Мобильные системы связи третьего поколения
1. Мобільний зв'язок третього покоління.
Причини розробки систем мобільного зв'язку третього покоління
Одним з найбільш грандіозних проектів кінця XX століття є програма ІМТ-2000. У її основі лежить ідея створення нового сімейства систем рухомого зв'язку третього покоління (3G), що охоплює технології безпроводного доступу, наземної стільникового і супутникового зв'язку. Після ряду безуспішних спроб виробити і погодити однакові вимоги до систем 3-го покоління МСЭ вирішив підійти до цієї проблеми з інших позицій. Суть нової концепції складається в збереженні ідеї глобального роумінгу, але лише як ідеологічну основу для об'єднання існуючих аналогових і цифрових мереж із системами, що базується на новому сімействі стандартів 3-го покоління, що одержало позначення IFS (ІМТ-2000 Family of Systems). Прийнявши як даність не один, а сімейство стандартів і відмовивши тим самим від принципу глобального міжнародного стандарту, МСЭ активізував свої зусилля на їхнє гармонізації.
Концепція систем 3-го покоління націлена на створення умов для надання послуг мультимедіа, включаючи високошвидкісну передачу інформації, відео і мови, факсимільних повідомлень і даних будь-якому абоненту за допомогою мобільного термінала, що має єдиний номер. Вартість послуги повинна бути мінімальна при прийнятній якості і рівні безпеки. Головна мета розробки систем 3-го покоління – – задоволення потреби масового ринку в персональному зв'язку, і її досягнення буде залежати як від тарифів для мереж загального користування, так і від вартості абонентського термінала. Програма ІМТ-2000 базується на ряді ознак, що визначають принципи побудови систем 3-го покоління і їхню архітектуру. Уже на першому етапі розгортання вони повинні забезпечувати визначені значення швидкості передачі для різних ступенів мобільності абонента (тобто різних швидкостей його руху) у залежності від величини зони покриття:
• до 2,048 Мбіт/с при низькій мобільності (швидкість менше 3 км/год) і локальній зоні покриття;
• до 144 Кбіт/с при високій мобільності (до 120 км/год) і широкій зоні покриття;
• до 64 (144) Кбіт/с при глобальному покритті (супутниковий зв'язок).
|
Вид послуги |
Швидкість передачі, Кбіт/с |
Середня тривалість повідомлення, с |
Режим роботи |
Послуги |
|
Голосовий зв'язок |
4 – 32 |
60 |
Комутація каналів |
Мова, голосова пошта |
|
Низько швидкісний обмін даними |
9,6 – 14,4 |
30 |
Комутація пакетів |
SMS, визначення місця розташування |
|
Передача до комутируваних даних (ISDN) |
До 64 |
156 |
Комутація каналів |
Послуги мережі ISDN |
|
Інтерактивний обмін мультимедіа-даними |
128 – 384 |
144 |
Комутація каналів |
Відеотелефонний зв'язок, передача зображень і великих обсягів інформації |
|
Асиметрична передача мультимедіа-даних |
384 – 2048 |
14 – 53 |
Комутація пакетів |
Робота з мережами Internet і інтрамережами |
Таблиця 1. Послуги систем 3-го покоління
Що ж стосується набору послуг, то він фактично наближається до наданого в мережах фіксованого зв'язку. Це і високошвидкісний доступ у Internet, і мультимедіа (табл. 1). Очевидно, що досягнення таких високих швидкостей при обмеженому частотному ресурсі і роботі в каналах із завмираннями зажадає розробки принципово нових підходів до побудови радіоінтерфейса. Архітектура систем майбутнього включає два основних елементи: мережну інфраструктуру (Access Network) і магістральні базові мережі (Core Network). Така структура забезпечує можливість нарощування інфраструктури шляхом послідовної модифікації її складених елементів, але щоб гарантувати роботу мереж у довгостроковій перспективі, необхідно пам'ятати про абонентську частину архітектури – термінали, що за рахунок змінюваної конфігурації повинні задовольняти вимогам багатьох стандартів.
Наземний рухомий зв'язок
У червні 1998 р. у МСЭ надійшло 10 пропозицій по проектах стандартів наземного зв'язку, вісім з який розроблені на базі технології CDMA і два – на основі TDMA (табл. 2). Проекти були заявлені від трьох великих регіонів світу – Північної Америки, Європи й Азіатсько-Тихоокеанського – і відбивають «національні» розходження в технологіях і шляхах переходу до систем рухомого зв'язку 3-го покоління.
|
Район |
Проект |
Коротка характеристика проекту |
|
Європа (Район 1) |
UTRA (ETSI) |
Поєднує дві технології: широкосмуговий доступ WCDMA і комбінований доступ TDMA/CDMA. Спочатку в якості чиповой швидкості була обрана 4,096 Мчип/с, у процесі гармонізації значення зменшене до 3,84 Мчип/с |
|
DECT ЕР (ETSI) |
Розширює спектр послуг і пропускну здатність системи мікростільникового зв'язку DECT |
|
|
Північна Америка (Район 2) |
UWC- 136 (ТІА TR45.3) |
Базується на технології TDMA і висуває мінімальні вимоги до частотних ресурсів |
|
cdma200 О (ТІА TR45.5) |
Заснований на еволюції стандарту cdmaOne (IS-95) і несумісний по чиповой швидкості з пропозиціями WCDMA (ARIB) і UTRA (ETSI) |
|
|
WIMS (ТІА Т46.1) |
Компромісне рішення, що поєднує стандарти UTRA (Європа) і WCDMA (Японія) |
|
|
WCDMA NA (ТІР1 ATIS) |
Багато в чому ідентичний пропозиціям UTRA і WCDMA, але зі своїми особливостями застосування режиму TDD (Ericsson) |
|
|
Азіатсько-Тихоокеанський регіон (Район 3) |
WCDMA (ARIB) |
Заснований на широкосмугов технології DS-CDMA і містить базові технічні рішення для систем 3-го покоління з частотним дуплексним розносом. (Японія) Спочатку в якості базової чипової швидкості була обрана 4,096 Мчип/с, згодом змінена на 3,84 Мчип/с |
|
CDMA I (ТТА) |
Базується на синхронній технології DS-CDMA і технічних рішеннях стандарту cdma2000 (Південна Корея) |
|
|
CDMA II (ТТА) |
Заснований на широкосмугов асинхронній технології DS-CDMA і технічних рішеннях стандартів WCDMA і UTRA (Південна Корея) |
|
|
TD- SCDMA (САТТ) |
Комбінований варіант синхронної системи TDMA/CDMA (Китай) |
Таблиця 2. Проекти стандартів сухопутного рухомого зв'язку
У Європі зуміли виробити єдину політику переходу до 3-му покоління, скоординувавши діяльність усіх європейських країн, у результаті чого кількість її проектів обмежилося двома: UTRA і DECT ЕР. Однак слід зазначити, що представлені в МСЭ проекти не вичерпують усіх можливих шляхів створення нових технологій. Так, у число заявлених стандартів не потрапили пропозиції по удосконалюванню GSM, що будуть розвиватися ETSI на базі нових технологій GSM-400, HSCSD, GPRS і EDGE. Але, на думку заявників, технології GPRS і EDGE являють собою усього лише платформу, зручну для впровадження послуг UMTS/IMT-2000. У США, на відміну від Європи, відмовилися від єдиної національної пропозиції і представили цілих чотири проекти, два з який підготовлені не інститутами по стандартизації типу ANSI чи ТІА, а промисловими фірмами Qualcomm і Ericsson (Північно-Американським відділенням) і можуть «по суті» вважатися корпоративними.
Фактично, пропозиції США означають три шляхи розвитку для 3G-систем. Перший з них заснований на подальшому удосконалюванні технології TDMA*/AMPS, що одержала широкий розвиток не тільки в США, але й у світі. Цей стандарт припускає використання мобільних терміналів з мовним кодеком VSELP (8 кбіт/с), пакетну передачу даних CDPD (19,2 кбіт/с), передачу коротких повідомлень (SMS), факсимільну передачу (група G3) і т.п. Концепція побудови системи 3-го покоління на базі стандарту IS-136 викладена в проекті стандарту UWC-136 RTT, запропонованому технічним підкомітетом TR-45.3 (США). Даний проект припускає удосконалювання стандарту TDMA у три етапи, причому на кожнім будуть використовуватися три різних типи радіочастотних каналів: IS-136+ (без розширення смуги каналу 30 кГц), IS-136 HS (Outdoor/Vehicular) із шириною смуги каналу 200 кГц і IS-136 HS (Indoor Office) із шириною смуги каналу 1,6 Мгц. Другий проект пропонує поступово нарощувати пропускну здатність системи cdmaOne**, переходячи від існуючої інфраструктури до технології cdma2000.
Що ж стосується двох інших пропозицій США – WCDMA NA (T1P1, США) і WIMS (TR-46.1), – то вони практично цілком збігаються з пропозиціями від Європи (UTRA) і Японії (WCDMA) і в процесі подальшого розгляду злилися в єдиний проект.
Інша особливість національного підходу США до проблеми 3-го покоління – зовсім відмінний від інших країн принцип розподілу частотного ресурсу. Частотне регулювання в США здійснюється за рахунок закріплення за операторами смуг частот, розпроданих з аукціону. Той, хто заплатив гроші, має повну волю у виборі типу використовуваного стандарту і термінів реалізації проекту.
