Стандарты третьего поколения.

3G включает в себя 5 стандартов семейства IMT-2000 (UMTS/WCDMA, CDMA2000/IMT-MC, TD-CDMA/TD-SCDMA (собственный стандарт Китая), DECT и UWC-136).

Наибольшее распространение в мире получили два стандарта: UMTS (или W-CDMA) и CDMA2000 (IMT-MC), в основе которых лежит одна и та же технология — CDMA (Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением каналов). Также возможно использование стандарта CDMA450.

Технология CDMA2000 обеспечивает эволюционный переход от узкополосных систем с кодовым разделением каналов IS-95 (американский стандарт цифровой сотовой связи второго поколения) к системам CDMA «третьего поколения» и получила наибольшее распространение на североамериканском континенте, а также в странах Азиатско-Тихоокеанского региона.

Технология UMTS (Universal Mobile Telecommunications System — универсальная система мобильной электросвязи) разработана для модернизации сетей GSM (европейского стандарта сотовой связи второго поколения), и получила широкое распространение не только в Европе, но и во многих других регионах мира.

Работа по стандартизации UMTS координируется международной группой 3GPP (Third Generation Partnership Project), а по стандартизации CDMA2000 — международной группой 3GPP2 (Third Generation Partnership Project 2), созданными и сосуществующими в рамках ITU.

В сетях 3G обеспечивается предоставление двух базовых услуг: передача данных и передача голоса. Согласно регламентам ITU (International Telecommunications Union — Международный Союз Электросвязи) сети 3G должны поддерживать следующие скорости передачи данных:

для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) — не более 144 кбит/с;

для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) — 384 кбит/с;

для неподвижных объектов — 2048 Кбит/с.

Основные тренды в сетях 3G:

преобладание трафика data-cards (USB-модемы, ExpressCard/PCMCIA-карты для ноутбуков) над трафиком телефонов и смартфонов 3G;

постоянное снижение цены 1 Мб трафика, обусловленное переходом операторов к более совершенным и эффективным технологиям.

 

Защита от обрывов

В сетях с кодовым разделением каналов, в том числе и 3G, есть важное преимущество — улучшенная защита от обрывов связи в движении, за счёт использования так называемого «мягкого хендовера». По мере удаления от одной базовой станции клиента «подхватывает» другая. Она начинает передавать всё больше и больше информации, в то время как первая станция передаёт всё меньше и меньше, пока клиент вообще не покинет её зону обслуживания. При хорошем покрытии сети вероятность обрыва полностью исключается системой подобных «подхватов». Это отличается от поведения систем с частотным и временным разделением каналов (GSM), в которых переключение между станциями «жёсткое», и может приводить к задержкам в передаче и даже обрывам соединения.

Пути эволюции

Требования к спектру, совместимость

В 1992 году МСЭ рекомендовал, чтобы все страны мира распределяли для услуг 3G одни и те же частоты. Это позволило бы упростить глобальный роуминг, особенно при условии, что каждая страна использовала бы один и тот же стандарт IMT-2000. Тогда пользователь независимо от местоположения мог бы быть уверен, что его мобильный телефон или устройство передачи данных будет работать.

К сожалению, единственная большая страна, которая фактически точно следовала рекомендациям МСЭ, был Китай. Европа и Япония уже использовали часть спектра для переносных телефонов и системы GSM. США уже использовали весь спектр для службы персональной связи и фиксированной радиосвязи. В России это диапазон частот занят радиослужбами фиксированной, подвижной и космической связи. Введение служб по стандарту IMT-2000 нуждается в освобождении полос частот в существующей инфраструктуре.

Единственная часть всемирного спектра, доступная системам 3G, относится к услугам спутниковой связи, для которых, конечно, частотный диапазон должен быть всюду один и тот же. Проблемы заключаются в том, что нет спутников, выведенных на орбиту для того, чтобы обеспечивать работу с мобильной станцией со скоростью 144 кбит/с.

Наиболее экономичные спутники — это широкополосные устройства. Они нуждаются в более высоких частотах, что приводит к мысли предложить на базе терминала для мобильной спутниковой службы совмещенный терминал. который можно применять и для сотовой связи стандарта IMT-2000.

Исходя из прогнозов Форума UMTS (Universal Mobile Telecommunications Services), МСЭ определил дополнительную ширину спектра, необходимый для размещения служб 3G в каждом из трех глобальных регионов. Результаты анализа показаны на рисунке вместе со спектром частот, уже используемым службами 2G и распределенным для служб 3G.

Предполагая, что существующие сети 2G будут в конечном счете модернизированы к 3G, МСЭ прогнозирует, что в каждом регионе до 2010 г., в соответствии с прогнозом, потребуется дополнительно иметь полосу по крайней мере 160 МГц. Где этот спектр будет найден, еще не ясно, хотя МСЭ и различные промышленные группы рассматривают несколько предложений.

Очевидно, что использование частотных полос вокруг уже распределенного спектра — не выход. Они уже широко используются организациями, подобными НАСА, чтобы поддерживать контакт с космонавтами и космическими кораблями. Последние может быть все еще будут передавать полезную информацию в течение многих десятилетий после того, как они были запущены. Поэтому управление ими на других частотах невозможно.

Рассмотрим возможности в каждой полосе.

420-806 МГц. Это диапазон, известен как УВЧ-диапазон. В большинстве стран эти частоты используются для аналогового широковещательного телевидения. Они могут быть отданы мобильным телефонам только тогда, когда цифровое телевидение полностью заменит аналоговое, хотя это вряд ли случится повсеместно до 2010 года.

1429-1501 МГц. Эта частотная полоса используется для различных целей во всем мире, включая переносные телефоны, фиксированное радио и широковещательную передачу. Часть этого диапазона не используется. Она оставлена свободной для того, чтобы ученые могли пытаться принять возможные сигналы, которые могут передавать другие цивилизации.

1710-1885 МГц. Некоторая часть этого частотного диапазона уже используются для мобильных служб в Европе и Азии, но этот диапазон может обеспечить дополнительную канальную емкость и в Америке. В Европе он интенсивно используется для управления воздушным движением.

2290-2300 МГц. Эта очень узкая полоска спектра используется для фиксированного радио, а также радиоастрономами, проводящими исследование глубокого космоса.

2300-2400 МГц. Эта частотная полоса используется для фиксированной беспроводной связи и некоторых телеметрических измерений. Диапазон расположен близко к спектру, уже распределенному для IMT-2000.

2520—2670 МГц. Некоторые страны используют эту частотную полосу для различных приложений, таких как широковещательная передача и фиксированное радио. Часть этого диапазона также используется спутниками, связывающимися с Землей. Эта частотная полоса одобрена Форумом UMTS как резерв для дополнительного расширения.

2700-3400 МГц. Частоты более 2700 МГц используются главным образом для радаров, хотя некоторые частоты имеют другие приложения, такие как спутниковая связь. В частности частотные полосы 3260-3267 МГц, 3332-3339 МГц, и 3345,8-3352,5 необходимы радиоастрономии, поскольку они соответствуют частотам радиоизлучения звезд.