UMTS - що це? Технологія UMTS. Стільниковий зв'язок

Стільниковий зв`язок в даний час розвивається тільки в одному напрямку - поліпшення якості зв`язку та збільшення швидкості передачі даних. На світовому ринку йде безперервний процес появи прогресивних стандартів і технологій. Відповідно до цього з`являються нові позначення і назви. І одним з них є UMTS. Що це, слід розібратися.

Передісторія

Світовий ринок мобільного зв`язку на даний момент є самим вигідним. У ньому бере участь майже кожен громадянин будь-якої країни. Але тут є і жорстка конкуренція. Постійно відбувається вдосконалення технологій мобільного зв`язку. Провідні виробники вкладають величезні кошти в нові розробки обладнання та комплектуючих для систем мобільного зв`язку. Технологія UMTS стала однією з таких розробок.

Мережі мобільного зв`язку третього покоління 3G

В її основу закладена пакетна передача даних. Поява таких мереж пов`язано зі збільшенням попиту на високошвидкісні технології. Сучасні мережі третього покоління використовуються в таких областях:

• відеотелефонний зв`язок;
• інтерактивний обмін даними в різних мультимедійних форматах;
• передача великих обсягів інформації та зображень;
• робота з интрасетями і інтернетом;
• трансляція мультимедійної інформації в асиметричному режимі.

Питаннями, пов`язаними зі стандартизацією 3G-мереж, на даний момент займається Міжнародний союз електрозв`язку. Тепер варто розглянути технологію UMTS. Що це, стане зрозуміло, якщо розібратися в її створенні та використанні.

Створення

Технологія UMTS була розроблена європейським інститутом по стандартизації в галузі телекомунікацій спеціально для країн Європи. Під цим скороченням ховається наступне: універсальна мобільна телекомунікаційна система. В якості радіоінтерфейсу тут використовується WCDMA. І слід зазначити, що два ці поняття абсолютно різні, що не допускає їх використання в якості синонімів.

Стандарт UMTS часто розглядають як перехідний варіанту між технологіями 2G і 3G-4G. Тобто за допомогою його можна здійснити більш легкий перехід на новий рівень розвитку мобільного зв`язку без якогось значного зміни обладнання, існуючого на даний момент. Як мережевий базової магістралі тут використовується GSM MAP, а мережею радіодоступу служать комбіновані технології GSM / EDGE і WCDMA. Останні надбудовуються над уже існуючими мережами GSM, але працюють паралельно. Перемикання абонентської станції між мережами здійснюється в автоматичному режимі.

Суть технології

У UMTS (що це і як працює, буде зрозуміло далі) об`єдналися дві різні методики трансляції радіосигналу. Наземні передавальні пристрої використовують інтерфейси UTRA. Завдяки специфікації 3GPP Releace 4 з`явилися шлюзи середовища, шлюз сигналізації та сервер центру комутації. Так вдалося розділити в MSC інформацію сигналізації та дані користувача. Крім цього, дана специфікація містить докладний опис універсального базового блоку радіодоступу до мережі UMTS. Що це? Такий механізм дозволяє добитися швидкості передачі даних до 2 мегабіт за секунду. Тепер є одинадцять специфікацій 3GPP.

UTRAN призначений для об`єднання базової станції і Радіоконтроллер мережі, а також він несе відповідальність за роботу всіх радіочастотних модулів і каналів в UMTS. RNC являє собою мережевий контролер, який може бути змонтований прямо в обладнанні базової станції. Сукупність цих двох елементів, а саме базової станції і контролера, відповідного їй, у структурній моделі мережі UMTS прийнято називати підсистемою мережі. В одному базовому блоці може використовуватися кілька подібних підсистем.

Можливості для роботи

3G UMTS дозволяє використовувати обладнання від різних виробників, так як тут використовується інтерфейс lu. Використання luR надає можливість для реалізації м`якої естафетної передачі абонента між декількома станціями, на яких може використовуватися різне обладнання. Стільниковий зв`язок за стандартом UMTS захищена від обривів зв`язку в русі, адже тут використовується м`який хендовер. Наприклад, при русі автомобіля по трасі з рівномірно встановленими базовими станціями, при видаленні від однієї з них зв`язок з клієнтом передається до найближчої до нього. З`єднання не переривається стрибком, як буває в мережах GSM. UMTS в цьому плані працює набагато доброзичливішим по відношенню до абонента. Звичайно, це актуально лише для зон, що відрізняються гарним покриттям мережі. Інтерфейс lub був розроблений повністю відкритим спеціально для того, щоб залучати інвестиції виробників обладнання в даній області.

Устаткування мережі

Блоки опорної мережі складаються з традиційного обладнання, серед якого можна виділити:

• транскодер;
• візитний регістр;
• адресний регістр;
• блок підтримки GPRS;
• шлюз для переходу на інші мережі;
• центр комутації для рухомий зв`язку;
• контролер базових станцій.

Останній бере на себе завдання з розподілу канального ресурсу, комутації каналів, організації естафетної передачі, збору та передачі телеметрії в керуючу підсистему. На транскодер покладені завдання з кодування і розкодування мовних сигналів, що передаються з використанням стиснення. В адресному регістрі представлена база даних про всі абонентах стільникового мережі даного оператора. У гостьовому регістрі міститься інформація про абонентів, які знаходяться в зоні дії мережі.

Принцип роботи UMTS

Що це, вже стало зрозуміло з попереднього опису, а як працює така мережа, варто розібратися. У блоці CN виконуються найбільш важливі операції, які зводяться до підключення мобільної станції до мережі, її подальшому ПЕЙДЖИНГ, стільникового селекції та локалізації абонента, здійснення вхідних і вихідних дзвінків, естафетній передачі абонента між базовими станціями. CN розділяється логічно на два домена - CS і PS. Базова станція несе відповідальність за обробку радіосигналів, канальне кодування та адаптацію швидкості, а також багато іншого. Крім цього, вона управляє потужністю у внутрішньому контурі. Стільниковий зв`язок UMTS може реалізовувати з`єднання з різними зовнішніми мережами, які умовно поділяються на дві групи: з комутацією каналів і з комутацією пакетів. Перший варіант призначений для телефонного зв`язку, а другий - для підключення до інтернету. Так як центр комутації погоджує свою роботу зі стаціонарними мережами, на нього покладені всі функції, які потрібні для комутації каналів, а також він несе відповідальність за управління з`єднанням. Центр комутації виконує процедури, які потрібні для передачі обслуговування та реєстрації місця розташування.

Додаткові характеристики

Мережі нового покоління характеризуються наявністю функції QoS з набором пріоритетів: потоковий, розмовний, фоновий та інтерактивний. Як вже було сказано, при переході до мереж 3G використовується UMTS. Що це, було описано досить докладно. Важливо відзначити, що остаточна реалізація такого переходу вимагає заміни як абонентських терміналів, так і підсистем базових станцій. Крім цього, потрібно замінити більшу частину обладнання, що використовується на рівні опорних мереж зараз. Архітектура мережі істотно відрізняється наявністю поділу комутатора на два незалежних рівня - комутації та обробки сигналізації з контролем послуг. Це все є свідченням того, що для подальшого переходу до мереж нового покоління буде потрібно провести модернізацію підсистем базових станцій і абонентських терміналів. Нові діапазони UMTS і реалізація всіх цих цілей зажадають створення електронних компонентів і залучення величезних інвестицій.

Як це працює?

На даний момент до 3G можна віднести кілька стандартів, у світі найбільшого поширення набули CDMA2000 і UMTS. Обидві технології базуються на множині доступі з кодовим розподілом сигналів. За допомогою них вдається розширити вузькі смуги сигналів в звичайних стільникових мережах. Природно, подібне розширення призначене для забезпечення бездротового широкосмугового доступу до мережі Інтернет.

Схема роботи подібних мереж дуже проста: абонентський пристрій зв`язується зі станцією стільникового оператора, якщо вона підтримує такий стандарт і знаходиться найближче. Стільниковий зв`язок в даному випадку діє на набагато більшій радіусі, ніж Wi-Fi, тому абоненти не так сильно обмежені в просторі, використовуючи бездротовий інтернет. Діапазони UMTS дозволяють з комфортом користуватися всіма наданими послугами. Якщо абонент залишає межі радіусу однієї станції, він потрапляє в радіус дії іншої, при цьому немає втрати зв`язку. Найчастіше частота UMTS становить 2100 мегагерц.

Для роботи з такими мережами необхідно спеціальне абонентське обладнання, тобто смартфони, що підтримують 3G, USB-модеми, комунікатори, планшети та портативні комп`ютери, оснащені вбудованими модулями.

Оплата 3G найчастіше здійснюється одним із двох способів: оплата по трафіку або підписка. У другому випадку у абонента є доступ до інтернету на певний час, зазвичай на місяць. Існують умовно безлімітні тарифні плани, що мають досить велику квоту трафіку, проте зазвичай її складно витратити за місяць.