UMTS - что это? Технология UMTS. Сотовая связь

Сотовая связь в настоящее время развивается только в одном направлении – улучшения качества связи и увеличения скорости передачи данных. На мировом рынке идет непрерывный процесс появления прогрессивных стандартов и технологий. В соответствии с этим появляются новые обозначения и названия. И одним из них является UMTS. Что это, следует разобраться.

Предыстория

Мировой рынок мобильной связи на данный момент является самым выгодным. В нем принимает участие почти каждый гражданин любой страны. Но тут имеется и жесткая конкуренция. Постоянно происходит совершенствование технологий мобильной связи. Ведущие производители вкладывают огромные средства в новые разработки оборудования и комплектующих для систем мобильной связи. Технология UMTS стала одной из таких разработок.

Сети мобильной связи третьего поколения 3G

В ее основу заложена пакетная передача данных. Появление таких сетей связано с увеличением спроса на высокоскоростные технологии. Современные сети третьего поколения используются в таких областях:

• видеотелефонная связь;
• интерактивный обмен данными в различных мультимедийных форматах;
• передача больших объемов информации и изображений;
• работа с интрасетями и интернетом;
• трансляция мультимедийной информации в асимметричном режиме.

Вопросами, связанными со стандартизацией 3G-сетей, на данный момент занимается Международный союз электросвязи. Теперь стоит рассмотреть технологию UMTS. Что это, станет понятно, если разобраться в ее создании и использовании.

Создание

Технология UMTS была разработана европейским институтом по стандартизации в области телекоммуникаций специально для стран Европы. Под этим сокращением скрывается следующее: универсальная мобильная телекоммуникационная система. В качестве радиоинтерфейса тут используется WCDMA. И следует отметить, что два эти понятия совершенно различны, что не допускает их использования в качестве синонимов.

Стандарт UMTS часто рассматривают в качестве переходного варианта между технологиями 2G и 3G-4G. То есть при помощи него можно осуществить более легкий переход на новый уровень развития мобильной связи без какого-то значительного изменения оборудования, существующего на данный момент. В качестве сетевой базовой магистрали тут используется GSM MAP, а сетью радиодоступа служат комбинированные технологии GSM/EDGE и WCDMA. Последние надстраиваются над уже существующими сетями GSM, но работают параллельно. Переключение абонентской станции между сетями осуществляется в автоматическом режиме.

Суть технологии

В UMTS (что это и как работает, будет понятно далее) объединились две различные методики трансляции радиосигнала. Наземные передающие устройства используют интерфейсы UTRA. Благодаря спецификации 3GPP Releace 4 появились шлюзы среды, шлюз сигнализации и сервер центра коммутации. Так удалось разделить в MSC информацию сигнализации и пользовательские данные. Помимо этого, данная спецификация содержит подробное описание универсального базового блока радиодоступа к сети UMTS. Что это? Такой механизм позволяет добиться скорости передачи данных до 2 мегабит за секунду. Теперь имеется одиннадцать спецификаций 3GPP.

UTRAN предназначен для объединения базовой станции и радиоконтроллера сети, а также он несет ответственность за работу всех радиочастотных модулей и каналов в UMTS. RNC представляет собой сетевой контроллер, который может быть смонтирован прямо в оборудовании базовой станции. Совокупность этих двух элементов, а именно базовой станции и контроллера, соответствующего ей, в структурной модели сети UMTS принято называть подсистемой сети. В одном базовом блоке может использоваться несколько подобных подсистем.

Возможности для работы

3G UMTS позволяет использовать оборудование от разных производителей, так как тут используется интерфейс lu. Использование luR предоставляет возможность для реализации мягкой эстафетной передачи абонента между несколькими станциями, на которых может использоваться различное оборудование. Сотовая связь по стандарту UMTS защищена от обрывов связи в движении, ведь тут используется мягкий хэндовер. К примеру, при движении автомобиля по трассе с равномерно установленными базовыми станциями, при удалении от одной из них связь с клиентом передается к ближайшей к нему. Соединение не прерывается скачком, как бывает в сетях GSM. UMTS в этом плане работает гораздо дружелюбнее по отношению к абоненту. Конечно, это актуально лишь для зон, отличающихся хорошим покрытием сети. Интерфейс lub был разработан полностью открытым специально для того, чтобы привлекать инвестиции производителей оборудования в данной области.

Оборудование сети

Блоки опорной сети состоят из традиционного оборудования, среди которого можно выделить:

• транскодер;
• визитный регистр;
• адресный регистр;
• блок поддержки GPRS;
• шлюз для перехода на прочие сети;
• центр коммутации для подвижной связи;
• контроллер базовых станций.

Последний берет на себя задачи по распределению канального ресурса, коммутации каналов, организации эстафетной передачи, сбору и передаче телеметрии в управляющую подсистему. На транскодер возложены задачи по кодированию и раскодированию речевых сигналов, передающихся с использованием сжатия. В адресном регистре представлена база данных обо всех абонентах сотовой сети данного оператора. В гостевом регистре содержится информация об абонентах, которые находятся в зоне действия сети.

Принцип работы UMTS

Что это, уже стало понятно из предыдущего описания, а как работает такая сеть, стоит разобраться. В блоке CN выполняются наиболее важные операции, которые сводятся к подключению мобильной станции к сети, ее дальнейшему пейджингу, сотовой селекции и локализации абонента, осуществление входящих и исходящих вызовов, эстафетной передаче абонента между базовыми станциями. CN разделяется логически на два домена – CS и PS. Базовая станция несет ответственность за обработку радиосигналов, канальное кодирование и адаптацию скорости, а также многое другое. Помимо этого, она управляет мощностью во внутреннем контуре. Сотовая связь UMTS может реализовывать соединение с различными внешними сетями, которые условно разделяются на две группы: с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов. Первый вариант предназначен для телефонной связи, а второй - для подключения к интернету. Так как центр коммутации согласовывает свою работу со стационарными сетями, на него возложены все функции, которые требуются для коммутации каналов, а также он несет ответственность за управление соединением. Центр коммутации выполняет процедуры, которые требуются для передачи обслуживания и регистрации местоположения.

Дополнительные характеристики

Сети нового поколения характеризуются наличием функции QoS с набором приоритетов: потоковый, разговорный, фоновый и интерактивный. Как уже было сказано, при переходе к сетям 3G используется UMTS. Что это, было описано достаточно подробно. Важно отметить, что окончательная реализация такого перехода требует замены как абонентских терминалов, так и подсистем базовых станций. Помимо этого, требуется заменить большую часть оборудования, используемого на уровне опорных сетей в настоящий момент. Архитектура сети существенно отличается наличием разделения коммутатора на два независимых уровня – коммутации и обработки сигнализации с контролем услуг. Это все является свидетельством того, что для последующего перехода к сетям нового поколения потребуется провести модернизацию подсистем базовых станций и абонентских терминалов. Новые диапазоны UMTS и реализация всех этих целей потребуют создания электронных компонентов и привлечения огромных инвестиций.

Как это работает?

На данный момент к 3G можно отнести несколько стандартов, в мире наибольшее распространение получили CDMA2000 и UMTS. Обе технологии базируются на множественном доступе с кодовым распределением сигналов. При помощи них удается расширить узкие полосы сигналов в обычных сотовых сетях. Естественно, подобное расширение предназначено для обеспечения беспроводного широкополосного доступа к сети Интернет.

Схема работы подобных сетей очень проста: абонентское устройство связывается со станцией сотового оператора, если она поддерживает такой стандарт и находится ближе всего. Сотовая связь в данном случае действует на гораздо большем радиусе, чем Wi-Fi, поэтому абоненты не настолько сильно ограничены в пространстве, используя беспроводной интернет. Диапазоны UMTS позволяют с комфортом пользоваться всеми предоставляемыми услугами. Если абонент покидает пределы радиуса одной станции, он попадает в радиус действия другой, при этом нет потери связи. Чаще всего частота UMTS составляет 2100 мегагерц.

Для работы с такими сетями необходимо специальное абонентское оборудование, то есть смартфоны, поддерживающие 3G, USB-модемы, коммуникаторы, планшеты и портативные компьютеры, оснащенные встроенными модулями.

Оплата 3G чаще всего осуществляется одним из двух способов: оплата по трафику или подписка. Во втором случае у абонента есть доступ к интернету на определенное время, обычно на месяц. Существуют условно безлимитные тарифные планы, имеющие довольно большую квоту трафика, однако обычно ее сложно израсходовать за месяц.