HSPA+ , HSPA ( Plus ) o HSPAP , es un estándar técnico para telecomunicaciones de banda ancha inalámbricas . Es la segunda fase de HSPA que se introdujo en la versión 7 de 3GPP y se está mejorando en versiones posteriores de 3GPP. HSPA+ puede alcanzar velocidades de datos de hasta 42,2 Mbit/s. [ 1] Introduce tecnologías de matriz de antenas como la formación de haces y las comunicaciones de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO). La formación de haces enfoca la potencia transmitida de una antena en un haz hacia la dirección del usuario. MIMO utiliza múltiples antenas en el lado de envío y recepción. Las versiones posteriores del estándar han introducido la operación de doble portadora, es decir, el uso simultáneo de dos portadoras de 5 MHz. HSPA+ es una evolución de HSPA que actualiza la red 3G existente y proporciona un método para que los operadores de telecomunicaciones migren hacia velocidades 4G que sean más comparables a las velocidades inicialmente disponibles de las redes LTE más nuevas sin implementar una nueva interfaz de radio. Sin embargo, HSPA+ no debe confundirse con LTE , que utiliza una interfaz aérea basada en modulación por división de frecuencia ortogonal y acceso múltiple. [2]
HSPA+ avanzado es una evolución de HSPA y proporciona velocidades de datos de hasta 84,4 y 168 megabits por segundo (Mbit/s) al dispositivo móvil (enlace descendente) y 22 Mbit/s desde el dispositivo móvil (enlace ascendente) en condiciones de señal ideales. Técnicamente, esto se logra mediante el uso de una técnica de múltiples antenas conocida como MIMO (por "multiple-input and multiple-output") y modulación de orden superior (64QAM) o combinando múltiples celdas en una con una técnica conocida como HSDPA de doble celda.
Una red HSDPA evolucionada puede soportar teóricamente hasta 28 Mbit/s y 42 Mbit/s con una única portadora de 5 MHz para Rel7 (MIMO con 16QAM) y Rel8 ( 64-QAM + MIMO ), en buenas condiciones de canal con baja correlación entre antenas de transmisión. Aunque, las velocidades reales son mucho menores. Además de la ganancia de rendimiento por duplicar el número de celdas a utilizar, también se pueden lograr algunas ganancias de diversidad y programación conjunta. [3] La QoS (calidad de servicio) se puede mejorar particularmente para los usuarios finales en mala recepción de radio donde no pueden beneficiarse de las otras mejoras de capacidad WCDMA (MIMO y modulaciones de orden superior) debido a la mala calidad de la señal de radio. En 3GPP se completó un artículo de estudio en junio de 2008. El resultado se puede encontrar en el informe técnico 25.825. [4] Un método alternativo para duplicar las velocidades de datos es duplicar el ancho de banda a 10 MHz (es decir, 2×5 MHz) utilizando DC-HSDPA.
Dual-Carrier HSDPA , también conocido como Dual-Cell HSDPA, es parte de la especificación 3GPP Release 8. Es la evolución natural de HSPA mediante la agregación de portadoras en el enlace descendente. Las licencias UMTS se emiten a menudo como asignaciones de espectro por pares de 5, 10 o 20 MHz. La idea básica de la función multiportadora es lograr una mejor utilización de los recursos y una mayor eficiencia del espectro mediante la asignación conjunta de recursos y el equilibrio de carga entre las portadoras del enlace descendente. [5]
Se han introducido las nuevas categorías de equipos de usuario HSDPA 21 a 24 que admiten DC-HSDPA. DC-HSDPA puede admitir hasta 42,2 Mbit/s, pero a diferencia de HSPA, no necesita depender de la transmisión MIMO.
La compatibilidad con MIMO en combinación con DC-HSDPA permitirá a los operadores que implementen la versión 7 de MIMO beneficiarse de la funcionalidad DC-HSDPA definida en la versión 8. Mientras que en la versión 8 DC-HSDPA solo puede funcionar en portadoras adyacentes, la versión 9 también permite que las celdas emparejadas puedan funcionar en dos bandas de frecuencia diferentes. Las versiones posteriores permiten el uso de hasta cuatro portadoras simultáneamente.
A partir de la versión 9 será posible utilizar DC-HSDPA en combinación con MIMO en ambos operadores. El soporte de MIMO en combinación con DC-HSDPA permitirá a los operadores mejorar aún más la capacidad de su red. Esto permitirá alcanzar una velocidad teórica de hasta 84,4 Mbit/s. [6] [7]
La siguiente tabla se deriva de la tabla 5.1a de la versión 11 de 3GPP TS 25.306 [8] y muestra las velocidades máximas de datos de diferentes clases de dispositivos y mediante qué combinación de características se logran. La velocidad de datos por celda por flujo está limitada por el número máximo de bits de un bloque de transporte HS-DSCH recibido dentro de un TTI HS-DSCH y el intervalo mínimo entre TTI . El TTI es de 2 ms. Por ejemplo, la categoría 10 puede decodificar 27 952 bits/2 ms = 13,976 Mbit/s (y no 14,4 Mbit/s como se afirma a menudo de manera incorrecta). Las categorías 1-4 y 11 tienen intervalos entre TTI de 2 o 3, lo que reduce la velocidad máxima de datos en ese factor. La doble celda y MIMO 2x2 multiplican cada uno la velocidad máxima de datos por 2, porque se transmiten múltiples bloques de transporte independientes sobre diferentes portadoras o flujos espaciales, respectivamente. Las velocidades de datos que se indican en la tabla están redondeadas a un decimal.
Dual-Carrier HSUPA , también conocido como Dual-Cell HSUPA , es un estándar de banda ancha inalámbrica basado en HSPA que se define en la versión 9 de 3GPP UMTS .
Dual Cell (DC-)HSUPA es la evolución natural de HSPA mediante la agregación de portadoras en el enlace ascendente. [9] Las licencias UMTS se suelen emitir como asignaciones de espectro por pares de 10 o 15 MHz. La idea básica de la función multiportadora es lograr una mejor utilización de los recursos y una mayor eficiencia del espectro mediante la asignación conjunta de recursos y el equilibrio de carga entre las portadoras del enlace ascendente.
Mejoras similares a las introducidas con Dual-Cell HSDPA en el enlace descendente para 3GPP Release 8 se estandarizaron para el enlace ascendente en 3GPP Release 9, llamado Dual-Cell HSUPA. La estandarización de Release 9 se completó en diciembre de 2009. [10] [11] [12]
La siguiente tabla muestra las velocidades de enlace ascendente para las diferentes categorías de Evolved HSUPA.
Se ha estudiado la agregación de más de dos portadoras y está previsto que la versión 11 de 3GPP incluya HSPA de 4 portadoras. Se prevé que la norma esté finalizada en el tercer trimestre de 2012 y que los primeros chipsets que admitan MC-HSPA estén disponibles a finales de 2013. La versión 11 especifica que se permite HSPA de 8 portadoras en bandas no contiguas con MIMO 4 × 4 que ofrece velocidades de transferencia máximas de hasta 672 Mbit/s.
Los 168 Mbit/s y los 22 Mbit/s representan velocidades pico teóricas. La velocidad real para un usuario será menor. En general, HSPA+ ofrece velocidades de bits más altas solo en muy buenas condiciones de radio (muy cerca de la torre de telefonía celular) o si tanto el terminal como la red admiten MIMO o Dual-Cell HSDPA , que utilizan efectivamente dos canales de transmisión paralelos con diferentes implementaciones técnicas.
Las velocidades más altas de 168 Mbit/s se logran utilizando múltiples portadoras con HSDPA de doble celda y MIMO de 4 vías juntas simultáneamente. [13] [14]
Una arquitectura IP plana es una opción para la red dentro de HSPA+. En esta arquitectura, las estaciones base se conectan a la red a través de IP (a menudo, Ethernet proporciona la transmisión), evitando los elementos heredados para las conexiones de datos del usuario. Esto hace que la red sea más rápida y económica de implementar y operar. La arquitectura heredada aún está permitida con HSPA evolucionado y es probable que exista durante varios años después de la adopción de los otros aspectos de HSPA+ (modulación de orden superior, múltiples transmisiones, etc.).
Esta "arquitectura plana" conecta el "plano de usuario" directamente desde la estación base a la puerta de enlace externa GGSN , utilizando cualquier tecnología de enlace disponible que admita TCP/IP. La definición se puede encontrar en 3GPP TR25.999. El flujo de datos del usuario pasa por alto el controlador de red de radio (RNC) y el SGSN de las versiones anteriores de la arquitectura UMTS de 3GPP, simplificando así la arquitectura, reduciendo los costes y los retrasos. Esto es casi idéntico a la arquitectura plana de evolución a largo plazo (LTE) de 3GPP, tal como se define en el estándar 3GPP Rel-8. Los cambios permiten tecnologías de capa de enlace modernas y rentables, como xDSL o Ethernet, y estas tecnologías ya no están vinculadas a los requisitos más caros y rígidos del estándar anterior de infraestructura SONET/SDH y E1/T1.
No hay cambios en el 'plano de control'.
Nokia Siemens Networks Internet HSPA ( I-HSPA ) fue la primera solución comercial que implementó la arquitectura all-IP aplanada HSPA evolucionada. [15]