El acceso a paquetes de alta velocidad ( HSPA ) [1] es una amalgama de dos protocolos móviles —el acceso a paquetes de alta velocidad en el enlace descendente (HSDPA) y el acceso a paquetes de alta velocidad en el enlace ascendente (HSUPA)— que amplía y mejora el rendimiento de las redes de telecomunicaciones móviles 3G existentes que utilizan los protocolos WCDMA . A finales de 2008 se publicó un estándar 3GPP mejorado, denominado acceso a paquetes de alta velocidad evolucionado (también conocido como HSPA+), cuya adopción mundial comenzó en 2010. El estándar más nuevo permite alcanzar velocidades de bits de hasta 337 Mbit/s en el enlace descendente y 34 Mbit/s en el enlace ascendente; sin embargo, estas velocidades rara vez se alcanzan en la práctica. [2]
Las primeras especificaciones HSPA admitían velocidades de datos máximas aumentadas de hasta 14 Mbit/s en el enlace descendente y 5,76 Mbit/s en el ascendente. También reducían la latencia y proporcionaban hasta cinco veces más capacidad del sistema en el enlace descendente y hasta el doble de capacidad del sistema en el enlace ascendente en comparación con el protocolo WCDMA original.
El acceso de paquetes de enlace descendente de alta velocidad ( HSDPA ) es un protocolo de comunicaciones móviles 3G (tercera generación) mejorado de la familia de acceso de paquetes de alta velocidad (HSPA). HSDPA también se conoce como 3.5G y 3G+ . Permite que las redes basadas en el sistema universal de telecomunicaciones móviles (UMTS) tengan mayor capacidad y velocidad de datos. HSDPA también disminuye la latencia y, por lo tanto, el tiempo de ida y vuelta de las aplicaciones.
El HSDPA se introdujo en la versión 5 de 3GPP. Fue acompañado por una mejora en el enlace ascendente que proporcionó una nueva portadora de 384 kbit/s (la portadora máxima anterior era de 128 kbit/s). El Acceso a Paquetes de Alta Velocidad Evolucionado (HSPA+), introducido en la versión 7 de 3GPP, aumentó aún más las velocidades de datos al agregar modulación 64QAM, MIMO y operación HSDPA de Doble Portadora . Con la versión 11 de 3GPP, eran posibles velocidades aún mayores de hasta 337,5 Mbit/s. [3]
La primera fase de HSDPA se especificó en la versión 5 de 3GPP. Esta fase introdujo nuevas funciones básicas y su objetivo era alcanzar velocidades de datos máximas de 14,0 Mbit/s con una latencia significativamente reducida. La mejora en la velocidad y la latencia redujo el coste por bit y mejoró el soporte para aplicaciones de datos en paquetes de alto rendimiento. HSDPA se basa en la transmisión por canal compartido y sus características principales son la transmisión por canal compartido y multicódigo, modulación de orden superior , intervalo de tiempo de transmisión (TTI) corto, adaptación y programación rápidas de enlaces y solicitud de repetición automática híbrida rápida (HARQ). Otras nuevas características incluyen los canales compartidos de enlace descendente de alta velocidad (HS-DSCH), modulación por desplazamiento de fase en cuadratura , modulación de amplitud en cuadratura 16 y el protocolo de acceso al medio de alta velocidad (MAC-hs) en estaciones base.
La actualización a HSDPA suele ser simplemente una actualización de software para redes WCDMA. En HSDPA, las llamadas de voz suelen tener prioridad sobre la transferencia de datos.
La siguiente tabla se deriva de la tabla 5.1a de la versión 11 de 3GPP TS 25.306 [4] 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 y 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 milisegundos. Por lo tanto, 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 incorrectamente a menudo). 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 una 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.
A partir de la versión 7 de 3GGP se definieron otras categorías de UE como HSPA evolucionado ( HSPA+ ) y se enumeran en Categorías de UE HSDPA evolucionadas .
Al 28 de agosto de 2009 [actualizar], 250 redes HSDPA habían lanzado comercialmente servicios de banda ancha móvil en 109 países. 169 redes HSDPA admitían un rendimiento máximo de datos de enlace descendente de 3,6 Mbit/s, y un número cada vez mayor ofrecía un rendimiento máximo de datos de enlace descendente de 21 Mbit/s. [ cita requerida ]
Las redes CDMA2000 - EVDO tuvieron una ventaja inicial en cuanto a rendimiento. En particular, los proveedores japoneses fueron puntos de referencia muy exitosos para este estándar de red. Sin embargo, esto cambió más tarde a favor de HSDPA, ya que un número cada vez mayor de proveedores en todo el mundo comenzaron a adoptarlo.
En 2007, un número cada vez mayor de empresas de telecomunicaciones de todo el mundo comenzaron a vender módems USB HSDPA para proporcionar conexiones de banda ancha móvil. Además, la popularidad de las cajas de reemplazo de línea fija HSDPA creció: estas proporcionaban HSDPA para datos a través de Ethernet y Wi-Fi , así como puertos para conectar teléfonos fijos tradicionales. Algunas se comercializaron con velocidades de conexión de "hasta 7,2 Mbit/s" [5] en condiciones ideales. Sin embargo, estos servicios podrían ser más lentos, como cuando se encuentran en una cobertura marginal en interiores.
El acceso de paquetes de enlace ascendente de alta velocidad ( HSUPA ) es un protocolo de telefonía móvil 3G de la familia HSPA. Se especifica y estandariza en la versión 6 de 3GPP para mejorar la velocidad de datos de enlace ascendente a 5,76 Mbit/s, ampliar la capacidad y reducir la latencia. Junto con mejoras adicionales, esto permite nuevas funciones como el protocolo de voz sobre Internet (VoIP), la carga de imágenes y el envío de mensajes de correo electrónico de gran tamaño.
HSUPA fue el segundo paso importante en el proceso de evolución de UMTS. Desde entonces, ha sido reemplazado por tecnologías más nuevas con velocidades de transferencia más altas, como LTE (150 Mbit/s para el enlace descendente y 50 Mbit/s para el enlace ascendente) y LTE Advanced (velocidades máximas de enlace descendente de más de 1 Gbit/s).
HSUPA añade un nuevo canal de transporte a WCDMA, llamado canal dedicado mejorado (E-DCH). También presenta varias mejoras similares a las de HSDPA, incluida la transmisión de múltiples códigos, un intervalo de tiempo de transmisión más corto que permite una adaptación más rápida del enlace , una programación rápida y una solicitud de repetición automática híbrida rápida (HARQ) con redundancia incremental, lo que hace que las retransmisiones sean más efectivas. De manera similar a HSDPA, HSUPA utiliza un "programador de paquetes", pero funciona según un principio de "solicitud-concesión" en el que el equipo de usuario (UE) solicita permiso para enviar datos y el programador decide cuándo y cuántos UE podrán hacerlo. Una solicitud de transmisión contiene datos sobre el estado del búfer de transmisión y la cola en el UE y su margen de potencia disponible. Sin embargo, a diferencia de HSDPA, las transmisiones de enlace ascendente no son ortogonales entre sí.
Además de este modo de transmisión "programado", los estándares permiten un modo de transmisión autoiniciado por los UE, denominado "no programado". El modo no programado se puede utilizar, por ejemplo, para servicios VoIP para los que ni siquiera el TTI reducido y el programador basado en el Nodo B pueden proporcionar el tiempo de retardo corto necesario y el ancho de banda constante.
Cada flujo MAC-d (es decir, flujo QoS) está configurado para utilizar modos programados o no programados. El UE ajusta la velocidad de datos para flujos programados y no programados de forma independiente. La velocidad máxima de datos de cada flujo no programado se configura al establecer la llamada y, por lo general, no se modifica con frecuencia. La potencia utilizada por los flujos programados se controla dinámicamente por el Nodo B a través de mensajes de concesión absoluta (que consiste en un valor real) y concesión relativa (que consiste en un solo bit de subida/bajada).
En la capa física , HSUPA introduce los siguientes canales nuevos:
La siguiente tabla muestra las velocidades de enlace ascendente para las diferentes categorías de HSUPA:
A partir de la versión 7 de 3GGP se definieron otras categorías de UE como HSPA evolucionado (HSPA+) y se enumeran en Categorías de UE HSUPA evolucionadas .
HSPA evolucionado (también conocido como HSPA Evolution, HSPA+) es un estándar de banda ancha inalámbrica definido en la versión 7 de 3GPP de la especificación WCDMA. Proporciona extensiones a las definiciones HSPA existentes y, por lo tanto, es compatible con versiones anteriores de la red WCDMA Release 99. HSPA evolucionado proporciona velocidades de datos entre 42,2 y 56 Mbit/s en el enlace descendente y 22 Mbit/s en el enlace ascendente (por portadora de 5 MHz) con tecnologías de entrada múltiple, salida múltiple (2x2 MIMO) y modulación de orden superior (64 QAM). Con la tecnología Dual Cell, estas velocidades se pueden duplicar.
Desde 2011, HSPA+ se ha implementado ampliamente entre los operadores WCDMA, con casi 200 compromisos. [6]
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