نظام حزمة الاتصالات 3G HSUPA

يقوم الوصول عالي السرعة لحزم الوصلة الصاعدة “HSUPA” على زيادة كبيرة في معدل البيانات والأداء العام لشبكات “3G UMTS“، ومع تطور كل من “HSDPA” و”HSUPA”، يُطلق على المخطط العام باسم الوصول إلى الحزمة عالية السرعة “HSPA”، وعند الاعتماد على “HSUPA” هناك زيادة كبيرة في العمل كما إنّ معدل البيانات الإجمالي في الوصلة الصاعدة “uplink” لا يمتلك السرعة الموجودة في الوصلة الهابطة.

ما هو HSUPA؟

الوصول إلى حزم الوصلة الصاعدة عالي السرعة “HSUPA”: هو معيار واجهة راديو “3G” في عائلة “HSPA” للهواتف اللاسلكية والخلوية أو بطاقات البيانات التي تزيد من البيانات وتحسن معالجة حركة المرور لمعايير “UMTS” الحالية، بالإضافة إلى ذلك توجد صعوبات إضافية في توفير نفس الأداء من تجهيزات المستعمل في ضوء بعض القيود التي تفرضها حقيقة أنّ عدداً كبيراً من تجهيزات المستعمل يتواصل مع “NodeB.”

تُعد “HSUPA” هي تقنية الوصلة الصاعدة المحسنة المحددة في “3GPP R6″، باستخدام “HSUPA” يمكن للمشغلين توفير خدمات وسائط متعددة تفاعلية وعالية السرعة، مثل مؤتمرات الفيديو والألعاب عبر الإنترنت والبريد الإلكتروني والفيديو بجودة “DVD” و”MMS”، يمكن أن تساعد هذه الخدمات المرنة والقوية مشغلي الاتصالات اللاسلكية على تطوير المزيد من المستخدمين الأفراد والمؤسسات وزيادة الأرباح.

• “HSUPA” هي اختصار لـ “High Speed Uplink Packet Access”.

• “UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.

• “HSDPA” هي اختصار لـ “High-Speed Downlink Packet Access”.

• “3GPP” هي اختصار لـ “3^rd Generation Partnership Project”.

• “MMS” هي اختصار لـ “Multimedia Messaging Service”.

• “DVD” هي اختصار لـ “Disc or Digital Video Disc”.

• “HSPA” هي اختصار لـ “High Speed Packet Access”.

أساسيات 3G HSUPA:

• الوصلة الصاعدة في “UMTS” و”HSUPA” غير متعامدة؛ لأنّه لا يمكن الحفاظ على التعامد الكامل بين جميع تجهيزات المستعمل، ونتيجةً لذلك يوجد مزيد من التداخل بين عمليات إرسال الوصلة الصاعدة داخل نفس الخلايا.

• تُعد مخازن الجدولة المؤقتة محدودة في موقع واحد “NodeB” للوصلة الهابطة، بينما يتم توزيعها بالنسبة للوصلة الصاعدة داخل العديد من تجهيزات المستعمل للوصلة الصاعدة، وهذا يحتاج إلى تجهيزات المستعمل التي تتطلب نقل معلومات المخزن المؤقت إلى المجدول “scheduler” في “NodeB” حتى يتمكن من توفير جدول زمني شامل لإرسال البيانات.

• في الوصلة الهابطة، المورد المشترك هو قوة الإرسال، أمّا في الوصلة الصاعدة يكون المورد مقيداً بمستوى التداخل الذي يمكن تحمله وهذا يعتمد على قدرة الإرسال لتجهيزات “UE” متعددة.

• تقنيات التشكيل عالية الترتيب قادرة على إعطاء معدلات بيانات أعلى للوصلات عالية مستوى الإشارة في الوصلة الهابطة، ولا توجد نفس الميزة في الوصلة الصاعدة، حيث لا توجد حاجة لمشاركة رموز القنوات بين المستخدمين وبالتالي تكون معدلات تشفير القناة أقل، على الرغم من إدخال تعديل ترتيب أعلى بموجب الإصدار “7”.

خصائص شبكة الجيل الثالث 3G UMTS HSUPA:

1- زيادة معدل البيانات:

يُعد “HSUPA” مميز بقدرته على توفير زيادة كبيرة في معدل البيانات المتاح، حيث يوفر بمعدلات بيانات خام تصل إلى “5.74 ميجابت في الثانية”.

2- وقت استجابة أقل:

يقدم استخدام “HSUPA” من وقت الإساجابة “TTI” حوالي “2 مللي ثانية”، على الرغم من استخدام “TTI” تقريبي “10 مللي ثانية” في الأصل، إلّا أنّه لا يزال مدعوماً.

ملاحظة:“TTI” هي اختصار لـ “Transmission Time Interval”.

3- قدرة النظام المحسنة:

بهدف ترسيخ عدد كبير من المستخدمين بمعدل بيانات مرتفع، يُعد من الضروري التأكد من أنّ السعة الإجمالية عند استخدام “HSUPA” أعلى.

4- ترتيب التعديل:

تم الاعتماد  على تعديل “BPSK” الذي تم استخدامه في “UMTS”، ولذلك لم يقوم على دعم مخططات التعديل التكيفية، حيث تم استخدام تعديل الترتيب الأعلى في الإصدار “7” من معايير “3GPP” عندما تم الاعتماد على “64QAM“.

ملاحظة:“BPSK” هي اختصار لـ “Binary phase-shift keying” و”QAM” هي اختصار لـ Quadrature Amplitude Modulation”.

5- طلب التكرار التلقائي Hybrid ARQ:

للعمل على تحسين الأداء المُعدل، يتم استعمال “Hybrid ARQ” الذي تم اعتماده في “HSDPA” لـ “HSUPA”.

6- جدولة الحزم السريعة:

لتقليل زمن الانتقال، تم اعتماد جدولة الحزمة السريعة مرة أخرى للوصلة الصاعدة كما في الوصلة الهابطة على الرغم من اختلاف التنفيذ قليلاً، حيث تمكّن “HSUPA” من إتمام أداء “HSDPA”، ممّا يوفر تحسيناً شاملاً للأداء للأنظمة التي تتضمن “HSPA”.

فئات HSUPA:

تقوم فئات “HSUPA” على تحديد القدرات الأساسية للهاتف أو “UE” وتسمح للمحطة الأساسية أو العقدة “B” من التواصل بشكل فعال مع معرفة حدود الأداء، حيث يمكن للعقدة “B” معرفة قدراتها وتخصيص موارد كافية لتجهيزات المستعمل وتمكين الحصول على الأداء الأمثل.

يُعد دعم الفاصل الزمني للإرسال “E-DCH TTI” البالغ “10 مللي ثانية” مطلوب لجميع فئات “HSUPA” حيث أنّ بعض فئات “HSUPA” تدعم “2 مللي ثانية”، كما أنّ أعلى معدل بيانات مسموح به لـ”TTI” في “10 مللي ثانية” هو “2 ميجابت في الثانية”، والسبب في ذلك هو تقليل حجم ذاكرة المخزن المؤقت المطلوبة في “NodeB” للجمع الناعم؛ لأنّ حجم نقل الكتلة الأكبر يعني أنّ هناك حاجة إلى مخزن مؤقت أكبر حجماً لإعادة الإرسال.

ميزات HSUPA:

• أقصى معدل نقل “5.76 ميجابت في الثانية”.

• تعديل “BPSK”.

• لا يتضمن تعديل التكيف.

• انتقال متعدد الشفرات.

• عامل الانتشار إمّا 2 أو 4.

• يستخدم “10 مللي ثانية و2 مللي ثانية TTI”، ولكن في البداية فقط “10 مللي ثانية TTI” ليتم استخدامها.

• يستخدم الهجين “HARQ”.

• جدولة الحزم السريعة في الارتباط الصاعد.

• دعم التسليم الناعم “Soft Handover supported”.

متطلبات HSUPA:

• يجب أن تهدف ميزة الإرسال المحسن إلى توفير تحسينات كبيرة من حيث تجربة المستخدم أي الإنتاجية والتأخير أو السعة، وتُعد التغطية جانباً مهماً من تجربة المستخدم ومن المستحسن السماح للمشغل بتوفير تناسق في الأداء عبر منطقة الخلية بأكملها.

• يجب أن يكون التركيز على سيناريوهات الانتشار في مناطق “LAN” و”WAN” و”MAN“.

• يجب دعم التنقل الكامل أي يجب دعم التنقل لحالات السرعة العالية، ولكن يجب أن يكون التحسين لسيناريوهات السرعة المنخفضة إلى السرعة المتوسطة.

• يجب أن تبحث الدراسة في إمكانيات تحسين أداء الوصلة الصاعدة على قنوات النقل المخصصة بشكل عام، مع إعطاء الأولوية لخدمات البث والتفاعل والخلفية، حيث يجب أن تسمح آليات جودة الخدمة ذات الصلة بدعم التدفق والتفاعلية.

• من المستحسن للغاية أن تبقي الرابط الصاعد المحسن بسيطاً قدر الإمكان، ومن المستحسن أيضاً تجنب الخيارات غير الضرورية في مواصفات الميزة.

• يجب تقليل تعقيد تجهيزات المستعمل والشبكة إلى أدنى حد من أجل مستوى معين من أداء النظام.

• يجب أن يؤخذ في الاعتبار التأثير على الإصدارات الحالية من حيث كل من منظور البروتوكول والأجهزة.

• يجب أن يكون من الممكن تقديم ميزة الإرسال المحسن في شبكة بها محطات طرفية من “Release’99” والإصدار “4” والإصدار “5”، حيث يجب أن تمكّن ميزة الإرسال المحسّن من تحقيق تحسينات كبيرة في أداء النظام الكلي عند تشغيله مع “HSDPA”، ويجب التركيز على التأثير المحتمل للميزة الجديدة على سعة الوصلة الهابطة، وبالمثل سيكون من الممكن نشر ميزة الإرسال المحسن دون أي اعتماد على نشر ميزة “HSDPA”، ومع ذلك يجب أن تدعم المحطة الطرفية التي تدعم ميزة الإرسال المحسّن “HSDPA”.