理论教育 HSDPA与HSUPA:高速数据传输技术

HSDPA与HSUPA:高速数据传输技术

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:HSDPA和HSUPA改变了UTRAN内的功能切分。图3.17 HSDPA简介HSDPA在下行链路支持共享信道。HSDPA支持比特率保障承载和非GBR。对Iub接口的帧协议层来说,HSDPA引入了HS-DSCH容量请求和容量分配消息。HSDPA拥塞控制功能,可以探测到NodeB到RNC之间Iub接口上的时延和丢包。另一种解决方法是将HSDPA业务挪到并行的IP/以太网,也就是说,HSDPA在IP上传输而其他业务仍在ATM上传输。HSDPA提升了下行数据速率。HSUPA在3GPPRel-6引入了E-DCH,提升了从UE到NodeB的上行数据传输速率。E-DCH借用了HSDPA的H-ARQ和快速MAC调度。

HSDPA与HSUPA:高速数据传输技术

HSDPA和HSUPA改变了UTRAN内的功能切分。无线接口的调度,由于链路适配和高速调度,切分到了NodeB,因而不需要RNC的快速功率控制。同时引入了高阶调制,以提高数据传输速率。

如图3.17所示,NodeB中包含了一个新的高速MAC。调度间隔为2ms,而Rel-99DCH的MAC调度在RNC中,调度间隔为10ms(或者数倍的10ms)。NodeB中的高速MAC调度实体接收来自移动终端的信道质量指示(CQI)。据此,NodeB的调度器可以以链路适配快速调整以适应不同的空中接口信道条件。

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图3.17 HSDPA简介

HSDPA在下行链路支持共享信道。因而,单个UE可以达到瞬时高流量,之后可以是另一个用户高流量。这种方式比专用信道更适合分组交换服务。阅读网页大约需要30s,之后请求打开另一个网页。在阅读期间,资源可以分配给其他用户传输数据。

调度算法包括轮转调度算法、最佳载干比算法以及加权公平调度算法。轮转调度算法是公平的,因为所有用户都可以得到一份带宽。然而,简单轮转调度算法没有考虑信道条件,因而,空中接口容量没有得到很好的利用。最佳载干比算法提升了空中接口容量效率,但在用户间缺少公平性。加权公平调度算法兼顾效率和公平。

HSDPA支持比特率保障承载(GBR)和非GBR(non-GBR)。GBR适宜流和会话服务,非GBR适宜后台传输。对非GBR承载也会指定标称比特率(nominal bit-rate)。

NodeB中的高速MAC包括混合自动重传请求(H-ARQ)功能,NodeB能够重传在空中接口丢失的数据包。这个功能可以加速重传以及随之提高传输性能。对Iub接口回传,对照Rel-99DCH,源自RNC的需求降低了。对基于HSPA服务的终端用户,Iub接口上的低时延依旧很关键

相比在空中接口丢失的数据包不需要在RNC重传,在Iub接口丢失的数据包还是需要在RNC的RLC层重传(假定RLC是确认模式)。

对Iub接口的帧协议层来说,HSDPA引入了HS-DSCH容量请求和容量分配消息(HSDPAIub接口流控)。NodeB分配从RNC通过Iub接口发送的容量。目标是在NodeB和在RNC中的MAC实体选择可以发送到高速MAC的数据包。容量分配定义,允许发送的数据量,比如PDU数量、发送时间区间(在该时间区间,完成所接收数据量的发送)以及最大PDU长度

16-QAM调制方式,RLC数据传输速率可达13Mbit/s(Category 10终端,使用15个码字)。使用MIMO(Multiple Input Multiple Output,多输入多输出),64-QAM调制方式以及多个5MHz载波后,数据传输速率进一步提升(前面讲过,4个5MHz载波,最高可达168Mbit/s)。同时,16-QAM调制方式大于10Mbit/s的数据传输速度也超过了DCH所能达到数据传输速率的一个数量级以上(假定DCH速率为384kbit/s作为对比)。(www.daowen.com)

考虑到NodeB空中接口升级到HSDPA、配置及其他因素,这意味着Iub接口上的回传数据传输速率可以超过10Mbit/s。HSDPA以及一般3G,允许Iub接口独立于空中接口容量单独标注容量。Iub接口支持的容量可能低于空中接口可以到达的峰值数据传输速率。显然,这时可能发生拥塞,因此需要对Iub接口的业务类型排优先级,以使拥塞期间控制信道和实时性业务(语音)不受影响。然而,由于Iub接口严重的拥塞,HSPA服务可能很差。对HSDPA Iub接口容量,更多内容请参考文献[40]。

如果Iub接口没有做相应的升级,它很可能成为系统容量严重瓶颈。在较好的无线条件下,基于HSPA空中接口配置的数据流量超过Iub接口最大流量。这种情况下,由于Iub接口的拥塞,系统流量较低。HSPA空中接口容量的扩容,将不会使用户有更高的数据速率,除非无线回传做了同样的扩容。

当最终不增加Iub接口容量就无法解决拥塞问题时,3GPP组织为解决这个问题定义了拥塞控制功能。这对窄带Iub接口性能有显著改善。HSDPA拥塞控制功能,可以探测到NodeB到RNC之间Iub接口上的时延和丢包。Iub接口上的HSDPA拥塞控制功能,解决了回传的瓶颈,这将在QoS相关内容中做进一步阐述。

在引入HSDPA时,很多已有的NodeB回传是按照3GPPRel-99协议的基于ATM的Iub接口,建立在E1/T1/JT1连接上。由于需要更高的HSDPA数据传输速率以及成本控制,增加E1/T1/JT1通常在经济性上不可行。另一种解决方法是将HSDPA业务挪到并行的IP/以太网,也就是说,HSDPA在IP上传输而其他业务仍在ATM上传输。这也可以减缓前面讨论的拥塞,这种方法如图3.18所示。

Iub接口在3GPP看来,是一个逻辑接口,不同的业务类型使用不同的传输协议:HSDPA用3GPPRel-5IP传输,Rel-99DCH和控制业务(比如NBAP)用Rel-99ATM协议栈。

HSDPA提升了下行数据速率。HSUPA(高速上行分组接入)在3GPPRel-6引入了E-DCH,提升了从UE到NodeB的上行数据传输速率。E-DCH如它名字显示的一样是专用信道。E-DCH借用了HSDPA的H-ARQ和快速MAC调度(10ms和2ms)。因为是专用信道,E-DCH支持快速功率控制和软切换。

使用HSUPA,NodeB中的mac-e调度器旨在实现高频谱利用率,同时不在小区内引入太高的干扰。

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图3.18 运用IP/以太网回传高速数据

在Iub接口上,帧协议层实现了容量请求和容量配置以及HSUPA的拥塞控制功能。

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