Transmisja HSCSD

Opracowany przez ETSI pierwszy standard szybkiej bezprzewodowej transmisji komórkowej HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) pozwala na łączenie ze sobą kilku kanałów radiowych sieci GSM 900/1800, w celu uzyskania wyższej (28,8–57,6 kb/s) przepływności dla danych transmitowanych z komutacją kanałów. Nie jest to wielkość zapewniająca pełną szybkość dostępną w zintegrowanej sieci cyfrowej ISDN (64 lub 144 kb/s), ale umożliwia w miarę efektywne bezprzewodowe zestawianie dwóch kanałów typu B standardu ISDN z dostępem podstawowym BRA (Basic Rate Access).

Komutację kanałów w technologii HSCSD traktuje się jako przejściową, stosowaną w sytuacjach wyjątkowych. Ulepszoną formą przekazów z komutowaniem kanałów jest wersja ECSD (Enhanced Circuit Switched Data) o właściwościach zbliżonych do HSCSD. Przez wprowadzenie skuteczniejszej, ośmiowartościowej modulacji fazowej 8PSK (Phase Shift Keying) uzyskuje się takie same przepływności jak w HSCSD, lecz przy mniejszej liczbie użytych szczelin czasowych.

Zasadniczą wadą przekazów w standardzie HSCSD jest konieczność przyporządkowania związanych w ten sposób kanałów wyłącznie jednemu użytkownikowi. Dzieje się tak przez przydzielanie jednemu użytkownikowi kilku kanałów rozmównych TCH (Traffic Channel), czyli maks. do 8 szczelin czasowych w jednej ramce TDMA (Time Division Multiplex Access) – w obrębie tego samego połączenia częstotliwościowego – także z uwzględnieniem bieżącego trafiku i innych warunków występujących w sieci. Taki sposób transmisji odpowiada klasycznej wieloszczelinowej komutacji łączy na jednej częstotliwości radiowej, przy czym każda szczelina (jeden kanał logiczny lub rozmówny) może transmitować dane użytkowe z małą (4,8 kb/s), standardową (9,6 kb/s) lub podwyższoną przepływnością (14,4 kb/s) – uzyskiwaną dzięki zastosowaniu bardziej wydajnego sposobu kodowania.

Nadal jednak pozostawia się znaczny margines w stosunku do maksymalnej przepływności szczeliny czasu. Całkowita przepływność (brutto, z kodowaniem kanałowym) jednej szczeliny czasowej dla jednego kanału (rozmównego lub danych), która jest podstawą wszelkich transmisji w systemie GSM, wynosi 22,8 kb/s. Maksymalna przepływność bitowa, możliwa do wyemitowania przez końcowy system modulacji radiowej telefonu komórkowego (łącznie z wszelkimi zabezpieczeniami dla ośmiu kanałów użytkowych w transmisji danych), wynosi 270,833 kb/s i nigdy nie może być przekroczona w systemie GSM.

Szybsza transmisja HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) z wieloszczelinową komutacją kanałów umożliwia zwiększenie szybkości przekazu (standardowo 28,8 kb/s lub 43,2 kb/s, maks. 57,6 kb/s) przez przyporządkowanie kilku szczelin czasowych do jednego połączenia. W symetrycznej i dupleksowej transmisji danych przez sieć GSM/HSCSD jest możliwe użycie kilku spośród ośmiu szczelin czasowych w ramce TDMA: 2x14,4 kb/s = 28,8 kb/s, 3x14,4 kb/s = 43,2 kb/s, 4x14,4 kb/s = 57,6 kb/s. Teoretyczna wartość przepływności dla danych według specyfikacji HSCSD z zastosowaniem 8 szczelin czasowych wynosi odpowiednio: 38,4 kb/s (kodowanie 4,8 kb/s), 76,8 kb/s (kodowanie 9,6 kb/s) lub 115,2 kb/s (kodowanie 14,4 kb/s).

Z wielu powodów w rozwiązaniach praktycznych GSM/HSCSD (faza 2+) nie stosuje się więcej niż 4 szczeliny czasowe w jednym połączeniu do transmisji danych, zatem maksymalna szybkość transmisji danych, osiągana w technologii z komutacją kanałów HSCSD przez pojedynczego użytkownika sieci, nigdy nie przekracza 57,6 kb/s. Przydzielanie nawet czterech szczelin (kanałów logicznych) do jednego połączenia nie zawsze jest możliwe, gdyż trzeba uwzględniać bieżący trafik w sieci, i to niezależnie od oczywistego faktu, że za szybsze łącze komórkowe klient płaci odpowiednio więcej.

W zależności od obciążenia pozostałych zasobów komórki radiowej dynamiczny przydział szczelin do aktywnego połączenia może zmieniać się (we wcześniej ustalonych granicach) tak, aby prawdopodobieństwo blokady innych abonentów było niewielkie. Operatorzy najczęściej oferują niesymetryczną łączność dwukierunkową o stosunku 2/1 lub 3/1 (3 szczeliny dosyłowe, jedna w kierunku sieci), jednakże w technologii HSCSD uzupełniające szczeliny do połączenia symetrycznego nie można wykorzystać do innych połączeń w sieci (są puste). Odbiór szczelin czasowych, bez zmiany ich kolejności przy odbiorze, umożliwia izochroniczny przebieg transmisji danych.

W trybie pracy HSCSD takie same szczeliny transmisyjne (pierwsze, drugie, piąte itp.) w kolejnych ramkach TDMA są przyporządkowane do jednego połączenia (1 użytkownik), co z jednej strony zapewnia stałą i większą szybkość transmisji, z drugiej zaś oznacza dość rozrzutne gospodarowanie kanałami radiowymi sieci komórkowej. Przydział na stałe wielu szczelin czasowych dla jednego połączenia, na cały czas transmisji ze zmiennym natężeniem (burst traffic), jest nieefektywny, zwłaszcza w obliczu permanentnych kłopotów operatorów z pozyskaniem odpowiedniej szerokości pasma radiowego dla zwykłych komórkowych usług fonicznych. Z tego powodu implementacja trybu komutowanego HSCSD, chociaż podwyższa szybkość transmisji danych w sieciach GSM, jest raczej rzadko stosowana.

Do tabeli: W systemien HSCSD ograniczenie liczby szczelin do czterech wynika z systemu naprzemiennego nadawania i odbiory w łączu radiowym.