Основные стандарты систем мобильной связи третьего поколения

Стремительный рост мобильных абонентов, увеличение количества предоставляемых услуг позволяют надеяться на успешное развитие глобальных сетей мобильной связи и в ближайшей перспективе - объединение вообще всех видов связи - стационарной, наземной подвижной и спутниковой систем. Так что будет поистине глобальная система, хоть даже из любой точки мирового океана можно будет получить мультимедийный доступ к различным информационным базам. Уже к 2005г предлагается, что число услуг, предоставляемых мобильным абонентам, сравняется с числом услуг стационарной электросвязи.

Для достижения этих целей проработка требований для систем новых поколений началась в начале 90-х годов. Уже к 1996 году стало ясно, что чисто наземные сети мобильной связи смогут обслужить не более 20% земной поверхности. Морские поверхности при таком подходе остаются свободными. Поэтому с 1996 года стали разрабатывать долгосрочную программу глобальной системы подвижной связи с включением и систем спутниковой связи, покрывающие зоной связи и морские поверхности. Эта работа ведется и по сей день. По графику к началу 2001 году должны быть разработаны основные принципы и намечены пути воплощения.

Одной из важнейших проблем была и остается проблема совмещения совершенно разных технологий мобильного доступа. Основные из них: FGDMA, TDMA и CDMA. Особенно трудно осуществить конвергенцию (взаимно проникновения) TDMA и CDMA, на которых основаны наиболее известные стандарты GSM и cdmaOne. К настоящему времени проблема не разрешена и поэтому будут использовать многофункциональные терминалы, поддерживающие различные стандарты, а это и сложно и очень дорого.

Программа создания всемирной системы мобильной связи носит название IMT - 2000 International Mobile Telecommunications. Эта программа объединяет 2 предшествующие программы: Перспективную сухопутную мобильную телекоммуникационную систему общего пользования FPLMTS и Глобальную персональную систему спутниковой связи GMPCS.

В рамках этой программы наиболее приоритетными являются задачи освоения новых частотных полос в диапазоне 2 ГГц, увеличение скорости передачи до 2,048 Мбит/с, разработка новых технологий радиодоступа, расширение ассортимента услуг, снижение тарифов.

 

 

В таблице приведены некоторые сравнительные характеристики.

 

 

В IMT - 2000 предлагается предоставление всего спектра услуг, а также обеспечивать режимы и с коммуникацией каналов и пакетов в симметричном и асимметричном режимах, взаимодействие с приложениями Internet и все должно быть совместимым с существующими системами.

Предполагается уже на этапе фазы 1 обеспечит также скорости передачи:

2,048 Мбит/с для стационарных абонентов; и внутри зданий со скоростью меньше 3 км/час;

до 384 кбит/с в локальной зоне при скорости перемещения абонентов 3-12 км/ч;

мобильная сотовая связь протокол

до 144 кбит/с при скорости перемещения 12-120 км/ч в широкой зоне покрытия;

до 64 кбит/с при глобальном покрытии, включая и перемещение по зонам охвата спутниковых систем.

В системах 3-го поколения услуги принято классифицировать на 2 группы: не мультимедийные (узкополосная речь, низкоскоростная передача данных, график сетей с коммуникацией каналов) и мультимедийные (ассиметриные - прием - передача и интерактивные). Мультимедийные виды услуг могут предоставлять передачу компьютерной видеографики (даже 3-х мерную), видео - текстовой и графической информации, музыки, кино и т.п.

Рождаются и совершенно новые виды услуг:

- виртуальная домашняя среда, когда находясь вдали от дома, в поезде, самолета или еще где, можно с ноутбуком и мобильным терминалом получать различную информацию от домашнего источника;

- определение местоположения, поиск, отслеживание маршрута передвижения, организация чрезвычайных работ по спасению и т.п.);

- распознавание речи и управление голосом, использование индивидуальных особенностей голоса в качестве пароля доступа и т.п.;

В целом, концептуальные основы IMT - 2000 хорошо укладываются в простые слова: "связь всегда и везде".

Имеется два подхода к стадии 3G: эволюционный и революционный.

Полосы частот для IMT - 2000

Подход к распределению частотного ресурса основывается на следующих принципах:

- создание единого частотного пространства с шириной 230 МГц для систем беспроводного доступа, сотовой и спутниковой связи;

- сочетание эволюционного и революционного подходов;

- гибкости в распределении спектра в разных географических зонах;

- выделение парных полос частот для связи с TDMA и непарных полос с TDMA.

В 1992г на Всемирной административной радиоконференции WARC-92 на всемирной основе были выделены два участка:

1885-2025 МГц f = 140 МГц

2110-2200МГц f = 90 МГц

Для этих целей постепенно во всех странах стали освобождать эти участки частот от других систем.

После 2005г потребуется дополнительное выделение полос частот.

В начале 90-х годов в Европе началась разработка и принятие широкой номенклатуры стандартов на основе концепции IMT - 2000, однако, в силу, многих специфических особенностей имеются и отличия. Европейскую концепцию назвали "Универсальная мобильная телекоммуникационная система" - Universal Mobile Telecommunications System - UMTS. Она во многом сходна с IMT - 200, однако с точки зрения реализации имеет ряд преимуществ. UMTS позволит организовать полное взаимодействие с системами GSM и ее модификациями (GPRS, EDFE).

Технология доступа в UMTS основана на трех методах:

1. FMA 1 - на основе TDMA/CDMA расширением спектра (это FMA 1S);

2. FMA 1 - TDMA без расширения спектра (это FMA1 NS);

3. FMA 2 - на основе CDMA.

4. WCDMA - японский проект широкополосного радиоинтерфейса, предложенный в ITU - Т.

В рамках европейского института телекоммуникационных стандартов ETSI были рассмотрены 5 основных концепций организации радиодоступа:

1. - концепция (WB - CDMA) на основе FMA 2 и предложения ряда Японских фирм;

2. - концепция (OFDMA);

3. - концепция (WB-CDMA) на основе FMA1 NS без расширения спектра;

4. - концепция (WB - TD-CDMA) на основе FMA1 S с расширением спектра;

5. - концепция (ODMA) на основе CDMA/TDMA.

Концепции, легли в основу спецификации UTRA - европейского предложения по радио технологии 3-го поколения.

Для мобильных терминалов ключевым требованием считают создание нормативных, дешевых, многофункциональных устройств. Такие терминалы будут иметь способность перепрограммироваться для адаптации к требованиям пользователя. Вероятно они будут иметь модульный принцип построения для различного конфигурирования. Могут быть носимые трубки или стационарные.

При технической реализации стандартов 3G поколения многие развитые страны или даже регионы, предлагают оборудование своего производства. Их проекты представлены в таблице. (см. ниже).