Дальнейшее развитие сетей сотовой связи (3G — UMTS)

Исходя именно из этого принципа, в районе 2001 года начались работы над сетями третьего поколения. И уже в 2002 году первые сети 3G начали работать в Японии и Южной Корее, а с конца 2003 года — и в США. Так что отличает сети 3G от старого доброго GSM?

Прежде чем искать ответ на этот вопрос, стоит определиться, что такое 3G. Начать с того, что это скорее маркетинговый, нежели технический термин, а потому несколько рас-плывчатый. Стандартов сетей третьего поколения существует как минимум два: это приня-тый в США и ряде странах Юго-Восточной Азии стандарт CDMA2000 и, обосновавшийся в Европе UMTS/WCDMA. Общие принципы обоих форматов сходны и базируются на исполь-зовании технологии CDMA (Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодо-вым разделением).

G — кодирование решает всё

СDMA использует шумоподобные сигналы с расширенным спектром (что обеспечива-ет им помехозащищенность и высокую степень утилизации доступного канала связи). Технология мультидоступа с кодовым разделением каналов, в основе которой лежит ортогональное разделение сигналов, известна давно. В СССР первая работа, посвященная этой теме, называлась «Основы теории линейной селекции» была опубликована в сборнике ЛЭИС еще в 1935 году, а ее автором был Дмитрий Васильевич Агеев. А уже после войны в течение долгого времени технология CDMA использовалась в военных системах связи как в СССР, так и в США, поскольку обладала многими ценными для таких систем преимуществами. Технология с ортогональным кодовым разделением сигналов позволяет чрезвычайно эффективно использовать доступную полосу частот, добиваясь крайне высоких характеристик спектральной эффективности. А это означает, что используя туже полосу частот, что и «старичок» GSM сеть нового поколения на основе CDMA может обеспечить большую скорость передачи данных (или более надежную их передачу за счет использования помехоустойчивого кодирования с большой избыточностью).

Поскольку в России разворачиваются сети UMTS, на их примере мы и рассмотрим что такое 3G. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System — Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система) — технология сотовой связи, разработана Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций для внедрения 3G в Европе.

Как уже говорилось выше CDMA (и его широкополосная реализация WCDMA) обеспе-чивают более полую утилизацию канала связи, так что могут себе позволить выделение под каждого абонента сети более широкого канала: в отличае от GSM, UMTS выделяет для работы каждого телоефона в сети каналы по 5 Мгц шириной, что сразу же поднимает скорость теоретическую пиковую скорость обмена до 21 Мбит/с. Правда на практике используется максимальная скорость 7,2 Мбит/с, но и это уже совсем не плохо, особенно на фоне GPRS.

Структура сети UMTS

Структурная схема сети UMTS:

По своим функциям элементы сети группируются в сеть радиодоступа (RAN, UMTS территориального уровня - UTRAN), которая оперирует всеми функциями, относящимися к радиосвязи, и в базовую сеть (CN - Core Network), которая обеспечивает коммутацию и маршрутизацию вызовов и каналы передачи данных во внешние сети. Чтобы завершить систему, определяются оборудование пользователя (UE – User Equipment), которое взаимодействует с ним, и радиоинтерфейс (Uu - UMTS air interface).

Интересная архитектурная особенность UMTS заключается в том, что функции внутри элементов сети подробно не определяются. Вместо этого определены интерфейсы между логическими элементами сети. Определены следующие основные открытые интерфейсы (чтобы интерфейс был «открытым», существует требование, чтобы он был определен на уровне такой детализации, что оборудование в конечных точках может быть поставлено разными изготовителями):

• Интерфейс Cu. Это электрический интерфейс между интеллектуальной платой (смарт-карточкой) USIM (модуля идентификации абонента сети UMTS) и ME. Интерфейс удовлетворяет формату стандарта для смарт-карточек.
• Интерфейс Uu. Это радиоинтерфейс WCDMA. Интерфейс Uu — это интерфейс, через который UE получает доступ к стационарной части системы. Представляется, что изготовителей UE будет гораздо больше, чем изготовителей элементов стационарной сети.
• Интерфейс Iu. Он соединяет UTRAN с CN. Подобно соответствующим интер-фейсам в GSM, A (для коммутации каналов) и Gb (для коммутации пакетов), от-крытый интерфейс Iu дает операторам UMTS возможность производить закупку UTRAN и CN у разных производителей. Создание конкуренции в этой области явилось одним из факторов, обусловивших успех GSM.
• Интерфейс Iur. Открытый интерфейс Iur позволяет осуществлять мягкий хэндовер (когда телефон покидает зону действия одной базовой станции и передается «с рук на руки"» другой базовой станции) между RNCs от различных производителей, и поэтому он дополняет открытый интерфейс Iu.
• Интерфейс Iub. Iub соединяет узел B и RNC. UMTS является первой коммерческой системой подвижной телефонной связи, где интерфейс контроллер-базовая станция стандартизован как полностью открытый интерфейс. Ожидается, что подобно другим открытым интерфейсам, открытый интерфейс Iub будет стимулировать конкуренцию между производителями оборудования в этой области. Вероятно, что на рынке появятся новые производители, сосредоточивающие усилия исключительно на изготовлении узлов B.