости и сокращения задержки. Вместе с дополнительными улучшениями это позволяет использовать новые функции, такие как Voice over Internet Protocol (VoIP), загрузка изображений и отправка больших сообщений электронной почты.
HSUPA был вторым важным шагом в процессе эволюции UMTS. С тех пор он был заменен более новыми технологиями с более высокими скоростями передачи данных, такими 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).
HSUPA добавляет новый транспортный канал в WCDMA, называемый Enhanced Dedicated Channel (E-DCH). Он также имеет несколько улучшений, аналогичных улучшениям HSDPA, включая многокодовую передачу, более короткий интервал времени передачи, что обеспечивает более быструю адаптацию соединения , быстрое планирование и быстрый гибридный автоматический запрос повтора (HARQ) с инкрементной 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 сколько 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 самоинициированной передачи от UE, обозначенный как «незапланированный». Незапланированный режим может, например, использоваться для услуг VoIP, для которых даже сокращенный TTI и планировщик на базе Node B не в состоянии обеспечить необходимое короткое время задержки и постоянную полосу пропускания.
Каждый поток MAC-d (т. е. поток QoS) настроен на использование запланированного или незапланированного режима. UE регулирует скорость передачи данных для запланированных и незапланированных потоков независимо. Максимальная скорость передачи данных каждого незапланированного потока настраивается при установке вызова и обычно нечасто меняется. Мощность, используемая запланированными потоками, динамически контролируется узлом B с помощью сообщений абсолютного предоставления (состоящего из фактического значения) и относительного предоставления (состоящего из одного бита вверх/вниз).
На физическом уровне HSUPA вводит следующие новые каналы:
В следующей таблице показаны скорости восходящего канала для различных категорий HSUPA:
Дальнейшие категории UE были определены, начиная с версии 3GGP 7, как Evolved HSPA (HSPA+) и перечислены в разделе Evolved HSUPA UE Categories .
Evolved HSPA (также известный как HSPA Evolution, HSPA+) — это стандарт беспроводной широкополосной связи, определенный в 3GPP release 7 спецификации WCDMA. Он обеспечивает расширения существующих определений HSPA и, следовательно, обратно совместим с исходными версиями сетей WCDMA Release 99. Evolved 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 выхода (2x2 MIMO) и модуляцией более высокого порядка (64 QAM). С технологией Dual Cell эти скорости могут быть удвоены.
С 2011 года HSPA+ широко используется операторами WCDMA, и было подписано около 200 соглашений. [6]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )