الوصول السريع إلى الحزم

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

أيقونة HSPA على هاتف ذكي يعمل بنظام Android

تقنية الوصول السريع للبيانات ( HSPA ) [ 1 ] هي دمج لبروتوكولين للهواتف المحمولة - تقنية الوصول السريع للبيانات في اتجاه التنزيل (HSDPA) وتقنية الوصول السريع للبيانات في اتجاه الرفع (HSUPA) - تعمل على توسيع وتحسين أداء شبكات الاتصالات المتنقلة من الجيل الثالث (3G ) الحالية باستخدام بروتوكولات WCDMA . وقد تم إصدار معيار 3GPP مُحسَّن يُسمى تقنية الوصول السريع للبيانات المتطورة (HSPA+) في أواخر عام 2008، وبدأ اعتماده عالميًا في عام 2010. يُتيح هذا المعيار الجديد معدلات نقل بيانات تصل إلى 337 ميجابت/ثانية في اتجاه التنزيل و34 ميجابت/ثانية في اتجاه الرفع؛ إلا أن هذه السرعات نادرًا ما تُحقق عمليًا. [ 2 ]  

ملخص

دعمت مواصفات HSPA الأولى معدلات بيانات قصوى تصل إلى 14  ميجابت/ثانية في وصلة التنزيل و5.76  ميجابت/ثانية في وصلة الرفع. كما قللت من زمن الاستجابة ووفرت سعة نظام أكبر بخمس مرات في وصلة التنزيل وضعف سعة النظام في وصلة الرفع مقارنةً ببروتوكول WCDMA الأصلي.

معايير شبكة الهاتف المحمول والجدول الزمني للجيل

بروتوكول الوصول السريع لحزم البيانات في اتجاه التنزيل ( HSDPA ) هو بروتوكول اتصالات متطور من الجيل الثالث ( 3G ) ضمن عائلة بروتوكولات الوصول السريع لحزم البيانات (HSPA). يُعرف HSDPA أيضًا باسم 3.5G و 3G+ . يُمكّن هذا البروتوكول الشبكات القائمة على نظام الاتصالات المتنقلة العالمي (UMTS) من الحصول على سرعات نقل بيانات وسعة أكبر. كما يُقلل HSDPA من زمن الاستجابة ، وبالتالي زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا للتطبيقات.

تم تقديم تقنية HSDPA في الإصدار الخامس من مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP). ورافق ذلك تحسينٌ في وصلة الإرسال، مما وفر سرعة نقل بيانات جديدة تبلغ 384  كيلوبت/ثانية (كانت السرعة القصوى السابقة 128  كيلوبت/ثانية). أما تقنية الوصول المتطور عالي السرعة للبيانات (HSPA+)، التي طُرحت في الإصدار السابع من مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP)، فقد زادت من معدلات نقل البيانات بإضافة تعديل 64QAM، وتقنية MIMO ، وتشغيل HSDPA ثنائي الموجة. وفي الإصدار الحادي عشر من مشروع شراكة  الجيل الثالث (3GPP)، أصبحت السرعات أعلى بكثير، حيث وصلت إلى 337.5 ميجابت/ثانية. [ 3 ]

تم تحديد المرحلة الأولى من تقنية HSDPA في الإصدار الخامس من 3GPP. وقد أدخلت هذه المرحلة وظائف أساسية جديدة، وهدفت إلى تحقيق معدلات بيانات قصوى تبلغ 14.0  ميجابت/ثانية مع تقليل زمن الاستجابة بشكل ملحوظ. وقد أدى تحسين السرعة وزمن الاستجابة إلى خفض تكلفة البت الواحد، وتعزيز دعم تطبيقات بيانات الحزم عالية الأداء. تعتمد تقنية HSDPA على الإرسال عبر قناة مشتركة، ومن أبرز ميزاتها: الإرسال عبر قناة مشتركة، والإرسال متعدد الرموز، والتعديل عالي الرتبة ، وفترة الإرسال القصيرة (TTI)، والتكيف السريع للوصلة وجدولة الإرسال، وطلب إعادة الإرسال التلقائي الهجين السريع (HARQ). تشمل الميزات الجديدة الإضافية قنوات الإرسال المشتركة عالية السرعة للوصلة الهابطة (HS-DSCH)، ومفتاح إزاحة الطور التربيعي ، وتعديل السعة التربيعي 16 ، وبروتوكول الوصول إلى الوسائط عالي السرعة (MAC-hs) في المحطات الأساسية.

غالباً ما يكون التحديث إلى تقنية HSDPA مجرد تحديث برمجي لشبكات WCDMA. في تقنية HSDPA، تُعطى الأولوية عادةً للمكالمات الصوتية على نقل البيانات.

فئات معدات المستخدم

الجدول التالي مُستمد من الجدول 5.1أ من الإصدار 11 من معيار 3GPP TS 25.306 [ 4 ] ، ويُبين معدلات نقل البيانات القصوى لفئات الأجهزة المختلفة، والمجموعات من الميزات التي تُحققها. يُحدد معدل نقل البيانات لكل خلية ولكل تدفق بـ "الحد الأقصى لعدد بتات كتلة نقل HS-DSCH المُستلمة خلال فترة نقل HS-DSCH" و"الحد الأدنى للفترة الزمنية بين فترات النقل". تبلغ فترة النقل 2  مللي ثانية. على سبيل المثال،  يمكن للفئة 10 فك تشفير 27,952  بت / 2  مللي ثانية = 13.976  ميجابت/ثانية (وليس 14.4  ميجابت/ثانية كما يُزعم خطأً في كثير من الأحيان). أما الفئات من 1 إلى 4 والفئة 11، فتبلغ فترات النقل بينها 2 أو 3 مللي ثانية، مما يُقلل من الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات بهذا المقدار. تُضاعف تقنيتا Dual-Cell و MIMO 2x2 معدل نقل البيانات الأقصى بمقدار 2، وذلك لأن عدة كتل نقل مستقلة تُرسل عبر ناقلات أو مسارات مكانية مختلفة، على التوالي. معدلات نقل البيانات المذكورة في الجدول مُقرّبة إلى منزلة عشرية واحدة.

تم تعريف فئات UE الإضافية من الإصدار 7 من 3GGP فصاعدًا باسم Evolved HSPA ( HSPA+ ) وهي مدرجة في فئات Evolved HSDPA UE .

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.

التبني

سرعة GPRS في خطة HSDPA

اعتبارًا من 28 أغسطس 2009  أطلقت 250 شبكة HSDPA خدمات النطاق العريض المتنقل تجارياً في 109 دول. ودعمت 169 شبكة HSDPA  معدل نقل بيانات يصل إلى 3.6 ميجابت/ثانية في ذروة التنزيل، بينما وفر عدد متزايد منها  معدل نقل بيانات يصل إلى 21 ميجابت/ثانية في ذروة التنزيل.

كانت شبكات CDMA2000 - EVDO متقدمة في الأداء منذ البداية. وعلى وجه الخصوص، حققت شركات الاتصالات اليابانية نجاحًا كبيرًا في اختبار هذا المعيار الشبكي. إلا أن هذا الوضع تغير لاحقًا لصالح HSDPA، حيث بدأ عدد متزايد من شركات الاتصالات حول العالم في اعتماده.

في عام 2007، بدأ عدد متزايد من شركات الاتصالات حول العالم ببيع مودمات HSDPA USB لتوفير اتصالات النطاق العريض عبر الهاتف المحمول. بالإضافة إلى ذلك، ازداد الإقبال على أجهزة استبدال خطوط الهاتف الأرضي بتقنية HSDPA، والتي توفر نقل البيانات عبر الإيثرنت والواي فاي ، فضلاً عن منافذ لتوصيل الهواتف الأرضية التقليدية. وقد تم تسويق بعضها بسرعات اتصال تصل إلى 7.2  ميجابت/ثانية [ 5 ] في الظروف المثالية. مع ذلك، قد تكون هذه الخدمات أبطأ، كما هو الحال في المناطق ذات التغطية الضعيفة داخل المباني.

بروتوكول الوصول السريع لحزم البيانات في الوصلة الصاعدة ( HSUPA ) هو بروتوكول اتصالات جوالة من الجيل الثالث (3G) ينتمي إلى عائلة بروتوكولات HSPA. تم تحديده وتوحيده في الإصدار السادس من مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP) لتحسين معدل نقل البيانات في الوصلة الصاعدة إلى 5.76  ميجابت/ثانية، وزيادة السعة، وتقليل زمن الاستجابة. بالإضافة إلى تحسينات أخرى، يتيح هذا البروتوكول ميزات جديدة مثل نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP)، وتحميل الصور، وإرسال رسائل بريد إلكتروني كبيرة الحجم.

كانت HSUPA الخطوة الرئيسية الثانية في عملية تطور UMTS. وقد تم استبدالها منذ ذلك الحين بتقنيات أحدث ذات معدلات نقل أعلى، مثل LTE (150  ميجابت/ثانية للتحميل و50  ميجابت/ثانية للرفع) و LTE Advanced (بمعدلات تحميل قصوى تزيد عن 1  جيجابت/ثانية).

تكنولوجيا

يُضيف نظام HSUPA قناة نقل جديدة إلى تقنية WCDMA، تُسمى القناة المخصصة المُحسّنة (E-DCH). كما يتميز بالعديد من التحسينات المشابهة لتلك الموجودة في نظام HSDPA، بما في ذلك الإرسال متعدد الرموز، وفترة إرسال أقصر تُتيح تكيفًا أسرع للرابط ، وجدولة سريعة، وطلب إعادة إرسال تلقائي هجين سريع (HARQ) مع تكرار تدريجي، مما يجعل عمليات إعادة الإرسال أكثر فعالية. على غرار HSDPA، يستخدم HSUPA "مُجدول حزم"، ولكنه يعمل وفق مبدأ "الطلب والمنح" حيث يطلب جهاز المستخدم (UE) الإذن بإرسال البيانات، ويُحدد المُجدول متى وكم عدد أجهزة المستخدم المسموح لها بذلك. يحتوي طلب الإرسال على بيانات حول حالة مخزن الإرسال المؤقت وقائمة الانتظار في جهاز المستخدم وهامش الطاقة المتاح. مع ذلك، وعلى عكس HSDPA، فإن عمليات الإرسال في الوصلة الصاعدة ليست متعامدة مع بعضها البعض.

إضافةً إلى نمط الإرسال "المجدول"، تسمح المعايير بنمط إرسال ذاتي من أجهزة المستخدم، يُشار إليه بـ"غير المجدول". يمكن استخدام النمط غير المجدول، على سبيل المثال، لخدمات بروتوكول نقل الصوت عبر الإنترنت (VoIP) التي لا يستطيع حتى مُعامل TTI المُخفَّض ومُجدوِل Node B توفير زمن التأخير القصير وعرض النطاق الترددي الثابت اللازمين لها.

يتم تكوين كل تدفق MAC-d (أي تدفق جودة الخدمة) لاستخدام وضع مُجدول أو غير مُجدول. يقوم جهاز المستخدم (UE) بضبط معدل البيانات للتدفقات المُجدولة وغير المُجدولة بشكل مستقل. يتم تحديد الحد الأقصى لمعدل البيانات لكل تدفق غير مُجدول عند إعداد المكالمة، وعادةً لا يتم تغييره بشكل متكرر. يتم التحكم في الطاقة المُستخدمة بواسطة التدفقات المُجدولة ديناميكيًا بواسطة العقدة B من خلال رسائل منح مطلقة (تتكون من قيمة فعلية) ورسائل منح نسبية (تتكون من بت واحد للرفع/الخفض).

على مستوى الطبقة الفيزيائية ، يقدم نظام HSUPA القنوات الجديدة التالية:

  • قناة E-AGCH (قناة المنحة المطلقة)
  • قناة E-RGCH (قناة المنح النسبية)
  • F-DPCH (العلاج الجزئي بال ...
  • E-HICH (قناة مؤشر ARQ الهجينة E-DCH)
  • قناة التحكم المادية المخصصة E-DPCCH (E-DCH) - تحمل معلومات التحكم المرتبطة بقناة النقل E-DCH
  • قناة البيانات المادية المخصصة E-DPDCH (E-DCH) - تحمل قناة النقل E-DCH

فئات معدات المستخدم

يوضح الجدول التالي سرعات الإرسال للفئات المختلفة من HSUPA:

تم تعريف فئات UE إضافية من الإصدار 7 من 3GGP فصاعدًا باسم Evolved HSPA (HSPA+) وهي مدرجة في فئات Evolved HSUPA UE .

الوصول المتطور عالي السرعة إلى الحزم (HSPA+)

يُعدّ Evolved HSPA (المعروف أيضًا باسم HSPA Evolution أو HSPA+) معيارًا لاسلكيًا عريض النطاق، مُعرّفًا في الإصدار السابع من مواصفات WCDMA الصادرة عن 3GPP . يُقدّم هذا المعيار امتدادات لتعريفات HSPA الحالية، وبالتالي فهو متوافق مع الإصدارات السابقة وصولًا إلى الإصدار 99 الأصلي من شبكة WCDMA. يوفر Evolved HSPA معدلات بيانات تتراوح بين 42.2 و56  ميجابت/ثانية في الوصلة الهابطة، و22  ميجابت/ثانية في الوصلة الصاعدة (لكل 5  ميجاهرتز من تردد الموجة الحاملة)، وذلك باستخدام تقنيات MIMO (2x2  ) وتعديل عالي الرتبة (64  QAM). وباستخدام تقنية Dual Cell، يُمكن مضاعفة هذه المعدلات.

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

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بحث نومور: ورقة بيضاء بعنوان "تقنية الوصول السريع إلى الحزم" مؤرشفة بتاريخ 23 يناير 2009 على موقع Wayback Machine ، nomor.de
  2. ↑ "نظام الاتصالات المتنقلة العالمي (UMTS)؛ إمكانيات الوصول اللاسلكي للمستخدم" (ملف PDF) . المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات. يناير 2014. تم الاطلاع عليه في 4 مارس 2014 .
  3. ↑ "HSPA" . نبذة عنا .
  4. ↑ 3GPP TS 25.306 v11.0.0 http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/25306.htm
  5. ↑ "فودافون المملكة المتحدة - الصيانة" . vodafone.co.uk .
  6. ↑ "تقنية DC-HSPA+ توفر سرعة 42 ميجابت في الثانية لـ 39 شبكة" . 3GPP . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يوليو 2017 . 

فهرس

  • ساوتر، مارتن (2006). أنظمة الاتصالات لمجتمع المعلومات المتنقل . تشيتشستر: جون وايلي. ISBN 0-470-02676-6.
  • هاري هولما وأنتي توسكالا (2006). HSDPA/HSUPA لشبكات UMTS: الوصول اللاسلكي عالي السرعة للاتصالات المتنقلة . وايلي. ISBN 0-470-01884-4.
  • ستولفاوث، راينر (2012). الوصول عالي السرعة للبيانات: الجوانب التقنية والقياسية لأنظمة الراديو المتنقلة HSDPA وHSUPA . ميونخ. ISBN 978-3-939837-14-5.{{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )