Informacja

Co to jest 3G UMTS: samouczek WCDMA

Co to jest 3G UMTS: samouczek WCDMA

UMTS - Universal Mobile Telecommunications System to następca 3G rodziny standardów GSM, w tym GPRS i EDGE.

3G UMTS wykorzystuje zupełnie inny interfejs radiowy oparty na wykorzystaniu Direct Sequence Spread Spectrum jako CDMA lub Code Division Multiple Access.

Chociaż 3G UMTS korzysta z zupełnie innego standardu dostępu radiowego, sieć rdzeniowa jest taka sama, jak sieć wykorzystywana w GPRS i EDGE do przesyłania oddzielnego głosu i danych pakietowych z komutacją obwodów.

UMTS korzysta z szerokopasmowej wersji CDMA zajmującej kanał o szerokości 5 MHz. Będąc szerszym niż konkurencyjny CDMA2000, który wykorzystywał tylko kanał 1,25 MHz, schemat modulacji był znany jako szerokopasmowy CDMA lub WCDMA / W-CDMA. Ta nazwa była często używana w odniesieniu do całego systemu.

Specyfikacje i zarządzanie 3GPP UMTS

Aby stworzyć system tak skomplikowany jak UMTS czy WCDMA i zarządzać nim, konieczne jest opracowanie i utrzymanie dużej liczby dokumentów i specyfikacji. W przypadku UMTS lub WCDMA są one obecnie zarządzane przez grupę znaną jako 3GPP - program partnerski trzeciej generacji. To globalna współpraca między sześcioma partnerami organizacyjnymi - ARIB, CCSA, ETSI, ATIS, TTA i TTC.

Zakres 3GPP obejmował opracowanie specyfikacji technicznych i raportów technicznych mających zastosowanie na całym świecie dla systemu telefonii komórkowej trzeciej generacji. Byłoby to oparte na sieciach rdzeniowych GSM i technologiach dostępu radiowego, które obsługują (tj. Uniwersalnym naziemnym dostępie radiowym (UTRA) zarówno w trybie dupleksu z podziałem częstotliwości (FDD), jak i dupleksu z podziałem czasu (TDD)).

Od momentu powstania 3GPP przejął również odpowiedzialność za standardy GSM, a także przyglądał się przyszłym rozwiązaniom, w tym LTE (Long Term Evolution) i technologii 4G znanej jako LTE Advanced.

Uwaga dotycząca historii technologii telefonów komórkowych:

Technologia telefonów komórkowych rozwija się każdego roku. Od pierwszego wprowadzenia systemów telefonii komórkowej w latach 80. XX wieku do dnia dzisiejszego rozwój nowych technologii stale poprawia dostępne systemy. Począwszy od systemów analogowych pierwszej generacji, wprowadzono nowe systemy cyfrowe 2G, które zostały przeniesione, tak że technologia 5G jest obecnie rozwijana.

Przeczytaj więcej o Historia telefonu komórkowego.

Podsumowanie specyfikacji UMTS WCDMA

System UMTS WCDMA oferował znaczną poprawę możliwości w stosunku do poprzednich usług 2G.

Podsumowanie specyfikacji 3G UMTS
ParametrSpecyfikacja
Maksymalna szybkość transmisji danych2048 kb / s, niski zakres
384 kbps w ruchu miejskim i na zewnątrz
Szerokość pasma kanału RF5 MHz
Schemat wielokrotnego dostępuCDMA
Schematy dupleksoweFDD, a także TDD

Możliwości 3G UMTS

UMTS używa szerokopasmowego CDMA - WCDMA - jako standardu transmisji radiowej. Wykorzystuje szerokość pasma 5 MHz. Korzystając z tej przepustowości, może przenosić ponad 100 jednoczesnych połączeń głosowych lub może przenosić dane z prędkością do 2 Mb / sw oryginalnym formacie. Jednak wraz z późniejszymi ulepszeniami HSDPA i HSUPA (opisanymi w innych artykułach dostępnych na stronie menu telefonii komórkowej) zawartymi w późniejszych wersjach standardu, szybkości transmisji danych zostały zwiększone do 14,4 Mb / s.

Wiele pomysłów, które zostały włączone do GSM, zostało przeniesionych i ulepszonych dla UMTS. Elementy takie jak SIM zostały przekształcone w znacznie mocniejszy USIM (Universal SIM). Oprócz tego sieć została zaprojektowana tak, aby ulepszenia zastosowane w GPRS i EDGE mogły być używane w UMTS. W ten sposób wymagana inwestycja jest ograniczona do minimum.

Nowym wprowadzeniem do UMTS jest to, że istnieją specyfikacje, które pozwalają na tryb dupleksu z podziałem częstotliwości (FDD) i dupleksu z podziałem czasu (TDD). Pierwszymi zastosowanymi trybami są tryby FDD, w których łącze w górę i łącze w dół są na różnych częstotliwościach. Odstęp między nimi wynosi 190 MHz dla aktualnie używanych i rozwijanych sieci pasma 1.

Jednak tryb TDD, w którym łącze w górę i łącze w dół są podzielone w czasie ze stacjami bazowymi, a następnie telefony komórkowe transmitujące naprzemiennie na tej samej częstotliwości, jest szczególnie dostosowany do różnych zastosowań. Oczywiście tam, gdzie widmo jest ograniczone, a sparowane pasma odpowiednio rozmieszczone nie są dostępne. Działa również dobrze tam, gdzie mają być używane małe komórki. Ponieważ wymagany jest czas ochronny między nadawaniem a odbiorem, będzie on mniejszy, gdy czasy tranzytu będą mniejsze ze względu na pokonywanie mniejszych odległości. Kolejna korzyść wynika z faktu, że stwierdzono, że w łączu w dół jest przenoszonych znacznie więcej danych w wyniku surfowania po Internecie, pobierania plików wideo i tym podobnych. Oznacza to, że często lepiej jest przydzielić więcej przepustowości do łącza w dół. Nie jest to możliwe, gdy używane jest sparowane widmo. Jednakże, gdy używany jest system TDD, możliwa jest zmiana równowagi między transmisjami w łączu w dół i w łączu w górę, aby uwzględnić tę nierównowagę, a tym samym poprawić wydajność. W ten sposób systemy TDD mogą być bardzo wydajne, gdy są używane w pikokomórkach do przenoszenia danych internetowych. Systemy TDD nie zostały szeroko rozpowszechnione, ale może się to zdarzyć w przyszłości. Ze względu na swój charakter jest często określany jako TD-CDMA (Time Division CDMA).

Technologie 3G UMTS / WCDMA

Istnieje kilka kluczowych obszarów 3G UMTS / WCDMA. W ramach nich istnieje kilka kluczowych technologii, które zostały zastosowane, aby UMTS / WCDMA zapewnić skok wydajności w stosunku do swoich poprzedników 2G.

Niektóre z tych kluczowych obszarów obejmują:

  • Interfejs radiowy: Interfejs radiowy UMTS zapewnia podstawową definicję sygnału radiowego. W-CDMA zajmuje kanały 5 MHz i ma określone formaty elementów, takich jak synchronizacja, sterowanie mocą i tym podobne
  • Technologia CDMA: 3G UMTS opiera się na schemacie znanym jako CDMA lub kodowym podziale wielokrotnego dostępu, aby umożliwić wielu słuchawkom lub urządzeniom użytkownika dostęp do stacji bazowej. Korzystając ze schematu znanego jako widmo rozproszone z sekwencją bezpośrednią, różne UE mają różne kody i wszystkie mogą komunikować się ze stacją bazową, mimo że wszystkie są na tej samej częstotliwości
  • Architektura sieci UMTS: Architektura sieci UMTS została zaprojektowana tak, aby umożliwić przesyłanie danych pakietowych przez sieć, jednocześnie umożliwiając obsługę głosu z komutacją obwodów. Obsługiwane są również wszystkie typowe funkcje umożliwiające dostęp do sieci, roaming i tym podobne.
  • Schematy modulacji UMTS: W formacie sygnału CDMA stosowane są różne formy modulacji. Są to zazwyczaj formy kluczowania z przesunięciem fazowym.
  • Kanały UMTS: Jak w każdym systemie komórkowym, różne kanały danych są wymagane do przesyłania danych użytkowych, a także informacji sterujących i do umożliwienia przydzielenia wymaganych zasobów. Aby umożliwić realizację tych funkcji, stosuje się wiele różnych kanałów danych.
  • UMTS TDD: Istnieją dwie metody zapewnienia dupleksu dla 3G UMTS. Jednym z nich jest tzw. Dupleks z podziałem częstotliwości, FDD. Wykorzystuje to dwa kanały oddalone od siebie wystarczająco, aby odbiornik mógł odbierać, gdy nadajnik również działa. Inną metodą jest zastosowanie dupleksu widzenia w czasie, TDD, w którym krótkie bloki czasowe są przydzielane do transmisji w obu kierunkach. W przypadku tej metody wymagany jest tylko jeden kanał
  • Przekazać: Jednym z kluczowych obszarów każdego komórkowego systemu telekomunikacyjnego jest przekazywanie (przekazywanie) z jednej komórki do drugiej. Korzystając z CDMA, istnieje kilka form przekazania, które są zaimplementowane w systemie.

Ulepszenia 3G UMTS

Podstawowy system komórkowy 3G UMTS umożliwił osiągnięcie szybkości transmisji danych do 2048 kb / s. Ponieważ jednak wykorzystanie danych gwałtownie wzrosło, liczby te nie były już wystarczające i konieczne było dalsze zwiększenie szybkości transmisji danych.

Schemat znany jako HSDPA, dostęp do szybkiego pobierania pakietów został wprowadzony po raz pierwszy, aby umożliwić zwiększenie szybkości łącza w dół. Następnie wprowadzono HSUPA, szybki pakietowy dostęp w górę. Połączony pakiet był wtedy znany jako HSPA, szybki dostęp do pakietów.

Podstawowy UMTS 3G był w stanie zapewnić dobry wzrost wydajności danych w porównaniu z GPRS i EDGE, chociaż oczekiwane wykorzystanie wideo nie wystąpiło, gdy wprowadzono podstawową formę UMTS. Był zbyt wolny, zwłaszcza gdy podłączonych było wielu użytkowników. Jednak ulepszenia w zakresie HSPA pomogły zwiększyć wydajność i wykorzystanie danych wzrosło w znacznie szybszym tempie.

Tematy dotyczące łączności bezprzewodowej i przewodowej:
Podstawy komunikacji mobilnej2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT Telefony bezprzewodowe NFC - Komunikacja bliskiego zasięguPodstawy pracy sieciCo to jest chmuraEthernetDane szeregoweUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Wróć do Łączność bezprzewodowa i przewodowa


Obejrzyj wideo: Beginners: Simplified Call Flow Signaling: Registration - The Attach Procedure (Styczeń 2022).