UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) - это глобальный стандарт мобильной связи третьего поколения (3G). Он был разработан в Европе в конце 1990-х годов для предоставления широкополосных услуг мобильного интернета, видеозвонков, мобильного телевидения и других передовых услуг.
В отличие от предыдущих поколений сотовой связи, таких как GSM, UMTS использует новый метод доступа к радиочастотному спектру под названием W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Это позволяет достичь гораздо более высоких скоростей передачи данных по сравнению с предыдущими 2G и 2.5G стандартами.
История и разработка стандарта UMTS
Стандарт UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) был разработан в конце 1990-х годов европейским институтом телекоммуникационных стандартов ETSI для внедрения технологий 3G в Европе. UMTS использует технологию W-CDMA в качестве радиоинтерфейса и является ответом европейских компаний на требования IMT-2000, опубликованные Международным союзом электросвязи. Целью разработки UMTS было создание универсальной мобильной системы связи следующего поколения после GSM.
В отличие от сетей 2G, таких как GSM, UMTS позволяет передавать гораздо бо́льшие объемы данных и обеспечивает пользователям мобильного доступа в интернет на скоростях до 2 Мбит/с. Переход к 3G дал толчок развитию мобильных сервисов, таких как видеозвонки, мобильное ТВ и загрузка мультимедиа. Первые коммерческие сети UMTS появились в начале 2000-х годов.
Лицензии на развертывание сетей UMTS в Европе были распределены в ходе аукционов в конце 1990-х - начале 2000-х. Стоимость лицензий в некоторых странах, таких как Великобритания и Германия, была неоправданно завышена. Несмотря на высокую цену, многие европейские операторы сочли переход на UMTS неизбежным в условиях роста спроса на мобильный интернет.
Особенности технологии и радиоинтерфейса
Одной из ключевых особенностей технологии UMTS является использование радиоинтерфейса W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Это позволяет осуществлять передачу данных с более высокими скоростями по сравнению с предыдущими стандартами мобильной связи.
В отличие от сетей GSM, где для каждого пользователя выделяется отдельный частотный канал, в W-CDMA все пользователи работают в одном частотном диапазоне. Разделение осуществляется с помощью специальных кодовых последовательностей. Это позволяет более эффективно использовать радиочастотный ресурс.
Еще одной важной особенностью UMTS является пакетная передача данных. Информация разбивается на пакеты, которые передаются по сети и собираются в исходное сообщение на приемной стороне. Это обеспечивает более гибкое использование сетевых ресурсов по сравнению с коммутацией каналов.
В технологии UMTS используются пары радиоканалов шириной 5 МГц каждый - один для передачи данных от базовой станции к абонентскому устройству (нисходящая линия), второй - для передачи данных в обратном направлении (восходящая линия). Это обеспечивает симметричность каналов передачи данных.
Доступ пользователей к сети UMTS может осуществляться с использованием широкого спектра устройств - от мобильных телефонов до ноутбуков и КПК, оснащенных модулями сотовой связи. Это достигается за счет реализации в UMTS открытого интерфейса доступа к сети передачи данных.
Благодаря этим и другим особенностям технология UMTS позволила совершить качественный скачок в скорости передачи данных по сравнению с сетями 2G. Если в GSM максимальная скорость составляла 9,6 кбит/с, то в сетях третьего поколения она возросла до 2 Мбит/с и выше. Это открыло дорогу новым мобильным сервисам и приложениям.
В UMTS используется частотный диапазон в 2100 МГц. Это стандартный диапазон для сетей 3G. Однако в некоторых странах, где этот диапазон был занят другими службами, применяются другие частоты - 850, 900, 1700, 1900 МГц. Это требует разработки специального оборудования.
Преимущества и недостатки UMTS
К основным преимуществам технологии UMTS по сравнению с предыдущим поколением мобильной связи можно отнести:
- Более высокая скорость передачи данных (до 2 Мбит/с), что позволяет использовать мобильный интернет и мультимедийные сервисы.
- Улучшенное качество голосовой связи за счет использования новых кодеков.
- Пакетная передача данных, повышающая эффективность использования сетевых ресурсов.
- Глобальный роуминг, то есть возможность пользоваться услугами связи в сетях UMTS по всему миру.
Вместе с тем, в начальный период развития технологии UMTS имела и недостатки:
- Высокое энергопотребление мобильных устройств, работающих в сети UMTS, по сравнению с GSM.
- Недостаточное покрытие территории сетями 3G.
- Высокая стоимость лицензий UMTS для операторов связи в некоторых странах.
Однако по мере совершенствования технологии и решения технических задач удалось преодолеть большинство изначальных недостатков UMTS. Сегодня это один из наиболее распространенных стандартов мобильной связи в мире, обеспечивающий высокое качество услуг голосовой связи и передачи данных.
Перспективы развития сетей UMTS
Несмотря на широкое распространение, технология UMTS продолжает развиваться. В рамках семейства стандартов 3GPP идет работа по усовершенствованию радиоинтерфейса и сетевой архитектуры UMTS.
Одним из ключевых направлений является повышение скорости передачи данных. Уже реализованы технологии HSDPA и HSUPA, увеличивающие скорость до 14 Мбит/с на спуск и 5,7 Мбит/с на подъем соответственно. Дальнейшее развитие получили в стандарте HSPA+, где скорость была доведена до 42 Мбит/с на спуске и 11 Мбит/с на подъеме.
Следующим этапом стал релиз 8 стандарта, где скорость передачи данных возросла до 168 Мбит/с на спуске и 22 Мбит/с на подъеме. Это было достигнуто за счет использования множественных антенн MIMO 2x2 и более сложных схем модуляции.
В релизе 9 планируется дальнейшее наращивание скорости передачи данных до 326 Мбит/с на спуске и 71 Мбит/с на подъеме с использованием MIMO 4x4 и 256QAM. Также оптимизируется работа сети при большой нагрузке.
Развитие получает и архитектура сети - внедряется технология IMS, позволяющая предоставлять мультимедийные услуги на основе пакетной передачи данных. Реализуется концепция FMC, объединяющая фиксированные и мобильные сети.
В перспективе UMTS продолжит эволюционировать к сетям 4G/LTE с еще более высокими скоростями передачи данных. Но уже сегодня UMTS обеспечивает скорости, достаточные для использования современных мобильных сервисов.
Подводя итог, можно сделать следующие выводы о технологии UMTS:
- UMTS стал первым по-настоящему массовым стандартом мобильной связи третьего поколения, обеспечивающим высокоскоростной мобильный доступ в интернет.
- Использование технологии W-CDMA позволило значительно увеличить скорость передачи данных по сравнению с 2G.
- Пакетная передача данных и открытый интерфейс обеспечили гибкость и масштабируемость сети UMTS.
Благодаря этим качествам UMTS получил широкое распространение во всем мире и по-прежнему остается одним из основных стандартов мобильной связи. Дальнейшее развитие технологии направлено на увеличение скоростей передачи данных и интеграцию с фиксированными сетями следующего поколения.
UMTS заложил фундамент для построения современных высокоскоростных мобильных сетей передачи данных. Эта технология обеспечила качественный скачок в развитии мобильных услуг по сравнению с предыдущим поколением сетей 2G.
