على الرغم من أنّ “HSUPA” يُعد تحسيناً للوصلة الصاعدة “3G UMTS“، إلّا أنّ قنوات البيانات الجديدة كانت مطلوبة في كل من الارتباطين العلوي والسفلي، والسبب في وجود قنوات جديدة في الوصلة الهابطة هو القيام بعملية التحكم ووجود الإشارة اللازمين لإدارة الوصلة الصاعدة.
ما هو HSUPA؟
الوصول عالي السرعة لحزم الإرسال “HSUPA”: هي تقنية مستخدمة في نظام اتصالات متنقلة “UMTS” تدعم سرعات تحميل تصل إلى “5.8 ميجابت في الثانية”، وهو طريقة إرسال لمعيار راديو المحمول “UMTS” الذي يسمح بمعدلات بيانات أعلى في الوصلة الصاعدة ويقلل من وقت الرحلة ذهاباً وإياباً، حيث يشار إليه غالباً بـ “ping”.
كانت فئة “HSUPA 6” تصل إلى “5.76 ميجابت في الثانية”، ويمكن أنّ تُحقيق الفئة 9 معدل سرعة يصل إلى “23 ميجابت في الثانية”، حيث أنّ “HSUPA” جزء من الإصدار “9” من “UMTS”، وهو ميزة الإصدار “6” في مواصفات “3GPP” وجزء من عائلة الوصول عالي السرعة للحزم “HSPA”، وغالباً ما يُطلق على “HSUPA” اسم القناة المخصصة للوصلة المحسّنة “E-DCH” من قبل المدركين تقنياً، والهدف الرئيسي من “HSUPA” هو زيادة سرعة نقل البيانات للوصلة الصاعدة في بيئة “UMTS”، حيث تُحقق “HSUPA” أدائها العالي من خلال جدولة الوصلة الصاعدة الأكثر كفاءة في المحطة الأساسية والتحكم الأسرع في إعادة الإرسال.
- “HSUPA” هي اختصار لـ “High Speed Uplink Packet Access”.
- “UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.
- “3GPP” هي اختصار لـ “3rd Generation Partnership Project”.
- “HSPA” هي اختصار لـ “High Speed Packet Access”.
القنوات الصاعدة في HSUPA:
1- القناة المخصصة المحسّنة “E-DCH”:
تُعطي قناة الوصلة الصاعدة “HSUPA” كتلة من البيانات لكل الفاصل الزمني للإرسال “TTI”، حيث يمكن تكوين “E-DCH” في وقت واحد مع “DCH” واحد أو أكثر، كما يعمل على إرسال البيانات بسرعة قياسية في نفس الوقت وعلى نفس “UE” كاستخدام “DCH” القياسي، ونظراً لأنّ التأخير المنخفض هو أحد الضروريات الرئيسية للوصلة الصاعدة عالية السرعة، يتم دعم الفاصل الزمني للإرسال “TTI” البالغ “2 مللي ثانية” بالإضافة إلى واحد من “10 مللي ثانية، كما يسمح “TTI” القصير بالتكيف السريع لمعلمات الإرسال ويقلل من تأخيرات المستخدم النهائي.
اكتشف أنّ معالجة الطبقة المادية تتناسب مع كمية البيانات المراد معالجتها، وبالتالي كلما كان “TTI” أقصر كلما انخفض مستوى البيانات لكل “TTI”، ومع ذلك بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب معدلات بيانات منخفضة نسبياً، فقد تكون النفقات العامة المطلوبة مع “TTI” تبلغ “2 مللي ثانية” مرتفعة بشكل غير ضروري، وفي هذه الظروف يُعد “TTI” الأطول أكثر مناسبة، حيث يتم تحديد “E-DCH” لمجموعة من قنوات البيانات المادية المخصصة “E-DCH”.
ملاحظة:“E-DCH” هي اختصار لـ ” Enhanced Dedicated Channel” و”TTI” هي اختصار لـ “Transmission Time Interval”.
2- قناة البيانات المادية المخصصة المحسنة “E-DPDCH”:
تقوم قناة الوصلة الصاعدة “HSUPA” بحمل بيانات مستخدم الوصلة الصاعدة، حيث يمكن لكل تجهيزات المستعمل أن تنقل ما يصل إلى أربع قنوات “E-DPDCH” بعامل انتشار من “SF256” إلى “SF2″، كما يتبدل عدد القنوات “E-DPDCHs” وعوامل الانتشار الخاصة بها اعتماداً على معدل البيانات القائم المطلوب فمثلاً لتحقيق معدل “2 ميجابت في الثانية” أي معدل البيانات الخام للأجهزة المبكرة، كان من المطلوب وجود اثنين من “SF2 E-DPDCH”.
ملاحظة:“E-DPDCH” هي اختصار لـ “Enhanced Dedicated Physical Data Channel” و”SF” هي اختصار لـ “Spreading Factor”.
3- قناة التحكم المادية المخصصة المحسنة “E-DPCCH”:
تقوم هذه القناة على حمل بيانات التحكم المطلوبة من قبل العقدة “B”؛ لفك تشفير قنوات الوصلة الصاعدة، بما في ذلك مؤشر مجموعة تشكيل النقل “E-DCH” الذي يشير إلى حجم الكتلة ورقم تسلسل إعادة الإرسال.
ملاحظة:“E-DPCCH” هي اختصار لـ “Enhanced Dedicated Physical Control Channel”.
القنوات الهابطة في HSUPA:
1- قناة المنح المطلقة المحسّنة “E-AGCH”:
تقوم قناة “HSUPA” على توفير الحد المطلق لموارد الطاقة والتي قد تعتمد عليها “UE”، حيث تُستخدم القناة لإرسال منح الجدولة من المجدول إلى “UE” للتحكم في توقيت ومعدل البيانات الذي ينبغي استخدام تجهيزات المستعمل، كما يتم إرسال “E-AGCH” بواسطة “NodeB” واحد فقط بغض النظر عن الرقم الذي تتصل به “UE. NodeB” المستخدم هو الذي يتحمل المسؤولية الرئيسية عن عملية الجدولة “scheduling”، وعادةً ما يتم استخدام “E-AGCH”؛ لإجراء تغييرات كبيرة في معدل البيانات.
ملاحظة:“UE” هي اختصار لـ ” User Equipment” و”E-AGCH” هي اختصار لـ “Enhanced Absolute Grant Channel”.
2- قناة المنحة النسبية المحسنة “E-RGCH”:
تُستخدم هذه القناة لتحريك منحة خدمة تجهيزات المستعمل لأعلى أو لأسفل أو تبقى كما هي، حيث يتم استخدامه بشكل عام لإجراء تغييرات صغيرة نسبياً أثناء نقل البيانات المستمر، كما يتم التعامل مع التغييرات الكبيرة بواسطة “E-AGCH”.
ملاحظة:“E-RGCH” هي اختصار لـ “Enhanced Absolute Grant Channel”.
3- قناة مؤشر ARQ الهجينة DCH المحسنة “E-HICH”:
تُستخدم قناة “HSUPA” هذه لتقديم الإقرار ببيانات “UE” التي تستقبلها العقدة “B”، حيث تم تمكين قنوات “HSUPA” الجديدة هذه من زيادة سرعات البيانات بالإضافة إلى تقليل زمن الوصول الذي سيتم توفيره في الارتباط الصاعد.
ملاحظة:“E-HICH” هي اختصار لـ “Enhanced DCH Hybrid ARQ Indicator Channel” و”ARQ” هي اختصار لـ “Automatic repeat request”.
آلية عمل قنوات HSUPA:
على الرغم من أنّ “HSUPA” متشابهة في كثير من النواحي مع “HSDPA”، إلّا أنّ “HSUPA” لها اختلاف مهم للغاية يشير إليه اسم قناة النقل الجديدة أي القناة المخصصة المحسنة، وبخلاف “HSDPA” لا تستخدم “HSUPA” قناة مشتركة لنقل البيانات في الوصلة الصاعدة، وفي “W-CDMA“، تستخدم كل تجهيزات المستعمل بالفعل شفرة تخليط فريدة في الوصلة الصاعدة بحيث يكون لكل تجهيزات المستعمل اتصال مخصص للوصلة الصاعدة بالشبكة مع مساحة قناة شفرة أكبر في ذلك التوصيل، وهذا يتناقض مع الوصلة الهابطة حيث تستخدم العقدة “B” شفرة تخليط واحدة ثم تخصص شفرات مختلفة لقنوات “OVSF” لتجهيزات “UE” مختلفة.
المورد المشترك في الوصلة الصاعدة هو في الواقع مستوى التداخل في العقدة “B”، والذي تديره الشبكة من خلال خوارزمية التحكم في طاقة الحلقة المغلقة السريعة، حيث تُؤثر حقيقة أنّ “UE” لديها اتصال مخصص بالشبكة في الوصلة الصاعدة على تصميم “HSUPA” إلى حد كبير، كما كانت أهدافه هي دعم الجدولة السريعة التي تسمح للشبكة بالتغيير السريع في تجهيزات “UE” التي ترسلها وبأي معدل وتقليل تأخير الإرسال الإجمالي.
يتم تقليل تأخير الإرسال من خلال عمليات إعادة الإرسال الهجينة السريعة في “ARQ”، بطريقة تشبه إلى حد بعيد “HSDPA” و”TTI” اختياري أقصر بمقدار “2 مللي ثانية”، ونظراً لأنّ المورد الأساسي المشترك على الوصلة الصاعدة هو إجمالي القدرة التي تصل إلى المحطة الأساسية، حيث يتم تنفيذ جدولة “HSUPA” عن طريق التحكم المباشر في الحد الأقصى من الطاقة التي يمكن أن تستخدمها “UE” للإرسال في أي نقطة زمنية معينة.
للشبكة طريقتان للتحكم في قدرة إرسال تجهيزات المستعمل على القناة “E-DPDCH”، حيث يمكنه إمّا استخدام منحة غير مجدولة أو منحة مجدولة، وفي المنحة غير المجدولة تخبر الشبكة ببساطة “UE” بالحجم الأقصى للكتلة التي يمكنها إرسالها على “E-DCH” أثناء “TTI”.
يُشار إلى حجم الفترة هذا عند إعداد النداء ويمكن لتجهيزات المستعمل بعد ذلك إرسال فترة بهذا الحجم أو أقل في كل “TTI” حتى تنتهي المكالمة أو تعدل الشبكة المنحة غير المجدولة عبر إجراء إعادة تكوين “Radio Resource Control”، ويتم تعيين حجم الكتلة بشكل حاسم إلى مستوى الطاقة والذي يتم تكوينه أيضًا بواسطة الشبكة أثناء إعداد المكالمة، وتُعد منحة عدم الجدولة أكثر ملاءمة للتطبيقات الحساسة للتأخير بمعدل ثابت مثل نقل الصوت عبر “IP”.
- “W-CDMA” هي اختصار لـ “Wideband Code Division Multiple Access”.
- “OVSF” عي اختصار لـ “Orthogonal variable spreading factor”.
