Sistem universal de telecomunicații mobile

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Sistemul universal de telecomunicații mobile [1] , cunoscut și sub numele de UMTS (acronim al Sistemului de telecomunicații mobile universale din limba engleză ), este un standard de telefonie mobilă 3G , o evoluție a GSM . Această tehnologie are particularitatea utilizării celui mai avansat standard de bază W-CDMA ca interfață de transmisie în accesul radio la sistem, este compatibilă cu standardul 3GPP și reprezintă răspunsul european la sistemul de telefonie celulară ITU 3G .

Standardul UMTS este a treia generație succesor al GSM utilizând interfața de transmisie W-CDMA și infrastructura GSM . UMTS este lansat uneori pe piață sub abrevierea 3GSM pentru a evidenția combinația dintre tehnologia 3G și standardul GSM pe care ar trebui să le înlocuiască complet în viitor.

fundal

Prima rețea UMTS din lume, numită pur și simplu „ 3 ”, a devenit operațională în Marea Britanie în 2003 . „3” este o companie creată special pentru a furniza servicii 3G , deținută de grupul Hutchison Whampoa și de alți parteneri, care variază în funcție de țările în care a fost lansată rețeaua.

Majoritatea operatorilor GSM europeni acceptă și serviciile UMTS, deoarece cele două standarde sunt pe scară largă compatibile.

În decembrie 2003 , T-Mobile a lansat UMTS în Austria și a efectuat teste în Marea Britanie și Germania . În februarie 2004 , Vodafone a lansat UMTS în mai multe țări europene, inclusiv Germania, Olanda și Suedia.

În Statele Unite, serviciul a fost lansat în iulie 2004 (în varianta de 1900 kb / s) de către AT&T Wireless din orașele Seattle , San Francisco , Detroit , Phoenix , San Diego și Dallas .

Caracteristici generale

Arhitectura rețelei UMTS

Îmbunătățirea sau avantajul față de sistemul GSM anterior se datorează în esență vitezei mai mari de transmisie datorată, la rândul său, adoptării unui acces multiplu la canalul de tip W-CDMA , care este mai eficient din punct de vedere al eficienței spectrale comparativ cu TDMA. de GSM.și utilizarea unor scheme de modulare numerică mai eficiente.

Sistemul UMTS, cu utilizarea W-CDMA , suportă de fapt o rată teoretică maximă de transfer de 21 M b / s (cu HSDPA [2] ), deși utilizatorii rețelelor actuale au o rată de transfer de până la 384 kbit disponibilă. / s folosind dispozitive R99 și până la 7,2 Mbit / s cu dispozitive HSDPA în conexiunile de descărcare .

Această îmbunătățire a transmisiei face posibilă o serie întreagă de servicii în bandă largă chiar mai largă decât GSM și de tip multimedia . Aplicațiile tipice implementate în prezent, utilizate de exemplu de rețelele UMTS din Italia, sunt trei: voce sau telefon, apel video / videoconferință și transmisie de pachete de date, cum ar fi MMS și imagini digitale referitoare la fotografii și multe altele, cu posibilitatea conectării la Internet și navigarea pe Web . Fiecăruia dintre aceste trei servicii i se atribuie o rată de transfer specifică, 12,2 kb / s pentru voce, 64 kb / s pentru videoconferință și 384 kb / s pentru transmisia de date (tonuri de apel de descărcare, acces web etc.). În orice caz, aceste valori sunt cu siguranță mai mari decât cele 14,4 kb / s ale unui singur canal GSM cu corecție de eroare și, de asemenea, rata de transfer a unui sistem HSCSD cu mai multe canale. Prin urmare, UMTS este capabil să permită accesul pentru prima dată, la un cost redus, a dispozitivelor mobile la World Wide Web de pe Internet.

Din 2004 sunt prezente și în UMTS italian și UMTS 2 2+ (citiți „plus 2”), două extensii ale protocolului UMTS, care funcționează pe rețelele UMTS actuale și ating viteze de 1,8 până la 3 M b / s .

Precursorul sistemelor 3G este sistemul de telefonie mobilă GSM , adesea denumit sistemul 2G (adică a doua generație). Un alt sistem care a evoluat de la 2G este GPRS , cunoscut și sub numele de 2.5G . GPRS acceptă o rată de transfer semnificativ mai mare decât GSM (până la maximum 140,8 kb / s) și uneori poate fi utilizată împreună cu GSM.

Rețelele UMTS actuale au fost îmbunătățite prin protocoalele High-Speed ​​Downlink Packet Access ( HSDPA ) șiHigh-Speed ​​Uplink Packet Access (HSUPA ) cu o rată teoretică maximă de transfer de date în descărcare de 14,4 Mb / s și în încărcare de 7,2 Mb / s. Odată cu lansarea rate fixe pe tehnologia HSDPA, precum și cu punerea în aplicare a tehnologiei HSUPA (care îmbunătățește viteza de upload), serviciile definite ca „bandă largă mobilă“ poate fi considerată ca o alternativă la conexiunile ADSL fixe, și în competiție cu cele viitoare. WiMAX rețele.

Alocarea frecvenței

Per total, 120 de licențe bazate pe tehnologia W-CDMA au fost acordate la nivel mondial. Când se părea că noua tehnologie era destinată desfășurării rapide, autoritățile politice s-au grăbit să organizeze licitații pentru acordarea licențelor, licitații care au trimis miliarde de dolari în bugetele diferitelor administrații. Numai în Germania , licențiații au plătit 50,8 miliarde de euro. Deoarece tehnologia este încă imatură, este de așteptat ca primele încasări să înceapă să ajungă treptat de la sfârșitul anului 2004 .

Prin aceste licitații, administrațiile publice s-au angajat, de fapt, să protejeze rentabilitatea acestor investiții de un exces de concurență care ar reduce marjele; în detrimentul consumatorilor, numărul concurenților a fost limitat la doar trei operatori, care pe orice piață ar putea fi cu ușurință 8-9. Telefonia GSm începuse cu mai mulți operatori reduși spontan de pe piață, cu concentrații ulterioare; pornind de la un număr mic riscă să recreeze monopoluri, cu concentrații inevitabile în faza de maturitate în care cifra de afaceri este consolidată și concurența trece la costuri. Deși resursa „eter” redusă ar permite acest lucru, aceasta duce la o încetinire a răspândirii Wi-Fi, un potențial rival al tehnologiei UMTS. Și, de asemenea, a proiectului Open Spectrum . Valoarea licențelor plătite este disproporționată față de calitatea slabă a semnalului acestor frecvențe supraaglomerate.

Gama de frecvențe alocată de UIT este deja utilizată în SUA. Gama de 1900 MHz este utilizată pentru rețelele 2G ( Serviciul de comunicații personale sau PCS), în timp ce gama de 2100 MHz este destinată utilizării militare. FCC încearcă să elibereze gama de 2100 MHz pentru serviciile 3G, cu toate acestea este de așteptat ca în SUA UMTS să fie nevoit să împartă unele frecvențe în gama de 1900 MHz cu rețelele 2G existente. În majoritatea celorlalte țări, rețelele GSM 2G utilizează benzile de frecvență de 900 MHz și 1800 MHz și, prin urmare, în aceste țări nu va exista nicio problemă de suprapunere cu frecvențele destinate noilor rețele UMTS.

Până când FCC nu decide ce frecvențe să aloce exclusiv rețelelor 3G, nu va fi posibil să știm la ce frecvențe va funcționa UMTS în Statele Unite. AT&T Wireless se angajează în prezent să facă rețeaua UMTS operațională în Statele Unite până la sfârșitul anului 2004 folosind doar banda de 1900 MHz deja alocată rețelelor 2G PCS.

Alocarea licențelor UMTS în Italia

În Italia, guvernul Amato a lansat o licitație în 2000 pentru atribuirea a 5 licențe UMTS. Cele cinci licențe Umts au fost atribuite timp de 15 ani (apoi ridicate la 20, expirând în 2022) celor cinci concurenți rămași Omnitel , Wind , 3 , TIM și IPSE2000 după retragerea lui Blu . Omnitel a plătit statului 4.740 miliarde lire, Ipse 4.730 miliarde, 3 și Wind 4.700 miliarde, TIM 4.680 miliarde, pentru un total de 26.750 miliarde (pe lângă cele 5 licențe, alte 3.200 miliarde plătite de Andala și Ipse [3] [ 4] ). Licitația italiană a avut ca rezultat un sfert din cea germană, o treime din cea britanică și mari îndoieli cu privire la capacitatea guvernului de a controla piața de telefonie [5] .

În iunie 2009 , frecvențele deja deținute de IPSE2000 au fost realocate printr-o licitație în valoare de 267,8 milioane de euro în beneficiul statului, din care 90,2 plătite de Vodafone , 88,78 milioane de euro de Telecom Italia și Wind [6] .

Interfață radio

Notă: Majoritatea caracteristicilor tehnologice de bază sunt partajate între UMTS și diferitele implementări ale standardului W-CDMA , la care se poate face referire pentru informații suplimentare. Următoarele sunt câteva caracteristici specifice ale UMTS, care nu sunt împărtășite cu alte implementări ale sistemelor FOMA sau W-CDMA .

În termeni simpli, UMTS este o combinație a următoarelor interfețe de transmisie (unde interfața de transmisie este protocolul care definește schimbul de date între dispozitivele mobile și stațiile de bază radio ):

  • W-CDMA
  • MAP a protocolului GSM ( acronim pentru Mobile Application Part ) care oferă diverse funcționalități dispozitivelor mobile, cum ar fi direcționarea apelurilor către și de la manageri.
  • Familia de codecuri GSM ( codec = algoritm de codificare-decodare software ), cum ar fi protocoalele MR și EFR , care definesc modul în care semnalul audio este digitalizat, comprimat și codat)

Din punct de vedere tehnic, W-CDMA (conform definiției IMT2000 ) este doar interfața de transmisie, în timp ce UMTS este setul complet de stivă de protocol de comunicație conceput pentru sistemele 3G, succesori direcți ai GSM. Cu toate acestea, acronimul W-CDMA este adesea folosit ca termen generic pentru a cuprinde întreaga familie de standarde 3G care utilizează interfața de transmisie W-CDMA, inclusiv sistemele UMTS, FOMA și J-Phone .

La fel ca alte implementări ale W-CDMA , UMTS folosește o pereche de canale de lățime de bandă de 5 MHz , unul în gama 1900 MHz pentru transmisie și unul în gama 2100 MHz pentru recepție. Dimpotrivă, sistemul cdma2000 utilizează unul sau mai multe canale cu lățimea de 1,25 MHz în intervale de frecvență nedefinite pentru fiecare dintre cele două direcții de transmisie. UMTS este adesea criticat pentru lățimea mare de bandă necesară.

Benzile de frecvență destinate inițial standardului UMTS sunt 1885-2025 MHz și 2110-2200 MHz, respectiv pentru transmisie și recepție. Consultați secțiunea Linkuri externe pentru harta de alocare a frecvenței UMTS. Pentru operatorii GSM existenți, migrarea către UMTS este relativ simplă, dar și costisitoare: cea mai mare parte a infrastructurii existente poate fi reutilizată, dar cheltuiala obținerii de concesii pentru noi frecvențe și gestionarea acestora cu stațiile de bază radio existente poate necesita în continuare investiții foarte mari.

Una dintre principalele diferențe în comparație cu GSM este configurația interfeței de transmisie (așa-numitul GRAN, acronim pentru Rețeaua de acces radio generic ). Există conexiuni posibile la coloana vertebrală (coloana vertebrală) a diferitelor alte rețele, cum ar fi Internetul , ISDN (abrevierea pentru rețea digitală de servicii integrate), GSM sau alte rețele UMTS. Interfața GRAN utilizează cele 3 straturi de nivel inferior ale așa-numitului model OSI . Stratul de rețea al protocolului OSI (exact stratul 3) folosește așa-numitul protocol RRM ( Radio Resource Management ). Setul acestor protocoale are funcția de a gestiona canalele de transport între dispozitivele mobile și rețelele fixe, inclusiv gestionarea comutării ( transferului ) între diferite rețele.

Interoperabilitate și roaming global

Un acord între operatorii de telefonie din anii 1980 a impus producătorilor standardizarea și nepatentabilitatea protocoalelor GSM pentru trimiterea și primirea apelurilor SMS, făcând interoperabilitatea perfectă a rețelelor din lume.

Succesul neașteptat al SMS-urilor și creșterea pieței conexe au distras operatorii de la noua afacere UMTS, iar un consorțiu dintr-un număr limitat de producători a avut ocazia să definească o mie de brevete între modelele de telefoane mobile, opțiunile și variantele protocolului . Producătorii chinezi și indieni sunt hotărâți să împingă telefoanele mobile și terminalele cu tehnologie wi-fi pentru a nu plăti redevențe consorțiului care a brevetat UMTS.

Prezența brevetelor a încetinit apoi dezvoltarea acestei tehnologii: interoperabilitatea este de fapt absentă nu doar în rețelele GSM și GPRS, ci chiar și între rețelele UMTS ale diferiților operatori (nu este posibil să trimiteți MMS, fotografii, videoclipuri sau să vă conectați cu MSN Messenger de la terminalul mobil conectat la o rețea la cel al unuia care operează cu un operator diferit).

În timp ce cu GSM orice model ar putea funcționa, chiar și în străinătate, cu orice operator, cu UMTS este necesar să se adopte o gamă limitată de modele pentru a opera cu un singur operator: lipsa de independență între producător și operator introduce o denaturare a pieței care limitează concurența și libertatea cumpărătorilor și explică creșterea bruscă a prețurilor dispozitivelor care au o antenă UMTS la 300-400 de euro, o creștere care nu poate fi justificată doar de redevențele plătite consorțiului UMTS prin achiziționarea de telefoane mobile.

Apariția tarifelor lunare în raport cu megaocteții descărcați sau plat fără limite de timp la costuri relativ mici nu au arătat progrese similare în acoperirea rețelei și în prețul telefoanelor mobile, deși telefoanele mobile cu port USB 2.0 pentru conectarea la un computer sau laptop ar putea reprezenta , așa cum spun analiștii Deutsche Bank , „soluția decalajului digital ”.

Alternativ, există modemuri UMTS care se conectează direct la portul USB al computerului, pe care îl utilizează pentru a face schimb de date și pentru a reîncărca bateria. Prin urmare, aceste dispozitive nu au un încărcător portabil pentru a fi conectat la rețea. În plus, conțin un slot pentru card PC, de dimensiunea unei cartele SIM mobile, dar complet diferit și nu poate fi utilizat pentru efectuarea de apeluri sau trimiterea de SMS-uri. Modemul este decuplat de PC Card, deci este posibil să alegeți cea mai convenabilă rată de operator.

La nivelul interfeței de transmisie, UMTS este inerent compatibil cu GSM. Deoarece toate telefoanele mobile UMTS introduse pe piață până în prezent ( 2004 ) sunt de tip dual-mode UMTS / GSM, ele pot trimite și primi apeluri prin rețeaua GSM existentă. Când un utilizator UMTS se mută într-o zonă neacoperită de rețeaua UMTS, un terminal UMTS trece automat la GSM (cu taxe posibile de roaming percepute). Dacă utilizatorul părăsește zona de acoperire UMTS în timpul unui apel, apelul în sine va fi preluat de rețeaua GSM într-un mod transparent (adică fără ca utilizatorul să observe acest lucru). Dimpotrivă, terminalele GSM nu pot fi utilizate în rețelele UMTS.

UMTS nu funcționează cu rețele GSM vechi, necesită propriile rețele și antene; Vântul acoperă în prezent doar capitalele și principalele centre urbane, Tre acoperă aproape întregul teritoriu, TIM va face același lucru (dar a început să acopere mai târziu) în timp ce Vodafone crește acoperirea în restul Europei acoperind centre mai mici. Având în vedere că 70% dintre italieni locuiesc în centre cu mai puțin de 10.000 de locuitori, majoritatea țării rămâne exclusă din acoperirea UMTS și este posibil ca, fără a fi informați, să cumpere un telefon mobil de la care nu pot primi niciun serviciu. Managerii italieni colectează cererile de acoperire cu antene UMTS într-o bază de date specială: comitetul de planificare va evalua dacă includerea locației în lista celor care vor fi acoperite. De remarcat rolul uneori decisiv al administrațiilor locale a căror legislație actuală oferă puteri de veto ample în stabilirea de antene noi, încetinind efectiv planurile de acoperire preconizate de manageri.

EDGE, care în Italia este furnizat doar de Tim și Wind, garantează viteză și servicii similare cu UMTS, dar funcționează pe vechea rețea GSM, acoperind teoretic toată Italia chiar acum. Unde funcționează telefonul mobil, nici Edge nu ar trebui să fie o problemă. Recent, Vodafone implementează și unele stații de bază radio ale rețelei sale la nivel experimental, dar în acest moment oferta comercială EDGE nu a fost încă oficializată.

Japan Telecom (acum Softbank) a creat o rețea 3G care utilizează tehnologia W-CDMA și este compatibilă cu UMTS, devenind astfel primul exemplu de rețea globală fără fir. Standardul GSM actual, pe de altă parte, este disponibil la nivel mondial, cu excepția Japoniei și Coreei.

Rețeaua 3G creată de NTT DoCoMo , numită FOMA , este, de asemenea, pe deplin compatibilă cu terminalele UMTS europene. NTT DoCoMo deține 20% din 3UK și 18% din AT&T Wireless (începând din martie 2004 ). Aceste exploatații reprezintă un teren de testare pentru viitoarele soluții de roaming global ale NTT.

Toate telefoanele mobile UMTS-GSM dual-mode vor trebui să accepte cartele SIM existente. Va fi posibil să mergeți pe rețelele UMTS folosind cartele SIM, așa cum este deja posibil astăzi pentru un terminal GSM, care poate merge în rețeaua Softbank și în rețeaua FOMA a DoCoMo din Japonia.

În Statele Unite, UMTS va fi introdus inițial (de AT&T Wireless) numai în banda de 1900 MHz, datorită limitărilor impuse de alocarea actuală a frecvențelor SUA. Telefoanele concepute pentru piața americană cel mai probabil nu vor putea fi utilizate în alte țări și invers, similar cu ceea ce se întâmplă deja pentru telefoanele americane și rețelele GSM, care utilizează frecvențe diferite de cele utilizate în restul lumii. Cu toate acestea, FCC și- a dat deja dorința de a permite utilizarea unei benzi de frecvență suplimentare la 2100 MHz. De fapt, aproape toți operatorii par convinși că posibilitatea de roaming automat oriunde în lume este o cerință. De maximă importanță, chiar dacă , așa cum stau lucrurile, rămâne încă să dovedim că acest lucru este fezabil.

Difuzie

UMTS s-a răspândit acum în întreaga lume ca o evoluție a GSM. Evoluția sa ulterioară este deja prezentă pe aproape întreaga piață, și anume LTE, cunoscut și ca standardul 4G , în timp ce sistemele de generația a 5-a sunt pe cale să fie lansate pe piața occidentală.

Există și sunt deja răspândite dispozitive portabile capabile să se conecteze atât la rețelele 3G, cât și la cele Wi-Fi . Modemurile UMTS sunt disponibile pentru computerele laptop care, după instalarea unui program client care monitorizează prezența uneia dintre cele două rețele, trec de la o rețea la alta în funcție de disponibilitate și intensitatea câmpului. La început, rețelele Wi-Fi erau considerate competitoare ale sistemelor 3G, dar acum se crede că combinația celor două tehnologii permite oferirea produselor mult mai competitive decât cele care utilizează UMTS singur.

Alte standarde concurente

Există alte standarde 3G care concurează cu UMTS, cum ar fi CDMA2000 și sisteme proprietare precum iBurst de la Arraycom, Flarion și WCDMA-TDD de la IPWireless. Cu toate acestea, se așteaptă ca rețelele 3G GSM / UMTS să moștenească poziția dominantă a sistemului GSM, devenind un standard de facto pentru rețelele și serviciile 3G. Atât tehnologia CDMA2000, cât și tehnologia WCDMA sunt acceptate de ITU ca parte integrantă a familiei de standarde 3G IMT-2000 , pe lângă standardul China (TD-SCDMA) și standardul EDGE .

Deoarece CDMA2000 este o evoluție a standardului cdmaOne , nu necesită alocări noi de frecvență și poate funcționa perfect cu frecvențele sistemelor PCS existente. Astăzi, însă, CDMA2000 își pierde rapid suportul și mulți operatori care folosesc această tehnologie se gândesc să treacă la „pista” GSM / WCDMA, migrând rar către GSM, decidând mai frecvent să implementeze o rețea UMTS WCDMA și, în multe cazuri, așteaptă disponibilitatea noua evoluție a UMTS, numită LTE . În prezent, pionierul instalării rețelelor UMTS este 3 , care nu instalase anterior rețele GSM.

Mulți operatori GSM din SUA au decis să adopte tehnologia EDGE ca soluție de tranziție. AT&T Wireless a lansat EDGE în 2003 , Cingular, achiziționat ulterior de AT&T Wireless, a lansat același sistem în zonele regionale, iar T-Mobile SUA intenționează să instaleze EDGE în SUA într-un timp foarte scurt. Punctele forte ale EDGE sunt că poate utiliza frecvențele GSM actuale și că este compatibil cu terminalele GSM existente. Prin urmare, EDGE constituie o soluție pe termen scurt pentru operatorii GSM și constituie, de asemenea, o alternativă validă la CDMA2000.

Probleme deschise și dezbateri

Unele dintre principalele probleme pe care operatorii trebuie să le rezolve sunt:

  • să verifice posibilitatea ca antenele să fie dăunătoare sănătății publice din punctul de vedere al poluării electromagnetice în virtutea opoziției crescânde a locuitorilor cu privire la instalarea de antene noi;
  • crește capacitatea bateriei terminalelor mobile;
  • verificați posibilitatea reală de a obține profituri suplimentare din noile servicii cu valoare adăugată . Unii analiști prezic că o concurență crescută, o mai mare difuzare a rețelei și capacitatea de a accesa internetul de la terminalele mobile vor absorbi în cele din urmă și marjele de profit existente.

Notă

  1. ^ Vezi pe site-ul Uniunii Europene
  2. ^ Suzanne Tindal, Telstra mărește Next G la 21 Mbps , la zdnet.com.au , ZDNet Australia, 8 decembrie 2008. Accesat la 16 martie 2009 .
  3. ^ Noua Sardinia , pe ricerca.gelocal.it .
  4. ^ matematic.it
  5. ^ articol despre încheierea licitației pentru atribuirea licențelor UMTS , pe mediamente.rai.it . Adus la 14 iulie 2010 (arhivat din original la 20 noiembrie 2009) .
  6. ^ key4biz.it Arhivat la 23 iunie 2012 la Internet Archive .

Bibliografie

  • Bonazzi R., Catena R., Collina S., Formica L., Munna A., Tesini D .. Telecomunicații pentru ingineria managementului. Codificare sursă. Mijloace de transmitere. Link-uri . Pitagora Editrice, 2004, ISBN 88-371-1561-X
  • Muratore, Flavio, ed. Comunicațiile mobile ale viitorului, UMTS: noul sistem din 2001 . CSELT , 2000.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh2002008737 · GND (DE) 4563298-4
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Universal_Mobile_Telecommunications_System&oldid=118864877 ”