高速パケットアクセス

高速パケットアクセス（HSPA）^[1]は、高速ダウンリンクパケットアクセス（HSDPA）と高速アップリンクパケットアクセス（HSUPA）の2つのモバイル プロトコルを融合したもので、 WCDMAプロトコルを使用する既存の3Gモバイル通信ネットワークのパフォーマンスを拡張および改善します。さらに改良された3GPP標準であるEvolved High Speed Packet Access（HSPA+とも呼ばれる）は2008年後半にリリースされ、2010年から世界中で採用され始めました。新しい標準では、ダウンリンクで最大337 Mbit/s、アップリンクで最大34 Mbit/sのビットレートが可能ですが、実際にはこれらの速度が達成されることはほとんどありません。^[2]

最初の HSPA 仕様では、ダウンリンクで最大 14 Mbit/s、アップリンクで最大 5.76 Mbit/s のピーク データ レートの向上がサポートされました。また、レイテンシも短縮され、元の WCDMA プロトコルと比較して、ダウンリンクでは最大 5 倍、アップリンクでは最大 2 倍のシステム容量が提供されました。

高速ダウンリンク パケット アクセス( HSDPA ) は、高速パケット アクセス (HSPA) ファミリーの拡張3G (第 3 世代)モバイル 通信プロトコルです。HSDPA は3.5Gや3G+とも呼ばれます。HSDPA により、 Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)に基づくネットワークで、より高速なデータ速度と容量を実現できます。HSDPA はレイテンシも短縮するため、アプリケーションの往復時間も短縮されます。

HSDPAは3GPPリリース5で導入されました。これによりアップリンクが改善され、新しいベアラ速度384kbit/s（以前の最大ベアラ速度は128kbit/s）が実現しました。3GPPリリース7で導入された進化型高速パケットアクセス（HSPA+）では、64QAM変調、MIMO、デュアルキャリアHSDPA操作が追加され、データレートがさらに向上しました。3GPPリリース11では、さらに高速な337.5Mbit/sまで可能になりました。^[3]

HSDPA の最初のフェーズは、3GPP リリース 5 で規定されました。このフェーズでは、新しい基本機能が導入され、レイテンシを大幅に削減しながら 14.0 Mbit/s のピーク データ レートを達成することを目指しました。速度とレイテンシの改善により、ビットあたりのコストが削減され、高性能パケット データ アプリケーションのサポートが強化されました。HSDPA は共有チャネル伝送に基づいており、その主な機能は、共有チャネルとマルチコード伝送、高次変調、短い伝送時間間隔(TTI)、高速リンク適応とスケジューリング、高速ハイブリッド自動再送要求(HARQ) です。その他の新機能には、高速ダウンリンク共有チャネル (HS-DSCH)、直交位相シフト キーイング、16直交振幅変調、基地局の高速メディア アクセス プロトコル (MAC-hs) などがあります。

HSDPA へのアップグレードは、多くの場合、WCDMA ネットワークのソフトウェア アップデートに過ぎません。HSDPA では、通常、音声通話がデータ転送よりも優先されます。

^{次の表は、3GPP TS 25.306 [4]}のリリース 11 の表 5.1a から引用したもので、さまざまなデバイス クラスの最大データ レートと、それらのレートがどの機能の組み合わせによって実現されるかを示しています。セルごと、ストリームごとのデータ レートは、「HS-DSCH TTI 内で受信される HS-DSCH トランスポート ブロックの最大ビット数」と「最小 TTI 間隔」によって制限されます。TTI は 2 ミリ秒です。したがって、たとえば Cat 10 は 27,952 ビット / 2 ミリ秒 = 13.976 Mbit/s をデコードできます (よく誤って主張される 14.4 Mbit/s ではありません)。カテゴリ 1 ～ 4 および 11 の TTI 間隔は 2 または 3 で、最大データ レートはその係数だけ減少します。デュアルセルと MIMO 2x2 では、それぞれ複数の独立したトランスポート ブロックが異なるキャリアまたは空間ストリームを介して送信されるため、最大データ レートが 2 倍になります。表に示されているデータ レートは、小数点第 1 位に丸められています。

さらに、3GGP リリース 7 以降では UE カテゴリがEvolved HSPA ( HSPA+ )として定義され、Evolved HSDPA UE カテゴリにリストされています。

2009 年 8 月 28 日現在、250 の HSDPA ネットワークが 109 か国でモバイル ブロードバンド^{[アップデート]}サービスを商用化しています。169 の HSDPA ネットワークが 3.6 Mbit/s のピーク ダウンリンク データ スループットをサポートし、21 Mbit/s のピーク ダウンリンク データを提供するネットワークも増えています。^{[引用が必要]}

CDMA2000 - EVDOネットワークは、当初はパフォーマンスでリードしていました。特に、日本のプロバイダーは、このネットワーク標準のベンチマークとして非常に成功していました。しかし、その後、世界中でますます多くのプロバイダーが HSDPA を採用し始めたため、状況は HSDPA に有利に変わりました。

2007 年、モバイル ブロードバンド接続を提供する HSDPA USB モデムの販売を世界中で開始した通信事業者が増えました。さらに、HSDPA 固定電話代替ボックスの人気が高まりました。これらのボックスは、イーサネットとWi-Fi経由のデータに HSDPA を提供し、従来の固定電話を接続するポートも備えていました。一部のボックスは、理想的な条件下で「最大 7.2 Mbit/s」^[5]の接続速度で販売されていました。ただし、屋内の周辺エリアなどでは、これらのサービスは低速になる可能性がありました。

高速アップリンク パケット アクセス( HSUPA ) は、HSPA ファミリの 3G モバイル テレフォニープロトコルです。これは、アップリンク データ レートを 5.76 Mbit/s に向上し、容量を拡張し、遅延を減らすために、3GPP リリース 6 で指定および標準化されています。追加の改善と合わせて、Voice over Internet Protocol (VoIP)、画像のアップロード、大容量の電子メール メッセージの送信などの新しい機能が可能になります。

HSUPA は、UMTS の進化プロセスにおける 2 番目の大きなステップでした。その後、LTE (ダウンリンク 150 Mbit/s、アップリンク 50 Mbit/s) やLTE Advanced (最大ダウンリンク速度 1 Gbit/s 以上) など、より高速な転送速度を持つ新しいテクノロジに取って代わられました。

HSUPA は、WCDMA に拡張専用チャネル (E-DCH) と呼ばれる新しいトランスポート チャネルを追加します。また、HSDPA と同様のいくつかの改善点も備えており、マルチコード送信、より高速なリンク適応を可能にする短い送信時間間隔、高速スケジューリング、増分冗長性を備えた高速ハイブリッド自動再送要求(HARQ) などがあり、再送をより効率的にします。HSDPA と同様に、HSUPA は「パケット スケジューラ」を使用しますが、「要求許可」の原則に基づいて動作します。つまり、ユーザー デバイス(UE) がデータ送信の許可を要求し、スケジューラがいつ、いくつの UE にデータ送信を許可するかを決定します。送信要求には、UE の送信バッファとキューの状態、および利用可能な電力マージンに関するデータが含まれます。ただし、HSDPA とは異なり、アップリンク送信は互いに 直交しません。

この「スケジュールされた」送信モードに加えて、標準では、UE からの自己開始送信モード (「非スケジュール」と呼ばれる) が許可されています。非スケジュール モードは、たとえば、短縮された TTI とノードBベースのスケジューラでも必要な短い遅延時間と一定の帯域幅を提供できない VoIP サービスに使用できます。

各 MAC-d フロー (つまり、QoS フロー) は、スケジュール モードまたは非スケジュール モードのいずれかを使用するように設定されます。UE は、スケジュール フローと非スケジュール フローのデータ レートを個別に調整します。各非スケジュール フローの最大データ レートは、コール セットアップ時に設定され、通常は頻繁に変更されません。スケジュール フローで使用される電力は、絶対許可 (実際の値で構成) および相対許可 (単一のアップ/ダウン ビットで構成) メッセージを通じて、ノード B によって動的に制御されます。

物理層では、HSUPA は次の新しいチャネルを導入します。

• E-AGCH (絶対許可チャネル)
• E-RGCH (相対許可チャネル)
• F-DPCH (フラクショナルDPCH)
• E-HICH (E-DCH ハイブリッド ARQ インジケーター チャネル)
• E-DPCCH (E-DCH専用物理制御チャネル) – E-DCHトランスポートチャネルに関連する制御情報を伝送します。
• E-DPDCH（E-DCH専用物理データチャネル） – E-DCHトランスポートチャネルを伝送します。

次の表は、HSUPA のさまざまなカテゴリのアップリンク速度を示しています。

さらに、3GGP リリース 7 以降では UE カテゴリが Evolved HSPA (HSPA+) として定義され、Evolved HSUPA UE カテゴリにリストされています。

Evolved HSPA (HSPA Evolution、HSPA+ とも呼ばれる) は、WCDMA 仕様の3GPPリリース 7 で定義されたワイヤレス ブロードバンド標準です。既存の HSPA 定義を拡張したもので、元のリリース 99 WCDMA ネットワーク リリースまで下位互換性があります。Evolved HSPA は、複数入力、複数出力 (2x2 MIMO) テクノロジと高次変調 (64 QAM) により、ダウンリンクで 42.2 ～ 56 Mbit/s、アップリンクで 22 Mbit/s (5 MHz キャリアあたり) のデータ レートを提供します。デュアル セル テクノロジを使用すると、これらを 2 倍にすることができます。

2011年以来、HSPA+はWCDMA事業者の間で広く導入されており、約200の契約が結ばれています。^[6]

ウィキメディア・コモンズには、高速パケットアクセスに関連するメディアがあります。

• ブロードバンド
• セルラールーター
• ディグRFV3
• グローバルモバイルサプライヤー協会
• インターネットアクセス
• デバイス帯域幅のリスト
• HSDPAネットワークのリスト
• HSUPA ネットワークのリスト
• モバイルブロードバンドアライアンス
• マルチバンドデバイス（デュアルバンド、トライバンド、クアッドバンド、ペンタバンド）
• UMTS周波数帯域

• Sauter, Martin (2006)。モバイル情報社会のための通信システム。チチェスター: John Wiley。ISBN 0-470-02676-6。
• Harri Holma および Antti Toskala (2006)。HSDPA /HSUPA for UMTS: モバイル通信のための高速無線アクセス。Wiley。ISBN 0-470-01884-4。
• Stuhlfauth, Reiner (2012)。『高速パケットアクセス：HSDPAおよびHSUPAモバイル無線システムの技術と測定の側面』ミュンヘン。ISBN 978-3-939837-14-5。{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク)

• 3GPP
• 3GPP 仕様ホームページは 2008 年 10 月 26 日にWayback Machineにアーカイブされました
• HSPAに関するGSM協会
• HSPA 公開ディスカッションフォーラム
• 3.5G 駆動)、ericsson.com
• デュアルキャリア HSPA: DC-HSPA、DC-HSDPA、radio-electronics.com
• HSDPA の実装の課題を理解する 2010 年 2 月 16 日にWayback Machineにアーカイブされました
• Nomor Research: ホワイト ペーパー「高速パケット アクセスのテクノロジ」2009 年 1 月 23 日にWayback Machineにアーカイブされました
• Nomor 3GPP ニュースレター 2009-03: HSPA Evolution の標準化の最新情報 2014 年 2 月 1 日にWayback Machineにアーカイブされました