진화형 HSPA

삼성 갤럭시 스마트폰의 HSPA+ 표시.
안드로이드 스마트폰 알림 표시줄의 HSPA+ 표시.

진화형 고속 패킷 접속(Evolved High Speed Packet Access), 더 잘 알려진 HSPA+, HSPA (Plus) 또는 HSPAP는 무선 광대역 통신을 위한 기술 표준이다. 이는 이전의 HSPA 표준이 진화한 것이다. 이동 통신 표준화 기구인 3GPP는 릴리스 7 및 이후 버전에서 HSPA+를 명시했다. HSPA+는 하향 링크에서 최대 42.2 Mbit/s의 이론적 속도로 기존 HSPA보다 더 높은 데이터 전송 속도를 제공한다.

HSPA+는 3G 기술의 진화로 간주되며, 때로는 3.75G로 표시되기도 한다. 이는 완전히 새로운 무선 인터페이스를 요구하지 않고도 기존 3G 네트워크를 업그레이드하여 더 새로운 4G 네트워크에 가까운 속도를 제공할 수 있게 한다. 이러한 이유로 HSPA+를 OFDMA 기반의 서로 다른 무선 인터페이스를 사용하며 별도의 기술적 진화 경로를 따르는 진정한 4G 기술인 롱 텀 에볼루션(LTE)와 혼동해서는 안 된다.

더 높은 데이터 전송 속도를 달성하기 위해 HSPA+는 빔포밍 및 다중 입출력(MIMO)과 같은 고급 안테나 기술을 도입한다. 빔포밍은 무선 신호를 모든 방향으로 퍼뜨리는 대신 기지국에서 특정 수신 장치로 집중시키는 신호 처리 기술이다. 이러한 신호 집중은 더 나은 수신과 향상된 데이터 속도를 가져온다. MIMO는 송신(기지국) 및 수신(사용자 장치) 양쪽 끝에 여러 개의 안테나를 사용하여 한 번에 여러 데이터 스트림을 송수신함으로써 처리량을 증가시킨다. 표준의 이후 릴리스에서는 장치가 두 개의 5 MHz 주파수 대역에서 동시에 통신하여 대역폭을 사실상 두 배로 늘릴 수 있는 듀얼 캐리어 동작을 도입했다.

고급 HSPA+는 최대 168 Mbit/s의 이론적 최대 다운로드 속도와 최대 22 Mbit/s의 업로드 속도를 제공하는 추가적인 진화형이다. 이러한 성능은 각 전송에 더 많은 데이터를 인코딩하는 더 복잡한 변조 방식(예: 64-QAM)을 사용하거나, 듀얼 셀 HSDPA와 같은 기능으로 여러 무선 캐리어를 결합하는 기술을 통해 달성된다.

하향 링크

셀룰러 네트워크 표준 및 세대 타임라인.

하향 링크는 셀룰러 네트워크에서 사용자 장치로의 연결을 의미한다. HSPA+는 여러 핵심 기술을 통해 하향 링크 속도를 향상시킨다.

진화형 HSDPA (HSPA+)

진화형 HSDPA 네트워크는 단일 5 MHz 캐리어를 사용하여 28 Mbit/s 및 42 Mbit/s의 이론적 최대 속도를 달성할 수 있다. 이러한 속도는 MIMO(릴리스 7)와 더 효율적인 변조 방식인 64-QAM(릴리스 8)을 결합함으로써 가능해졌다. 이 조합은 특히 신호 상태가 좋은 사용자에게 처리량을 향상시킨다. 다이버시티 및 조인트 스케줄링과 같은 기술을 통해 수신 상태가 좋지 않은 사용자의 서비스 품질도 개선될 수 있다.

듀얼 캐리어 HSDPA (DC-HSDPA)

듀얼 캐리어 HSDPA(또한 듀얼 셀 HSDPA라고도 함)는 3GPP 릴리스 8의 일부이다. 이를 통해 모바일 장치는 두 개의 5 MHz 캐리어로부터 데이터를 동시에 수신할 수 있다. 두 캐리어의 대역폭을 결합함으로써(총 10 MHz), DC-HSDPA는 단일 캐리어 연결에 비해 잠재적인 데이터 속도를 두 배로 높일 수 있다. 이는 하향 링크 캐리어 전반에 걸친 공동 자원 할당 및 부하 분산을 통해 더 나은 자원 활용과 스펙트럼 효율을 달성한다.

DC-HSDPA를 지원하기 위해 새로운 사용자 장치 카테고리 21-24가 도입되었으며, MIMO 기술에 의존하지 않고도 최대 42.2 Mbit/s의 이론적 속도를 가능하게 했다.

이후 릴리스에서는 더 빠른 속도가 가능하다. 릴리스 9에서는 결합된 캐리어가 서로 다른 주파수 대역에 있을 수 있도록 허용한다. 또한 양쪽 캐리어에서 MIMO와 결합된 DC-HSDPA 사용을 허용하여 이론적 속도를 84.4 Mbit/s까지 높인다. 릴리스 10부터는 최대 4개의 캐리어를 집성할 수 있다.

사용자 장치 (UE) 카테고리

3GPP TS 25.306(릴리스 11)의 표 5.1a에서 파생된 아래 표는 다양한 장치 클래스의 최대 데이터 속도와 이를 달성하는 데 사용되는 기능의 조합을 보여준다. 셀당, 스트림당 데이터 속도는 HS-DSCH TTI 내에서 수신된 HS-DSCH 전송 블록의 최대 비트 수와 최소 인터 TTI 간격에 의해 제한된다. TTI는 2ms이다. 예를 들어, 카테고리 10 장치는 2ms마다 27,952비트를 복호화할 수 있어 13.976 Mbit/s의 데이터 속도를 생성한다(흔히 주장되는 14.4 Mbit/s가 아님). 카테고리 1-4 및 11은 2 또는 3의 인터 TTI 간격을 가지며, 이는 최대 데이터 속도를 해당 계수만큼 감소시킨다. 듀얼 셀 및 MIMO 2x2는 각각 여러 독립적인 전송 블록을 서로 다른 캐리어 또는 공간 스트림을 통해 전송하므로 최대 데이터 속도를 2배로 곱한다. 표의 데이터 속도는 소수점 첫째 자리까지 반올림되었다.

내용주:
  1. ↑ 16-QAM은 QPSK 지원을 의미하며, 64-QAM은 16-QAM 및 QPSK 지원을 의미함.
  2. ↑ 최대 부호율은 제한되지 않음. 이 열의 1에 가까운 값은 최대 데이터 속도가 이상적인 조건에서만 달성될 수 있음을 나타냄. 따라서 장치는 이러한 데이터 속도를 입증하기 위해 송신기에 직접 연결됨.
  3. ↑ 표에 제시된 최대 데이터 속도는 물리 계층 데이터 속도임. IP 헤더(오버헤드 정보) 등의 포함으로 인해 응용 계층 데이터 속도는 그 중 약 85%임.
  4. ↑ 카테고리 19는 릴리스 7에서 "추후 사용을 위해" 지정됨. 릴리스 8이 되어서야 지정된 최대 데이터 속도를 얻기 위해 64QAM과 MIMO의 동시 사용이 허용됨.
  5. ↑ 카테고리 20은 릴리스 7에서 "추후 사용을 위해" 지정됨. 릴리스 8이 되어서야 지정된 최대 데이터 속도를 얻기 위해 64QAM과 MIMO의 동시 사용이 허용됨.

상향 링크

상향 링크는 사용자 장치에서 셀룰러 네트워크로의 연결을 의미한다.

듀얼 캐리어 HSUPA (DC-HSUPA)

듀얼 캐리어 HSUPA(또한 듀얼 셀 HSUPA라고도 함)는 DC-HSDPA의 상향 링크 버전이며 3GPP UMTS 릴리스 9에서 정의되었다.

DC-HSUPA는 장치가 두 개의 인접한 5 MHz 캐리어에서 동시에 전송할 수 있도록 하여 상향 링크 성능을 향상시킨다. 상향 링크에서의 이러한 캐리어 집성은 캐리어 전반에 걸친 공동 스케줄링 및 부하 분산을 통해 스펙트럼과 자원을 더 효율적으로 사용할 수 있게 하여 더 높은 업로드 속도를 이끈다. 릴리스 9의 표준화는 2009년 12월에 완료되었다.

사용자 장치 (UE) 카테고리

아래 표는 진화형 HSUPA의 다양한 카테고리에 대한 상향 링크 속도를 보여준다.

멀티 캐리어 HSPA (MC-HSPA)

두 개 이상의 캐리어 집성은 이후 3GPP 릴리스에서 표준화되었다. 2012년 3분기에 최종 확정된 릴리스 11은 비연속 대역에서 허용되는 8캐리어 HSPA(8개의 5 MHz 캐리어 집성)를 명시한다. 4 × 4 MIMO와 결합될 경우, 이는 최대 672 Mbit/s의 이론적 최대 전송 속도를 제공한다.

168 Mbit/s와 같이 언급된 속도는 이론적 최대치를 나타낸다. 사용자가 실제로 경험하는 속도는 더 낮으며 무선 조건을 포함한 많은 요소에 따라 달라진다. HSPA+는 일반적으로 매우 좋은 무선 조건(즉, 기지국에 매우 가까운 경우)에서만 최고 비트 전송률을 제공하거나, 사용자 장치와 네트워크가 병렬 데이터 채널을 만들기 위해 서로 다른 기술적 방법을 사용하는 MIMO 또는 멀티 캐리어 동작을 모두 지원할 때 최고 비트 전송률을 제공한다.

올 IP 아키텍처

HSPA+를 위한 선택적인 네트워크 설계는 평탄화된 올 IP 아키텍처이다. 이 설계는 사용자 데이터가 이동하는 경로를 간소화하여 네트워크를 단순화하고 지연 시간을 줄인다. 이 아키텍처에서 기지국(Node B)은 이더넷 또는 xDSL과 같은 현대적이고 비용 효율적인 링크 기술을 사용하여 IP를 통해 코어 네트워크에 연결된다.

구체적으로, 사용자의 데이터 트래픽은 기지국에서 인터넷과 같은 외부 패킷 데이터 네트워크로의 게이트웨이인 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)로 직접 흐른다. 이는 원래 UMTS 아키텍처의 일부였던 무선 네트워크 제어기(RNC)와 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)를 우회한다. 이러한 단순화는 사업자의 장비 비용을 절감하고 데이터 연결의 지연 시간을 낮춘다. 정의는 3GPP 기술 보고서 TR25.999에서 찾을 수 있다. 데이터 경로('사용자 평면')는 평탄화되었지만, 연결 관리와 같은 기능을 처리하는 '제어 평면'은 변경되지 않은 상태로 유지된다.

노키아 지멘스 네트웍스의 인터넷 HSPA(I-HSPA)는 진화형 HSPA 평탄화 올 IP 아키텍처를 구현한 첫 번째 상용 솔루션이었다.

같이 보기

각주

  1. ↑ “HSPA”. 《About Us》. 2017년 7월 9일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2016년 3월 30일에 확인함.
  2. ↑ “Ericsson Review #1 2009 - Continued HSPA Evolution of mobile broadband” (PDF). Ericsson.com. 2009년 1월 27일. 2014년 6월 5일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2014년 6월 1일에 확인함.
  3. ↑ R1-081546, “Initial multi-carrier HSPA performance evaluation”, Ericsson, 3GPP TSG-RAN WG1 #52bis, April, 2008
  4. ↑ “Dual-Cell HSPA and its Future Evolution - Nomor Research”. nomor. 2010년 10월 10일. 2014년 2월 1일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2016년 3월 30일에 확인함.
  5. ↑ “2009-03: Standardisation updates on HSPA Evolution - Nomor Research”. nomor. 2010년 10월 10일. 2014년 2월 1일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2016년 3월 30일에 확인함.
  6. ↑ “Dual carrier HSPA: DC-HSPA, DC-HSPDA”. 2018년 11월 20일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2016년 3월 14일에 확인함.
  7. ↑ 3GPP TS 25.306 v11.0.0 http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/25306.htm
  8. ↑ “Nomor 3GPP Newsletter 2009-03: Standardisation updates on HSPA Evolution”. 2014년 2월 1일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2016년 3월 14일에 확인함.
  9. ↑ 3GPP releases
  10. ↑ Nomor 3GPP Newsletter 2009-03: Standardisation updates on HSPA Evolution 보관됨 2014-02-01 - 웨이백 머신, nomor.de
  11. ↑ “Nomor Research White Paper: Dual-Cell HSDPA and its Evolution”. 2014년 2월 1일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2016년 3월 14일에 확인함.
  12. ↑ 클라스 요한슨; 요한 베리만; 디르크 게르스텐베르거; 마츠 블롬그렌; 안데르스 발렌 (2009년 1월 28일). “Multi-Carrier HSPA Evolution” (PDF). Ericsson.com. 2013년 5월 26일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2014년 6월 1일에 확인함.
  13. ↑ “White paper Long Term HSPA Evolution Mobile broadband evolution beyond 3GPP Release 10” (PDF). Nokiaslemensnetworks.com. 2010년 12월 14일. 2012년 3월 18일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2014년 6월 1일에 확인함.
  14. ↑ 보관됨 1월 2, 2011 - 웨이백 머신

외부 링크