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    Accès par paquets à haut débit

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    L’accès par paquets à haut débit ( HSPA ) [1] est une fusion de deux protocoles mobiles , l’accès par paquets à liaison descendante à haut débit (HSDPA) et l’accès par paquets à liaison montante à haut débit (HSUPA), qui étend et améliore les performances des réseaux de télécommunications mobiles 3G existants en utilisant le Protocoles WCDMA . Une nouvelle norme 3GPP améliorée , Evolved High Speed ​​Packet Access (également connue sous le nom de HSPA +), a été publiée à la fin de 2008 avec une adoption mondiale ultérieure à partir de 2010. La nouvelle norme permet aux débits binaires d’atteindre jusqu’à 337 Mbit/s dans la liaison descendante. et 34 Mbit/s en liaison montante. Cependant, ces vitesses sont rarement atteintes en pratique. [2]

    HSPA+ sur un smartphone Android exécutant la version 6.0.1 (Marshmallow) .

    Aperçu

    Les premières spécifications HSPA prenaient en charge des débits de données de pointe accrus jusqu’à 14 Mbit/s en liaison descendante et 5,76 Mbit/s en liaison montante. Il a également réduit la latence et fourni jusqu’à cinq fois plus de capacité système dans la liaison descendante et jusqu’à deux fois plus de capacité système dans la liaison montante par rapport au protocole WCDMA d’origine.

    Accès haut débit par paquets en liaison descendante (HSDPA)

    Normes de réseau cellulaire et calendrier de génération.

    L’accès par paquets en liaison descendante à haut débit ( HSDPA ) est un protocole de communications mobiles 3G (troisième génération) amélioré de la famille des accès par paquets à haut débit (HSPA). HSDPA est également connu sous le nom de 3.5G et 3G+ . Il permet aux réseaux basés sur le système universel de télécommunications mobiles (UMTS) d’avoir des vitesses et une capacité de données plus élevées. HSDPA a été introduit avec 3GPP Release 5, qui accompagnait également une amélioration de la liaison montante fournissant un nouveau support de 384 kbit/s. Le support maximal précédent était de 128 kbit/s. HSDPA diminue également la latence et donc le temps d’aller-retour pour les applications. Evolved High Speed ​​Packet Access (HSPA +), qui a été introduit dans la version 7 du 3GPP, a encore augmenté les débits de données en ajoutant la modulation 64QAM, le MIMO et le fonctionnement HSDPA à double porteuse . Des vitesses encore plus élevées allant jusqu’à 337,5 Mbit/s sont possibles avec la version 11 du 3GPP. [3]

    La première phase de HSDPA a été spécifiée dans la version 5 du 3GPP. La première phase a introduit de nouvelles fonctions de base et visait à atteindre des débits de données de pointe de 14,0 Mbit/s avec une latence considérablement réduite. L’amélioration de la vitesse et de la latence réduit le coût par bit et améliore la prise en charge des applications de données par paquets hautes performances. HSDPA est basé sur la transmission par canal partagé, et ses principales caractéristiques sont la transmission par canal partagé et multicode , la modulation d’ordre supérieur , l’intervalle de temps de transmission court (TTI), l’adaptation et la planification de liaison rapide et la demande de répétition automatique hybride rapide (HARQ). D’autres nouvelles fonctionnalités sont les canaux partagés de liaison descendante à grande vitesse (HS-DSCH), la modulation par déplacement de phase en quadrature, la modulation d’amplitude en 16 quadrature, et le protocole High Speed ​​Medium Access (MAC-hs) dans la station de base.

    La mise à niveau vers HSDPA n’est souvent qu’une mise à jour logicielle pour les réseaux WCDMA. En général, les appels vocaux sont généralement prioritaires sur le transfert de données.

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    Catégories d’équipement utilisateur

    Le tableau suivant est dérivé du tableau 5.1a de la version 11 du 3GPP TS 25.306 [4]et montre les débits de données maximaux de différentes classes d’appareils et par quelle combinaison de fonctionnalités ils sont atteints. Le débit de données par cellule et par flux est limité par le « nombre maximal de bits d’un bloc de transport HS-DSCH reçu dans un TTI HS-DSCH » et « l’intervalle inter-TTI minimal ». Le TTI est de 2 ms. Ainsi, par exemple, Cat 10 peut décoder 27 952 bits/2 ms = 13,976 Mbit/s (et non 14,4 Mbit/s comme souvent prétendu à tort). Les catégories 1 à 4 et 11 ont des intervalles inter-TTI de 2 ou 3, ce qui réduit le débit de données maximal de ce facteur. Dual-Cell et MIMO 2×2 multiplient chacun le débit de données maximal par 2, car plusieurs blocs de transport indépendants sont respectivement transmis sur différentes porteuses ou flux spatiaux. Les débits de données indiqués dans le tableau sont arrondis à une décimale près.

    Catégories d’équipement utilisateur (UE) HSDPA
    Catégorie Libérer Max. nombre de codes HS-DSCH (par cellule) Modulation [note 1] MIMO, multicellulaire Taux de code au max. débit de données [note 2] Max. vitesse de liaison descendante (Mbit/s) [note 3]
    1 5 5 16-QAM .76 1.2
    2 5 5 16-QAM .76 1.2
    3 5 5 16-QAM .76 1.8
    4 5 5 16-QAM .76 1.8
    5 5 5 16-QAM .76 3.6
    6 5 5 16-QAM .76 3.6
    7 5 dix 16-QAM .75 7.2
    8 5 dix 16-QAM .76 7.2
    9 5 15 16-QAM .70 10.1
    dix 5 15 16-QAM .97 14.0
    11 5 5 QPSK .76 0,9
    12 5 5 QPSK .76 1.8

    D’autres catégories UE ont été définies à partir de la version 7 du 3GGP en tant que HSPA évolué ( HSPA+ ) et sont répertoriées dans les catégories UE HSDPA évoluées .

    Remarques

    1. ^ 16-QAM implique la prise en charge QPSK, 64-QAM implique la prise en charge 16-QAM et QPSK.
    2. ^ Le taux de code maximal n’est pas limité. Une valeur proche de 1 dans cette colonne indique que le débit maximal ne peut être atteint que dans des conditions idéales. L’appareil est donc connecté directement à l’émetteur pour démontrer ces débits de données.
    3. ^ Les débits de données maximaux indiqués dans le tableau sont les débits de données de la couche physique. Le débit de données de la couche application est d’environ 85 % de celui-ci, en raison de l’inclusion d’en-têtes IP ( informations supplémentaires ), etc.

    Adoption

    Accès haut débit par paquets en liaison montante (HSUPA)

    High-Speed ​​Uplink Packet Access ( HSUPA ) est un protocole de téléphonie mobile 3G de la famille HSPA. Cette technologie était la deuxième étape majeure dans le processus d’évolution de l’UMTS. Il a été spécifié et standardisé dans la version 6 du 3GPP pour améliorer le débit de données de liaison montante à 5,76 Mbit/s , étendre la capacité et réduire la latence. Avec des améliorations supplémentaires, cela crée des opportunités pour un certain nombre de nouvelles applications, y compris la VoIP, le téléchargement d’images et l’envoi de messages électroniques volumineux.

    HSUPA a été remplacé par des technologies plus récentes qui font encore progresser les taux de transfert. LTE fournit jusqu’à 150 Mbit/s pour la liaison descendante et 50 Mbit/s pour la liaison montante. Son évolution LTE Advanced prend en charge des débits de liaison descendante maximum de plus de 1 Gbit/s.

    Technologie

    Enhanced Uplink ajoute un nouveau canal de transport à WCDMA, appelé Enhanced Dedicated Channel (E-DCH). Il présente également plusieurs améliorations similaires à celles de HSDPA, notamment la transmission multicode, un intervalle de temps de transmission plus court permettant une adaptation de liaison plus rapide, une planification rapide et une demande de répétition automatique hybride (HARQ) rapide avec une redondance incrémentielle rendant les retransmissions plus efficaces. De même que HSDPA, HSUPA utilise un « planificateur de paquets », mais il fonctionne sur un principe de « demande-octroi » où l’ équipement de l’utilisateur(UE) demande l’autorisation d’envoyer des données et le planificateur décide quand et combien d’UE seront autorisés à le faire. Une demande de transmission contient des données sur l’état du tampon de transmission et de la file d’attente au niveau de l’UE et sa marge de puissance disponible. Cependant, contrairement au HSDPA, les transmissions en liaison montante ne sont pas orthogonales les unes aux autres.

    En plus de ce mode de transmission « programmé », la norme autorise un mode de transmission auto-initié depuis les UE, noté « non-programmé ». Le mode non programmé peut, par exemple, être utilisé pour les services VoIP pour lesquels même le TTI réduit et le programmateur basé sur le nœud B seront incapables de fournir le temps de retard très court et la bande passante constante requis.

    Chaque flux MAC-d (c’est-à-dire le flux QoS) est configuré pour utiliser des modes programmés ou non programmés. L’UE ajuste indépendamment le débit de données pour les flux programmés et non programmés. Le débit de données maximal de chaque flux non planifié est configuré lors de l’établissement de l’appel et n’est généralement pas modifié fréquemment. La puissance utilisée par les flux programmés est contrôlée dynamiquement par le nœud B via des messages d’octroi absolu (constitué d’une valeur réelle) et d’octroi relatif (constitué d’un seul bit up/down).

    Au niveau de la couche physique , HSUPA introduit de nouveaux canaux E-AGCH (Absolute Grant Channel), E-RGCH (Relative Grant Channel), F-DPCH (Fractional-DPCH), E-HICH (E-DCH Hybrid ARQ Indicator Channel), E -DPCCH (canal de contrôle physique dédié E-DCH) et E-DPDCH (canal de données physique dédié E-DCH).

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    E-DPDCH est utilisé pour transporter le canal de transport E-DCH ; et E-DPCCH est utilisé pour transporter les informations de commande associées à l’E-DCH.

    Catégories d’équipement utilisateur

    Le tableau suivant montre les vitesses de liaison montante pour les différentes catégories de HSUPA.

    Catégories d’équipement utilisateur (UE) HSUPA
    Catégorie HSUPA Libérer Max. Vitesse
    de liaison montante (Mbit/s)     		Modulation
    1 6 0,73 QPSK
    2 6 1.46 QPSK
    3 6 1.46 QPSK
    4 6 2,93 QPSK
    5 6 2,00 QPSK
    6 6 5,76 QPSK

    D’autres catégories UE ont été définies à partir de la version 7 du 3GGP en tant que HSPA évolué (HSPA+) et sont répertoriées dans les catégories UE HSUPA évoluées .

    Accès par paquets haut débit évolué (HSPA+)

    Evolved HSPA (également connu sous le nom de HSPA Evolution, HSPA+) est une norme de large bande sans fil définie dans la version 3GPP 7 de la spécification WCDMA. Il fournit des extensions aux définitions HSPA existantes et est donc Rétrocompatible jusqu’aux versions originales du réseau Release 99 WCDMA. Le HSPA évolué fournit des débits de données entre 42,2 et 56 Mbit/s en liaison descendante et 22 Mbit/s en liaison montante (par porteuse de 5 MHz) avec des technologies d’entrées multiples, de sorties multiples (2×2 MIMO) et une modulation d’ordre supérieur (64 QAM). Avec la technologie Dual Cell, ceux-ci peuvent être doublés.

    Depuis 2011, le HSPA+ est très largement déployé auprès des opérateurs WCDMA avec près de 200 engagements. [6]

    Voir également

    Wikimedia Commons a des médias liés à l’accès par paquets à haut débit .

    Références

    1. ^ Nomor Research: White Paper « Technology of High Speed ​​Packet Access » Archivé le 23 janvier 2009 à la Wayback Machine , nomor.de
    2. ^ « Système universel de télécommunications mobiles (UMTS); Capacités d’accès radio UE » (PDF) . ETSI. janvier 2014 . Consulté le 4 mars 2014 .
    3. ^ « HSPA » . À propos de nous .
    4. ^ 3GPP TS 25.306 v11.0.0 http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/25306.htm
    5. ^ « Vodafone Royaume-Uni – Maintenance » . vodafone.co.uk .
    6. ^ « DC-HSPA + apporte 42 Mbps à 39 réseaux » . 3GPP . Consulté le 8 juillet 2017 .

    Bibliographie

    • Sauter, Martin (2006). Systèmes de communication pour la société de l’information mobile . Chichester : John Wiley. ISBN 0-470-02676-6.
    • Harri Holma et Antti Toskala (2006). HSDPA/HSUPA pour UMTS : accès radio à haut débit pour les communications mobiles . ISBN 0-470-01884-4.
    • Stuhlfauth, Reiner (2012). Accès par paquets à haut débit : aspects technologiques et de mesure des systèmes radio mobiles HSDPA et HSUPA . Munich. ISBN 978-3-939837-14-5.

    Liens externes

    • 3GPP
    • Page d’accueil des spécifications 3GPP Archivée le 26 octobre 2008 sur la Wayback Machine
    • Association GSM sur HSPA
    • Forum de discussion public HSPA
    • Pilotage 3.5G) , ericsson.com
    • HSPA double porteuse : DC-HSPA, DC-HSDPA , radio-electronics.com
    • Comprendre les défis de mise en œuvre de HSDPA Archivé le 16 février 2010 sur la Wayback Machine
    • Recherche Nomor : Livre blanc « Technologie d’accès par paquets à haut débit » Archivé le 23 janvier 2009 sur la Wayback Machine
    • Bulletin d’information Nomor 3GPP 2009-03 : Mises à jour de la normalisation sur l’évolution du HSPA Archivé le 1er février 2014 sur la Wayback Machine
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