технологія hsdpa

HSDPA - High Speed Downlink Packet Access

Мал. 1. Майбутній розвиток технологій передачі даних

Ця технологія, як випливає з її назви, належить до сімейства рішень, що використовують пакетну передачу даних. До цього сімейства належать і вже описані нами GPRS і EDGE. Фізично, HSDPA є «надбудовою» до мереж WCDMA / UMTS, тому нерідко її називають «третім з половиною» поколінням або 3,5G. «Половинка» в цьому неформальному назві обгрунтована ще й тим, що пропускна здатність HSDPA в стартовому варіанті склала 1,8 Мбіт / с, а теоретичний максимум складе 14,4 Мбіт / с. Правда, до теоретичного максимуму поки ще дуже далеко - за два роки впровадження технологія поки подолала лише планку в 3,6 Мбіт / с, втім, прийнята на озброєння багатьма постачальниками обладнання (зокрема, Option) стратегія полягає в тому, що вендори поставляють готові пристрою, заздалегідь підтримують більш високу пропускну здатність, ніж сьогодні здатний забезпечити оператор. Їм залишається тільки дочекатися того світлого дня, коли оператор модернізує свої базові станції (а операторам так чи інакше доводиться періодично міняти інфраструктурне обладнання) - і voila - можна завантажувати з інтернету файли зі швидкістю 7,2 Мбіт / с.

Безсумнівним плюсом цієї технології є те, що дальність зв'язку практично дорівнює дальності охоплення сигналом базової станції (з деякими застереженнями, про які ми згадаємо в самому кінці), а мінусом - те, що висока швидкість доступна тільки для отримання (downlink) даних, а для відправки доведеться задовольнятися базовим для WCDMA значенням - 384 Кбіт / с. Цей недолік, як очікується, буде усунутий з появою технології HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access), а зв'язка HSDPA + HSUPA буде називатися просто HSPA (High-Speed Packet Access).

Мал. 2. Структура і взаємодія мереж UMTS.

Як було видно на першому малюнку, ще не вичерпаний весь резерв розвитку технологій GPRS / EDGE, про які ми вже детально розповідали. Для поліпшення швидкості передачі даних можливе використання методик оптимізації завантаження частотних діапазонів, одночасної передачі і прийому сигналів, нових модуляційних схем - це те, що вже придумано, і напевно знайдуться і інші підходи, здатні продовжити життєвий цикл цих технологій. Однак, будучи надбудовами над TDMA, вони не дадуть якісного ривка вперед - для цього необхідний перехід на інший фізичний рівень, яким є UMTS. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) використовує в якості фізичного рівня стандарт WCDMA, але в той же час, і успадкована від колишніх поколінь інфраструктура буде також включена в систему мобільного зв'язку - не дарма ж її назвали універсальною.

Пропускна здатність каналів зв'язку UMTS Release 99 залежить від фактора розподілу (spreading factor, визначає кількість каналів зв'язку, закодованих в один поддиапазон) і може досягати 768 Кбіт / с (фактор розподілу дорівнює чотирьом). Теоретично, стандарт дозволяє призначити три таких «низхідних» (тобто, спрямованих від базової станції до мобільного терміналу) каналу для одного абонента, що дозволяє досягти пропускної спроможності в 2 Мбіт / с, проте, на практиці (не варто забувати, що чим більше число користувачів, тим вище фактор розподілу) фактор розподілу в низхідних каналах фіксується на рівні восьми, що відповідає 384 Кбіт / с. Крім того, багато операторів навмисно не надають більшої пропускної здатності, стимулюючи абонентів переходити на HSDPA. Для, порівняння, при голосового зв'язку фактор розподілу становить від 128 до 256.

Мал. 3. Розподіл спектра між абонентами.

Помітне «нерівноправність», добре видне на малюнку, пов'язане з тим, що пріоритет надання каналів віддається тим користувачам, у яких найкраще якість сигналу. Таким чином, «швидкі» користувачі «отримують» шматочок трафіку і «переварюють» його в той час, поки рівень сигналу невисокий, в очікуванні «кращих часів». За рівнем сигналу, нагадаємо, система стежить з інтервалом в 2 мс.

Мал. 4. Розподіл спектра між абонентами в залежності від умов прийому.

В HSDPA застосовуються модуляційні схеми WCDMA QPSK (Quadrature Phase-Shifting Keying) і 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Про ці модуляційних схемах ми також згадували в статті, присвяченій EDGE. У першій модуляционной схемою в одному символі передається два біта даних, у другій - чотири. Однак остання модуляційна схема може бути задіяна лише в тому випадку, якщо цього дозволяє рівень сигналу, а точніше - співвідношення сигнал / шум. Незалежно від того, яка модуляційна схема використовується в поточний момент, дані передаються у вигляді надлишкового коду, що містить власне дані і додаткові біти (найпростіший приклад надмірного коду - число плюс контрольна сума, що складається з одного біта), кількість яких може досягати до чверті від довжини пакета.

Таблиця 1. Варіанти реалізації HSDPA.