الوصول إلى الحزمة عالية السرعة

جزء من سلسلة عن
تقنيات الشبكات اللاسلكية
التناظرية
0جي 1 جيجا ( 1.5 جيجا )
رقمي
2G ( 2.5G , 2.75G , 2.9G ) 3G (3.5G، 3.75G ، 3.9G/3.95G ) 4G ( 4G/4.5G ، 4.5G ، 4.9G ) 5G ( 5.25G , 5.5G ) 6جي
الاتصالات المتنقلة
ف ت هـ

الوصول عالي السرعة للحزم ( HSPA ) ^[1] هو مزيج من بروتوكولين للجوال - الوصول عالي السرعة للحزم في الاتجاه الهابط (HSDPA) والوصول عالي السرعة للحزم في الاتجاه الصاعد (HSUPA) - والذي يعمل على توسيع وتحسين أداء شبكات الاتصالات المحمولة 3G الحالية باستخدام بروتوكولات WCDMA . تم إصدار معيار 3GPP محسن آخر يسمى الوصول عالي السرعة للحزم (المعروف أيضًا باسم HSPA +) في أواخر عام 2008، مع بدء التبني العالمي اللاحق في عام 2010. يسمح المعيار الأحدث لمعدلات البت بالوصول إلى 337 ميجابت في الثانية في الاتجاه الهابط و34 ميجابت في الثانية في الاتجاه الصاعد؛ ومع ذلك، نادرًا ما يتم تحقيق هذه السرعات في الممارسة العملية. ^[2]

دعمت مواصفات HSPA الأولى معدلات ذروة بيانات متزايدة تصل إلى 14 ميجابت/ثانية في الاتصال الهابط و5.76 ميجابت/ثانية في الاتصال الصاعد. كما قللت من زمن الوصول ووفرت ما يصل إلى خمسة أضعاف سعة النظام في الاتصال الهابط وما يصل إلى ضعف سعة النظام في الاتصال الصاعد مقارنة ببروتوكول WCDMA الأصلي.

يعد بروتوكول الوصول إلى حزم البيانات عالية السرعة ( HSDPA ) بروتوكول اتصالات محمول متطور من الجيل الثالث ( 3G ) ضمن عائلة بروتوكول الوصول إلى حزم البيانات عالية السرعة (HSPA). يُعرف بروتوكول HSDPA أيضًا باسم 3.5G و 3G+ . وهو يسمح للشبكات القائمة على نظام الاتصالات المتنقلة العالمي (UMTS) بالحصول على سرعات بيانات وسعات أعلى. كما يقلل بروتوكول HSDPA من زمن الوصول ، وبالتالي وقت الذهاب والإياب للتطبيقات.

تم تقديم تقنية HSDPA في الإصدار 5 من مشروع 3GPP. وقد صاحب ذلك تحسين في الاتصال الصاعد الذي قدم ناقلًا جديدًا بسرعة 384 كيلوبت/ثانية (كان الناقل الأقصى السابق 128 كيلوبت/ثانية). كما أدى الوصول إلى الحزمة عالية السرعة المتطورة (HSPA+)، الذي تم تقديمه في الإصدار 7 من مشروع 3GPP، إلى زيادة معدلات البيانات عن طريق إضافة تعديل 64QAM، و MIMO ، وتشغيل HSDPA ثنائي الناقل . وفي ظل الإصدار 11 من مشروع 3GPP، أصبحت السرعات الأعلى التي تصل إلى 337.5 ميجابت/ثانية ممكنة. ^[3]

تم تحديد المرحلة الأولى من HSDPA في الإصدار 5 من 3GPP. قدمت هذه المرحلة وظائف أساسية جديدة وكانت تهدف إلى تحقيق معدلات بيانات قصوى تبلغ 14.0 ميجابت في الثانية مع انخفاض كبير في زمن الوصول. أدى التحسن في السرعة وزمن الوصول إلى تقليل التكلفة لكل بت وتعزيز الدعم لتطبيقات حزم البيانات عالية الأداء. يعتمد HSDPA على نقل القناة المشتركة، وميزاته الرئيسية هي القناة المشتركة ونقل متعدد الرموز، والتعديل من الدرجة الأعلى ، وفترة زمنية قصيرة للإرسال (TTI)، والتكيف السريع للرابط والجدولة، وطلب التكرار التلقائي الهجين السريع (HARQ). تتضمن الميزات الجديدة الإضافية قنوات مشتركة عالية السرعة للوصلة الهابطة (HS-DSCH)، ومفتاح تحويل الطور التربيعي ، وتعديل سعة التربيع 16 ، وبروتوكول الوصول المتوسط ​​عالي السرعة (MAC-hs) في المحطات الأساسية.

غالبًا ما يكون الترقية إلى HSDPA مجرد تحديث للبرنامج لشبكات WCDMA. في HSDPA، عادةً ما تكون الأولوية للمكالمات الصوتية على نقل البيانات.

الجدول التالي مشتق من الجدول 5.1أ من الإصدار 11 من 3GPP TS 25.306 ^[4] ويُظهِر أقصى معدلات البيانات لفئات الأجهزة المختلفة وبأي مجموعة من الميزات يتم تحقيقها. إن معدل البيانات لكل خلية ولكل تيار محدود بـ "العدد الأقصى للبتات من كتلة نقل HS-DSCH المستلمة داخل HS-DSCH TTI" و"الحد الأدنى للفاصل الزمني بين TTI". يبلغ TTI 2 مللي ثانية. لذا، على سبيل المثال، يمكن لـ Cat 10 فك تشفير 27952 بت / 2 مللي ثانية = 13.976 ميجابت / ثانية (وليس 14.4 ميجابت / ثانية كما يُزعم غالبًا بشكل غير صحيح). تحتوي الفئات 1-4 و11 على فترات زمنية بين TTI تبلغ 2 أو 3، مما يقلل من أقصى معدل بيانات بهذا العامل. تضاعف كل من تقنية Dual-Cell وMIMO 2x2 الحد الأقصى لمعدل البيانات بمقدار 2، وذلك لأن العديد من كتل النقل المستقلة يتم إرسالها عبر ناقلات أو تدفقات مكانية مختلفة على التوالي. يتم تقريب معدلات البيانات الموضحة في الجدول إلى أقرب نقطة عشرية.

فئات معدات المستخدم (UE) HSDPA
فئة	يطلق	الحد الأقصى لعدد أكواد HS-DSCH (لكل خلية)	التعديل [ملاحظة 1]	MIMO، متعدد الخلايا	معدل الترميز عند الحد الأقصى لمعدل البيانات [ملاحظة 2]	الحد الأقصى لسرعة التنزيل (ميغابت/ثانية) [ملاحظة 3]
1	5	5	16-ق م		.76	1.2
2	5	5	16-ق م		.76	1.2
3	5	5	16-ق م		.76	1.8
4	5	5	16-ق م		.76	1.8
5	5	5	16-ق م		.76	3.6
6	5	5	16-ق م		.76	3.6
7	5	10	16-ق م		.75	7.2
8	5	10	16-ق م		.76	7.2
9	5	15	16-ق م		.70	10.1
10	5	15	16-ق م		.97	14.0
11	5	5	كيو بي اس كيه		.76	0.9
12	5	5	كيو بي اس كيه		.76	1.8

تم تعريف فئات UE إضافية من إصدار 3GGP 7 فصاعدًا باسم HSPA المتطورة ( HSPA+ ) ومدرجة في فئات UE المتطورة HSDPA .

اعتبارًا من 28 أغسطس 2009 ^[تحديث]، أطلقت 250 شبكة HSDPA خدمات النطاق العريض المحمول تجاريًا في 109 دولة. دعمت 169 شبكة HSDPA معدل نقل بيانات الذروة عند 3.6 ميجابت في الثانية، وقدم عدد متزايد منها معدل نقل بيانات الذروة عند 21 ميجابت في الثانية. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

كانت شبكات CDMA2000 - EVDO رائدة في الأداء في وقت مبكر. وعلى وجه الخصوص، كانت الشركات اليابانية من بين المعايير الناجحة للغاية لهذا المعيار الشبكي. ومع ذلك، تغير هذا لاحقًا لصالح HSDPA، حيث بدأ عدد متزايد من الشركات في جميع أنحاء العالم في تبنيه.

في عام 2007، بدأ عدد متزايد من شركات الاتصالات في جميع أنحاء العالم في بيع أجهزة مودم USB HSDPA لتوفير اتصالات النطاق العريض عبر الهاتف المحمول. بالإضافة إلى ذلك، نمت شعبية صناديق استبدال الخطوط الأرضية HSDPA - والتي وفرت HSDPA للبيانات عبر Ethernet و Wi-Fi ، بالإضافة إلى المنافذ لتوصيل الهواتف الأرضية التقليدية. تم تسويق بعضها بسرعات اتصال "تصل إلى 7.2 ميجابت في الثانية" ^[5] في ظل ظروف مثالية. ومع ذلك، يمكن أن تكون هذه الخدمات أبطأ، كما هو الحال عندما تكون في تغطية هامشية في الأماكن المغلقة.

يعد الوصول إلى حزم البيانات عالية السرعة ( HSUPA ) أحد بروتوكولات الهاتف المحمول من الجيل الثالث في عائلة HSPA. وقد تم تحديده وتوحيده في الإصدار 6 من 3GPP لتحسين معدل البيانات في الربط الصاعد إلى 5.76 ميجابت/ثانية، وتوسيع السعة، وتقليل زمن الوصول. وبالإضافة إلى التحسينات الإضافية، يسمح هذا بميزات جديدة مثل نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP)، وتحميل الصور، وإرسال رسائل بريد إلكتروني كبيرة الحجم.

كانت تقنية HSUPA هي الخطوة الرئيسية الثانية في عملية تطور تقنية UMTS. ومنذ ذلك الحين حلت محلها تقنيات أحدث بمعدلات نقل أعلى، مثل LTE (150 ميجابت/ثانية للتحميل و50 ميجابت/ثانية للتحميل) و LTE Advanced (أقصى معدلات للتحميل تزيد عن 1 جيجابت/ثانية).

يضيف HSUPA قناة نقل جديدة إلى WCDMA، تسمى القناة المخصصة المحسنة (E-DCH). كما تتميز بالعديد من التحسينات المشابهة لتلك الموجودة في HSDPA، بما في ذلك النقل متعدد الرموز، وفترة زمنية أقصر للنقل مما يتيح تكيفًا أسرع للرابط ، والجدولة السريعة، وطلب التكرار التلقائي الهجين السريع (HARQ) مع التكرار التدريجي، مما يجعل إعادة الإرسال أكثر فعالية. على غرار HSDPA، يستخدم HSUPA "مجدول حزم"، لكنه يعمل على مبدأ "منح الطلب" حيث يطلب جهاز المستخدم (UE) الإذن بإرسال البيانات ويقرر المجدول متى وكم عدد أجهزة المستخدم التي يُسمح لها بذلك. يحتوي طلب الإرسال على بيانات حول حالة مخزن الإرسال والطابور في UE وهامش الطاقة المتاحة له. ومع ذلك، على عكس HSDPA، فإن عمليات الإرسال في الاتجاه الصاعد ليست متعامدة مع بعضها البعض.

بالإضافة إلى هذا النمط "المجدول" من النقل، تسمح المعايير بنمط نقل يتم تشغيله ذاتيًا من وحدات المستخدم النهائي، والذي يُشار إليه بـ"غير المجدول". يمكن استخدام النمط غير المجدول، على سبيل المثال، لخدمات VoIP التي لا يستطيع حتى TTI المخفض والمجدول القائم على Node B توفير وقت التأخير القصير اللازم وعرض النطاق الترددي الثابت.

يتم تكوين كل تدفق MAC-d (أي تدفق QoS) لاستخدام أوضاع مجدولة أو غير مجدولة. يضبط UE معدل البيانات للتدفقات المجدولة وغير المجدولة بشكل مستقل. يتم تكوين الحد الأقصى لمعدل البيانات لكل تدفق غير مجدول عند إعداد المكالمة، وعادة لا يتغير بشكل متكرر. يتم التحكم في الطاقة المستخدمة بواسطة التدفقات المجدولة ديناميكيًا بواسطة العقدة B من خلال رسائل المنح المطلقة (المكونة من قيمة فعلية) والمنح النسبية (المكونة من بت واحد لأعلى/لأسفل).

في الطبقة المادية ، يقدم HSUPA القنوات الجديدة التالية:

• E-AGCH (قناة المنحة المطلقة)
• E-RGCH (قناة المنح النسبية)
• F-DPCH (الكسرية-DPCH)
• E-HICH (قناة مؤشر ARQ الهجين E-DCH)
• E-DPCCH (قناة التحكم المادية المخصصة E-DCH) – تحمل معلومات التحكم المرتبطة بقناة النقل E-DCH
• E-DPDCH (قناة البيانات المادية المخصصة E-DCH) – تحمل قناة نقل E-DCH

يوضح الجدول التالي سرعات الاتصال الصاعد للفئات المختلفة من HSUPA:

فئات معدات المستخدم (UE) HSUPA
فئة HSUPA	يطلق	الحد الأقصى لسرعة الاتصال (ميغابت/ثانية)	تعديل
1	6	0.73	كيو بي اس كيه
2	6	1.46	كيو بي اس كيه
3	6	1.46	كيو بي اس كيه
4	6	2.93	كيو بي اس كيه
5	6	2.00	كيو بي اس كيه
6	6	5.76	كيو بي اس كيه

تم تعريف فئات UE إضافية من إصدار 3GGP 7 فصاعدًا على أنها HSPA المتطورة (HSPA+) ومدرجة في فئات UE المتطورة HSUPA .

إن تقنية Evolved HSPA (المعروفة أيضًا باسم HSPA Evolution، HSPA+) هي معيار نطاق عريض لاسلكي محدد في الإصدار 7 من مواصفات WCDMA 3GPP . وهي توفر امتدادات لتعريفات HSPA الحالية وبالتالي فهي متوافقة مع الإصدارات السابقة حتى الإصدارات الأصلية لشبكة WCDMA الإصدار 99. توفر تقنية Evolved HSPA معدلات بيانات تتراوح بين 42.2 و56 ميجابت/ثانية في الاتجاه الهابط و22 ميجابت/ثانية في الاتجاه الصاعد (لكل ناقل 5 ميجاهرتز) مع تقنيات الإدخال المتعدد والإخراج المتعدد (2x2 MIMO) والتعديل من الدرجة الأعلى (64 QAM). وباستخدام تقنية Dual Cell، يمكن مضاعفة هذه المعدلات.

منذ عام 2011، تم نشر تقنية HSPA+ على نطاق واسع بين مشغلي WCDMA، مع ما يقرب من 200 التزام. ^[6]

• النطاق العريض
• جهاز توجيه خلوي
• ديجرف الإصدار 3
• رابطة موردي الهواتف المحمولة العالمية
• الوصول إلى الإنترنت
• قائمة نطاقات النطاق الترددي للأجهزة
• قائمة شبكات HSDPA
• قائمة شبكات HSUPA
• تحالف النطاق العريض المحمول
• جهاز متعدد النطاقات (ثنائي النطاق، ثلاثي النطاق، رباعي النطاق، خماسي النطاق)
• نطاقات تردد UMTS

• سوتر، مارتن (2006). أنظمة الاتصالات لمجتمع المعلومات المتنقل . تشيتشيستر: جون وايلي. ISBN 0-470-02676-6.
• هاري هولما وأنتي توسكالا (2006). HSDPA/HSUPA لـ UMTS: الوصول اللاسلكي عالي السرعة للاتصالات المتنقلة . وايلي. ISBN 0-470-01884-4.
• Stuhlfauth, Reiner (2012). High Speed ​​Packet Access: Technology and measurement aspects of HSDPA and HSUPA mobile radio systems . ميونيخ. ISBN 978-3-939837-14-5.{{cite book}}:CS1 maint: موقع الناشر المفقود ( الرابط )

• 3GPP
• الصفحة الرئيسية لمواصفات 3GPP مؤرشفة في 26 أكتوبر 2008، على موقع Wayback Machine
• جمعية GSM حول HSPA
• منتدى مناقشة HSPA العام
• 3.5G drivin، ericsson.com
• HSPA ذات الناقل المزدوج: DC-HSPA، DC-HSDPA، radio-electronics.com
• فهم تحديات تنفيذ HSDPA محفوظ في 16 فبراير 2010، على موقع Wayback Machine
• Nomor Research: White Paper "Technology of High Speed ​​Packet Access" Archived January 23, 2009, at the Wayback Machine
• نشرة Nomor 3GPP 2009-03: تحديثات التقييس حول تطور HSPA محفوظ في 1 فبراير 2014، على موقع Wayback Machine