고속 상향 패킷 접속
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1. 개요
고속 상향 패킷 접속(HSUPA)은 상향 링크에서 강화 전용 채널(E-DCH)을 사용하여 데이터를 전송하는 기술이다. 적응 변조, 짧은 전송 시간 간격, 하이브리드 ARQ 기술을 적용하여 데이터 전송 효율을 높이며, "패킷 스케줄러"를 통해 사용자 단말의 데이터 전송을 관리한다. HSUPA는 scheduled 모드와 non-scheduled 모드를 지원하며, 다양한 물리 채널을 사용한다. HSUPA는 카테고리에 따라 최대 0.73 Mbit/s에서 23 Mbit/s의 상향 전송 속도를 제공하며, 3GPP는 HSUPA의 후속 기술로 LTE 및 LTE-Advanced를 개발하고 있다.
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2. 기술적 특징
HSUPA는 상향 링크에서 ''강화 전용 채널''(E-DCH)을 사용하며, HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)에서도 채택된 적응 변조 기술을 적용한다.
전송 시간 간격(TTI)을 단축하여 적응 변조를 더욱 빠르게 하고, 하이브리드 ARQ(자동 재전송 요청)에 incremental redundancy를 더하여 재전송 효율을 높인다.
HSUPA는 HSDPA와 유사하게 "요청-승인" 방식의 "패킷 스케줄러"를 사용한다. 사용자 단말이 데이터 전송 허가를 요청하면, 스케줄러가 동시에 몇 대의 사용자 단말에 이를 허용할지 결정한다. 전송 요청은 전송 버퍼, 사용자 단말의 큐 상태 및 가용 전력(파워 마진)에 관한 데이터를 포함한다. HSDPA와는 달리, 상향 전송은 서로 직교하지 않다.
규격에서는 스케줄된 모드(''scheduled'' mode) 외에 사용자 단말이 자발적으로 전송을 시작하는 ''non-scheduled'' 모드도 정의한다. ''non-scheduled'' 모드는 짧은 TTI와 기지국(Node B) 기반 스케줄러로는 제공하기 어려운, 매우 짧은 지연 시간과 일정 대역폭을 필요로 하는 VoIP 서비스 등에서 사용된다.
MAC-d 플로우(QoS 플로우)는 ''scheduled'' 또는 ''non-scheduled'' 모드 중 하나를 사용하도록 설정된다. 사용자 단말은 ''scheduled''와 ''non-scheduled'' 플로우의 전송 속도를 각각 독립적으로 조정하며, 개별 ''non-scheduled'' 플로우의 최대 전송 속도는 통화 설정 시 결정되어 일반적으로 자주 변경되지 않는다. ''scheduled'' 플로우의 송신 전력은 기지국이 절대 그랜트 메시지와 상대 그랜트 메시지를 통해 동적으로 제어한다.
HSUPA는 제1 계층에 E-AGCH (Absolute Grant Channel), E-RGCH (Relative Grant Channel), F-DPCH (Fractional-DPCH), E-HICH (E-DCH Hybrid ARQ Indicator Channel), E-DPCCH (E-DCH Dedicated Physical Control Channel), E-DPDCH (E-DCH Dedicated Physical Data Channel)를 도입하고 있다. E-DPDCH는 E-DCH 수송 채널(Transport Channel)을 전송하는 데 사용되며, E-DPCCH는 E-DCH에 해당하는 제어 정보를 전송하는 데 사용된다.
2. 1. 적응 변조 및 코딩 (AMC, Adaptive Modulation and Coding)
HSUPA는 HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)와 마찬가지로 적응 변조를 채택하여 통신 환경에 따라 변조 방식과 코딩률을 동적으로 조절함으로써 전송 효율을 극대화한다.또한, 다음과 같은 기술을 통해 성능을 향상시킨다.
- 전송 시간 간격(TTI) 단축: 적응 변조를 더 빠르게 적용할 수 있도록 한다.
- 하이브리드 ARQ(자동 재전송 요청)에 incremental redundancy 추가: 재전송 효율성을 높인다.
2. 2. 짧은 전송 시간 간격 (TTI, Transmission Time Interval)
전송 시간 간격(TTI)을 단축하여 적응 변조를 더 빠르게 적용하고, 지연 시간을 줄인다.[1]2. 3. 하이브리드 ARQ (HARQ, Hybrid Automatic Repeat reQuest)
HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)와 마찬가지로 HSUPA는 "패킷 스케줄러"를 사용하지만, "요청-승인"형 운용을 하고 있어 사용자 단말이 데이터 전송 허가를 요청하고, 스케줄러가 동시에 몇 대의 사용자 단말에 이를 허용할지를 결정한다. 하이브리드 ARQ(자동 재전송 요청)는 incremental redundancy를 더하여 재전송을 더욱 효율적으로 처리한다.2. 4. 패킷 스케줄링 (Packet Scheduling)
HSUPA는 "요청-승인" 방식의 패킷 스케줄러를 사용한다. 사용자 단말(스마트폰 등)이 데이터 전송 허가를 요청하면, 스케줄러가 동시에 몇 대의 사용자 단말에 데이터 전송을 허용할지 결정한다. 전송 요청은 전송 버퍼와 사용자 단말의 큐 상태 및 가용 전력(파워 마진)에 관한 데이터를 포함한다. HSDPA와는 달리, 상향 전송은 서로 직교하지 않는다.규격에서는 스케줄된 모드(''scheduled'' mode) 외에도 사용자 단말이 자발적으로 전송을 시작하는 ''non-scheduled'' 모드도 정의한다. ''non-scheduled'' 모드는 짧은 전송 시간 간격(TTI)과 기지국 (Node B) 기반 스케줄러로는 제공하기 어려운 매우 짧은 지연 시간과 일정 대역폭을 필요로 하는 VoIP 서비스 등에서 사용된다.
MAC-d 플로우(QoS 플로우)는 각각 ''scheduled'' 또는 ''non-scheduled'' 모드 중 하나를 사용하도록 설정된다. 사용자 단말은 ''scheduled''와 ''non-scheduled'' 플로우의 전송 속도를 각각 독립적으로 조정한다. 개별 ''non-scheduled'' 플로우의 최대 전송 속도는 통화 설정 시 결정되며, 일반적으로 자주 변경되지 않는다. ''scheduled'' 플로우의 송신 전력은 절대 그랜트 메시지와 상대 그랜트 메시지를 통해 기지국이 동적으로 제어한다.
2. 5. 물리 채널
HSUPA는 제1 계층에 다음과 같은 새로운 물리 채널을 도입하였다.- E-AGCH (Absolute Grant Channel)
- E-RGCH (Relative Grant Channel)
- F-DPCH (Fractional-DPCH)
- E-HICH (E-DCH Hybrid ARQ Indicator Channel)
- E-DPCCH (E-DCH Dedicated Physical Control Channel)
- E-DPDCH (E-DCH Dedicated Physical Data Channel)
E-DPDCH는 E-DCH 수송 채널(Transport Channel)을 전송하는 데 사용되며, E-DPCCH는 E-DCH에 해당하는 제어 정보를 전송하는 데 사용된다.
3. HSUPA 카테고리별 상향 전송 속도
다음 표는 고속 상향 패킷 접속(HSUPA) 각 카테고리의 상향 전송 속도를 나타낸 것이다.
| HSUPA 카테고리 | 최대 업링크 속도 | 예시 |
|---|---|---|
| Category 1 | 0.73Mbit/s | |
| Category 2 | 1.46Mbit/s | |
| Category 3 | 1.46Mbit/s | |
| Category 4 | 2.93Mbit/s | 퀄컴 6290 |
| Category 5 | 노키아: Nokia X3-01, N8, C5, C3-01, E52, E72, E55, 6700 Classic, N900, 5630 XpressMusic; 블랙베리: Storm 9500, 9530; HTC: Dream, Passion (넥서스 원); 소니 에릭슨 모바일 커뮤니케이션즈: Sony Ericsson C510, C903, W705, W995, T715; 삼성전자: Samsung Wave, Samsung Wave II | |
| Category 6 | 5.76Mbit/s | 블랙베리 Tour 9630, 노키아 CS-15, 옵션(Option) GlobeTrotter Express 441/442, 옵션(Option) iCON 505/505M, 삼성전자 i8910, 애플 아이폰 4[2], 화웨이(Huawei), E180/E182E/E1820/E5832/EM770W, 마이크로맥스(Micromax) A60, ST-에릭슨(ST-Ericsson) M5730 |
| Category 7 (3GPP Rel7) | 11.5Mbit/s | |
| Category 8 (3GPP Rel9) | 11.5Mbit/s | 2 ms, 듀얼 셀 E-DCH 운용, QPSK만 [3] |
| Category 9 (3GPP Rel9) | 23Mbit/s | 2 ms, 듀얼 셀 E-DCH 운용, QPSK와 16QAM [3] |
4. 발전 로드맵
3GPP는 HSUPA의 후속 기술로, 더욱 빠른 전송 속도 향상을 목표로 작업하고 있다. LTE는 하향 링크에서 최대 326.4 Mbit/s, 상향 링크에서 최대 86.4 Mbit/s를 제공한다. LTE를 약간 개선한 LTE-Advanced에서는 하향 링크 속도를 1 Gbit/s 이상으로 할 예정이다.
참조
[1]
기타
3GPP specification: 25.321
http://www.3gpp.org/[...]
[2]
웹사이트
Apple iPhone 4 Technical Specs
http://www.apple.com[...]
2011-02-27
[3]
기타
3GPP Rel 9 TS 25.306
http://www.3gpp.org/[...]
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