الوصول المتطور عالي السرعة إلى الحزم

الموسوعة الحرة
مؤشر HSPA+ في هاتف سامسونج جالاكسي الذكي.
مؤشر HSPA+ في شريط الإشعارات الخاص بالهواتف الذكية التي تعمل بنظام Android.

تقنية الوصول المتطور عالي السرعة للبيانات ، والمعروفة اختصارًا بـ HSPA+ أو HSPA (بلس) أو HSPAP ، هي معيار تقني للاتصالات اللاسلكية ذات النطاق العريض . وهي تطوير لمعيار HSPA السابق . وقد حدد مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP)، وهو منظمة معنية بمعايير الاتصالات المتنقلة، معيار HSPA+ في الإصدار السابع والإصدارات اللاحقة. يوفر HSPA+ معدلات بيانات أعلى من HSPA الأصلي، حيث تصل السرعات النظرية إلى 42.2  ميجابت/ثانية في اتجاه التنزيل. [ 1 ]

تُعتبر تقنية HSPA+ تطورًا لتقنية الجيل الثالث (3G)، ويُشار إليها أحيانًا بالجيل 3.75G. فهي تُتيح ترقية شبكات الجيل الثالث الحالية لتوفير سرعات أقرب إلى سرعات شبكات الجيل الرابع (4G) الأحدث ، دون الحاجة إلى واجهة راديو جديدة كليًا. لهذا السبب، يجب عدم الخلط بين HSPA+ وتقنية التطور طويل الأمد (LTE) ، وهي تقنية حقيقية من الجيل الرابع (4G) تستخدم واجهة هوائية مختلفة تعتمد على تقنية OFDMA، وتتبع مسارًا تطوريًا تقنيًا منفصلًا. [ 2 ]

لتحقيق معدلات نقل بيانات أعلى، يُقدّم معيار HSPA+ تقنيات هوائيات متطورة مثل تشكيل الحزمة وتقنية الإدخال والإخراج المتعدد (MIMO) . تشكيل الحزمة هو أسلوب لمعالجة الإشارات يُركّز الإشارة اللاسلكية من محطة أساسية نحو جهاز استقبال مُحدد، بدلاً من توزيعها في جميع الاتجاهات. يُؤدي هذا التركيز للإشارة إلى تحسين الاستقبال وزيادة سرعة نقل البيانات. أما تقنية MIMO فتزيد من الإنتاجية باستخدام هوائيات متعددة في كلٍ من طرفي الإرسال (المحطة الأساسية) والاستقبال (جهاز المستخدم) لإرسال واستقبال تدفقات بيانات متعددة في آنٍ واحد. وقد أدخلت الإصدارات اللاحقة من المعيار خاصية التشغيل ثنائي الموجة الحاملة، والتي تُمكّن الجهاز من الاتصال عبر  نطاقين تردديين منفصلين بتردد 5 ميجاهرتز في وقت واحد، مما يُضاعف عرض النطاق الترددي فعلياً.

تُعدّ تقنية HSPA+ المتقدمة تطوراً إضافياً يوفر سرعات تنزيل قصوى نظرية تصل إلى 168  ميجابت/ثانية وسرعات رفع تصل إلى 22  ميجابت/ثانية. ويتحقق هذا الأداء من خلال تقنيات مثل استخدام طريقة تعديل أكثر تعقيداً (مثل 64-QAM )، والتي تُشفّر المزيد من البيانات في كل عملية إرسال، أو من خلال دمج عدة موجات راديوية مع ميزات مثل تقنية HSDPA ثنائية الخلية.

معايير شبكات الهاتف المحمول والجدول الزمني للأجيال.

يشير مصطلح "الوصلة الهابطة" إلى الاتصال بين شبكة الهاتف المحمول وجهاز المستخدم. تعمل تقنية HSPA+ على تحسين سرعات الوصلة الهابطة من خلال عدة تقنيات رئيسية.

HSDPA المتطور (HSPA+)

يمكن لشبكة HSDPA المطورة تحقيق سرعات قصوى نظرية تبلغ 28  ميجابت/ثانية و42  ميجابت/ثانية باستخدام موجة حاملة واحدة بتردد 5  ميجاهرتز. وتُصبح هذه السرعات ممكنة بفضل دمج تقنية MIMO (في الإصدار 7) مع نظام تعديل أكثر كفاءة، وهو 64-QAM (في الإصدار 8). يُحسّن هذا الدمج معدل نقل البيانات، خاصةً للمستخدمين ذوي ظروف الإشارة الجيدة. كما يُمكن تحسين جودة الخدمة للمستخدمين ذوي الاستقبال الضعيف من خلال تقنيات مثل التنوع والجدولة المشتركة. [ 3 ]

HSDPA ثنائي الموجة (DC-HSDPA)

تقنية HSDPA ثنائية الحامل ، والمعروفة أيضًا باسم HSDPA ثنائية الخلية ، هي جزء من الإصدار الثامن من معايير 3GPP. تتيح هذه التقنية للأجهزة المحمولة استقبال البيانات من  حاملين بتردد 5 ميجاهرتز في آنٍ واحد. ومن خلال تجميع عرض النطاق الترددي للحاملين (ليصبح المجموع 10  ميجاهرتز)، تستطيع تقنية HSDPA ثنائية الحامل مضاعفة معدل نقل البيانات المحتمل مقارنةً بالاتصال أحادي الحامل. وهذا يُحسّن من استخدام الموارد وكفاءة الطيف الترددي من خلال التوزيع المشترك للموارد وموازنة الأحمال بين حاملي الإرسال والاستقبال. [ 4 ]

تم إدخال فئات معدات المستخدم الجديدة 21-24 لدعم DC-HSDPA، مما يتيح سرعات نظرية تصل إلى 42.2  ميجابت/ثانية دون الاعتماد على تقنية MIMO.

تتيح الإصدارات اللاحقة سرعات أعلى. يسمح الإصدار 9 باستخدام نطاقات تردد مختلفة للموجات الحاملة المدمجة. كما يسمح باستخدام تقنية DC-HSDPA مع تقنية MIMO على كلا الموجتين الحاملتين، مما يرفع السرعات النظرية إلى 84.4  ميجابت/ثانية. [ 5 ] [ 6 ] أما الإصدارات من 10 فصاعدًا فتتيح تجميع ما يصل إلى أربع موجات حاملة.

فئات معدات المستخدم (UE)

يوضح الجدول التالي، المستمد من الجدول 5.1أ من معيار 3GPP TS 25.306 (الإصدار 11)، معدلات نقل البيانات القصوى لفئات الأجهزة المختلفة ومجموعة الميزات المستخدمة لتحقيقها. [ 7 ] يُحدَّد معدل نقل البيانات لكل خلية ولكل تدفق بالحد الأقصى لعدد بتات كتلة نقل HS-DSCH المستلمة خلال فترة نقل HS-DSCH (TTI) والحد الأدنى للفترة الزمنية بين فترات النقل . تبلغ فترة النقل 2 مللي ثانية. على سبيل المثال، يمكن لجهاز من الفئة 10 فك تشفير 27952 بت كل 2 مللي ثانية، مما ينتج عنه معدل نقل بيانات يبلغ 13976  ميجابت/ثانية (وليس 14.4  ميجابت/ثانية كما يُزعم غالبًا). أما الفئات من 1 إلى 4 والفئة 11، فتبلغ فترات النقل بينها 2 أو 3، مما يقلل الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات بهذا المقدار. تُضاعف تقنيتا Dual-Cell و MIMO 2x2 معدل نقل البيانات الأقصى بمقدار 2، لأنهما تُرسلان عدة كتل نقل مستقلة عبر موجات حاملة أو مسارات مكانية مختلفة، على التوالي. تم تقريب معدلات نقل البيانات في الجدول إلى منزلة عشرية واحدة.

ملحوظات :
  1. ↑ يشير 16-QAM إلى دعم QPSK، بينما يشير 64-QAM إلى دعم 16-QAM و QPSK.
  2. ↑ لا يوجد حد أقصى لمعدل نقل البيانات. تشير القيمة القريبة من 1 في هذا العمود إلى أن أقصى معدل لنقل البيانات لا يمكن تحقيقه إلا في الظروف المثالية. لذلك، يتم توصيل الجهاز مباشرةً بجهاز الإرسال لعرض معدلات نقل البيانات هذه.
  3. ↑ معدلات نقل البيانات القصوى المذكورة في الجدول هي معدلات نقل البيانات على مستوى الطبقة الفيزيائية. أما معدل نقل البيانات على مستوى طبقة التطبيق فيبلغ حوالي 85% من ذلك، وذلك بسبب تضمين رؤوس بروتوكول الإنترنت ( معلومات إضافية ) وما إلى ذلك.
  4. ↑ تم تحديد الفئة 19 في الإصدار 7 على أنها "للاستخدام المستقبلي". ولم يُسمح بالاستخدام المتزامن لتقنيتي 64QAM وMIMO للحصول على الحد الأقصى لمعدل البيانات المحدد إلا في الإصدار 8.
  5. تم تحديد الفئة 20 في الإصدار 7 على أنها "للاستخدام المستقبلي". ولم يُسمح بالاستخدام المتزامن لتقنيتي 64QAM وMIMO للحصول على الحد الأقصى لمعدل البيانات المحدد إلا في الإصدار 8 .

يشير مصطلح "الوصلة الصاعدة" إلى الاتصال من جهاز المستخدم إلى شبكة الهاتف المحمول.

نظام HSUPA ثنائي الناقل (DC-HSUPA)

يُعد Dual-Carrier HSUPA ، المعروف أيضًا باسم Dual-Cell HSUPA ، هو المكافئ الصاعد لـ DC-HSDPA وتم تعريفه في الإصدار 9 من 3GPP UMTS .

يحسّن نظام DC-HSUPA أداء الإرسال الصاعد من خلال تمكين الجهاز من الإرسال على  حاملين متجاورين بتردد 5 ميجاهرتز في آنٍ واحد. يتيح تجميع الحاملين هذا في الإرسال الصاعد استخدامًا أكثر كفاءة للطيف والموارد من خلال الجدولة المشتركة وموازنة الأحمال بين الحاملين، مما يؤدي إلى سرعات تحميل أعلى. [ 8 ] اكتمل توحيد الإصدار 9 في ديسمبر 2009. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

فئات معدات المستخدم (UE)

يوضح الجدول التالي سرعات الإرسال للفئات المختلفة من Evolved HSUPA.

تقنية HSPA متعددة الموجات (MC-HSPA)

تم توحيد معيار تجميع أكثر من حاملين في إصدارات لاحقة من 3GPP. ويحدد الإصدار 11، الذي تم الانتهاء منه في الربع الثالث من عام 2012، تقنية HSPA ذات 8 حوامل (تجميع ثمانية  حوامل بتردد 5 ميجاهرتز)، والمسموح بها في نطاقات غير متجاورة. وعند دمجها مع تقنية MIMO  4 ×  4 ، توفر هذه التقنية معدلات نقل قصوى نظرية تصل إلى 672 ميجابت/ثانية.  

تمثل السرعات المذكورة، مثل 168  ميجابت/ثانية، سرعات قصوى نظرية. أما السرعة الفعلية التي يحصل عليها المستخدم فستكون أقل وتعتمد على عوامل عديدة، منها جودة الإشارة اللاسلكية. عادةً ما توفر تقنية HSPA+ أعلى معدلات نقل البيانات فقط في ظروف إشارة لاسلكية ممتازة (أي بالقرب من برج الاتصالات) أو عندما يدعم كل من جهاز المستخدم والشبكة تقنية MIMO أو التشغيل متعدد الموجات الحاملة، واللتان تستخدمان أساليب تقنية مختلفة لإنشاء قنوات بيانات متوازية. [ 12 ] [ 13 ]

بنية بروتوكول الإنترنت بالكامل

يُعدّ تصميم الشبكة المسطّح بالكامل القائم على بروتوكول الإنترنت (IP ) خيارًا اختياريًا لتقنية HSPA+ . يُبسّط هذا التصميم الشبكة ويُقلّل زمن الاستجابة من خلال تبسيط مسار بيانات المستخدم. في هذا التصميم، تتصل محطات القاعدة ( العقدة B ) بالشبكة الأساسية عبر بروتوكول الإنترنت ، باستخدام تقنيات ربط حديثة وفعّالة من حيث التكلفة مثل xDSL أو Ethernet .

على وجه التحديد، يتدفق تدفق بيانات المستخدم مباشرةً من المحطة الأساسية إلى عقدة دعم بوابة GPRS (GGSN) ، وهي بوابة الوصول إلى شبكات بيانات الحزم الخارجية مثل الإنترنت. يتجاوز هذا الأمر وحدة التحكم في الشبكة اللاسلكية (RNC) وعقدة دعم خدمة GPRS (SGSN) اللتين كانتا جزءًا من بنية UMTS الأصلية . يُسهم هذا التبسيط في خفض تكاليف المعدات للمشغلين وتقليل زمن استجابة اتصالات البيانات. يمكن الاطلاع على التعريف في التقرير الفني TR25.999 الصادر عن 3GPP. مع تبسيط مسار البيانات (مستوى المستخدم)، يبقى مستوى التحكم، المسؤول عن وظائف مثل إدارة الاتصالات، دون تغيير.

كانت تقنية الإنترنت عالية السرعة عالية السرعة ( I-HSPA ) من نوكيا سيمنز نتووركس أول حل تجاري يطبق بنية بروتوكول الإنترنت المسطح المتطورة عالية السرعة (Evolved HSPA). [ 14 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "HSPA" . نبذة عنا . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2017-07-09 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2016-03-30 .
  2. ↑ "مراجعة إريكسون رقم 1 لعام 2009 - التطور المستمر لتقنية HSPA في النطاق العريض المتنقل" (ملف PDF) . Ericsson.com. 27 يناير 2009. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 5 يونيو 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 يونيو 2014 .
  3. ↑ R1-081546، "التقييم الأولي لأداء HSPA متعدد الموجات الحاملة"، إريكسون، 3GPP TSG-RAN WG1 #52bis، أبريل 2008
  4. ↑ "تقنية HSPA ثنائية الخلايا وتطورها المستقبلي - أبحاث نومور" . نومور. 10-10-2010. مؤرشف من الأصل في 1-2-2014 . تم الاطلاع عليه في 30-3-2016 .
  5. ↑ "تحديثات التقييس بشأن تطور HSPA - أبحاث نومور، مارس 2009" . نومور. 10 أكتوبر 2010. مؤرشف من الأصل في 1 فبراير 2014. تم الاطلاع عليه في 30 مارس 2016 .
  6. ↑ "تقنية HSPA ثنائية الناقل: DC-HSPA، DC-HSPDA" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 20 نوفمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2016 .
  7. ↑ 3GPP TS 25.306 v11.0.0 http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/25306.htm
  8. ↑ "نشرة نومور 3GPP 2009-03: تحديثات التقييس بشأن تطور HSPA" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 2014-02-01 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 2016-03-14 .
  9. ↑ إصدارات 3GPP
  10. ↑ نشرة نومور 3GPP الإخبارية 2009-03: تحديثات حول معايير HSPA Evolution ، مؤرشفة بتاريخ 1 فبراير 2014 على موقع Wayback Machine ، nomor.de
  11. ↑ "ورقة بحثية من نومور: تقنية HSDPA ثنائية الخلايا وتطورها" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 1 فبراير 2014. تم الاطلاع عليها بتاريخ 14 مارس 2016 .
  12. ↑ كلاس يوهانسون؛ يوهان بيرغمان؛ ديرك غيرستنبرغر؛ ماتس بلومغرين؛ أندرس والين (28 يناير 2009). "تطور تقنية HSPA متعددة الموجات" (ملف PDF) . Ericsson.com. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 26 مايو 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 يونيو 2014 .
  13. ↑ "الورقة البيضاء: تطور النطاق العريض المتنقل طويل الأمد لتقنية HSPA بعد الإصدار 10 من 3GPP" (ملف PDF) . Nokiaslemensnetworks.com. 14 ديسمبر 2010. مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 18 مارس 2012. تم الاطلاع عليها بتاريخ 1 يونيو 2014 .
  14. ↑أُرشف بتاريخ 2 يناير 2011 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .