Charakterystyczne funkcje i usługi

Technologia pakietowej transmisji UMTS/HSDPA umożliwia mobilną komunikację głosową oraz serwowanie nowych usług szybkiej transmisji danych, takich jak strumieniowe wideo o jakości DVD, szybkie pobieranie dużych zbiorów danych, ładowanie plików muzycznych, a także dostęp VPN do sieci korporacyjnych. Po zainstalowaniu specjalistycznych aplikacji (blended lifestyle services) sieć może udostępniać usługi dodatkowe typu Value over IP, które integrują transmisję głosu, danych i obrazu.

Technologia HSDPA usprawnia korzystanie z usług sieci 3G, a uzyskiwana przepływność jest równa lub nawet przewyższa szybkość stacjonarnych systemów dostępowych. Klienci biznesowi mogą w prosty sposób otrzymywać bezpieczny i szybki dostęp do sieci korporacyjnych, z możliwością szybkiego wglądu bądź pobierania poufnych informacji firmowych. Za jej pośrednictwem indywidualni abonenci już korzystają z wysokiej jakości usług obrazowych (w tym transmisji przekazów wideo i gier), przy czym wszyscy klienci mogą prawie natychmiast korzystać ze stron internetowych nawet z dużą ilością grafiki.

Oczekiwania operatorów

Popularność technologii HSDPA wynika z pozytywnego rozstrzygnięcia przez operatorów wielu zagadnień ekonomiczno-eksploatacyjnych, stanowiących podstawę szybkiego wdrażania szerokopasmowej komunikacji dosyłowej. Należą do nich:

Zasięg budynkowy. Instalacja w sieci UMTS kanałów radiowych HSDPA znacząco powiększa obszar emisji wewnątrz budynków, na którym to terenie mogą być świadczone publiczne usługi 3,5G. System daje nowe możliwości usługowe dla klientów centrów handlowych, dużych budynków użyteczności publicznej i metra oraz na terenach, gdzie dotąd występowały problemy z zasięgiem. Praktyczne doświadczenia uzyskane przez firmę Fujitsu, skutecznie wdrażającą technologię HSDPA w Japonii, w pełni potwierdzają możliwość nasycenia zasięgiem emisji pomieszczeń wewnątrz dużych budynków o charakterze publicznym.

Niewielkie koszty. Istotnym składnikiem kosztowym systemu jest możliwość wdrażania radiowej infrastruktury sieci HSDPA prawie wyłącznie przez instalację nowego oprogramowania, w odpowiednio przygotowanych wielostandardowych elementach sieciowych UMTS. Większość dostawców infrastruktury 3G już tworzy modułowe rozwiązania sprzętowe, które w bardzo krótkim czasie i po niewielkiej lub żadnej modernizacji technicznej (małe koszty) pozwalają na konkurencyjne wejście tej technologii na rynek, bez przebudowy istniejącej sieci UMTS. A zainteresowanie operatorów i użytkowników mobilnych szerszym pasmem stale wzrasta.

Gradacja szybkości. Popyt na większą przepływność kanału dosyłowego jest stymulowany przez rynek. Wdrażanie technologii HSDPA jest możliwe poprzez dyskretny wzrost szybkości transmisji oraz stopniowe podnoszenie jakości usług bezprzewodowych, które można realizować etapami w miarę potrzeb. Takie podejście sukcesywnie zwiększa zainteresowanie usługami 3G/UMTS potencjalnych klientów, a operatorom daje narzędzie do ich ekonomicznego wdrażania. Pierwsze rozwiązania techniczne miały szybkość transmisji dosyłowej 1,8 Mb/s, standardem ma być przepływność 3,6 Mb/s, a dopiero po jej nasyceniu będą instalowane moduły o wyższych przepływnościach.

Kompatybilność produktów. Zgodność terminali UMTS/HSPDA dostarczanych przez różnych producentów ma istotne znaczenie zarówno dla operatorów, jak i klientów. Zgodność ta oznacza możliwość współdziałania w infrastrukturze radiowej telefonów komórkowych i podsieci 3,5G, niezależnie od tego, od kogo one pochodzą i kto je dostarczył. Ważnym elementem jest jedynie uprzednie przeprowadzenie testów zgodności, a zwłaszcza stosowanie chipsetów najlepiej pochodzących od jednego producenta, choć wyposażanych w firmowe oprogramowanie każdego dostawcy oddzielnie.

Implementowanie technologii HSDPA pozwala operatorom łatwo udostępniać usługi większej liczbie klientów komórkowych, a także zapewnić im mobilny dostęp do szerokopasmowego Internetu, intranetu czy sieci korporacyjnych LAN. Dla operatorów ta technologia stanowi pierwszy krok w rozwoju systemów WCDMA, której podstawą jest koncepcja współdzielonego kanału transmisji (fat-pipe) z dynamicznym dostosowaniem się do zmian zachodzących w środowisku radiowym oraz szybką retransmisją po błędach w blokach danych.

Cechy HSDPA

Technologia HSDPA stanowi integralny element zmodernizowanej wersji wielodostępu WCDMA (Wideband CDMA), według której operatorzy UMTS udostępniają radiowe kanały dosyłowe z szybkością dochodzącą do 14,4 Mb/s, a więc porównywalną ze stacjonarnymi modemami DSL lub kablowymi CATV. Jako terminale są tu wykorzystywane telefony 3,5G oraz standardowe PC, notebooki, laptopy i terminale PDA, wyposażone w specjalne karty do bezprzewodowej transmisji HSDPA bądź od razu z zaimplementowaną w nich sprzętową obsługą takich kanałów.

W praktyce oznacza to, że są to przenośne telefony inne od dotąd używanych w UMTS/WCDMA, wyposażone w szybsze procesory przetwarzania i alternatywne modulatory sygnałów (QPSK, 16QAM). Kompletowanie infrastruktury w części centralowej systemu UMTS/HSDPA przebiega wyłącznie poprzez wymianę oprogramowania, natomiast efektywna realizacja łącza radiowego między terminalami a stacją bazową wymaga niewielkich zmian sprzętowych (łącznie z wymianą telefonów UMTS). Cała ta operacja jest zbliżona do procedury wdrażania szybszej transmisji EDGE (2,5G) w tradycyjnych systemach GSM (2G).

Uzyskanie podwyższonych parametrów transmisji radiowej HSDPA wymaga wprowadzenia kilku nowatorskich rozwiązań techniczno-programowych, charakterystycznych dla tej technologii. Są nimi:

• wdrożenie adaptacyjnej modulacji i schematów kodowania AMC (Adaptive Modulation and Coding) z bardziej wydajną widmowo modulacją 16QAM, przy niezmienionej przepływności chipowej (3,84 Mc/s) i tej samej szerokości pasma radiowego;

• wprowadzenie techniki transmisji z powtórzeniami typu HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request), która łączy zalety kodowania nadmiarowego (FEC) z mechanizmem transmisji z potwierdzeniem (ARQ);

• uaktywnienie procedury multipleksowania danych zarówno w dziedzinie kodu, jak i w dziedzinie czasu;

• instalacja (poprzez wydzielenie) nowych kanałów radiowych: do 15 kanałów transportowych HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel) przenoszących właściwe dane pakietowe oraz trzech typów kanałów fizycznych klasy HS (PDSCH, SCCH, DPCCH);

• zastosowanie techniki przełączania kanałowego z adaptacją łącza radiowego, co daje bardziej efektywne wykorzystanie istniejących zasobów;

• zredukowanie czasu odpowiedzi systemu (do 2 ms) przez zmianę procedury sygnalizacji i zastosowanie procesorów o większej mocy przetwarzania.

Jednoczesne wdrożenie wszystkich tych elementów daje podstawę do korzystania z wszystkich zalet systemu, do których należą: uzyskanie użytkowej szybkości transmisji danych w zakresie 2-14,4 Mb/s, podniesienie pojemności systemu komórkowego UMTS co najmniej 2-3 razy, redukcja minimum o 50% czasu przesyłania danych w interfejsie radiowym oraz zapewnienie zgodności wstecznej i poprawności działania z dotychczas użytkowanymi produktami i terminalami systemu UMTS/WCDMA.

Istotną cechą technologii HSDPA jest możliwość określenia gwarantowanej jakości usług oraz niezauważalne przełączanie kanałów pomiędzy terenami miejskimi (HSDPA) a innymi fragmentami sieci, oferującymi niższe przepływności (UMTS, EDGE, GPRS). Wszystko w ramach jednego rachunku telefonicznego, nie bacząc czy połączenie jest inicjowane w kraju czy za granicą (roaming), a także niezależnie od lokalizacji abonenta: stacjonarnie z domu, firmy lub hotelu czy też z pociągu lub samochodu.

Pierwsze rozwiązania HSDPA obsługują transmisje mobilne do szybkości 1,8-3,6 Mb/s (w kierunku sieci standardowo 384 kb/s), ale kolejne wersje mają wkrótce umożliwiać pełną przepływność przewidywaną standardem. Cechą charakterystyczną tej technologii jest jednak obsługa większej liczby użytkowników (nawet do 6-8 razy więcej) w zasięgu pojedynczej stacji bazowej, niż tradycyjny system UMTS operujący w tym samym pasmie radiowym.