3G ұялы байланыс жүйесі

Кіріспе

Үшінші буын ұялы байланыс жүйесі

Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) – GSM стандартына негізделген желілер үшін үшінші буын ұялы байланыс жүйесі. 3GPP (3-ші буын серіктестік жобасы) әзірлеген және қолдап келе жатқан UMTS, Халықаралық телекоммуникация одағының IMT 2000 стандарттары жинағының құрамдас бөлігі болып табылады және бәсекелес cdmaOne технологиясына негізделген желілер үшін CDMA2000 стандарттары жинағымен салыстырылады. UMTS кең жолақты кодтық көптеу көшіру (W CDMA) радио қолжетімділік технологиясын пайдаланады, бұл ұялы байланыс операторларына спектрдің тиімділігін және өткізу қабілетін арттыруға мүмкіндік береді. UMTS толық желі жүйесін анықтайды, оған радио қолжетімділік желісі (UMTS Жер үстіндегі радио қолжетімділік желісі немесе UTRAN), негізгі желі (Мобильді қосымша бөлігі немесе MAP) және SIM (абоненттік идентификациялық модуль) карталары арқылы пайдаланушыларды куәландыру кіреді. UMTS-те сипатталған технология кейде Freedom of Mobile Multimedia Access (FOMA) немесе 3GSM деп те аталады. EDGE (IMT Single Carrier, GSM негізінде) және CDMA2000 (IMT Multi Carrier) сияқты, UMTS жаңа базалық станциялар мен жаңа жиіліктерді бөлуді талап етеді.

Ерекшеліктері

UMTS желіде Evolved HSPA (HSPA+) іске асырылғанда 42 Мбит/с теориялық ең жоғары деректерді беру жылдамдығын қолдайды. Желіде пайдаланушылар Release '99 (R99) құрылғылары үшін 384 кбит/с дейін, ал High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) құрылғылары үшін төменге қарайғы байланыста 7.2 Мбит/с жылдамдыққа дейін жете алады. Бұл жылдамдықтар бір GSM қатесі түзетілген контурлы коммутацияланған деректер арнасының 9.6 кбит/с, жоғары жылдамдықты контурлы коммутацияланған деректер (HSCSD) үшін 9.6 кбит/с бірнеше арналар және CDMAOne арналары үшін 14.4 кбит/с жылдамдықтарынан едәуір жоғары. 2006 жылдан бері көптеген елдерде UMTS желілері High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) арқылы жаңартылуда немесе жаңарту үдерісінде. Бұл технология кейде 3.5G деп те аталады. Қазіргі уақытта HSDPA төменге қарайғы байланыста 21 Мбит/с дейін деректерді беру жылдамдығын қамтамасыз етеді. Жоғары жылдамдықты өрістік желіге (HSUPA) пакеттерді жіберу жылдамдығын арттыру жұмыстары да жүргізілуде. 3GPP LTE стандарты UMTS-ті алмастырды және бастапқыда 100 Мбит/с төмен және 50 Мбит/с жоғары 4G жылдамдықтарын ұсынды, ал ортогональді жиілік бөлу мультиплексі негізіндегі жаңа буын әуе интерфейсі технологиясын қолдана отырып, 3 Гбит/с дейін кеңейтуге болады. Алғашқы ұлттық UMTS желілері 2002 жылы іске қосылды, олар телекоммуникация операторлары ұсынатын мобильді қосымшаларға, мысалы, мобильді теледидар мен бейнебайланысқа баса назар аударды. UMTS-тің жоғары деректер беру жылдамдығы қазір көбінесе интернетке қол жеткізу үшін қолданылады. Жапонияда және басқа елдердегі тәжірибе көрсеткендей, бейнешақыруларға қатысты пайдаланушылардың сұранысы жоғары емес, ал телекоммуникация операторлары ұсынатын аудио/видео контентке деген қызығушылық төмендеп, қол телефоны арқылы немесе Wi-Fi, Bluetooth немесе USB арқылы компьютерге қосылып, World Wide Web-ке жоғары жылдамдықта тікелей қол жеткізуге басымдық берілді.

Ауа интерфейстері

UMTS үш түрлі жер үсті әуе интерфейсін, GSM-нің Mobile Application Part (MAP) ядросын және GSM дауыстық кодектерінің отбасын біріктіреді. Әуе интерфейстері UMTS жер үсті радиолық қолжетімділік (UTRA) деп аталады. Барлық әуе интерфейсі опциялары ITU-дың IMT 2000 стандартының құрамына кіреді. Қазіргі уақытта ұялы телефондар үшін ең көп қолданылатын нұсқада W CDMA (IMT Direct Spread) пайдаланылады. Ол сондай-ақ "Uu интерфейсі" деп те аталады, себебі ол пайдаланушы жабдығын UMTS жер үсті радиолық қолжетімділік желісімен байланыстырады. W CDMA, TD CDMA және TD SCDMA терминдерінің шатастыруға болатынын ескеріңіз. Олар тек каналға қолжетімділік әдісін (яғни CDMA-ның бір түрін) қамтиды деген қате пікір тудырса, шындығында олар бүкіл әуе интерфейсі стандарттарының жалпы атаулары болып табылады.

W-CDMA (UTRA-FDD)

W CDMA (WCDMA; Wideband Code Division Multiple Access), UMTS FDD, UTRA FDD немесе IMT 2000 CDMA Direct Spread – 3G ұялы байланыс желілерінде қолданылатын әуе интерфейсі стандарты. Ол дәстүрлі ұялы телефон арқылы дауыс, мәтін және MMS қызметтерін қолдайды, сонымен қатар жоғары жылдамдықпен деректерді тасымалдауға мүмкіндік береді, бұл ұялы байланыс операторларына ағынды және кең жолақты интернетке қол жеткізу сияқты жоғары өткізгіштік қосымшаларын ұсынуға мүмкіндік береді. W CDMA 5 МГц ені бар арналар жұбымен DS CDMA арнаға қол жеткізу әдісін пайдаланады. Ал CDMA2000 жүйесі әр байланыс бағыты үшін 1,25 МГц-қа дейін бір немесе бірнеше арнаны қолданады. W CDMA жүйелері үлкен спектрді пайдалануы үшін сынға ұшырайды, бұл 3G қызметтері үшін жаңа жиіліктерді бөлуде кешіккен елдерде (мысалы, АҚШ) енгізілуін баяулатты. UMTS стандартында бастапқыда анықталған жиілік диапазондары мобильді-негізгі (жоғары көтерілу) үшін 1885–2025 МГц және негізгі-мобильді (төмен көтерілу) үшін 2110–2200 МГц құрайды. АҚШ-та 1710–1755 МГц және 2110–2155 МГц жиіліктері қолданылады, себебі 1900 МГц диапазоны бұрыннан қолданылып келген. UMTS2100 ең көп тараған UMTS диапазоны болса да, кейбір елдердің UMTS операторлары 850 МГц (Еуропада 900 МГц) және/немесе 1900 МГц диапазондарын (жеке-жеке, яғни жоғары және төмен көтерілу бір диапазонда) пайдаланады, мысалы, АҚШ-та AT&T Mobility, Жаңа Зеландияда Telecom New Zealand XT Mobile Network және Австралияда Telstra Next G желісінде. Кейбір операторлар, мысалы, T Mobile UMTS жиіліктерін анықтау үшін диапазон нөмірін қолданады. Мысалы, I диапазон (2100 МГц), IV диапазон (1700/2100 МГц) және V диапазон (850 МГц). UMTS FDD – Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) жиілік бөлісімен дуплекстеудің (FDD) аббревиатурасы және UMTS желілерінің 3GPP стандартталған нұсқасы, ол UMTS жер үстіндегі радио қол жеткізілім (UTRA) әуе интерфейсі арқылы дуплекстеу үшін жиілік бөлісімен дуплекстеуді пайдаланады. W CDMA Жапонияның NTT DoCoMo FOMA қызметінің негізі және Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) отбасының ең көп қолданылатын мүшесі, кейде UMTS синонимі ретінде қолданылады. Ол DS CDMA арнаға қол жеткізу әдісін және FDD дуплекстеу әдісін қолданады, бұл бұрын қолданылған уақыт бөлісімен көптеген қол жеткізілім (TDMA) және уақыт бөлісімен дуплекстеу (TDD) схемаларымен салыстырғанда жоғары жылдамдыққа жетуге және көбірек пайдаланушыларды қолдауға мүмкіндік береді. Әуе интерфейсінде эволюциялық жаңарту болмаса да, ол бүкіл әлемде орналастырылған 2G GSM желілері сияқты негізгі желіні пайдаланады, бұл GSM/EDGE-мен бірге екі режимді ұялы байланысқа мүмкіндік береді; бұл мүмкіндік UMTS отбасының басқа мүшелерімен ортақ.

W CDMA (WCDMA; Wideband Code Division Multiple Access), along with UMTS FDD, UTRA FDD, or IMT 2000 CDMA Direct Spread is an air interface standard found in 3G mobile telecommunications networks. It supports conventional cellular voice, text and MMS services, but can also carry data at high speeds, allowing mobile operators to deliver higher bandwidth applications including streaming and broadband Internet access. W CDMA uses the DS CDMA channel access method with a pair of 5 MHz wide channels. In contrast, the competing CDMA2000 system uses one or more available 1.25 MHz channels for each direction of communication. W CDMA systems are widely criticized for their large spectrum usage, which delayed deployment in countries that acted relatively slowly in allocating new frequencies specifically for 3G services (such as the United States). The specific frequency bands originally defined by the UMTS standard are 1885–2025 MHz for the mobile to base (uplink) and 2110–2200 MHz for the base to mobile (downlink). In the US, 1710–1755 MHz and 2110–2155 MHz are used instead, as the 1900 MHz band was already used. While UMTS2100 is the most widely deployed UMTS band, some countries' UMTS operators use the 850 MHz (900 MHz in Europe) and/or 1900 MHz bands (independently, meaning uplink and downlink are within the same band), notably in the US by AT&T Mobility, New Zealand by Telecom New Zealand on the XT Mobile Network and in Australia by Telstra on the Next G network. Some carriers such as T Mobile use band numbers to identify the UMTS frequencies. For example, Band I (2100 MHz), Band IV (1700/2100 MHz), and Band V (850 MHz). UMTS FDD is an acronym for Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) frequency division duplexing (FDD) and a 3GPP standardized version of UMTS networks that makes use of frequency division duplexing for duplexing over an UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA) air interface. W CDMA is the basis of Japan's NTT DoCoMo's FOMA service and the most commonly used member of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) family and sometimes used as a synonym for UMTS. It uses the DS CDMA channel access method and the FDD duplexing method to achieve higher speeds and support more users compared to most previously used time division multiple access (TDMA) and time division duplex (TDD) schemes. While not an evolutionary upgrade on the airside, it uses the same core network as the 2G GSM networks deployed worldwide, allowing dual mode mobile operation along with GSM/EDGE; a feature it shares with other members of the UMTS family.

Даму

1990 жылдардың соңында W CDMA технологиясы NTT DoCoMo компаниясы тарапынан 3G желісі FOMA үшін әуе интерфейсі ретінде әзірленді. Кейін NTT DoCoMo бұл технологияны Халықаралық телекоммуникация одағына (ITU) IMT 2000 халықаралық 3G стандартының үміткері ретінде ұсынды. ITU ақырында W CDMA-ны IMT 2000 стандартының отбасының бір бөлігі ретінде, CDMA2000, EDGE және DECT қысқа қашықтықтық жүйесіне балама ретінде қабылдады. Кейін W CDMA UMTS үшін әуе интерфейсі ретінде таңдалды. NTT DoCoMo 3G Release 99 спецификациясының аяқталуын күтпегендіктен, олардың желісі бастапқыда UMTS-ке үйлесімсіз болды. Бірақ, NTT DoCoMo желісін жаңарту арқылы бұл мәселе шешілді. Кодтық бөліп жіберудің көп қолжетімділік байланыс желілері көптеген компаниялармен жылдар бойы әзірленді, бірақ CDMA (W CDMA-ға дейін) негізіндегі ұялы телефон желілерін әзірлеуде Qualcomm үстемдік құрды. Олар тұтынушыларға арналған ұялы телефондар үшін CDMA-ның практикалық және тиімді жүзеге асырылуын алғаш рет жасады, ал олардың алғашқы IS 95 әуе интерфейсі стандарты қазіргі CDMA2000 (IS 856/IS 2000) стандартына дейін жетті. Qualcomm W CDMA (3GPP) және CDMA2000 (3GPP2) желілік технологияларын жалқы стандартты әуе интерфейсіне біріктіретін CDMA2000 3x деп аталатын эксперименталды кең жолақты CDMA жүйесін жасады. CDMA2000-мен үйлесімділік Жапониядан тыс аймақтардағы желілерде роумингтің пайдалы болуына мүмкіндік бермек, себебі Qualcomm CDMA2000 желілері, әсіресе Америкада кеңінен қолданылады және 2006 жылғы мәліметтер бойынша 58 елде қамтуды қамтамасыз етті. Дегенмен, талаптардың өзгешелігі W CDMA стандартын сақтап қалуға және оны бүкіл әлемде енгізуге әкелді. 2012 жылдың сәуір айына қарай W CDMA 178 елде 457 коммерциялық желімен басым технологияға айналды. Көптеген CDMA2000 операторлары тіпті халықаралық роумингпен үйлесімділік пен LTE-ге жаңартудың оңай жолы үшін өз желілерін W CDMA-ға ауыстырды. Қолданыстағы әуе интерфейсі стандарттарымен үйлесімсіздігіне, кешіккен енгізілуіне және жаңа тарату технологиясын енгізудің жоғары құнына қарамастан, W CDMA басым стандартқа айналды.

In the late 1990s, W CDMA was developed by NTT DoCoMo as the air interface for their 3G network FOMA. Later NTT DoCoMo submitted the specification to the International Telecommunication Union (ITU) as a candidate for the international 3G standard known as IMT 2000. The ITU eventually accepted W CDMA as part of the IMT 2000 family of 3G standards, as an alternative to CDMA2000, EDGE, and the short range DECT system. Later, W CDMA was selected as an air interface for UMTS. As NTT DoCoMo did not wait for the finalisation of the 3G Release 99 specification, their network was initially incompatible with UMTS. However, this has been resolved by NTT DoCoMo updating their network. Code Division Multiple Access communication networks have been developed by a number of companies over the years, but development of cell phone networks based on CDMA (prior to W CDMA) was dominated by Qualcomm, the first company to succeed in developing a practical and cost effective CDMA implementation for consumer cell phones and its early IS 95 air interface standard has evolved into the current CDMA2000 (IS 856/IS 2000) standard. Qualcomm created an experimental wideband CDMA system called CDMA2000 3x which unified the W CDMA (3GPP) and CDMA2000 (3GPP2) network technologies into a single design for a worldwide standard air interface. Compatibility with CDMA2000 would have beneficially enabled roaming on existing networks beyond Japan, since Qualcomm CDMA2000 networks are widely deployed, especially in the Americas, with coverage in 58 countries as of 2006. However, divergent requirements resulted in the W CDMA standard being retained and deployed globally. W CDMA has then become the dominant technology with 457 commercial networks in 178 countries as of April 2012. Several CDMA2000 operators have even converted their networks to W CDMA for international roaming compatibility and smooth upgrade path to LTE. Despite incompatibility with existing air interface standards, late introduction and the high upgrade cost of deploying an all new transmitter technology, W CDMA has become the dominant standard.

W-CDMA-ның негіздемесі

W CDMA 5 МГц ені бар радиоарналар жұбы арқылы, ал CDMA2000 1,25 МГц ені бар радиоарналардың бір немесе бірнеше жұбы арқылы сигналдар жібереді. W CDMA, CDMA2000 сияқты тікелей тізбекті CDMA тарату әдісін қолданса да, W CDMA – CDMA2000-нің кең жолақты түрі емес және көптеген жағынан CDMA2000-ден өзгеше. Инженерлік тұрғыдан қарағанда, W CDMA құн, сыйымдылық, өнімділік және тығыздық арасындағы қарым-қатынастың жаңа тепе-теңдігін ұсынады; сонымен қатар, бейне телефондардың құнының төмендеуіне қол жеткізуге мүмкіндік береді. W CDMA Еуропа мен Азияның өте тығыз қалаларында пайдалануға ыңғайлы болуы мүмкін. Дегенмен, шешілмеген мәселелер бар, және Qualcomm мен W CDMA өндірушілері арасындағы патенттердің өзара лицензиялануы Qualcomm патенттерімен қорғалған W CDMA мүмкіндіктеріне байланысты патенттік дауларды толыққанды жойған жоқ. W CDMA – ұялы телефонның базалық станциямен байланысын, сигналдардың модуляциялануын, дерек пакеттерінің құрылымын және технологиялық элементтерде еркін бәсекелестікке мүмкіндік беретін жүйелік интерфейстерді анықтайтын толыққанды ережелер жиынтығы мен егжей-тегжейлі хаттамаға айналды.

Қатысу

Әлемдегі алғашқы коммерциялық W CDMA қызметі FOMA 2001 жылы NTT DoCoMo компаниясы Жапонияда іске қосты. Басқа елдерде W CDMA желілері көбінесе UMTS брендімен сатылады. W CDMA сондай-ақ, ұялы байланыс мұнараларының орнына геосинхронды спутниктерді пайдалана отырып, АҚШ-тың мобильді пайдаланушыларға арналған жүйесінде спутниктік байланыс үшін бейімделді. J Phone Japan (бұрынғы Vodafone, қазіргі SoftBank Mobile) көп ұзамай өздерінің W CDMA негізіндегі қызметін іске қосты, бастапқыда "Vodafone Global Standard" деп аталып, UMTS үйлесімділігін қамтамасыз етті. 2004 жылдың желтоқсанында қызметтің атауы "Vodafone 3G" (қазір "SoftBank 3G") болып өзгертілді. 2003 жылдан бастап Hutchison Whampoa біртіндеп UMTS желілерін іске қоса бастады. Көптеген елдер 3G мобильді қызметін ITU мақұлдағаннан бері радиожиіліктерді ең көп төлеуге дайын компанияға саудаға шығарды немесе лицензия алған жағдайда компаниялардың міндеттемелерін бағалауға арналған «марапаттық сайыс» өткізді. Бұл стратегия операторлардың қаржысын ұсыныстарын орындау үшін банкроттыққа дейін төмендетуге бағытталған деп сынға түсті. Көпшілігі қызметті іске қосу үшін белгілі бір мерзімде қамтудың белгілі бір деңгейіне қол жеткізуге міндетті, әйтпесе лицензия жойылады. Vodafone 2004 жылдың ақпанында Еуропада бірнеше UMTS желісін іске қосты. Сингапурдың MobileOne компаниясы 2005 жылдың ақпанында 3G (W CDMA) қызметін іске қосты. Жаңа Зеландия 2005 жылдың тамызында, ал Австралия 2005 жылдың қазанында. AT&T Mobility 2005 жылдан бастап 2022 жылдың ақпанында тоқтатылғанға дейін HSPA+ технологиясы бар UMTS желісін пайдаланды. Канададағы Rogers компаниясы 2007 жылдың наурызында Торонтоның Алтын Атқыштар аймағында W CDMA 850/1900 МГц жиілігінде HSDPA желісін іске қосты және 2007 жылдың қазан айында ең ірі 25 қалада коммерциялық қызметті іске қосуды жоспарлады. TeliaSonera 2004 жылдың 13 қазанында Финляндияда W CDMA қызметін ашты, жылдамдығы 384 кбит/с-қа дейін жетеді. Қызмет тек ірі қалаларда ғана қолжетімді. Бағасы шамамен 2 евро/МБ. Оңтүстік Кореядағы ең ірі екі ұялы байланыс операторы SK Telecom және KTF 2003 жылдың желтоқсанында W CDMA қызметін ұсына бастады. Нарықтағы нашар қамту және қолда бар құрылғылардың шектеулі таңдауы салдарынан W CDMA қызметі CDMA2000 басымдығын сақтаған Корея нарығында елеулі әсер етпеді. 2006 жылдың қазанына қарай екі компания да 90-нан астам қаланы қамтыды, ал SK Telecom 2007 жылдың бірінші жартысына дейін SBSM (Single Band Single Mode) телефондарын қолдау үшін WCDMA желісінің бүкіл ел бойынша қамтуын қамтамасыз ететінін мәлімдеді. Осыған байланысты KT Freecel CDMA2000 желісін дамытуға бөлген қаржыны азайтады. Норвегияда Telenor 2004 жылдың соңына дейін ірі қалаларда W CDMA енгізді, ал оның бәсекелесі NetCom бірнеше айдан кейін соған ілесіп кетті. Екі оператордың да EDGE бойынша 98% ұлттық қамтуы бар, бірақ Telenor GSM желісінде параллель WLAN роуминг желілеріне ие, мұнда UMTS қызметі осы желімен бәсекелеседі. Осы себепті Telenor компаниясы 2006 жылы Австриядағы WLAN қызметін қолдаудан бас тартты. Малайзиядағы екі ұялы байланыс операторы Maxis Communications және Celcom 2005 жылы W CDMA қызметтерін ұсына бастады. Швецияда Telia компаниясы 2004 жылдың наурыз айында W CDMA енгізді.

The world's first commercial W CDMA service, FOMA, was launched by NTT DoCoMo in Japan in 2001. Elsewhere, W CDMA deployments are usually marketed under the UMTS brand. W CDMA has also been adapted for use in satellite communications on the U. S. Mobile User Objective System using geosynchronous satellites in place of cell towers. J Phone Japan (once Vodafone and now SoftBank Mobile) soon followed by launching their own W CDMA based service, originally branded "Vodafone Global Standard" and claiming UMTS compatibility. The name of the service was changed to "Vodafone 3G" (now "SoftBank 3G") in December 2004. Beginning in 2003, Hutchison Whampoa gradually launched their upstart UMTS networks. Most countries have, since the ITU approved of the 3G mobile service, either "auctioned" the radio frequencies to the company willing to pay the most, or conducted a "beauty contest" asking the various companies to present what they intend to commit to if awarded the licences. This strategy has been criticised for aiming to drain the cash of operators to the brink of bankruptcy in order to honour their bids or proposals. Most of them have a time constraint for the rollout of the service where a certain "coverage" must be achieved within a given date or the licence will be revoked. Vodafone launched several UMTS networks in Europe in February 2004. MobileOne of Singapore commercially launched its 3G (W CDMA) services in February 2005. New Zealand in August 2005 and Australia in October 2005. AT&T Mobility utilized a UMTS network, with HSPA+, from 2005 until its shutdown in February 2022. Rogers in Canada March 2007 has launched HSDPA in the Toronto Golden Horseshoe district on W CDMA at 850/1900 MHz and plan the launch the service commercial in the top 25 cities October, 2007. TeliaSonera opened W CDMA service in Finland October 13, 2004, with speeds up to 384 kbit/s. Availability only in main cities. Pricing is approx. €2/MB. SK Telecom and KTF, two largest mobile phone service providers in South Korea, have each started offering W CDMA service in December 2003. Due to poor coverage and lack of choice in handhelds, the W CDMA service has barely made a dent in the Korean market which was dominated by CDMA2000. By October 2006 both companies are covering more than 90 cities while SK Telecom has announced that it will provide nationwide coverage for its WCDMA network in order for it to offer SBSM (Single Band Single Mode) handsets by the first half of 2007. KT Freecel will thus cut funding to its CDMA2000 network development to the minimum. In Norway, Telenor introduced W CDMA in major cities by the end of 2004, while their competitor, NetCom, followed suit a few months later. Both operators have 98% national coverage on EDGE, but Telenor has parallel WLAN roaming networks on GSM, where the UMTS service is competing with this. For this reason Telenor is dropping support of their WLAN service in Austria (2006). Maxis Communications and Celcom, two mobile phone service providers in Malaysia, started offering W CDMA services in 2005. In Sweden, Telia introduced W CDMA in March 2004.

UTRA-TDD

UMTS TDD, Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) уақыт бөлісіп жұмыс істейтін дуплекстік (TDD) жүйесінің аббревиатурасы, UTRA TDD қолданатын UMTS желілерінің 3GPP стандартталған нұсқасы болып табылады. TD CDMA – IMT 2000 құрамына кіреді, IMT TD Time Division (IMT CDMA TDD) ретінде анықталады және 3GPP-ның UTRA TDD HCR стандартындағы үш UMTS әуе интерфейсінің (UTRA) бірі. UTRA TDD HCR, W CDMA-ға ұқсас, мүмкіндігі шектес болса да, сол арналарды қамтамасыз етеді. UMTS-тың HSDPA/HSUPA жетілдірулері де TD CDMA аясында іске асырылады. АҚШ-та бұл технология Нью-Йорк және басқа да бірнеше аймақтарда қоғамдық қауіпсіздік және мемлекеттік қажеттер үшін қолданылған. Жапонияда IPMobile 2006 жылы TD CDMA қызметін ұсынуды жоспарлаған, бірақ ол кешіктіріліп, TD SCDMA-ға ауыстырылды және қызмет ресми түрде басталмас бұрын банкротқа ұшырады.

TD-SCDMA (UTRA-TDD 1,28 мкп төменгі чип жылдамдығы (LCR))

Уақыт бөлінісі Синхронды код бөлінісі Көптік қолжетімділік (TD SCDMA) немесе UTRA TDD 1.28 Mcps төмен чип жылдамдығы (UTRA TDD LCR) технологиясы, бірақ 2008 жылы сегіз қалада 60 000 пайдаланушыға арналған ірі масштабты коммерциялық сынақтардан өтті. 2009 жылдың 7 қаңтарында Қытай China Mobile компаниясына TD SCDMA 3G лицензиясын берді. 2009 жылдың 21 қыркүйегінде China Mobile компаниясы 2009 жылдың тамыз айының соңына қарай 1 327 000 TD SCDMA абоненті тіркелгенін ресми түрде хабарлады. TD SCDMA Қытайдан тыс елдерде кеңінен қолданылмайды.

Техникалық ерекшеліктер

TD SCDMA, WCDMA қолданатын FDD схемасына қарағанда TDD қолданады. Төмендеу және жоғарылау байланысы үшін қолданылатын уақыт слотының санын динамикалық түрде реттеу арқылы, жүйе FDD схемаларына қарағанда төмендеу және жоғарылау байланысында әртүрлі деректер жылдамдығы талаптары бар асимметриялық трафикті оңайрақ қабылдай алады. Бұл жүйе төмендеу және жоғарылау желілері үшін жұпталған спектрді қажет етпейтіндіктен, спектрді бөлудің икемділігі де артады. Жоғарылау және төмендеу байланысы үшін бірдей тасымалдаушы жиілігін пайдалану, екі бағытта да арна жағдайының бірдей екенін білдіреді, ал базалық станция жоғарылау арнасының есебінен төмендеу арнасы туралы ақпаратты шығара алады, бұл сәуле пішімдеу техникаларын қолдануға көмектеседі. TD SCDMA, WCDMA-да қолданылатын CDMA-ға қосымша TDMA-ны да қолданады. Бұл әр уақыт слотындағы пайдаланушылардың санын азайтады, көп пайдаланушыны анықтау және сәуле пішімдеу схемаларын іске асырудың күрделілігін азайтады, бірақ үздіксіз емес беріліс, жоғары шың қуаты қажеттігіне байланысты, қамтуды, мобильділікті (қуатты басқару жиілігінің төмендігіне байланысты) азайтады және радиоресурстарды басқару алгоритмдерін қиындатады. TD SCDMA-дағы "S" әрпі "синхронды" дегенді білдіреді, яғни жоғарылау байланысы сигналдары базалық станция қабылдағышында синхронды болады, бұл үздіксіз уақытты реттеу арқылы жүзеге асырылады. Бұл, әртүрлі кодтарды қолданатын бірдей уақыт слотындағы пайдаланушылар арасындағы кедергіні кодтар арасындағы ортогоналдықты жақсарту арқылы азайтады, соның салдарынан жүйе сыйымдылығы артады, бірақ жоғарылау байланысын синхрондау үшін кейбір аппараттық күрделілік қажет болады.

UMTS-FDD-мен салыстыру

Кәдімгі UMTS UTRA FDD-ді әуе интерфейсі ретінде пайдаланады және UMTS FDD деп аталады. UMTS FDD көптеген қолжетімділік үшін W CDMA және дуплекстеу үшін жиілікті бөлуді қолданады, яғни жоғары және төмен байланыс әртүрлі жиіліктерде таратылады. UMTS әдетте 1G, 2G немесе 3G ұялы телефон қызметіне бөлінген жиіліктерде таратылады. UMTS TDD уақытты бөліп дуплекстеуді қолданады, бұл жоғары және төмен байланысқа бірдей спектрді пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл операторға қолданыстағы спектрді трафик үлгілеріне сәйкес икемді түрде бөлуге мүмкіндік береді. Құны төмен телефон қызметі үшін жоғары және төмен байланыс шамамен бірдей көлемдегі деректерді тасымалдайды деп күтуге болады (әртүрлі телефон қоңырауы екі бағытта да дауыс беруді қажет етеді), бірақ интернетке бағытталған трафик көбінесе бір бағытты болады. Мысалы, веб-сайтты қарау кезінде пайдаланушы серверге қысқа командалар жібереді, ал сервер жауап ретінде осы командалардан әдетте үлкен файлдарды жібереді. UMTS TDD көбінесе мобильді/сымсыз интернет қызметтеріне арналған жиіліктерге бөлінеді, емес, қолданыстағы ұялы байланыс жиіліктеріне емес. Бұл, ішінара, TDD дуплексі ұялы, PCS/PCN және 3G жиіліктерінде әдетте рұқсат етілмейді. TDD технологиясы қолданылмаған жұпталмаған спектрді пайдалануға мүмкіндік береді. Еуропа бойынша UMTS TDD немесе оған ұқсас технологиялар үшін бірнеше жиілік диапазондары қарастырылған. Бұл 1900–1920 МГц және 2010–2025 МГц аралығындағы жиіліктер. Бірнеше елде 2500–2690 МГц жиілік диапазоны (АҚШ-та MMDS деп те аталады) UMTS TDD жүйелерін енгізу үшін пайдаланылды. Сонымен қатар, кейбір елдерде, әсіресе Ұлыбританияда, технологиялық бейтарап ортада 3,5 ГГц жиілік диапазоны бойынша спектр бөлінді. Чехияда UTMS TDD 872 МГц шамасындағы жиілік диапазонында да қолданылады.

Қатысу

UMTS TDD әлемнің кем дегенде он тоғыз елінде мемлекеттік және/немесе жеке желілерде қолданысқа енгізілді, Австралия, Чехия, Франция, Германия, Жапония, Жаңа Зеландия, Ботсвана, Оңтүстік Африка, Ұлыбритания және АҚШ сияқты елдерде іске қосылған жүйелер бар. АҚШ-тағы қолданылуы әзірге шектеулі. Ол Нью-Йорктегі төтенше жағдайларда жұмыс істейтін құтқару қызметкерлері пайдаланатын қоғамдық қауіпсіздік қолдау желісі үшін таңдалды, бірақ Nextel-дің бірнеше тәжірибелік жүйелерінен басқа, WiMAX стандарты жалпы мобильді интернетке қол жеткізу жүйесі ретінде көбірек танылды.

Бәсекелесетін стандарттар

Интернетке қолжетімділікті қамтамасыз ететін түрлі жүйелер бар. Олардың ішінде WiMAX және HIPERMAN жүйелері бар. UMTS TDD оператордың бар UMTS/GSM инфрақұрылымын пайдалану мүмкіндігін береді, егер мұндай инфрақұрылым болса, сондай-ақ оператор телефон қызметін ұсынғысы келсе, контурлы коммутацияға бағытталған UMTS режимдерін де қамтиды. UMTS TDD өнімділігі де тұрақтырақ. Дегенмен, UMTS TDD жүйесін енгізушілер UMTS үйлесімділігі арқасында қолжетімді қызметтердің артықшылықтарын пайдалануда реттеушілік мәселелерге жиі тап болады. Мысалы, Ұлыбританиядағы UMTS TDD спектрі телефон қызметтерін ұсыну үшін қолданылмайды, бірақ реттеуші OFCOM болашақта оны рұқсат ету мүмкіндігін қарастырып жатыр. UMTS TDD-ді қарастырып отырған операторлардың көпшілігінде бұрыннан UMTS/GSM инфрақұрылымы жоқ. Сонымен қатар, WiMAX және HIPERMAN жүйелері ұялы станция мұнараға жақын болғанда әлдеқайда кең жолақты ұсынады. Көптеген мобильді интернетке қолжетімді жүйелер сияқты, UMTS TDD-ді таңдап алуға ниеттенген көптеген пайдаланушылардың қажеттіліктері көптеген мейрамханалар мен көлік орталықтарындағы біріктірілмеген Wi-Fi желілерінің кездейсоқ жиынтығымен және/немесе олардың ұялы телефон операторы ұсынған интернетке қолжетімділікпен шешіледі. Салыстырарлық жағдайда, UMTS TDD (және WiMAX сияқты жүйелер) бұрынғысына қарағанда мобильді және тұрақтырақ, ал кейбіреулеріне қарағанда жылдам қолжетімділікті ұсынады.

Радиожелі желісі

UMTS сонымен қатар әр түрлі жер үстік радио интерфейсі стандарттары мен жиілік диапазондарын қолдана отырып, бірнеше базалық станциялардан тұратын Универсалды жер үстік радио қолжетімділік желісін (UTRAN) анықтайды. UMTS және GSM/EDGE ортақ негізгі желіні (CN) пайдалана алады, бұл UTRAN-ды GERAN-ға (GSM/EDGE RAN) баламалы радио қолжетімділік желісі етеді және қолжетімді жабын мен қызмет қажеттіліктеріне сәйкес RAN арасында (көбінесе) ашық ауысуды қамтамасыз етеді. Осы себепті UMTS және GSM/EDGE радио қолжетімділік желілері кейде UTRAN/GERAN деп аталады. UMTS желілері көбінесе GSM/EDGE-мен біріктіріледі, соңғысы IMT 2000 құрамына да кіреді. RAN (Радио қолжетімділік желісі) UE (Пайдаланушы жабдығы) интерфейсі негізінен RRC (Радио ресурстарын басқару), PDCP (Пакеттік деректердің жинақтау протоколы), RLC (Радио байланыс басқару) және MAC (Медиа қолжетімділікті басқару) протоколдарынан тұрады. RRC протоколы қосылымды орнату, өлшемдерді жүргізу, радио тасымалдаушы қызметтерін қамтамасыз ету, қауіпсіздік және тапсыру туралы шешімдерді қабылдайды. RLC протоколы негізінен үш режимге бөлінеді: Түздік режим (TM), Расталмаған режим (UM) және Расталған режим (AM). AM бірлігінің функционалдығы TCP операциясына ұқсас, ал UM операциясы UDP операциясына ұқсас. TM режимінде жоғары деңгейдегі SDU-ға қосымша тақырыптар қосылмай, деректер төменгі деңгейлерге жіберіледі. MAC жоғары деңгейдегі (RRC) конфигурацияланған параметрлерге сәйкес радио интерфейсі бойынша деректерді жоспарлайды. Деректерді беруге қатысты қасиеттер жиынтығы Радио тасымалдаушы (RB) деп аталады. Бұл қасиеттер жиынтығы TTI (Тарату уақыт аралығы) ішінде рұқсат етілген максималды дерек көлемін анықтайды. RB RLC ақпаратын және RB картасын қамтиды. RB картасы RB <-> логикалық канал <-> тасымалдау каналы арасындағы байланысты анықтайды. Сигналдық хабарламалар Сигналдық радио тасымалдаушыларда (SRB) жіберіледі, ал дерек пакеттері (CS немесе PS) дерек RB-да жіберіледі. RRC және NAS хабарламалары SRB арқылы жіберіледі. Қауіпсіздік екі процедураны қамтиды: тұтастық және шифрлау. Тұтастық хабарламалардың дұрыстығын тексеріп, радио интерфейсіндегі үшінші тараптың хабарламаларды өзгерте алмайтынына кепілдік береді. Шифрлау радио интерфейсінде деректеріңізді ешкім тыңдай алмайтынына кепілдік береді. SRB үшін тұтастық және шифрлау қолданылады, ал дерек RB үшін тек шифрлау ғана қолданылады.

UMTS also specifies the Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), which is composed of multiple base stations, possibly using different terrestrial air interface standards and frequency bands. UMTS and GSM/EDGE can share a Core Network (CN), making UTRAN an alternative radio access network to GERAN (GSM/EDGE RAN), and allowing (mostly) transparent switching between the RANs according to available coverage and service needs. Because of that, UMTS's and GSM/EDGE's radio access networks are sometimes collectively referred to as UTRAN/GERAN. UMTS networks are often combined with GSM/EDGE, the latter of which is also a part of IMT 2000. The UE (User Equipment) interface of the RAN (Radio Access Network) primarily consists of RRC (Radio Resource Control), PDCP (Packet Data Convergence Protocol), RLC (Radio Link Control) and MAC (Media Access Control) protocols. RRC protocol handles connection establishment, measurements, radio bearer services, security and handover decisions. RLC protocol primarily divides into three ModesTransparent Mode (TM), Unacknowledge Mode (UM), Acknowledge Mode (AM). The functionality of AM entity resembles TCP operation whereas UM operation resembles UDP operation. In TM mode, data will be sent to lower layers without adding any header to SDU of higher layers. MAC handles the scheduling of data on air interface depending on higher layer (RRC) configured parameters. The set of properties related to data transmission is called Radio Bearer (RB). This set of properties decides the maximum allowed data in a TTI (Transmission Time Interval). RB includes RLC information and RB mapping. RB mapping decides the mapping between RB< >logical channel< >transport channel. Signaling messages are sent on Signaling Radio Bearers (SRBs) and data packets (either CS or PS) are sent on data RBs. RRC and NAS messages go on SRBs. Security includes two procedures: integrity and ciphering. Integrity validates the resource of messages and also makes sure that no one (third/unknown party) on the radio interface has modified the messages. Ciphering ensures that no one listens to your data on the air interface. Both integrity and ciphering are applied for SRBs whereas only ciphering is applied for data RBs.

Негізгі желі

Мобильді қосымша бөлігі арқылы UMTS, GSM/EDGE сияқты негізгі желі стандартын пайдаланады. Бұл, ескі GSM операторларына оңай көшуге мүмкіндік береді. Дегенмен, UMTS-ке көшу жолы әлі де қымбат: негізгі инфрақұрылымның көп бөлігі GSM-мен ортақ болғанымен, жаңа спектр лицензияларын алу және қолданыстағы мұнараларға UMTS жабдықтарын орнатудың құны жоғары. CN түрлі магистральдық желілерге, мысалы, Интернетке немесе Интегралдық қызметтерді ұсынатын цифрлық желіге (ISDN) телефон желісіне қосылуы мүмкін. UMTS (және GERAN) OSI моделінің ең төменгі үш деңгейін қамтиды. Желілік деңгейге (OSI 3) ұялы терминалдар мен стационарлық желі арасындағы тасымалдау арналарын, соның ішінде қолмастың жасалуын басқаратын радиоресурстарды басқару протоколы (RRM) кіреді.

UARFCN

UARFCN (UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number, мұнда UTRA – UMTS Жер бетіндегі радио қолжетімділік) UMTS жиілік диапазондарындағы жиілікті анықтау үшін қолданылады. Әдетте, арна нөмірі жиіліктен (МГц) формула арқылы есептеледі: Арна нөмірі = Жиілік * 5. Дегенмен, бұл тек 200 кГц-дің еселігінде орналасқан арналарды ғана көрсете алады, бұл Солтүстік Америкадағы лицензиялау шарттарына сәйкес келмейді. 3GPP Солтүстік Америкадағы жалпы қолданылатын арналар үшін бірнеше арнайы мәндерді қосты.

Тарату

Әлем бойынша 130-дан астам лицензия операторларға берілді (2004 жылдың желтоқсанына дейін), GSM желісіне негізделген W CDMA радиожеткізгіш технологиясын қамтамасыз ететін лицензиялар. Еуропада лицензия беру процесі технологиялық көпіршіктің соңында болды, ал кейбір елдерде аукциондық механизмдердің орнатылуы нәтижесінде бастапқы 2100 МГц лицензиялары үшін өте жоғары бағалар төленді, әсіресе Ұлыбритания мен Германияда. Германияда тендерлік қатысушылар алты лицензия үшін барлығы 50,8 миллиард евро төледі, олардың екеуі кейіннен сатып алушылар (Mobilcom және Sonera/Telefónica консорциумы) тарапынан тасталып, шығынға жатқызылды. Бұл үлкен лицензиялық төлемдердің болашақтағы көп жылдар бойы күтілетін табысқа төленген үлкен салық сипатында екендігі туралы пікірлер айтылды. Дегенмен, жоғары төленген бағалар кейбір еуропалық телекоммуникация операторларын (әсіресе KPN) банкроттыққа жеткізді. Соңғы жылдары кейбір операторлар лицензиялық шығындардың бір бөлігін немесе барлығын алып тастады. 2007-2009 жылдар аралығында Финляндияның үш операторы да 900 МГц UMTS желісін ауылдық жерлерді қамту үшін айналасындағы 2G GSM базалық станцияларымен бірлесіп пайдалана бастады, бұл тенденция келесі 1-3 жылда Еуропа бойынша кеңейеді деп күтілуде. Еуропа мен Азияның көп бөлігінде UMTS үшін бөлінген 2100 МГц жиілік диапазоны (төменде 2100 МГц және жоғарыда 1900 МГц шамасында) Солтүстік Америкада қолданылады. 1900 МГц диапазоны 2G (PCS) қызметтері үшін, ал 2100 МГц диапазоны спутниктік байланыс үшін пайдаланылады. Алайда, реттеушілер 3G қызметтері үшін 2100 МГц диапазонының бір бөлігін және жоғары байланыс үшін 1700 МГц шамасындағы басқа диапазонды босатылды. AT&T Wireless 2004 жылдың соңына дейін АҚШ-та UMTS қызметтерін 2G PCS қызметтеріне бөлінген 1900 МГц спектрін пайдалана отырып іске қосты. Cingular 2004 жылы AT&T Wireless компаниясын сатып алды және содан бері АҚШ-тың таңдалған қалаларында UMTS желісін іске қосты. Cingular өзін AT&T Mobility деп атады және 1900 МГц-тегі UMTS желісін жақсарту үшін 850 МГц-тегі UMTS желісімен бірге кейбір қалаларда іске қосты, қазір абоненттерге екі жолақты UMTS 850/1900 телефондарын ұсынады. T Mobile компаниясының АҚШ-тағы UMTS-ті іске қосуы бастапқыда 1700 МГц жиілік диапазонына бағытталған. Алайда, T Mobile пайдаланушыларды 1700 МГц-тен 1900 МГц-ке (PCS) көшіріп, спектрді 4G LTE қызметтеріне қайта бөлуде. Канадада Rogers және Bell Telus желілерінде 850 МГц және 1900 МГц жиіліктерінде UMTS қамту ұсынылады. Bell және Telus желіні бөліседі. Жақында жаңа провайдерлер Wind Mobile, Mobilicity және Videotron 1700 МГц жиілік диапазонында жұмыс істей бастады. 2008 жылы Австралиялық Telstra компаниясы өзінің қолданыстағы CDMA желісін 850 МГц жиілік диапазонында жұмыс істейтін NextG брендімен ұлттық UMTS негізделген 3G желісімен алмастырды. Telstra қазіргі уақытта осы желіде, сондай-ақ 2100 МГц UMTS желісінде 3GIS компаниясының меншігі мен басқаруымен UMTS қызметін ұсынады. Бұл компания Hutchison 3G Australia компаниясына да тиесілі, және бұл олардың клиенттері пайдаланатын негізгі желі. Optus қазіргі уақытта 2100 МГц жиілік диапазонында қалалар мен ірі қалалардың көпшілігінде, ал аймақтық аймақтарда 900 МГц жиілік диапазонында жұмыс істейтін 3G желісін іске қосуда. Vodafone 900 МГц жиілік диапазонын пайдалана отырып, 3G желісін де құруда. Үндістанда BSNL компаниясы 3G қызметін 2009 жылдың қазан айынан бастап, ірі қалалардан бастап, кішігірім қалаларға дейін кеңейтті. 850 МГц және 900 МГц жиіліктері 1700/1900/2100 МГц желілерімен салыстырғанда кеңірек қамтуды қамтамасыз етеді және базалық станциялар мен абоненттер арасы үлкен қашықтықта орналасқан аймақтарға ең қолайлы. Оңтүстік Америкада 850 МГц желілерін іске қосуда.

Over 130 licenses have already been awarded to operators worldwide (as of December 2004), specifying W CDMA radio access technology that builds on GSM. In Europe, the license process occurred at the tail end of the technology bubble, and the auction mechanisms for allocation set up in some countries resulted in some extremely high prices being paid for the original 2100 MHz licenses, notably in the UK and Germany. In Germany, bidders paid a total €50.8 billion for six licenses, two of which were subsequently abandoned and written off by their purchasers (Mobilcom and the Sonera/Telefónica consortium). It has been suggested that these huge license fees have the character of a very large tax paid on future income expected many years down the road. In any event, the high prices paid put some European telecom operators close to bankruptcy (most notably KPN). Over the last few years some operators have written off some or all of the license costs. Between 2007 and 2009, all three Finnish carriers began to use 900 MHz UMTS in a shared arrangement with its surrounding 2G GSM base stations for rural area coverage, a trend that is expected to expand over Europe in the next 1–3 years. The 2100 MHz band (downlink around 2100 MHz and uplink around 1900 MHz) allocated for UMTS in Europe and most of Asia is already used in North America. The 1900 MHz range is used for 2G (PCS) services, and 2100 MHz range is used for satellite communications. Regulators have, however, freed up some of the 2100 MHz range for 3G services, together with a different range around 1700 MHz for the uplink. AT&T Wireless launched UMTS services in the United States by the end of 2004 strictly using the existing 1900 MHz spectrum allocated for 2G PCS services. Cingular acquired AT&T Wireless in 2004 and has since then launched UMTS in select US cities. Cingular renamed itself AT&T Mobility and rolled out some cities with a UMTS network at 850 MHz to enhance its existing UMTS network at 1900 MHz and now offers subscribers a number of dual band UMTS 850/1900 phones. T Mobile's rollout of UMTS in the US was originally focused on the 1700 MHz band. However, T Mobile has been moving users from 1700 MHz to 1900 MHz (PCS) in order to reallocate the spectrum to 4G LTE services. In Canada, UMTS coverage is being provided on the 850 MHz and 1900 MHz bands on the Rogers and Bell Telus networks. Bell and Telus share the network. Recently, new providers Wind Mobile, Mobilicity and Videotron have begun operations in the 1700 MHz band. In 2008, Australian telco Telstra replaced its existing CDMA network with a national UMTS based 3G network, branded as NextG, operating in the 850 MHz band. Telstra currently provides UMTS service on this network, and also on the 2100 MHz UMTS network, through a co ownership of the owning and administrating company 3GIS. This company is also co owned by Hutchison 3G Australia, and this is the primary network used by their customers. Optus is currently rolling out a 3G network operating on the 2100 MHz band in cities and most large towns, and the 900 MHz band in regional areas. Vodafone is also building a 3G network using the 900 MHz band. In India, BSNL has started its 3G services since October 2009, beginning with the larger cities and then expanding over to smaller cities. The 850 MHz and 900 MHz bands provide greater coverage compared to equivalent 1700/1900/2100 MHz networks, and are best suited to regional areas where greater distances separate base station and subscriber. Carriers in South America are now also rolling out 850 MHz networks.

Өзара әрекеттесу қабілеті және әлемдік роуминг

UMTS телефондары (және деректер карталары) өте портативті, олар басқа UMTS желілеріне оңай роумингке арналған (егер провайдерлердің роуминг келісімдері болса). Сонымен қатар, көбінесе барлық UMTS телефондары UMTS/GSM екі режимді құрылғылар болып табылады, сондықтан UMTS телефоны қоңырау барысында UMTS жабынынан тыс жерге шықса, қоңырау тікелей қолжетімді GSM жабынына ауыстырылуы мүмкін. Роуминг тарифтері әдетте стандартты пайдалану тарифтерінен едәуір жоғары. Көптеген UMTS лицензия иелері жаһандық роумингтің кең таралғандығы мен ашықтығын маңызды мәселе деп санайды. Жоғары деңгейдегі өзара үйлесімділікті қамтамасыз ету үшін UMTS телефондары GSM резервтік жүйесіне қосымша бірнеше әртүрлі жиілікті қолдайды. Әртүрлі елдер әртүрлі UMTS жиіліктерінде жұмыс істейді. Еуропада бастапқыда 2100 МГц жиілігі қолданылса, АҚШ-тағы көптеген операторлар 850 МГц және 1900 МГц жиіліктерін пайдаланады. T-Mobile АҚШ-та 1700 МГц (жоғары көтерілу) / 2100 МГц (төмен көтерілу) желісін іске қосты, және бұл жиіліктер АҚШ-тың басқа аймақтарында, Канадада және Латын Америкасында да қолданылады. UMTS телефоны мен желісі бірге жұмыс істеуі үшін ортақ жиілікті қолдауы керек. Қолданылатын жиіліктерге байланысты, АҚШ үшін арналған UMTS телефондарының алғашқы үлгілері басқа елдерде жұмыс істемей қалуы мүмкін, және керісінше. Бүгінгі таңдағы әлемде 11 түрлі жиілік комбинациясы қолданылады, оның ішінде бұрын тек 2G қызметтері үшін ғана қолданылатын жиіліктер де бар. UMTS телефондары Universal Subscriber Identity Module (USIM) модулін (GSM SIM картасы негізінде) пайдалана алады, сонымен қатар GSM SIM карталарымен де жұмыс істейді (UMTS қызметтерін қоса алғанда). Бұл – идентификацияның жаһандық стандарты, ол желіге телефондағы (U)SIM картасын анықтауға және растауға мүмкіндік береді. Желілер арасындағы роуминг келісімдері клиентке қоңырау шалу кезінде роумингте жүрген кезде оған қайта бағыттауға және пайдаланушыға қолжетімді қызметтерді (және бағаларды) анықтауға мүмкіндік береді. Пайдаланушының абоненттік ақпараты мен аутентификациялық ақпаратынан басқа, (U)SIM телефон кітапшасындағы контактілерді сақтау үшін де орын ұсынады. Телефон өз жадында немесе (U)SIM картасында (әдетте телефон кітапшасының контактілік ақпараты шектеулі) деректерін сақтай алады. (U)SIM-ді басқа UMTS немесе GSM телефонына орнатуға болады, ал телефон (U)SIM-нің пайдаланушы деректерін қабылдайды, яғни телефон нөмірі мен телефоннан жасалған қоңыраулар үшін төлемді (U)SIM анықтайды (телефон емес). Жапония 3G технологиясын алғаш қабылдаған ел болды, және олар бұрын GSM қолданбағандықтан, GSM үйлесімділігін телефондарына енгізудің қажеті болмады, ал олардың 3G телефондары басқа елдердегі телефондарға қарағанда кішкентай болды. 2002 жылы NTT DoCoMo-ның FOMA 3G желісі алғашқы коммерциялық UMTS желісі болды. Ол бастапқыда UMTS стандартымен радио деңгейінде үйлеспесе де, стандартты USIM карталарын қолданды, яғни USIM картасы негізінде роуминг мүмкін болды (саяхаттағанда USIM картасын UMTS немесе GSM телефонына ауыстыру арқылы). NTT DoCoMo және SoftBank Mobile (ол 2002 жылдың желтоқсанында 3G желісін іске қосты) қазір стандартты UMTS қолданады.

UMTS phones (and data cards) are highly portable they have been designed to roam easily onto other UMTS networks (if the providers have roaming agreements in place). In addition, almost all UMTS phones are UMTS/GSM dual mode devices, so if a UMTS phone travels outside of UMTS coverage during a call the call may be transparently handed off to available GSM coverage. Roaming charges are usually significantly higher than regular usage charges. Most UMTS licensees consider ubiquitous, transparent global roaming an important issue. To enable a high degree of interoperability, UMTS phones usually support several different frequencies in addition to their GSM fallback. Different countries support different UMTS frequency bandsEurope initially used 2100 MHz while the most carriers in the USA use 850 MHz and 1900 MHz. T Mobile has launched a network in the US operating at 1700 MHz (uplink) /2100 MHz (downlink), and these bands also have been adopted elsewhere in the US and in Canada and Latin America. A UMTS phone and network must support a common frequency to work together. Because of the frequencies used, early models of UMTS phones designated for the United States will likely not be operable elsewhere and vice versa. There are now 11 different frequency combinations used around the world including frequencies formerly used solely for 2G services. UMTS phones can use a Universal Subscriber Identity Module, USIM (based on GSM's SIM card) and also work (including UMTS services) with GSM SIM cards. This is a global standard of identification, and enables a network to identify and authenticate the (U)SIM in the phone. Roaming agreements between networks allow for calls to a customer to be redirected to them while roaming and determine the services (and prices) available to the user. In addition to user subscriber information and authentication information, the (U)SIM provides storage space for phone book contact. Handsets can store their data on their own memory or on the (U)SIM card (which is usually more limited in its phone book contact information). A (U)SIM can be moved to another UMTS or GSM phone, and the phone will take on the user details of the (U)SIM, meaning it is the (U)SIM (not the phone) which determines the phone number of the phone and the billing for calls made from the phone. Japan was the first country to adopt 3G technologies, and since they had not used GSM previously they had no need to build GSM compatibility into their handsets and their 3G handsets were smaller than those available elsewhere. In 2002, NTT DoCoMo's FOMA 3G network was the first commercial UMTS networkusing a pre release specification, it was initially incompatible with the UMTS standard at the radio level but used standard USIM cards, meaning USIM card based roaming was possible (transferring the USIM card into a UMTS or GSM phone when travelling). Both NTT DoCoMo and SoftBank Mobile (which launched 3G in December 2002) now use standard UMTS.

Телефон және модемдер

Барлық ірі 2G телефон өндірушілері (әлі де жұмыс істеп тұрғандары) қазір 3G телефондарын өндіреді. Алғашқы 3G телефондары мен модемдер өз елдерінде қажетті жиіліктерге арналған еді, бұл олардың басқа елдерде сол 3G жиілігінде ғана роумингке қосылуы мүмкін екенін білдіреді (бірақ олар ескі GSM стандартына оралуы мүмкін). Канада мен АҚШ жиіліктердің ортақ бөлісіне ие, сондай-ақ көптеген Еуропа елдері де. UMTS жиіліктері туралы мақала – әлемдегі UMTS желілік жиіліктерінің шолуы. Ұялы маршрутизатор, PCMCIA немесе USB картасын пайдалана отырып, клиенттер компьютер таңдауына қарамастан (мысалы, планшеттік компьютер немесе жеке цифрлық көмекші) 3G кеңжолақты қызметтерге қол жеткізе алады. Кейбір бағдарламалық құралдар модемнен автоматты түрде орнатылады, сондықтан кейбір жағдайларда интернетке шығу үшін технология туралы ешқандай білім қажет емес. 3G және Bluetooth 2.0 қолдайтын телефонды пайдаланып, бірнеше Bluetooth-қосылған ноутбуктерді интернетке қосуға болады. Кейбір смартфондар сымсыз LAN (WLAN) желісіне қолжетімділік нүктесі ретінде де жұмыс істей алады. Барлық 3G жиіліктерін қолдайтын 3G телефондары мен модемдер өте сирек (UMTS850/900/1700/1900/2100 МГц). 2010 жылы Nokia Pentaband 3G қолдауы бар телефондарды, соның ішінде N8 және E7 модельдерін шығарды. Көптеген басқа телефондар бірнеше жиілікті қолдайды, бұл кең роумингке мүмкіндік береді. Мысалы, Apple iPhone 4 850/900/1900/2100 МГц жиіліктерінде жұмыс істейтін төрт жиілікті чипсетке ие, бұл UMTS FDD қолданылатын көптеген елдерде пайдалануға мүмкіндік береді.

Басқа бәсекелестік стандарттар

UMTS-тің басты бәсекелесі CDMA2000 (IMT MC) болып табылады, оны 3GPP2 әзірледі. UMTS-тен ерекшелігі, CDMA2000 – бұл 2G стандарты cdmaOne-ның дамуы және сол жиілік бөлінісінде жұмыс істей алады. Осы және CDMA2000-ның тар жолақты талаптары оны қолданыстағы спектрде енгізуді жеңілдетеді. Кейбір жағдайларда, бірақ әрқашан емес, GSM операторларында UMTS немесе GSM-ді іске асыруға ғана жететін спектр болады, екеуін емес. Мысалы, АҚШ-тың D, E және F PCS спектр блоктарында әр бағытта 5 МГц спектр бар. Стандартты UMTS жүйесі осы спектрді толыққанды пайдаланады. CDMA2000 орнатылған жерлерде, көбінесе UMTS-пен бірге қолданылады. Бірақ көптеген нарықтарда бұл мәселе маңызды емес, себебі бір лицензиялық спектрде екі стандартты бірдей қолдануға заңдық кедергілер бар. UMTS-тің тағы бір бәсекелесі – EDGE (IMT SC), ол 2G GSM жүйесінің дамуы және қолданыстағы GSM спектрін пайдаланады. Сымсыз операторлар үшін UMTS құралын орнатудың орнына, EDGE функционалын қолдау үшін GSM тарату жабдығын жаңарту арқылы EDGE-ді қосу әлдеқайда оңай, жылдам және арзан. Дегенмен, EDGE-ді 3GPP UMTS сияқты дамытады, сондықтан ол нағыз бәсекелес емес. Оның орнына, ол UMTS-ті енгізу алдында уақытша шешім ретінде немесе ауылдық аймақтарда толықтыру ретінде қолданылады. Бұған себеп – GSM/EDGE және UMTS сипаттамалары бірлесіп әзірленгендігі және олардың бірдей негізгі желіге сүйенгендігі, соның ішінде екі режимде жұмыс істеуге және тік вертикальды ауысуларға мүмкіндік беруі. Қытайдың TD SCDMA стандарты да бәсекелес ретінде қарастырылады. TD SCDMA, UMTS-тің 4-ші нұсқасына UTRA TDD 1.28 Mcps төмен чип жылдамдығы (UTRA TDD LCR) ретінде қосылды. W CDMA-ны (UTRA FDD) толықтыратын TD CDMA-дан (UTRA TDD 3.84 Mcps жоғары чип жылдамдығы, UTRA TDD HCR) ерекшелігі, ол микро және макро ұяшықтар үшін де қолайлы. Бірақ, жеткізушілердің қолдауының болмауы оны нағыз бәсекелес болудан тоқтатады. DECT технологиясы техникалық тұрғыдан UMTS және басқа ұялы желілермен тығыз қоныстанған қалаларда бәсекелесе алады, бірақ ол тек үй телефониясы және жеке желілерде қолданылады. Бұл бәсекелестердің барлығы ITU-мен UMTS FDD-мен бірге 3G стандарттарының IMT 2000 отбасының бөлігі ретінде қабылданды. Интернетке қол жеткізу үшін WiMAX және Flash OFDM сияқты бәсекелес жүйелер бар.

The main competitor to UMTS is CDMA2000 (IMT MC), which is developed by the 3GPP2. Unlike UMTS, CDMA2000 is an evolutionary upgrade to an existing 2G standard, cdmaOne, and is able to operate within the same frequency allocations. This and CDMA2000's narrower bandwidth requirements make it easier to deploy in existing spectra. In some, but not all, cases, existing GSM operators only have enough spectrum to implement either UMTS or GSM, not both. For example, in the US D, E, and F PCS spectrum blocks, the amount of spectrum available is 5 MHz in each direction. A standard UMTS system would saturate that spectrum. Where CDMA2000 is deployed, it usually co exists with UMTS. In many markets however, the co existence issue is of little relevance, as legislative hurdles exist to co deploying two standards in the same licensed slice of spectrum. Another competitor to UMTS is EDGE (IMT SC), which is an evolutionary upgrade to the 2G GSM system, leveraging existing GSM spectrums. It is also much easier, quicker, and considerably cheaper for wireless carriers to "bolt on" EDGE functionality by upgrading their existing GSM transmission hardware to support EDGE rather than having to install almost all brand new equipment to deliver UMTS. However, being developed by 3GPP just as UMTS, EDGE is not a true competitor. Instead, it is used as a temporary solution preceding UMTS roll out or as a complement for rural areas. This is facilitated by the fact that GSM/EDGE and UMTS specifications are jointly developed and rely on the same core network, allowing dual mode operation including vertical handovers. China's TD SCDMA standard is often seen as a competitor, too. TD SCDMA has been added to UMTS' Release 4 as UTRA TDD 1.28 Mcps Low Chip Rate (UTRA TDD LCR). Unlike TD CDMA (UTRA TDD 3.84 Mcps High Chip Rate, UTRA TDD HCR) which complements W CDMA (UTRA FDD), it is suitable for both micro and macrocells. However, the lack of vendors' support is preventing it from being a real competitor. While DECT is technically capable of competing with UMTS and other cellular networks in densely populated, urban areas, it has only been deployed for domestic cordless phones and private in house networks. All of these competitors have been accepted by ITU as part of the IMT 2000 family of 3G standards, along with UMTS FDD. On the Internet access side, competing systems include WiMAX and Flash OFDM.

Проблемалар мен мәселелер

Кейбір елдер, соның ішінде АҚШ, спектрді ITU ұсыныстарынан өзгеше бөледі, сондықтан UMTS үшін ең көп қолданылатын стандартты жолақтар (UMTS 2100) қолжетімді емес. Бұл елдерде баламалы жолақтар қолданылады, бұл UMTS 2100 жабдықтарының өзара үйлесімділігіне кедергі келтіреді және осы нарықтарда пайдалану үшін әртүрлі жабдықтарды жобалауды және өндіруді талап етеді. GSM900 сияқты, стандартты UMTS 2100 МГц жабдықтары бұл нарықтарда жұмыс істемейді. Дегенмен, UMTS GSM сияқты телефондардың жолақтарымен үйлесімділік мәселесінен көп зардап шекпейді, себебі көптеген UMTS телефондары UMTS және GSM режимдерінде көпжолақты болып табылады. Пента-жолақты (850, 900, 1700, 2100 және 1900 МГц жолақтары), төрт жолақты GSM (850, 900, 1800 және 1900 МГц жолақтары) және үш жолақты UMTS (850, 1900 және 2100 МГц жолақтары) телефондары жиі кездеседі. UMTS-тің алғашқы күндері көптеген елдерде қиындықтар болды: салмағы мен форма факторына өте сезімтал нарыққа ауыр телефондар, нашар батареясымен бірге келді. Hutchison желісіндегі Motorola A830 моделінің салмағы 200 грамнан асты, тіпті телефонның салмағын азайту үшін алынып тасталатын камерасы да болды. Тағы бір маңызды мәселе – UMTS-тен GSM-ге ауысу кезіндегі қоңыраудың тұрақтылығы. Абоненттер байланыстың үзілуін сезді, себебі ауысу тек бір бағытта ғана (UMTS → GSM) мүмкін болды, ал телефонды қолданғаннан кейін ғана UMTS-ке қайта ауысты. Бүгінгі таңда әлемдегі көптеген желілерде бұл мәселе жойылды. GSM-мен салыстырғанда, UMTS желілері бастапқыда базалық станциялардың жоғары тығыздығын қажет етті. Толыққанды UMTS, бейнеге сұраныс сияқты мүмкіндіктерін қамтитын, үшін әр 1-1.5 км (0.62-0.93 миль) сайын бір базалық станция орнату қажет болды. Бұл тек 2100 МГц жолағы қолданылған кезде ғана болды, бірақ төменгі жиілікті жолақтарды (мысалы, 850 және 900 МГц) қолданудың артуымен бұл қажеттілік азайды. Осының нәтижесінде 2006 жылдан бері операторлар төменгі жолақты желілерді кеңінен енгізіп келеді. Қазіргі технологиялар мен төменгі жолақты UMTS қолданғанның өзінде, UMTS арқылы дауыс пен деректерді жіберу, салыстырмалы GSM желілеріне қарағанда көбірек қуатты қажет етеді. Apple Inc. компаниясы UMTS электр қуатын көп тұтынуын бірінші буын iPhone тек EDGE-ті қолдауының себебі ретінде көрсетті. iPhone 3G шығарылымында UMTS арқылы сөйлесу уақыты, телефон GSM режимінде жұмыс істегендегі уақыттың жартысы екені айтылды. Басқа өндірушілер де UMTS режимінде GSM режимінен өзгеше батареяның қызмет ету мерзімін көрсетеді. Батарея және желілік технологиялардың жақсаруымен бұл мәселе азайып барады.

Some countries, including the United States, have allocated spectrum differently from the ITU recommendations, so that the standard bands most commonly used for UMTS (UMTS 2100) have not been available. In those countries, alternative bands are used, preventing the interoperability of existing UMTS 2100 equipment, and requiring the design and manufacture of different equipment for the use in these markets. As is the case with GSM900 today, standard UMTS 2100 MHz equipment will not work in those markets. However, it appears as though UMTS is not suffering as much from handset band compatibility issues as GSM did, as many UMTS handsets are multi band in both UMTS and GSM modes. Penta band (850, 900, 1700, 2100, and 1900 MHz bands), quad band GSM (850, 900, 1800, and 1900 MHz bands) and tri band UMTS (850, 1900, and 2100 MHz bands) handsets are becoming more commonplace. In its early days, UMTS had problems in many countries: Overweight handsets with poor battery life were first to arrive on a market highly sensitive to weight and form factor. The Motorola A830, a debut handset on Hutchison's 3 network, weighed more than 200 grams and even featured a detachable camera to reduce handset weight. Another significant issue involved call reliability, related to problems with handover from UMTS to GSM. Customers found their connections being dropped as handovers were possible only in one direction (UMTS → GSM), with the handset only changing back to UMTS after hanging up. In most networks around the world this is no longer an issue. Compared to GSM, UMTS networks initially required a higher base station density. For fully fledged UMTS incorporating video on demand features, one base station needed to be set up every 1–1.5 km (0.62–0.93 mi). This was the case when only the 2100 MHz band was being used, however with the growing use of lower frequency bands (such as 850 and 900 MHz) this is no longer so. This has led to increasing rollout of the lower band networks by operators since 2006. Even with current technologies and low band UMTS, telephony and data over UMTS requires more power than on comparable GSM networks. Apple Inc. cited UMTS power consumption as the reason that the first generation iPhone only supported EDGE. Their release of the iPhone 3G quotes talk time on UMTS as half that available when the handset is set to use GSM. Other manufacturers indicate different battery lifetime for UMTS mode compared to GSM mode as well. As battery and network technology improve, this issue is diminishing.

Қауіпсіздік мәселелері

2008 жылдың өзінде операторлық желілер пайдаланушылардың орналасқан жері туралы ақпаратты құпия түрде жинау үшін қолданылуы мүмкін екені белгілі болды. 2014 жылдың тамызында «Вашингтон Пост» газеті Signalling System No. 7 (SS7) протоколдары арқылы әлемнің кез келген жеріндегі қоңырау шалушыларды анықтауға мүмкіндік беретін бақылау жүйелерінің кеңінен сатылуы туралы хабарлады. Deutsche Telekom және Vodafone сол күні өз желілеріндегі кемшіліктерді жойғанын, бірақ мәселе жаһандық екенін және оны телекоммуникация жүйесіне қатысты кешенді шешім арқылы ғана жоюға болатынын мәлімдеді.

Шығарылымдар

UMTS эволюциясы жоспарланған релиздер бойынша дамиды. Әр релиз жаңа мүмкіндіктерді қосу және қолданыстағы мүмкіндіктерді жетілдіру үшін жасалған.