Technologie UMTS aneb sítě třetí generace – díl první

Vyznáte se v technologii UMTS? Není vůbec divné, pokud je vaše odpověď ne. Od té doby, co se hovoří o licencích na provoz sítí UMTS, samotná technologie mizí kamsi do pozadí. Chcete-li se dozvědět více o tom, jak síť UMTS funguje, jak se staví a co bude umět, sledujte náš seriál o tomto standardu budoucích mobilních sítí.
S blížícím se termínem dražby UMTS licencí v ČR a následně i výstavbou sítí samotných nastal čas věnovat se sítím třetí generace detailně. Tento článek je prvním počinem ze série, kterou pro vás na téma UMTS připravujeme, a jedná se o jakýsi úvod do problematiky.

K pochopení všech souvislostí je třeba připomenout si vývoj bezdrátových telekomunikací, důležité milníky v historii a rozumět pak zejména GSM, tedy druhé generaci mobilních sítí.

Revoluce v mobilních komunikacích

Celosvětový vývoj bezdrátových telekomunikačních systémů je obecně rozdělen do třetí generací.

  • Generace 1 – Analogové systémy – NMT, AMPS, TACS.
    Hlavním charakteristickým znakem analogových systémů je jejich orientace na hlasové služby. Jako přístupovou techniku využívají tyto sítě FDMA. Každému uživateli je zde přiřazena určitá část RF spektra. FDMA povoluje jen jednoho uživatele na jeden kanál, a protože tento uživatel má kanál přiřazen pouze pro sebe, na 100 procent času.

  • Generace 2 – Digitální systémy – GSM 900, DCS 1800, PDC 1900, D-AMPS, PCS, CdmaOne, Digital CDMA, Digital TDMA.
    Jako přístupovou metodu tyto systémy využívají techniku TDMA a digitální modulační techniky. V TDMA je každému uživateli taktéž přiřazena určitá část RF spektra, ale tentokrát mnohonásobní uživatelé sdílejí RF nosič na bázi timeslotů. Každý z uživatelů obměňuje jejich použití v RF kanálu. Frekvenční dělení je sice použito, ale tyto nosiče jsou dále rozděleny do několika timeslotů pro jeden nosič (3 pro TDMA-AMPS, 8 pro GSM Full Rate, 16 pro GSM Half Rate). V této generaci jsou systémy již digitální, ale ještě stále se orientují především na hlasové služby. S dalším rozvojem GSM se začínají objevovat i další doplňující služby pro koncové uživatele.

  • Generace 2,5 – HSCDS, EDGE a GPRS.
    O této generaci se mluví jako o mostu mezi sítěmi 2. generace, jež se orientují na hlasové služby, a sítěmi třetí generace, které se orientují především na služby datové. Nejedná se tedy o žádné nové systémy, ale o modulační techniky a technická zdokonalení, která se implementují do stávajících sítí. Tyto techniky umožní operátorům nabídnout vysokorychlostní přenos dat pro koncové uživatele.
    GPRS (General Packet Radio Services) je technika pro paketově orientovaný přenos dat, což znamená, že nepotřebuje souvislý kanál pro přenos a přijímání dat, ale vysílá a přijímá data v paketech. Tím dochází k účelnému využití volného rádiového spektra a uživatelé mohou platit pouze za objem odeslaných a přijatých dat. S tímto komponentem se počítá jako se základem pro sítě GSM i UMTS.
    EDGE (Enhanced Data For GSM Evolution) je modulační technika, která umožní operátorům GSM poskytnout svým zákazníkům vysokorychlostní přenos dat a některé služby s ním spojené. HSCSD – Vysokorychlostní okruhově spojená data (ECSD – Zdokonalená verze HSCSD, kombinace s EDGE)

  • Generace 3 – Digitální systémy – UMTS, CDMA 2000, 3G.
    V této generaci je hlavní důraz kladen na vysokorychlostní přenos dat a sítě jsou tedy vyvíjeny pro tento způsob využití. V Evropě se třetí generace sítí nazývá UMTS – Universal Mobile Telephony System. V Americe se používá také název CDMA 2000. Rádiový přenos je opět digitální s tím, že systém je navržen pro daleko vyšší kapacitu.

    Koncept UMTS

    Sítě třetí generace budou implementovány do existujících sítí druhé generace. Kromě Japonska by nikde jinde na světě neměla existovat pouze síť 3G bez druhé generace. Koncept využití mobilních sítí třetí generace předpokládá ideu jakéhosi oceánu GSM s malými UMTS ostrůvky uvnitř. Pro hlasové služby se tedy alespoň v blízké budoucnosti bude stále používat sítí GSM.

    Pro sítě třetí generace byla zvolena technologie CDMA (Code Division Multiple Access), což je přístupová metoda kódového dělení. Pro UMTS je použita její varianta WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), širokopásmová přístupová metoda. V CDMA neexistuje žádné časové dělení a všichni uživatelé používají celý nosič po celou dobu. CDMA je širokopásmový komunikační systém, ve kterém mají mnohonásobní uživatelé přístup do stejného frekvenčního pásma. Segment přiřazené frekvence pro tento jeden nosič je větší než ten, který je použitý v FDMA a TDMA, což právě umožňuje vyšší rychlost přenosu dat. K rozeznání různých uživatelů, kteří používají jedno frekvenční pásmo simultánně, se používá uživateli přidělený binární kód.

    Spektrum se skládá z jednoho párového pásma (1920 – 1980 MHz + 2110 – 2170 MHz) a jednoho nepárového pásma (1910 – 1920 MHz + 2010 – 2025 MHz).
    Rádiové koncepty pro WCDMA jsou dva: FDD (Frequency Division Duplex) pro párové pásmo a TDD (Time Division Duplex) pro pásmo nepárové.
    Jako kandidát na technologie rádiového přenosu byl vybrán UMTSA, UMTS Terrestrial Radio Access a jako přístupová síť byl vybrán UTRAN, UMTS Radio Access Network. UTRAN architekturu sítě UMTS a její srování s GSM vám přineseme v dalším článku.

    Kdo žene pokrok

    Na vývoji bezdrátových telekomunikací a zejména globálních systémů třetí generace se podílí tolik organizací, že by o tom mohl být napsán samostný článek. Nejdůležitějšími milníky na cestě k UMTS jsou pravděpodobně Projekt 3GPP a skupina SMG.

    Projekt 3GPP (Third Generation Partnership Project ) - V listopadu 1998 se organizace ARIB, ETSI, T1, TTA a TTC dohodly na spolupráci při produkci technických specifikací pro mobilní systém třetí generace založený na vyvinutých jádrech sítí GSM a technologiích rádiového přístupu, které podporují techniky FDD a TDD. V roce 1999 se do projektu přidala také CWTS z Číny. Jednání 3GPP v červnu 1999 přineslo dohodu o specifikacích pro FDD a TDD, které představují část globálního CDMA standardu třetí generace.

    SMG – Posláním SMG, Special Mobile Group, je vyvíjet standardy pro rodinu GSM veřejných digitálních bezdrátových komunikačních systémů s vestavěnou schopností pro neomezený celosvětový roaming pro uživatele a terminály mezi jakýmikoli sítěmi, jež do této rodiny patří. Jejím úkolem je rozvoj a správa specifikací digitálních telekomunikačních systémů, jež operují v pásmu 900 MHz – GSM900 a 1800 MHz – DCS1800. Je také zodpovědná za udržování integrity s platformou GSM v pásmu 1900 MHz, známou pod názvem PCS1900. Dále je zodpovědná za studium a definování všech aspektů mobilních systémů třetí generace založené na konceptu UMTS.

    UMTS: datové šílenství

    V roce 1980 byl kapesní telefon pouhou vizí, dnes se jedná o samozřejmost. Během této doby došlo k mnoha zajímavým změnám: z internetu se stal velký fenomén v životě lidí a všichni si začínáme zvykat na multimediální komunikaci. Počet uživatelů internetu, stejně jako uživatelů mobilního telefonu, narůstá vysokým tempem a oba tyto fenomény fungují jako hlavní katalyzátor změn v budoucích telekomunikacích. Na jedné straně informační technologie, na druhé telekomunikace.

    Z bezdrátových technologií se stane hlavní forma přístupu ke globálním telekomunikacím a společné síťové komponenty by měly sloužit k tomu, aby poskytly virtuálně jakoukoli možnou kombinaci služeb mezi pevnými a bezdrátovými přístupovými linkami.

    V dalších článcích z této série o UMTS se budeme podrobně zabývat přístupovou technikou CDMA, architekturou sítě UMTS, jejími aplikacemi, srovnáním s GSM, rádiovým přenosem a rádiovou teorií, UTRAN sítí, Core Network a plánováním sítí a buněk.

    • Nejčtenější

    V květnu se zřejmě vrátí ikonická Nokia 3210, kdysi to byl přelomový model

    24. března 2024  8:01

    Současný vlastník značky Nokia na poli mobilních telefonů, firma HMD (Human Mobile Devices –...

    Banka spustila mobilní datové balíčky. Funguje to i zákazníkům z Česka

    26. března 2024  12:06

    Virtuální banka Revolut spouští virtuálního celosvětového operátora. Zákazníci si mohou kupovat...

    {NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

    {POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

    Z bídného začátku roku se radují. Vypadá to na velký návrat

    21. března 2024  7:02

    Zřejmě to vypadá na velký návrat. Huawei začíná drtit své domácí konkurenty, přitom jeho produkty...

    Trvalo to. Nový nejlepší fotomobil světa konečně koupíte i v Česku

    26. března 2024  7:02

    Konečně nastává situace, že nejlepší fotomobil v žebříčku DxO Mark je dostupný i na našem trhu....

    {NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

    {POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

    Pochlubili se, že se pochlubí. Značky ze sebe dělají slibotechny

    25. března 2024  7:02

    Jedním z trochu nečekaných trendů veletrhu MWC v Barceloně se stala oznámení o tom, že firmy nějaké...

    U foťáků se blýská na lepší časy, naznačuje výsledek testu nového xiaomi

    28. března 2024  7:02

    Čínská značka Xiaomi trochu na poli fotomobilů v uplynulých letech tápala. Ukazuje to mimo jiné...

    Kartónek Steva Jobse se vydražil za neuvěřitelnou sumu

    28. března 2024

    Vizitku slavného ředitele společnosti Apple si někdo pořídil za pořádný balík peněz. Přidanou...

    Smartphonům od Googlu raketově rostou prodeje tam, kde kraluje Apple

    27. března 2024  7:02

    Prodeje smartphonů Pixel od Googlu se mohou pochlubit neskutečným nárůstem prodejů. Tedy prozatím...

    Podívejte se na chloubu Ostravy z pohledu, který se vám běžně nenaskytne

    27. března 2024

    Operátor O2 informoval, že ve spolupráci se společností Cetin dokončil modernizaci své mobilní sítě...

    Akční letáky
    Akční letáky

    Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

    Rána pro britskou monarchii. Princezna Kate má rakovinu, chodí na chemoterapii

    Britská princezna z Walesu Kate (42) se léčí s rakovinou. Oznámila to sama ve videu na sociálních sítích poté, co se...

    Smoljak nechtěl Sobotu v Jáchymovi. Zničil jsi nám film, řekl mu

    Příběh naivního vesnického mladíka Františka, který získá v Praze díky kondiciogramu nejen pracovní místo, ale i...

    Rejžo, jdu do naha! Balzerová vzpomínala na nahou scénu v Zlatých úhořích

    Eliška Balzerová (74) v 7 pádech Honzy Dědka přiznala, že dodnes neví, ve který den se narodila. Kromě toho, že...

    Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

    S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo divadelních...

    Stále víc hráčů dobrovolně opouští Survivor. Je znamením doby zhýčkanost?

    Letošní ročník reality show Survivor je zatím nejkritizovanějším v celé historii soutěže. Může za to fakt, že už...