High Speed Downlink Packet Access

Teknologi HSDPA (High Speed Downlink Packet Access )
Written by FITRIYANA_ 111068051
Wednesday, 10 December 2008 08:21

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) menghadirkan keistimewaan baru dengan transfer data yang cepat, yang dirilis oleh 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) dengan mengacu pada pengembangan laju kecepatan data pada arah downlink UMTS. Berikut perbandingan HSDPA dengan teknologi sebelumnya :

Tabel 2.1 Perbandingan bitrate dari 2G sampai 3,5G




Arsitektur HSDPA

HSDPA memperkenalkan semua efisiensi sistem dengan meminimalkan pengubahan yang telah ada pada arsitektur jaringan UMTS. Dalam radio interface protokol UMTS, 2 layer protokol yang sangat penting yang diimplementasikan pada Node B adalah MAC (Medium Access Control) dan physical layer. Dengan memperkenalkan HSDPA, dilakukan penambahan MAC sub-layer pada Node-B yang dikenal dengan MAC-hs (Medium Access Control – high speed).





Struktur Kanal Pisik HSDPA

Berikut ini merupakan penambahan tiga kanal baru pada sistem HSDPA :

a. High Speed downlink Shared Channel (HS-DSCH)

b. High Speed Shared Control Channel (HS-SCCH)

c. High speed Dedicated Physical Control Channel (HS-DPCCH)



Gambar 2..2 kanal HSDPA




HS-DSCH merupakan kanal transport yang mirip dengan DSCH pada UMTS (rel.99). HS-DSCH merupakan transport channel arah downlink pada HSDPA yang dapat digunakan untuk mengirim paket data oleh beberapa user dalam satu cell.


HS-SCCH merupakan kanal laju data yang tetap yang digunakan untuk signaling pada arah downlink antara Node B dan UE sebelum memulai penjadwalan TTI. Kanal ini memberitahu UE bila ada data pada HS-DSCH yang dialamatkan ke UE tertentu, dan memberikan UE perubahan parameter dengan cepat yang diperlukan untuk penerimaan HS-DSCH.


HS-DPCCH merupakan kanal pada arah uplink dengan bandwidth yang rendah yang digunakan untuk membawa informasi signaling ACK/NACK. Kanal ini akan memberitahukan apakah hubungan transmisi pada arah downlink telah sukses didokodekan dan CQI (Channel Quality Indicator) yang digunakan telah sesuai dengan link adaptation.


Arsitektur Medium Access Control – High Speed (MAC-hs)

MAC-hs bertanggung jawab untuk keputusan Scheduling yang sebelumnya diberikan pada RNC. Gambar berikut merupakan element-element yang dibangun pada sisi UE MAC-hs,




















Satu proses HARQ yang muncul untuk setiap UE per TTI yang mengatur tugas yang disediakan untuk level retransmisi RLC. Konfigurasi dari protokol HARQ disediakan oleh RRC. Block data yang sukses yang diterima diantrikan sesuai Transmission Sequence Number (TSN) dalam permintaan ulang penambahan distribusi antrian. Setiap UE dapat terdiri dari lebih dari satu aliran data dengan aplikasi jaringan multi-tasking. Permintaan ulang penambahan berikutnya mengatur blok data yang diterima berdasarkan kelas prioritasnya. Penambahan de-assembly kemudian membangkitkan pendekatan MAC-d PDUs dari urutan blok data yang tersedia pada antrian permintaan ulang.



Penambahan flow control antara RNC dan Node B meyakinkan bahwa buffer pada MAC-hs berisi cukup paket data untuk memaksimalkan throughput sistem saat menghindari paket loss yang seharusnya pada buffer overflow. Lebih dari itu, mekanisme flow control menjamin bahwa panjang buffer MAC-hs dijaga serendah mungkin agar mengurangi memory space yang diperlukan, round-trip delay dan packet loss pada handoff. Flow control disediakan secara tersendiri oleh prioritas kelas untuk masing-masing aliran MAC-d.



Radio Link Control (RLC)

Layer protokol RLC diimplementasikan pada RNC. RLC mengatur segmentasi dan retransmisi untuk kedua user dan control data. RLC dapat dibedakan dalam 3 mode :



1. Transparant mode, ketika tidak ada overhead yang ditambahkan dalam layer RLC.

2. Unackowledged Mode, tidak ada retransmisi protokol yang digunakan dan data yang dikirim tidak dijamin. Error yang diterima juga tidak diberi tanda error atau dibuang pada konfigurasinya. Sebuah penambahan Radio Link Control (RLC) pada unacknowledged mode didefinisikan seperti tidak memiliki arah karena tidak ada kesepakatan antara arah uplink dan downlink yang diperlukan. Unacknowledged mode contohnya digunakan pada aplikasi VoIP yang tidak memerlukan retransmisi pada RLC.

3. Acknowledged Mode, pada mode ini digunakan mekanisme HARQ untuk koreksi error. Segmentation, concatenation, padding dan duplicate detection disediakan oleh bagian header yang ditambahkan pada data.


Keistimewaan Teknologi HSDPA

Adaptive Modulation and Coding (AMC)

AMC merupakan teknologi utama pada HSDPA dimana feedback dari UE digunakan untuk menentukan skema coding dan modulasi yang akan digunakan berdasarkan CQI (Channel Quality Indicator). Proses ini dilakukan untuk setiap TTI dengan tujuan untuk memaksimalkan data rate dari UE dengan kondisi kanal yang baik. Modulasi pada HS-DSCH dilakukan secara adaptif dengan pemilihan modulasi QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) atau 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation).


Hybrid Automatic Repeat dan reQuest (HARQ)

HARQ meningkatkan performansi dan menambah ketahanan terhadap error pada link adaptation. Penerima akan mengirim NACK melalui HS-DPCCH ketika mendeteksi error pada paket data yang diterima setelah 7.5 time slot dari akhir TTI HS-DSCH. Teknologi HARQ mengkombinasikan FEC (Forward Error Correction) dan ARQ untuk menyelamatkan informasi dari kegagalan transmisi sebelumnya untuk keperluan decoding pada UE.

Fast Scheduling

Pendjawalan merupakan element dasar pada teknologi HSDPA, karena scheduler dapat mempengaruhi karakteristik dari performansinya. Pada masing-masing TTI, scheduler menentukan ke arah mana terminal HS-DSCH akan ditransimisikan dan bersamaan dengan AMC, yang mengarahkan laju datanya. Scheduler HSDPA terletak pada Node B.


Round Robin

Algoritma Round Robin mengalokasikan kanal kepada user dalam suatu urutan berputar yang menawarkan suatu fair time resource sharing antara user. Karena algoritma ini mengabaikan kondisi kanal, maka algoritma tidak memberikan throughput yang adil antara user. Dan juga algoritma ini tidak memberikan adaptasi penjadwalan terhadap perubahan kondisi kanal yang singkat menyebabkan mengabaikan metode adaptasi cepat yang dikenalkan oleh sistem HSDPA. Hal ini menyebabkan algoritma ini memberikan throughput pada sel rendah. Keuntungan dari metode ini adalah sederhana dalam penerapannya.

Maximum C/I

Dalam Algoritma ini, BTS melakukan tracking kualitas kanal terhadap masing-masing user dengan mengukur SIR (Signal to Interference Ratio) pada kanal CPICH (Common Pilot Indicator Channel) dan mengalokasikan HS-DSCH lebih pada user yang mempunyai SIR terbaik. Dalam kondisi ideal ketika kondisi kanal dari user-user menampilkan statistik yang sama, algoritma ini dapat memaksimalkan throughput tiap-tiap user. Dalam realitanya, statistik tidak simetris karena user-user bisa jadi lebih dekat dengan BTS dengan rata-rata SIR lebih baik, atau user-user berada pada tepian sel yang relatif memiliki kondisi lebih buruk, stationary atau bergerak dengan kecepatan tinggi, dalam lingkungan yang kaya dengan scatering atau tanpa terjadi scatering pada lingkungan. Oleh karena itu dengan menggunakan Maximum C/I, user yang memiliki SIR lebih baik diberikan skema modulasi yang lebih tinggi (yakni, laju transmisi yang lebih tinggi) dan user yang memiliki SIR buruk yakni user yang berada ditepian sel akan menderita dikarenakan alokasi kanal HS-DSCH lebih sedikit. Meski algoritma ini dapat memaksimalkan throughput pada sel akan tetapi memunculkan masalah fairness antara user terutama user berada ditepian sel.



FCDS (Fair Channel-Dependent Scheduling)





FCDS merupakan scheduler yang lebih praktis yang menggabungkan metode Round Robin dan metode Maximum C/I. FCDS menggunakan beragam kondisi kanal radio untuk meningkatkan kapasitas sistem pada saat diimplementasikan pada degree of fairness. Karena itulah FCDS dapat dikatakan sebagai trade-off antara 2 metode scheduling tersebut. Penjadwalan FCDS berdasarkan pada relative power. Sehingga level transmisi dari semua user pertama-tama diterjemahkan berdasarkan variasi shadow fading dan/atau multipath yang diterima. Kemudian dinormalisasikan dengan standar deviasi.