Universal Mobile Telecommunications System

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) (ang. Uniwersalny System Telekomunikacji Ruchomej) – jeden z tzw. systemów telefonii komórkowej trzeciej generacji (3G). Oczekuje się, że dopełni procesu globalizacji telefonii mobilnej. Proces ten postępuje wolniej niż przewidziano z przyczyn politycznych i ekonomicznych.

Spis treści

1 Wstęp
2 Ewolucja od GSM do UMTS
3 Architektura sieci UMTS
- 3.1 Interfejs radiowy UTRAN
4 Sieć szkieletowa
- 4.1 Zapewnienie mobilności
- 4.2 Sterowanie mocą
5 Zasięg sieci UMTS w Polsce
6 Usługi UMTS
7 Bezpieczeństwo w sieci UMTS
- 7.1 Inne usługi transmisji pakietowej
8 Źródła
9 Linki zewnętrzne

[edytuj] Wstęp

[edytuj] Ewolucja od GSM do UMTS

Trudno w zasadzie mówić o ewolucji systemu GSM do UMTS, ze wględu na olbrzymie różnice obydwu technologii. Jednymi z niewielu elementów struktury, które faktycznie podlegają ewolucji są węzły pakietowe SGSN/GGSN oraz centrale MSC. Elementy te stosunkowo łatwo przystosować do współpracy z siecią UMTS. W zasadzie reszta sieci jest do wymiany. Trudno nawet mówić o ewolucji sieci transmisyjnej pomiędzy stacjami BTS, NodeB, BSC czy RNC. Zapotrzebowanie na przepustowość systemu UMTS jest tak duże, że wymaga niemal nowej sieci transmisyjnej. Część radiowa systemu czyli stacje bazowe NodeB oraz ich sterowniki RNC, nie mają nic wspólnego z GSM, przez co stają się po prostu nową siecią radiową. Oczywiście warunkiem koniecznym udanej ewolucji, jest przenoszenie połączeń pomiędzy obydwoma systemami, co w dzisiejszych wersjach obydwu systemów już jest dostępne w formie podstawowej. Lada dzień będą również dostępne "service based handovers", które będą umożliwiały przenoszenia połączeń zależne od aktualnie wykorzystywanej usługi.

[edytuj] Architektura sieci UMTS

Architektura sieci dostępu radiowego UTRAN

[edytuj] Interfejs radiowy UTRAN

Interfejs radiowy UMTS w literaturze określany jako UTRAN (ang. UMTS Terrestial Radio Access Network) oparty jest na technologii szerokopasmowego wielodostępu do kanału w dziedzinie kodu (WCDMA). Z tego faktu wynika fundamentalne ograniczenie dostępnych zasobów radiowych i, co się z tym wiąże, pojemności tego interfejsu. Tymi zasobami są (z punktu widzenia stacji bazowej, czyli node'a-B):

Poziom zakłóceń odbieranych (ang. interference) - dla kierunku "w górę" (ang. uplink)
Poziom mocy nadajnika - dla kierunku "w dół" (ang. downlink)

W obu przypadkach można wykazać, że minimalny poziom jakości sygnału odbieranego jest zależny od stosunku mocy sygnału odbieranego do mocy zakłóceń. Po uwzględnieniu cech specyficznych interfejsu UTRAN (np. nieidealnej ortogonalności sygnałów wysyłanych do różnych użytkowników) to pierwotne założenie można przekształcić do postaci łączącej poziom zakłóceń (lub moc nadajnika) w komórce UMTS z ilością użytkowników systemu (parametrami ich usług i dla kierunku "w dół" ich położeniem), a więc z poziomem obciążenia interfejsu. W obu przypadkach przyrost zasobów jest nieliniowy (typu f(x)=a/(1-x)) i dla pewnego poziomu obciążenia osiąga nieskończoność. Ten poziom (różny dla obu kierunków) określa maksymalną pojemność komórki UMTS. Trzeba pamiętać, że przedstawiony model zakłada istnienie idealnych warunków. Jeśli uwzględni się ograniczenia techniczne (np. ograniczoną moc nadajnika w terminalu użytkownika), wówczas pojemność interfejsu UTRAN jest niższa. Charakterystyczną cechą interfejsu UTRAN jest uzależnienie zasięgu komórki od natężenia ruchu w komórce zjawisko to jest znane jako oddychanie komórek.

[edytuj] Sieć szkieletowa

Architektura sieci szkieletowej w wersji R4^[1]

[edytuj] Zapewnienie mobilności

W sieci UMTS potrzeba dokonania handoveru wynika z konieczności zapewnienia użytkownikowi systemu mobilności. Dokonuje się to, poprzez utrzymywanie kilku najlepszych połączeń radiowych (ang.radio link), tj. połączeń radiowych z tymi komórkami node'a B, których sygnał odebrany przez terminal jest najlepszy. Maksymalna liczba połączeń radiowych, zwana również rozmiarem Active Set'u, najczęściej wynosi 3. Kryteria brane pod uwagę w procesie podejmowana decyzji o handoverze to: jakość sygnału kanału pilota (Ec/N0) i poziom sygnału kanału pilota (RSCP).

Sieć UMTS umożliwia wykonanie handoverów typu: hard i soft. W hard rozróżnia się interfrequency handover - zmiana kanału częstotliwościowego w UMTS - może być pomiędzy node'ami B, jak również w obrębie node'a B; intersystem - zmiana technologii dostępu radiowego (ang. RAT - radio access technology) np. z UMTS na GSM. Są 3 odmiany soft handoveru: soft - stan, w którym terminal komunikuje się jednocześnie zwięcej niż jedną komórką UMTS i komórki te należą do różnych node'ów B; softer- stan, w którym terminal komunikuje się jednocześnie zwięcej niż jedną komórką UMTS i komórki te należą do tego samego node'a B; soft-softer- gdy oba powyższe warunki są spełnione.

[edytuj] Sterowanie mocą

Generalna idea przyświecająca sterowaniu mocą polega na utrzymaniu mocy emitowanej tuż powyżej wartości, która zapewnia że połączenie realizowane jest z odopowiednią jakością obsługi (QoS). W odróżnieniu od systemów FDMA, które działają poprawnie gdy emisje użytkowników są ograniczona pasmowo, CDMA działa należycie gdy ograniczone są interferencje między emisjami użytkowników. Nadawanie ze zbyt dużą mocą zmniejsza zatem pojemność systemu. Sterowanie mocą pomaga zmniejszyć interferencje między użytkownikami a tym samym maksymalnie wykorzystać pojemność systemu. W UMTS steruje się mocą kanałów zarówno w górę jak i w dół.

Sterowanie mocą odbywa się przy pomocy trzech mechanizmów:

sterowanie mocą w otwartej pętli (Open Loop Power Control) – używane do dopasowania mocy łącza w górę. Celem jest by wszystkie UE realizujące połączenia z tym samym QoS odbierane były w Node B z równą mocą. UE steruje swoją mocą bazując na pomiarach poziomu sygnału w kanale CPICH (gdy UE jest w trybie uśpionym) lub PRACH. Mechanizm jest mało dokładny gdyż sterujemy mocą nadawaną na pewnej częstotliwości wnioskując z się w komórkach należących do jego obszaru przydziela Node B dopuszczalne poziomy mocy.

sterowanie mocą w pętli zamkniętej ( Closed Loop Power Control )

sterowanie mocą w pętli zewnętrznej ( Outer Loop Power Control )

[edytuj] Zasięg sieci UMTS w Polsce

Polscy operatorzy telefonii komórkowej od kilku lat starają się sukcesywnie rozszerzać zasięg świadczenia usług w technologii UMTS. Jest to jednak proces długotrwały i niezwykle kosztowny. Dynamika rozwoju sieci 3G zależy w dużym stopniu od popularności terminali wspierających tą technologię, należy przypuszczać że wraz ze wzrostem popularności nowoczesnych telefonów i modemów wzrośnie tempo ekspansji sieci UMTS

Pewnym źródłem informacji o zasięgu są aktualizowane przez operatorów mapy zasięgów:

Mapa zasięgów sieci Plus

Mapa zasięgów Ery

Mapa zasięgów Orange

[edytuj] Usługi UMTS

Usługi sieci UMTS:

szybki dostęp do Internetu (od 144kbps do 2Mbps);
wideotelefon, wideokonferencje;
telewizja, radio, muzyka, wideo;
nawigacja i lokalizacja: aktywne mapy, systemy namierzania.

Aby móc w pełni wykorzystać możliwości sieci UMTS, należy mieć aparat wyposażony w kamerę umiejscowioną z przodu telefonu, która umożliwia prowadzenie wideokonferencji.