Стандарты третьего поколения пришли на смену стандартам 2G. В первую очередь их появление обусловлено возросшими потребностями абонентов в скорости передачи данных. Стандарт UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - Универсальная система мобильной связи) нашел наибольшее распространение среди других стандартов этого поколения на территории Европы.
Разработка стандарта UMTS началась в 1992 году организацией по стандартизации IMT-2000. Впоследствии разработка этого стандарта была поручена 3GPP. Первая сеть UMTS была запущена в коммерческую эксплуатацию 1 декабря 2001 года в Норвегии. К маю 2010 года число абонентов переваливает за 540 миллионов по всему миру.
Скорость передачи данных для сетей UMTS может достигать 2Мбит/сек. Благодаря технологии HSDPA-High Speed Downlink Packet Access (3.5G), которая была внедрена в 2006 году максимальная скорость возрасла до 14 Мбит/сек. Эти и другие преимущества UMTS позволяют предоставлять абонентам широкий перечень услуг: видеозвонки, видеоконференции, высококачественные голосовые звонки, загрузка файлов с высокой скоростью, сетевые игры, мобильная комерция и мн. др.
UMTS (англ. Universal Mobile Telecommunications System — Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система) — технология сотовой связи, разработана Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций (ETSI) для внедрения 3G в Европе. В качестве способа передачи данных через воздушное пространство используется технология W-CDMA, стандартизованная в соответствии с проектом 3GPP ответ европейских учёных и производителей на требование IMT-2000, опубликованное Международным союзом электросвязи как набор минимальных критериев сети сотовой связи третьего поколения.
С целью отличия от конкурирующих решений UMTS также часто называют 3GSM с целью подчеркнуть принадлежность технологии к сетям 3G и его преемственность в разработках с сетями стандарта GSM.
UMTS – это больше чем технология или метод доступа. Это смесь отобранных технологий и тенденций в изучении механизма, который бы смог заставить эти отобранные технологии работать так, чтобы пользователь всегда получал, что хотел от предоставляемых услуг, покрытия и соответствующих платформ. Так характеризуют данную технологию специалисты группы 3GPP (3G Partnership Project – Об’єднання по розробці стандартів мобільного зв’язку 3-го покоління) дану технологію. С 1996 года европейский стандарт для WCDMA был известен, как UMTS.
С приходом новой власти, в стране начались обсуждения по выдачи лицензий под мобильною связь 3-го поколения 3G, а если быть конкретней то под связь в стандарте WCDMA UMTS (HSDPA), так как 3G в Украине уже давно работает в СDMA (EVDO).
Вот я и решил поделится с вами и рассказать о том какой же будет этот 3G, чем он отличается от EVDO, и почему операторы так усердно ведут борьбу за эту лицензию.
3G UMTS – технологи мобильной связи 3-го поколения. Основана на радиоинтерфейсе WCDMA – (широкополосный множественный доступ с кодовым разделениям канала), фактически как в CDMA.
Для работы стандарта предусмотренные частоты в таких диапазонах:
- 900 МГц – для постройки зоны покрытия;
- 1900-2100 МГц – самый востребованный, имеет большой частотный ресурс, и перспективный для постройки сети в городской местности, где требуется большая плотность БС.
Стандарт может быть добавлен к существующем сетям GSM, что делает его перспективным для использования на существующих сетевых ресурсах.
[В сетях UMTS, для передачи данных используют технологию – HSDPA
При использовании технологии HSDPA, достигается скорость передачи данных, порядка 7.2 Мбит/сек. Но сейчас существуют релизы, способные передавать данные со скорость до 42.2 Мбит/сек, такая скорость достигается более совершенной модуляции 64-QAM (используется в EVDO Rev.B), и двух несущих каналов, канал (несущая) имеет ширину в 5 МГц. В самом последнем релизе, применили технологию MIMO, что позволило, увеличить скорость передачи данных до 84.4 Мбит/сек.]
На практике пока что, применяют возможность работать, на скоростях до 42.2 Мбит/сек, а в Украине и то меньше. Единственный UMTS оператор страны «ТриМОБ» работает на скорости, до 7.2 Мбит/сек, используя при этом 5-й релиз стандарта, предусматривающий работу на одном канале, с модуляцией 16-QAM. Применив модуляцию, скажем 64-QAM, можно добиться скорости до 21.1Мбит/сек на одном канале, но при этом придется пожертвовать радиусом действия БС, так как чем выше модуляция тем больше сигнал подвергается помехам и больше количество потерянных пакетов при передачи данных.
Стандарт является перспективным для GSM операторов, так что надеемся в скором времени все же государство выдаст лицензию на внедрения его в нашей стране.
С самого начала стоит оговориться, что под сетями 3G подразумевается предоставление голосовых услуг и передача данных со скоростью не ниже 2-х мегабит за секунду, а то, какой стандарт связи для этого используется, это дело второе. Так, например жители европейских государств под 3G понимают сети UMTS, в то время как азиаты — CDMA или TD-SCDMA. Но то, что творится в мире, лишь косвенно затрагивает наше центральноевропейское государство, гордо носящее имя Украина. Так что мы рассмотрим только те технологии и стандарты связи, которые будут затрагивать непосредственно нас с вами и которые есть на данный момент, или же ожидаются в ближайшее время.
Эволюция мобильных стандартов:
Развитие CDMA сетей:
· IS-95
· CDMA 2000
· CDMA 2000 1x — пиковая скорость скачивания 153 Кбит/с
· CDMA 2000 1x EV-DO — 2, 4 Мбит/с, начиная с данного стандарта это уже 3G связь
· CDMA 2000 1x EV-DO Rev. A — 3, 1 Мбит/с
· CDMA 2000 1x EV-DO Rev. B — 4, 9 Мбит/с
· Дальше будет…
Развитие GSM-UMTS сетей:
· CSD — 9, 6 Кбит/с
· HSCSD — 14, 6 Кбит/с
· GPRS — 171, 2 Кбит/с
· EDGE — 474 Кбит/с
· UMTS — 2 Мбит/с, данный стандарт хоть и относится к 3G, но весьма с натяжкой, ведь реальная скорость мобильного абонента будет ниже 400 Кбит/с
· HSDPA — 14, 4 Мбит/с, реальная скорость для пользователя ожидается на уровне 3 Мбит/с.
· HSUPA — 14, 4 downlink, + увеличена скорость upload до 5, 76 Мбит/с
· В дальнейшем обещают еще большие скорости…
А в нашей стране, хоть она и относится к европейским, развиваются одновременно два стандарта, это UMTS и CDMA,
UMTS стремительно развивается в сторону сетей с универсальным доступом, на данный момент основу сети радио доступа UMTS составляет наземная сеть доступа UTRA(Universal Terrestrial Radio Access). Для UTRA используются две основные технологии доступа:
- дуплекс с частотным разделением (FDD), основанный на WCDMA (широкополосной многостанционный доступ с кодовым разделением каналов)
- дуплекс с временным разделением (TDD), основанный на TD-CDMA.]
Основные технические характеристики системы UMTS приведены в таблице 6.3.1.
Таблица 6.3.1. Основные технические характеристики системы UMTS
№ п/п | Параметр | UMTS FDD | UMTS TDD |
Диапазон рабочих частот, МГц - на прием; | 2110...2170 | 1900...1920 2010...2025 | |
Разнос частот “прием-передача”, МГц | 134,8...245,2 | - | |
Разнос частот между соседними каналами, МГц | 5,0 | 5,0 | |
Шаг сетки частот, МГц | 200,0 | 200,0 | |
Вид модуляции | ФМ-4 КАМ16 | ФМ-4 КАМ16 | |
Полоса канала, МГц | 3,84 | 3,84 | |
Скорость передачи информации в канале: Перемещение со скоростью автомобиля Перемещение со скорость пешехода Стационарные условия | 144 Кбит/с 384 Кбит/с 2 Мбит/с | 144 Кбит/с 384 Кбит/с 2 Мбит/с | |
Технология радиодоступа (метод разделения каналов) | WCDMA | TD-CDMA |
Эффективная полоса частот в радиоинтерфейсе WCDMA равна 3,84 МГц, а вместе с защитными полосами составляет 5 МГц.
UMTS использует когерентный прием для систем UMTS в восходящем и нисходящем каналах на основе применения пилот-символов или общих пилот-сигналов. Хотя когерентный прием уже используется в нисходящем канале в IS-95, его применение в восходящем канале является новым для систем CDMA общего пользования и приведет к увеличению общей зоны охвата и пропускной способности восходящего канала.
[В технологии HSDPA, которая является надстройкой над системой UMTS используются схемы адаптивного кодирования и адаптивной модуляции.]
HSDPA (англ. High-Speed Downlink Packet Access — высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону) — стандарт мобильной связи, рассматривается специалистами как один из переходных этапов миграции к технологиям мобильной связи четвёртого поколения (4G). Максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту составляет 14,4 Мбит/сек, практически же достижимая скорость в существующих сетях обычно не превышает 7,2 Мбит/
[Адаптивная модуляция, которая применяется в UMTS изображена на рисунке 6.3.1. В случае нахождения абонента вблизи базовой станции используется модуляция КАМ16, по мере отдаления абонента от БС происходит переход на другой вид модуляции – ФМ4.
Рис. 6.3.1. Адаптивная модуляция и кодирование
В системе связи стандарта UMTS в качестве помехоустойчивого кодирования используется сверточное кодирование. По аналогии с использованием адаптивной модуляции используется схема адаптивного кодирования, так согласно стандарту 3GPP TS 25.212 V6.4.0 при модуляции КАМ16 используется код со скоростью ¾ и 1/3, а при модуляции ФМ4 скорость кода составляет 1/2. ]
Рис. 6.3.2. Структура сети стандарта UMTS
Подсистема коммутации
В первых релизах стандарта UMTS (R99, R4) подсистема коммутации не отличалась по своей структуре от той же подсистемы сетей второго поколения. В нее входили MSC – Mobile Switching Centre, который выполнял функции коммутации, установления соединения, тарификации и др., а также ряд регистров HLR, VLR, AUC, которые предназначены для хранения абонентских данных. В более поздних релизах (R5, R6, R7,R8) функции MSC были разделены между двумя устройствами: MSC-Server и MGW (Media gateway). MSC-Server отвечает за установление соединений, тарификацию, выполняет некоторые функции аутентификации. MGW представляет собой коммутационное поле, подчиненное MSC-Server.