UMTS ( anglicky Universal Mobile Telecommunications System - Universal Mobile Telecommunication System ) je celulární komunikační technologie vyvinutá Evropským institutem pro telekomunikační standardy (ETSI) pro zavedení 3G v Evropě. Technologie W-CDMA standardizovaná v souladu s projektem 3GPP , odpověď evropských vědců a výrobců na požadavek IMT-2000 , publikovaný Mezinárodní telekomunikační unií jako soubor minimálních kritérií pro celulární síť třetí generace , se používá jako způsob přenosu dat vzdušným prostorem .
Pro odlišení od konkurenčních řešení se UMTS často označuje také jako 3GSM , aby se zdůraznila příslušnost technologie k sítím 3G a její návaznost na vývoj se sítěmi GSM .
UMTS s využitím vývoje W-CDMA umožňuje udržovat rychlost přenosu informací na teoretické úrovni až 42 Mbit/s (při použití HSPA+ ). V současnosti se za nejvyšší rychlosti považuje 384 Kbps pro mobilní stanice technologie R99 a 7,2 Mbps pro stanice HSDPA v režimu přenosu dat ze základnové stanice do mobilního terminálu. Jedná se o skok z 9,6 kbps při přenosu dat přes kanál GSM nebo při použití více kanálů 9,6 kbps v souladu s technologií HSCSD (zatímco maximální dosažitelná rychlost je 14,4 kbps v CDMAOne ) a spolu s dalšími technologiemi bezdrátového přenosu dat ( CDMA2000 , PHS , WLAN ) umožňuje přístup k World Wide Web a dalším službám prostřednictvím mobilních stanic.
Druhá generace mobilních komunikací, která předchází generaci 3G, zahrnuje technologie jako GSM , IS-95 , PHS , PDC používané v Japonsku a některé další používané v různých zemích. Evoluční fází na této cestě rozvoje telekomunikací je generace 2,5G, která označuje použití technologie GPRS v sítích .
Teoreticky může být rychlost přenosu dat u GPRS maximálně 172 Kbps, ale v praxi (kvůli omezení uživatelských terminálů o polovinu pásma, tedy 4 sloty z 8) dosahuje 85 Kbps a v průměru cca 30-40 Kbps c, což nicméně zvyšuje atraktivitu technologie založené na přepojování paketů ve srovnání s pomalejšími metodami přenosu dat založenými na přepojování okruhů. GPRS se používá v mnoha mobilních sítích GSM
Dalším stupněm této technologie je EDGE , která využívá složitější schémata kódování informací (místo gaussovské modulace GMSK s hustotou 1 bit / Hertz je použita variace QPSK , kvadraturní ortogonální modulace 8PSK až 3 bity / Hertz) - umožňuje třikrát zvýšit rychlost přenosu dat na 474 Kbps teoreticky a až 237 Kbps v praxi (opět omezení účastnických terminálů - příjem 4 slotů z 8) a průměrně 100-120 Kbps v realita.
Sítě nasazené pomocí EDGE se označují jako generace „2,75G“. Vylepšené GPRS je EDGE. GSM/EDGE tvoří jednu z úrovní přístupu 3G/UMTS - GERAN.
Od roku 2006 je v sítích UMTS všudypřítomná technologie vysokorychlostního paketového přenosu dat ze základnové stanice do mobilního terminálu HSDPA , který je běžně označován jako sítě generace „3.5G“ . Začátkem roku 2008 podporovalo HSDPA rychlost přenosu dat mezi základní stanicí a mobilními zařízeními až 7,2 Mbps. Probíhá také vývoj ke zvýšení rychlosti přenosu dat v mobilním terminálu do režimu HSUPA základnové stanice . V dlouhodobém horizontu se podle projektů 3GPP plánuje evoluce UMTS ve čtvrté generaci sítě 4G , která umožní základnovým stanicím vysílat a přijímat informace rychlostí 100 Mbps, respektive 50 Mbps, díky lepšímu využití vzdušného prostředí. prostřednictvím ortogonálního multiplexování s frekvenčním dělením ( OFDM ).
UMTS umožňuje uživatelům provádět videokonference prostřednictvím mobilního terminálu, avšak zkušenosti telekomunikačních operátorů v Japonsku a některých dalších zemích ukázaly nízký zájem účastníků o tuto službu. Mnohem slibnější je rozvoj služeb nabízejících stahování hudebního a video obsahu: vysoká poptávka po službách tohoto druhu se projevila v sítích 2,5G.
Podle výsledků soutěže o získání licencí na poskytování mobilních komunikačních služeb ve standardu UMTS v Rusku se vítězi stali tři největší GSM operátoři v Ruské federaci: v dubnu 2007 vydala potřebná povolení Mobile TeleSystems OJSC ( MTS ), VimpelCom OJSC (obchodní značka Beeline ) a MegaFon OJSC, T2 Rus Holding LLC získala frekvence při sloučení s Rostelecom (nyní T2 RTK Holding ( ochranná známka Tele2 ).
Prvním ruským operátorem, který uvedl do komerčního provozu síť třetí generace, byla Severozápadní pobočka OJSC MegaFon: počátkem října 2007 společnost spustila síť 30 základnových stanic na území Petrohradu a do konec V roce 2008 plánovala vybudovat 1 000 základnových stanic s podporou UMTS/ HSDPA na severozápadě a kompletně pokrýt Petrohrad sítí 3G . [1] 28. května 2008 byla společností MTS spuštěna do komerčního provozu 3G síť s podporou technologie HSDPA v Petrohradě . [1] 15. července 2008 v Soči spustila MTS síť 3G s podporou technologie HSDPA [2] . To umožnilo společnosti Mobile TeleSystems stát se druhým operátorem v Rusku, který začal poskytovat komunikační služby 3G -UMTS. 1. června 2008 ve městě Kazaň spustila MTS v testovacím režimu 3G (HSDPA) síť a od 1. července 2008 byla uvedena do komerčního provozu. Od února 2008 v testovacím režimu a od 6. října 2008 jsou pro předplatitele MTS v Novosibirsku dostupné služby v síti 3G v komerčním režimu. O něco později byla nasazena 3G síť ve městě Nižněkamsk, od ledna 2009 Beeline spustil 3G síť také v Kazani, od 1. září 2009 se plánuje spuštění 3G sítě od Megafonu, který slíbil kompletně pokrýt celé město. 16. července 2009 spustila MTS v Saratově do komerčního provozu 3G síť s podporou HSDPA .
Dne 1. září 2008 oznámil VimpelCom (ochranná známka Beeline) zahájení poskytování služeb založených na technologiích UMTS v Petrohradě, Nižném Novgorodu, Samaře a Čeljabinsku. Dne 12. března 2009 v Novosibirsku OJSC Vympel-Communications spustila 3G síť v komerčním provozním režimu osad Dagestánské republiky: Belidzhi, Magaramkent, Kizlyar, Kizilyurt, Izberbash, Kaspiysk, Derbent, Dagogni, Leninkent, Khaskurt a Khaskube. [3] 14. listopadu 2008 oznámila společnost Beeline první spuštění služeb založených na technologiích UMTS v Ufě a 17. prosince 2008 byla spuštěna 3G síť v Kurganu a Chitě. 18. prosince 2009 Beeline spustila 3G síť v Irkutsku a Irkutské oblasti. 6. května 2010 MTS spustila 3G síť ve městě Lipetsk [4] . 17. července 2012 Baikalwestcom CJSC spustil 3G síť v Irkutsku. „V blízké budoucnosti budou moci obyvatelé velkých sídel v regionu Angara využívat všech výhod sítě třetí generace standardu UMTS,“ uvádí se na webových stránkách společnosti [5] . 27. března 2013 OJSC Rostelecom spustil síť 3G+ na území Perm. V blízké budoucnosti budou moci obyvatelé malých sídel na území Perm využívat všechny výhody sítí třetí generace standardu HSPA +, podle webových stránek města Ocher — Permské území.
Pokud jde o pokrytí 3G jinými operátory, není hlášeno .
V Kazachstánu byla technologie 3G představena v síti Kcell / activ - ochranné známky společnosti Kcell JSC, Beeline (ochranná známka společnosti KaR-Tel LLP) - 1. prosince 2010 ve městech Almaty a Astana v pásmu 2,1 MHz [6] [ 7] .
Postupně během roku 2011 byla na 3G připojena města Aktau , Aktobe , Atyrau , Karaganda , Kokshetau , Kostanay , Kyzylorda , Petropavlovsk , Semey , Taldykorgan , Taraz , Ust-Kamenogorsk , Shymkent .
Dne 24. dubna 2011 začal v Kazachstánu působit mobilní operátor Tele2 , dříve známý pod značkou Neo (Mobile Telecom-Service LLP), který spustil standard 3G (UMTS-900) ve městě Aktobe a regionu Aktobe . V roce 2011, 27. července, získal 3G licenci na frekvenci UMTS 2100 pro navýšení kapacity.
Následující informace se nevztahují na sítě mimo UMTS využívající rádiové rozhraní W-CDMA : jako je FOMA
UMTS je nasazeno zavedením technologií rádiového rozhraní W-CDMA , TD-CDMA nebo TD-SCDMA do jádra GSM . V současné době většina operátorů provozujících jak sítě UMTS, tak další standardy, jako je FOMA, volí jako technologii vzduchového rozhraní W-CDMA .
Rádiové rozhraní UMTS využívá dvojici kanálů se šířkou pásma 5 MHz. Pro srovnání, konkurenční standard CDMA2000 používá jeden nebo více 1,25 MHz kanálů na připojení. Zde je nevýhoda komunikačních sítí využívajících W-CDMA : nehospodárný provoz spektra a nutnost uvolnit frekvence již obsazené jinými službami, což zpomaluje zavádění sítí, jako např. ve Spojených státech.
Podle specifikací standardu používá UMTS následující frekvenční spektrum: 1885 MHz - 2025 MHz pro přenos dat v režimu "mobilní terminál k základnové stanici" a 2110 MHz - 2200 MHz pro přenos dat v "ze stanice k terminálu" režimu. Ve Spojených státech mají sítě GSM kvůli obsazenosti frekvenčního spektra 1900 MHz přidělena pásma 1710 MHz - 1755 MHz a 2110 MHz - 2155 MHz, resp. Operátoři v některých zemích (například americká AT&T Mobility ) navíc navíc provozují frekvenční pásma 850 MHz a 1900 MHz. Finská vláda dále na legislativní úrovni podporuje rozvoj sítě standardu UMTS900, pokrývající těžko dostupné oblasti země a využívající pásmo 900 MHz (tohoto projektu se účastní společnosti jako Nokia a Elisa ).
Pro telekomunikační operátory, kteří již poskytují služby ve formátu GSM, se přechod na formát UMTS jeví z technického hlediska jako snadný a zároveň výrazně nákladný: při vytváření sítí nové úrovně se značná část starého infrastruktura je zachována, ale zároveň získání licencí a nákup nového vybavení pro základnové stanice vyžaduje značné kapitálové investice.
Hlavním rozdílem mezi UMTS a GSM je konstrukce média pro přenos vzdušných dat na principech GeRAN Public Radio Access Network. To umožňuje rozhraní UMTS k sítím digitálních integrovaných služeb ISDN , internetu , sítím GSM nebo jiným sítím UMTS. Veřejná rádiová přístupová síť GeRAN zahrnuje tři spodní vrstvy modelu OSI (model otevřených systémů – model propojení otevřených systémů) , z nichž horní (třetí, síťová vrstva) se skládá z protokolů, které tvoří vrstvu systému řízení rádiových zdrojů (RRM). protokol). Tato vrstva je zodpovědná za správu kanálu mezi mobilními terminály a sítí základnových stanic (včetně předávání terminálů mezi základnovými stanicemi).
Uživatelský přístup ke službě síťového přenosu dat UMTS lze zajistit bez ohledu na typ použitého počítače pomocí síťové přístupové brány (celulárního routeru) pomocí rozhraní PCMCIA nebo USB. Část softwaru se nainstaluje automaticky, když je modem detekován operačním systémem , a nevyžaduje další znalosti o nastavení síťového připojení.
Použití mobilního terminálu s přístupem do 3G sítí jako routeru (modemu) umožňuje připojení k internetu přes Bluetooth nebo USB k notebookům různých značek a výrobců.
UMTS a GSM používají různé mechanismy na vrstvě vzduchového rozhraní, a proto nejsou interoperabilní. Nedávný vývoj mobilních terminálů a přístupových karet UMTS prodávaných v Evropě, Spojených státech, severní Africe a velké části Asie však umožňuje pracovat v sítích obou standardů. Pokud účastník UMTS opustí oblast pokrytí UMTS, jeho terminál automaticky přepne na příjem a odesílání signálů ve formátu GSM (i když sítě obsluhují různí telekomunikační operátoři). V sítích UMTS však nelze použít mobilní terminály GSM.
Do prosince 2004 bylo celosvětově vydáno více než 120 licencí na poskytování komunikačních služeb operátorům implementujícím technologii rádiového přístupu W-CDMA na zařízeních standardu GSM . V Evropě proces vydávání licencí přišel v době zvýšené poptávky po akciích technologických společností a v zemích jako Velká Británie a Německo byly náklady na licence podle mnoha odborníků nepřiměřeně vysoké. V Německu vyplatili kupci celkem více než 50 miliard eur za šest licencí, z nichž dvě byly později bez náhrady zrušeny (Mobilcom a konsorcium finských Sonera a španělské Telefóniky ). Kromě placení nákladů na licenci na sebe operátoři během následujících deseti let vzali břemeno dosti vysokých daňových odvodů, které podle finančníků nemohly náklady účastníků vrátit a vedlo by to k bankrotu (nizozemská KPN patřil mezi nejrizikovější hráče). O několik let později se někteří operátoři rozhodli částečně nebo úplně opustit své licence.
Kmitočtové spektrum přidělené pro využití UMTS v Evropě je již obsazeno poskytováním jiných služeb ve Spojených státech: frekvence 1900 MHz je vyhrazena pro službu Personal Communications Service (PCS) standardu 2G, frekvence 2100 MHz se používá pro satelitní komunikaci. Rozhodnutím vlády USA je však část pásma 2100 MHz uvolněna pro služby 3G a také část pásma 1700 MHz (pro přenos dat v režimu „mobilní terminál k základnové stanici“).
AT&T Wireless spustila síť UMTS ve Spojených státech koncem roku 2004 v pásmu 1900 MHz. Mobilní komunikační společnost Cingular, získaná společností AT&T ve stejném roce 2004, byla schopna aplikovat tuto technologii na svou síť v řadě amerických měst. V sousední Kanadě je také oznámeno spuštění UMTS na 1900 MHz. Další společnost, T-Mobile, plánuje nasadit síť v pásmu 2100/1700 MHz.
Pro rozšíření své předplatitelské základny zavádí AT&T také pásmo 850 MHz v některých státech USA. Australský operátor Telstra plánuje do února 2008 přejít z CDMA na 850 MHz na UMTS na 2100 MHz . Za zmínku stojí, že pásmo 850 MHz umožňuje pokrýt velkou oblast pokrytí v rámci jedné základnové stanice ve vztahu k sítím 1700/1900/2100 MHz.
Navzdory skutečnosti, že UMTS implementuje nejnovější vývoj v používání vzduchového rozhraní, jsou sítě FOMA , CDMA2000 a TD-SCDMA považovány za konkurenceschopné s ohledem na tuto technologii . Z těch uvedených pouze FOMA předpokládá použití W-CDMA .
Konkurenční standard je v zásadě určen samotnou konfigurací UMTS. Pokud je UMTS zaměřeno na přenos dat, pak se zde za konkurenční technologie považují WiMAX , Flash-OFDM a LTE . Tento článek pojednává o aspektech systémů UMTS-FDD, což je forma UMTS navržená pro použití v tradičních celulárních sítích. Další forma UMTS, UMTS-TDD, založená na bezdrátové technologii bez W-CDMA (TD-CDMA), nabízí výměnu dat mezi základnovou stanicí a mobilním terminálem ve stejném spektru, což je efektivní řešení. pro zajištění samostatného přístupu. V tomto případě lze hovořit o konkurenceschopnějším řešení s ohledem na sítě podobné WiMAX než UMTS, zaměřené na hlasový provoz.
Jak CDMA2000, tak W-CDMA byly schváleny Mezinárodní telekomunikační unií jako součást rodiny 3G generace IMT-2000 vedle TD-CDMA , EDGE a vlastního standardu TD-SCDMA ČLR .
Užší šířka pásma CDMA2000 ve srovnání s UMTS výrazně usnadňuje nasazení technologie v místech, kde se používají starší sítě. Z řady důvodů mohou telekomunikační operátoři používat buď UMTS nebo GSM, ale ne obě technologie ve stejném frekvenčním pásmu současně. To však není velký problém, protože ve většině regionů je nasazení dvou sítí ve stejném spektru již omezeno zákonem.
Většina operátorů GSM v Severní Americe, stejně jako operátoři v jiných regionech, používá zařízení EDGE jako technologii nejbližší 3G . Americká AT&T Wireless nabídla tuto službu svým předplatitelům v roce 2003, T-Mobile USA - v říjnu 2005, kanadský Rogers Wireless - na konci roku 2003. Litevský operátor Bitė Lietuva byl jedním z prvních evropských operátorů, kteří nabídli uživatelům EDGE (prosinec 2003), italská společnost TIM tak učinila v roce 2004. Výhodou EDGE je, že jej lze použít ve frekvenčním pásmu obsazeném GSM a že jej lze snadno implementovat na mobilní terminály výrobců telefonů. Jde o lehkou, snadno použitelnou a relativně levnou technologii, která slouží jako dočasné řešení pro zlepšení sítí GSM: UMTS vyžaduje více investic a změny v architektuře poskytovatele. Hlavním konkurentem této síťové aplikace je CDMA2000.
V některých zemích (včetně Spojených států a Japonska) není přidělení rádiového spektra v souladu s doporučeními Mezinárodní telekomunikační unie a v důsledku toho nelze UMTS nasadit ve spektru přiděleném vývojáři. To vyžaduje nový přístup k vybavení komunikačních sítí a výrobci stojí před úkolem vyvinout nová technologická řešení. Zkušenosti s používáním zařízení sítě GSM umožňují předpokládat, že se na trhu brzy objeví zařízení, které bude schopno splnit požadavky zákazníků ve všech zemích světa, ale jeho cena bude mnohem vyšší než současné návrhy. Tato všestrannost však v konečném důsledku snižuje náklady v celém odvětví a v důsledku toho bude mít prospěch předplatitel.
Na začátku éry UMTS byly hlavní nevýhody technologie následující:
V současné době zůstává jedním z hlavních problémů zvýšená spotřeba energie v režimu UMTS oproti režimu GSM. Většina výrobců telefonů uvádí u svých zařízení různou výdrž baterie v závislosti na tom, zda je telefon v síti GSM nebo v síti UMTS, a v síti UMTS je výdrž baterie mnohem kratší.
Druhým problémem v období přechodu z GSM na UMTS je nedostatečné pokrytí území sítí UMTS.
| Standardy celulární sítě | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0G ( rádiové telefony ) |
| ||||||||
| 1G |
| ||||||||
| 2G |
| ||||||||
| Střední po 2G (2,5G, 2,75G) |
| ||||||||
| 3G (IMT-2000) |
| ||||||||
| Střední po 3G ( 3,5G , 3,75G , 3,9G ) |
| ||||||||
| 4G ( pokročilé IMT ) |
| ||||||||
| 5G |
| ||||||||
| viz také |
| ||||||||